2.2. Aliran Laminar dan Turbulen
Aliran fluida dapat dibedakan menjadi dua tipe yaitu aliran laminar dan aliran turbulen. Aliran dikatakan laminar jika partikel-partikel fluida yang
bergerak teratur mengikuti lintasan yang sejajar pipa dan bergerak dengan kecepatan sama. Aliran ini terjadi apabila kecepatan kecil dan kekentalan besar.
Aliran disebut turbulen jika tiap partikel fluida bergerak mengikuti lintasan sembarang di sepanjang pipa dan hanya gerakan rata-rata saja yang mengikuti
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. Selanjutnya, untuk aliran yang laminer dan yang turbulen, terdapat rumus yang berbeda. Sebagai patokan menentukan aliran
laminer atau turbulen, dipakai bilangan Reynolds Sularso dan Tahara, 1983 : ν
D v.
Re =
2.3 dimana: Re : Bilangan reynolds
D = diameter dalam pipa m v = kecepatan rata rata aliran fluida di dalam pipa ms
ν = viskositas kinematik zat cair s
m
2
Pada Re 2300, aliran bersifat laminer Pada Re 4000, aliran bersifat turbulen
Pada Re = 2300 – 4000 terdapat daerah transisi, dimana aliran dapat bersifat laminer atau turbulen tergantung pada kondisi pipa dan aliran.
Universitas Sumatera Utara
2.3. Energi dan Head
Persamaan Bernoulli diperoleh dengan pengintegralan persamaan gerak sepanjang arah koordinat alamiah dari garis arus. Untuk menghasilkan sebuah
percepatan, harus terdapat terdapat ketidakseimbangan dari gaya gaya resultan, dimana hanya gaya dan gravitasilah yang dianggap penting.
Energi biasanya didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Kerja merupakan hasil pemanfaatan tenaga yang dimiliki secara langsung 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.
Perubahan energi kinetik dari elemen fluida Halliday dan Resnick, 1977 : 586.
2 1
2 2
. 2
1 2
1 v
m mv
K −
= ∆
2.4 Energi kinetik dapat dirumuskan sebagai :
2
. 2
1 v
m Ek
=
2.5 Dimana: m = massa fluida kg
v = kecepatan aliran fluida ms
2
Energi potensial menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu aliran fluida karena adanya perbedaan ketinggian yang dimiliki fluida dengan tempat
jatuhnya. Energi potensial dari partikel dan disebut sebagai head ketinggian z. Suku tekanan
, γ
p disebut head tekanan menunjukkan ketinggian kolom
fluida yang diperlukan untuk menghasilkan fluida yag diperlukan untuk menghasilkan tekanan p.
Menurut Munson, Young dan Okiishi, 2002 : 129, dirumuskan sebagai: z
g V
p +
+ 2
2
γ = konstan pada sebuah garis arus
2.6 Dengan: z = Potensial energi m
Universitas Sumatera Utara
g v
2
2
= kinetic energi m
γ p
= pressure energi m
2.4. Persamaan Bernoulli
Kategori