2.2.3 Gerak Fluida dan Laju Aliran
Dua jenis aliran utama pada fluida yaitu lurus atau laminar dan aliran turbulen. Aliran lurus atau laminar adalah jika aliran tersebut mulus, yaitu
lapisan-lapisan yang bersebelahan meluncur satu sama lain dengan mulus. Sedangkan aliran turbulen ditandai dengan lingkaran-lingkaran tak menentu, kecil
dan menyerupai pusaran yang disebut sebagai arus eddy. Laju a
liran massa didefinisikan sebagai massa Δm dari fluida yang melewati titik tertentu persatuan waktu Δt; laju aliran massa = ΔmΔt. Pada
gambar 2.4 volume fluida yang melewati titik 1 yaitu, melalui luas A
1
dalam waktu Δt adalah A
1
Δl
1
, di mana Δl
1
adalah jarak yang dilalui fluida dalam waktu Δt. Karena kecepatan fluida yang melewati titik 1 adalah v
1
= Δl
1
Δt, laju aliran massa ΔmΔt melalui luas A
1
adalah:
�̈�
1
�̈�
=
�
1
∆�
1
∆�
=
�
1
�
1
∆�
1
∆�
= �
1
�
1
�
1
............................... 2.11
Gambar 2.4 Aliran fluida melalui pipa yang diameternya berubah-ubah [11]
Di mana ��
1
= �
1
∆
�1
adalah volume dengan massa Δ�
1
dan �
1
adalah massa jenis fluida. Dengan cara yang sama, pada titik 2 melalui luas A
2
, laju alir adalah
�
2
�
2
�
2
. Karena tidak ada aliran fluida yang masuk atau keluar dari sisi- sisi, laju aliran melalui A
1
dan A
2
harus sama. Dengan demikian, karena:
∆�
1
∆�
=
∆�
2
∆�
................................................................... 2.12 Maka:
�
1
�
1
�
1
= �
2
�
2
�
2
...................................................... 2.13 Persamaan ini disebut persamaan kontinuitas. Jika fluida tersebut tidak
dapat ditekan ρ tidak berubah terhadap tekanan, yang merupakan pendekatan yang baik untuk zat cair dalam sebagian besar kondisi dan kadang-kadang juga
untuk gas, maka �
1
= �
2
, dan persamaan kontinuitas menjadi:
Universitas Sumatera Utara
�
1
�
1
= �
2
�
2
[ρ = konstan] .................................... 2.14 Persamaan ini menyatakan bahwa di mana luas penampang lintang besar,
kecepatan kecil, dan di mana luas penampang kecil, kecepatan besar. Untuk mendapatkan kalor yang maksimal maka luas penampang dibuat besar dan debit
air yang digunakan kecil.
2.2.4 Energi dan Head