Aliran Fluida Dalam Pipa dan Saluran

Aliran fluida dalam pipa dan saluran telah menjadi landasan utama dalam berbagai industri,  Memahami bagaimana fluida bergerak melalui sistem pipa dan saluran adalah kunci untuk mengoptimalkan efisiensi, memprediksi perilaku aliran, dan merancang sistem yang efektif. Dalam artikel ini, kita akan mepelajari tentang persamaan dasar bernouli, Modifikasi persamaan bernouli, Energi Head, serta Persamaan kontiunitas. Dengan memahami karakteristik aliran ini, kita dapat memperluas wawasan tentang bagaimana fluida bertindak dalam sistem.

Persamaan dasar bernouli

Fluida cair (tak mampu mampat) yang mengalir melalui suatu penampang sebuah pipa dan saluran apabila diabaikan faktor viskositi (fluida non viskositas) akan memenuhi hukum yang dirumuskan oleh bernouli. Perumusan tersebut dapat dijabarkan sebagai berikut:

Gambar 1.22 - Perubahan energi pada penampang pipa

Apabila penampang saluran pipa dianggap permukaan sempurna sehingga tidak ada gesekan antara aliran fluida cair dengan permukaan pipa dan  tidak ada energi yang ditambahkan maka persamaan Bernouli dapat disederhanakan menjadi:

Gambar 1.23 - Profil aliran fluida

Energi masuk = Energi keluar

Dibagi dengan m (Nm)

Dibagi dengan g menjadi bentuk persamaan '' Head '' (m)

Dikalikan dengan gZ menjadi bentuk tekanan N/m^2

Energi Head

Pada persamaan bernouli diatas sering dalam bentuk persamaan energi "Head". Head adalah bentuk energi yang dinyatakan dalam satuan panjang "m" (SI). Head pada persamaan diatas terdiri dari head ketinggian "Z", head kecepatan " v/2g" , head tekanan " p / ρg ". Head ketinggian menyatakan energi potensial yang dibutuhkan untuk mengankat air setinggi 'm' kolom air. head kecepatan menyatakan energi kinetik yang dibutuhkan untuk mengalirkan air setinggi 'm' kolom air. head tekanan adalah energi aliran dari "m" kolom air yang mempunyai berat sama dengan tekanan dari kolom "m" air tersebut.

Modifikasi Persamaan Bernouli 

Apabila penampang pipa diatas bukan permukaan sempurna sehingga terjadi gesekan antara aliran fluida dengan permukaan pipa maka persamaan energi menjadi:

H los = Kerugian aliran gesekan (friction)

Apabila pada penampang saluran ditambahkan energi seperti pada gambar,

Gambar 1.24 - Penambahan energi pompa ke aliran

Pompa akan memberikan energi tambahan pada aliran fluida sebesar Zad sehingga persamaan menjadi :

Persamaan Kontinuitas

Fluida yang mengalir melalui suatu penampang akan selalu memenuhi hukum kontinuitas yaitu laju massa m masuk fluida yang masuk akan selalu sama dengan laju massa fluida yang keluar m keluar persamaan kontinuitas adalah sebagai berikut:

Gambar 1.25 - Profil saluran fluida

untuk fluida cair ( tak mampu mampat )  ρ1 = ρ2

(AV)1 = (AV)2

Related Posts