Mengulas 6 jenis metode pengukuran viskositas fluida dalam thermal engineering, cara kerjanya, dan aplikasinya di berbagai industri.
6 Jenis Pengukuran Viskositas Fluida
Pada ilmu thermal engineering, viskositas fluida adalah salah satu properti penting yang harus diukur. Viskositas mengacu pada resistensi fluida dalam mengalir. Ada beberapa metode yang dapat digunakan untuk mengukur viskositas fluida. Berikut ini adalah 6 jenis pengukuran viskositas fluida yang umum digunakan:
- Kopling Viscometer
- Falling Sphere Viscometer
- Rotational Viscometer
- Capillary Viscometer
- Vibro Viscometer
- Bubble Viscometer
Kopling Viscometer
Kopling viscometer bekerja berdasarkan konsep bahwa viskositas fluida dapat diukur dengan melihat waktu yang dibutuhkan oleh bola untuk melewati jarak tertentu dalam tabung berisi fluida. Persamaan dasar yang digunakan adalah:
\(\eta = \frac{2}{9} \frac{(r^2 (\rho_s – \rho_l) g t)}{v}\)
di mana \(\eta\) adalah viskositas, \(r\) adalah radius bola, \(\rho_s\) dan \(\rho_l\) adalah densitas bola dan fluida, \(g\) adalah percepatan gravitasi, \(t\) adalah waktu, dan \(v\) adalah kecepatan terminal bola.
Falling Sphere Viscometer
Metode ini mirip dengan kopling viscometer, tetapi menggunakan bola yang jatuh bebas di dalam fluida. Waktu yang diambil bola untuk jatuh antara dua titik ditentukan dan digunakan untuk menghitung viskositas fluida.
Rotational Viscometer
Rotational viscometer mengukur torsi yang dibutuhkan untuk memutar pengaduk. Torsi ini berbanding lurus dengan viskositas fluida. Persamaan yang digunakan adalah:
\(\eta = \frac{M}{2 \pi n r}\)
di mana \(\eta\) adalah viskositas, \(M\) adalah torsi, \(n\) adalah kecepatan rotasi, dan \(r\) adalah radius pengaduk.
Capillary Viscometer
Capillary viscometer mengukur waktu yang dibutuhkan fluida untuk mengalir melalui tabung kecil (kapiler) di bawah pengaruh gravitasi atau tekanan eksternal. Persamaan Hagen-Poiseuille yang digunakan adalah:
\(\eta = \frac{\pi r^4 (P1 – P2)}{8 Q L}\)
di mana \(\eta\) adalah viskositas, \(r\) adalah radius kapiler, \(P1 – P2\) adalah perbedaan tekanan, \(Q\) adalah laju aliran, dan \(L\) adalah panjang kapiler.
Vibro Viscometer
Vibro viscometer menggunakan getaran resonan untuk mengukur viskositas. Amplitudo dan frekuensi getaran diukur, dan viskositas dihitung berdasarkan perubahan energi mekanik yang diperlukan untuk mempertahankan getaran tersebut.
Bubble Viscometer
Bubble viscometer menentukan viskositas dengan mengukur waktu yang dibutuhkan oleh gelembung gas untuk naik melalui fluida. Metode ini terutama digunakan untuk viskometer kaca yang diisi dengan fluida transparan.
Dengan memahami dan menggunakan berbagai metode pengukuran viskositas ini, insinyur dan ilmuwan dapat secara akurat menentukan sifat aliran fluida, yang sangat penting dalam berbagai aplikasi industri dan penelitian.