BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida
Penentuan kecepatan di sejumlah titik pada suatu penampang memungkinkan untuk membantu dalam menentukan besarnya kapasitas aliran
sehingga pengukuran kecepatan merupakan fase yang sangat penting dalam menganalisa suatu aliran fluida. Kecepatan dapat diperoleh dengan melakukan
pengukuran terhadap waktu yang dibutuhkan suatu partikel yang dikenali untuk bergerak sepanjang jarak yang telah ditentukan.
Besarnya kecepatan aliran fluida pada suatu pipa mendekati nol pada dinding pipa dan mencapai maksimum pada tengah-tengah pipa. Kecepatan
biasanya sudah cukup untuk menempatkan kekeliruan yang tidak serius dalam masalah aliran fluida sehingga penggunaan kecepatan sesungguhnya adalah pada
penampang aliran. Bentuk kecepatan yang digunakan pada aliran fluida umumnya menunjukkan kecepatan yang sebenarnya jika tidak ada keterangan lain yang
disebutkan.
Gambar 2.1 Profil kecepatan pada saluran tertutup
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2 Profil kecepatan pada saluran terbuka Besarnya kecepatan akan mempengaruhi besarnya fluida yang mengalir
dalam suatu pipa. Jumlah dari aliran fluida mungkin dinyatakan sebagai volume, berat atau massa fluida dengan masing-masing laju aliran ditunjukkan sebagai laju
aliran volume m
3
s, laju aliran berat Ns dan laju aliran massa kgs. Kapasitas aliran Q untuk fluida yang incompressible, yaitu :
Q = A . v [lit.1hal 100] Dimana : Q = laju aliran fluida m
3
s A = luas penampang aliran m
2
v = kecepatan rata-rata aliran fluida ms Laju aliran berat fluida W, dirumuskan sebagai :
W = γ . A . v [lit.1hal 101]
Dimana : W = laju aliran berat fluida Ns γ = berat jenis fluida Nm
3
Laju aliran fluida massa M, dinyatakan sebagai : M =
ρ . A . v [lit.1hal 101] Dimana : M = laju aliran massa fluida kgs
ρ = massa jenis fluida kgm
3
2.2 Energi dan Head
Universitas Sumatera Utara
Energi pada umumnya didefinisikan sebagai kemampuan untuk melakukan kerja. Kerja merupakan hasil pemanfaatan dari sebuah gaya yang
melewati suatu jarak dan umumnya didefenisikan secara matematika sebagai hasil perkalian dari gaya dan jarak yang dilewati pada arah gaya yang diterapkan
tersebut. 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 fluida dengan tempat jatuhnya. Energi potensial Ep,dirumuskan sebagai :
Ep = W . z [J] [lit.1hal 101] 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 : E
K
=
2
2 1
mv
[J] [lit.1hal 109] Dimana : m = massa fluida kg
v = kecepatan aliran fluida ms Energi tekanan disebut juga dengan energi aliran adalah jumlah kerja yang
dibutuhkan untuk memaksa elemen fluida bergerak menyilang pada jarak tertentu dan berlawanan dengan tekanan fluida.
Besarnya energi tekanan E
F
, dirumuskan sebagai : E
F
= p . A . L [J] [lit.1hal 109] Dimana : p = tekanan yang dialami oleh fluida Nm
2
Universitas Sumatera Utara
A = luas penampang aliran m
2
L = panjang pipa m Basarnya energi tekanan,dapat juga dirumuskan sebagai berikut :
γ pW
Ef =
[J] [lit.1hal 110] Dimana :
γ = berat jenis fluida Nm
3
Total energi yang terjadi merupakan penjumlahan dari ketiga macam energi diatas, dirumuskan sebagai :
γ
pW g
Wv Wz
E +
⋅ +
= 2
2 1
[lit.1hal 110] Persamaan ini dapat dimodifikasi untuk menyatakan total energi dengan head H
dengan membagi masing-masing variabel di sebelah kanan persamaan dengan W berat fluida, dirumuskan sebagai :
γ
p g
v z
H +
+ =
2 2
[m] [lit.1hal 110] Dimana : z = Head ketinggian
g v
2 2
= Head kecepatan
γ p
= Head tekanan
2.3 Persamaan Bernoulli
Kategori