BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Kecepatan dan Kapasitas Aliran Fluida
Penentuan kecepatan disejumlah 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. Kecepatan Aliran Melalui Saluran Tertutup
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.2. Kecepatan Melalui 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 inkompresibel yaitu:
Q = A . v 2.1 Lit.4
dimana: Q = laju aliran volume m
3
s A = luas penampang aliran m
2
v = kecepatan aliran fluida ms Laju aliran berat fluida W dirumuskan sebagai:
W =
γ . A . v 2.2
Lit.4 dimana: W = laju aliran berat fluida Ns
γ = berat jenis fluida Nm
3
Laju aliran massa M dinyatakan sebagai: M =
ρ . A . v 2.3
Lit.4 dimana: M = laju aliran massa fluida kgs
ρ = massa jenis fluida kgm
3
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 danatau kekentalan
besar. Aliran disebut turbulen jika tiap partikel fluida bergerak mengikuti lintasan sembarang di sepanjang pipa dan hanya gerakan rata-rata saja yang mengikuti
Universitas Sumatera Utara
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
Kategori