sumbu pipa. Aliran ini terjadi apabila kecepatan besar dan kekentalan zat cair kecil.
Pengaruh kekentalan sangat besar sehingga dapat meredam gangguan yang dapat menyebabkan aliran menjadi turbulen. Dengan berkurangnya
kekentalan dan bertambahnya kecepatan aliran maka daya redam terhadap gangguan akan berkurang, yang sampai pada batas tertentu akan menyebabkan
terjadinya perubahan aliran dari laminar menjadi turbulen. Dari hasil eksperimen diperoleh bahwa koefisien gesekan untuk pipa
silindris merupakan fungsi dari bilangan Reynold Re. Dalam menganalisa aliran di dalam saluran tertutup, sangatlah penting untuk mengetahui type aliran yang
mengalir dalam pipa tersebut. Untuk itu harus dihitung besarnya bilangan Reynold dengan mengetahui parameter-parameter yang diketahui besarnya.
Bilangan Reynold Re dapat dihitung dengan menggunakan persamaan: µ
ρ
v d.
. Re
=
2.4 Lit.5
dimana: ρ = massa jenis fluida kgm
3
d = diameter pipa m v = kecepatan aliran fluida ms
µ = viskositas dinamik fluida Pa.s Karena viskositas dinamik dibagi dengan massa jenis fluida merupakan viskositas
kinematik v maka bilangan Reynold dapat juga dinyatakan: ρ
µ
= v
sehingga µ
v d.
Re =
2.5 Lit.5
Menurut Literatur 5, berdasarkan percobaan aliran didalam pipa, Reynolds menetapkan bahwa untuk angka Reynolds dibawah 2000, gangguan aliran dapat
diredam oleh kekentalan zat cair maka disebut aliran laminar. Aliran akan menjadi turbulen apabila angka Reynolds lebih besar dari 4000. Apabila angka Reynolds
berada di antara kedua nilai tersebut 2000 Re 4000 disebut aliran transisi.
2.3. Energi dan Head
Energi biasanya didenefisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Kerja merupakan hasil pemanfaatan tenaga yang dimiliki secara langsung
Universitas Sumatera Utara
pada suatu jarak tertentu. Energi dan kerja dinyatakan dalam satuan N.m Joule. Setiap fluida yang sedang bergerak selalu mempunyai energi. Dalam menganalisa
masalah aliran fluida yang harus dipertimbangkan adalah mengenai energi potensial, energi kinetik dan energi tekanan.
Energi potensial menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu aliran fluida karena adanya perbedaan ketinggian yang dimiliki fluida dengan tempat
jatuhnya. Energi potensial Ep dirumuskan sebagai:
Ep = W . z 2.6 Lit.4
dimana: W = berat fluida N z = beda ketinggian m
Energi kinetik menunjukkan energi yang dimiliki oleh fluida karena pengaruh kecepatan yang dimilikinya. Energi kinetik dirumuskan sebagai:
v m
Ek .
2 1
=
2.7 Lit.4
dimana: m = massa fluida kg v = kecepatan aliran fluida ms
jika:
g W
m =
maka: g
v W
Ek
2
. 2
1 =
Energi tekanan disebut juga dengan energi aliran yaitu jumlah kerja yang dibutuhkan untuk memaksa elemen fluida bergerak menyilang pada jarak tertentu
dan berlawanan dengan tekanan fluida. Besarnya energi tekanan Ef dirumuskan sebagai:
Ef = p . A . L 2.8 Lit.4
dimana: p = tekanan yang dialami oleh fluida Nm
2
A = luas penampang aliran m
2
L = panjang pipa m Besarnya energi tekanan menurut dapat juga dirumuskan sebagai berikut:
Universitas Sumatera Utara
γ
W p
Ef .
=
2.9 Lit.4
dimana: γ = berat jenis fluida Nm
3
Total energi yang terjadi merupakan penjumlahan dari ketiga macam energi diatas, dirumuskan sebagai:
λ pW
g W
W E
v z
+ +
=
2
. 2
1 2.10
Lit.4 Persamaan ini dapat dimodifikasi untuk menyatakan total energi dengan head H
dengan membagi masing-masing variabel di sebelah kanan persamaan dengan W berat fluida, menurut dirumuskan sebagai:
γ p
g v
z H
+ +
= 2
2
2.11 Lit.4
Dengan: z = head elevasi m g
v 2
2
= head kecepatan m
γ
p
= head tekanan m
2.4. Persamaan Bernoulli
Penurunan persamaan Bernoulli untuk aliran sepanjang garis arus didasarkan pada hukum Newton II. Persamaan ini diturunkan dengan anggapan
bahwa: a. Zat cair adalah ideal, jadi tidak mempunyai kekentalan kehilangan
energi akibat gesekan adalah nol. b. Zat cair adalah homogen dan tidak termampatkan rapat massa zat cair
adalah konstan. c. Aliran adalah kontiniu dan sepanjang garis arus.
d. Kecepatan aliran adalah merata dalam suatu penampang. e. Gaya yang bekerja hanya gaya berat dan tekanan.
Energi yang ditunjukkan dari persamaan energi total di atas, atau dikenal sebagai head pada suatu titik dalam aliran steady adalah sama dengan total energi
Universitas Sumatera Utara
Head losses pada titik lain sepanjang aliran fluida tersebut. Hal ini berlaku selama tidak ada
energi yang ditambahkan ke fluida atau yang diambil dari fluida.
Konsep ini dinyatakan ke dalam bentuk persamaan yang disebut dengan persamaan Bernoulli, yaitu:
2 2
2 2
1 2
1 1
2 2
z g
v p
z g
v p
+ +
= +
+ γ
γ 2.12
Lit.4 dimana: p
1
dan p
2
= tekanan pada titik 1 dan 2 v
1
dan v
2
= kecepatan aliran pada titik 1 dan 2 z
1
dan z
2
= perbedaan ketinggian antara titik 1 dan 2 γ
= berat jenis fluida g
= percepatan gravitasi = 9,806 ms
2
Reference datum
Gambar 2.3. Ilustrasi Persamaan Bernoulli
Persamaan di atas digunakan jika diasumsikan tidak ada kehilangan energi antara dua titik yang terdapat dalam aliran fluida, namun biasanya beberapa
head losses terjadi diantara dua titik. Jika head losses ini tidak diperhitungkan g
v 2
2 1
l
h
g v
2
2 2
Total energi di titik 2
2
Z
1
Z ∂
1
P Total energi
di titik 1
∂
2
P
Arah aliran
Universitas Sumatera Utara
maka akan menjadi masalah dalam penerapannya di lapangan. Jika head losses dinotasikan dengan “hl” maka persamaan Bernoulli di atas dapat ditulis menjadi
persamaan baru, dimana dirumuskan sebagai: hl
z g
v p
z g
v p
+ +
+ =
+ +
2 2
2 2
1 2
1 1
2 2
γ γ
2.13 Lit.4 Persamaan diatas dapat digunakan untuk menyelesaikan banyak
permasalahan tipe aliran, biasanya untuk fluida inkompresibel tanpa adanya penambahan panas atau energi yang diambil dari fluida. Namun, persamaan ini
tidak dapat digunakan untuk menyelesaikan aliran fluida yang mengalami penambahan energi untuk menggerakkan fluida oleh peralatan mekanik, misalnya
pompa, turbin, dan peralatan lainnya.
2.5. Kerugian Head A. Kerugian Head Mayor
