Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida Energi dan Head

4

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 pertikel 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 2.2 Profil Kecepatan pada saluran terbuka Gambar 2.1 Profil Kecepatan pada saluran tertutup 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. Anthonyster Sagala : Sistem Perpipaan Perancangan Instalasi Pendistribusian Air Minum Pada Perumnas Taman Putri Deli..., 2008 USU Repository © 2008 5 Kapasitas aliran Q untuk fluida yang inkompressible menurut [1], yaitu : Q = A. v dimana : Q = laju aliran volume m 3 s A = Luas penampang aliran m 2 v = Kecepatan aliran fluida ms Laju aliran berat fluida G menurut [2] dirumuskan sebagai : G = . A . v dimana : G = laju aliran berat fluida Ns = berat jenis fluida Nm 3 Laju aliran massa M menurut [2] dinyatakan sebagai : M = . A . v dimana : M = Laju aliran massa fluida kgs = massa jenis fluida kgm 3

2.2 Energi dan Head

Energi biasanya didefenisikan 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. Energi potensial menunjukkan energi yang dimiliki oleh suatu aliran fluida karena adanya perbedaan ketinggian yang dimiliki fluida dengan tempat jatuhnya. Energi potensial Ep menurut [3] dirumuskan sebagai : Ep = W . z dimana : W = Berat fluida N z = beda ketinggian m Energi kinetik menunjukkan energi yang dimiliki oleh fluida karena pengaruh kecepatan yang dimilikinya. Energi kinetik menurut [3] dirumuskan sebagai : 2 . 2 1 v m Ek = dimana : m = massa fluida kg v = kecepatan aliran fluida ms Anthonyster Sagala : Sistem Perpipaan Perancangan Instalasi Pendistribusian Air Minum Pada Perumnas Taman Putri Deli..., 2008 USU Repository © 2008 6 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 Ef menurut [4] dirumuskan sebagai : Ef = p . A . L dimana : p = tekanan yang dialami oleh fluida Nm 2 A = Luas penampang aliran m 2 L = panjang pipa m Besarnya energi tekanan menurut [4] dapat juga dirumuskan sebagai berikut : γ W p Ef = dimana : = Berat jenis fluida Nm 3 Total energi yang terjadi merupakan penjumlahan dari ketiga macam energi diatas, menurut [4] dirumuskan sebagai : γ pW g Wv Wz E + + = 2 . 2 1 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 [4] dirumuskan sebagai : γ p g v z H + + = 2 2

2.3 Persamaan Energi