Penerapan Persamaan Energi pada Arus Tidak Seragam
Bentuk-bentuk persamaan energi yang dibahas dalam Bagian 5.3.2 dan 5.3.3 berlaku untuk aliran satu dimensi, aliran yang didekati dengan distribusi kecepatan seragam di mana fluida melintasi permukaan kontrol.
Jika profil kecepatan di setiap bagian di mana aliran melintasi permukaan kontrol tidak seragam, inspeksi terhadap persamaan energi untuk volume kontrol, Persamaan 5.64, menyarankan bahwa integral
memerlukan perhatian khusus. Istilah-istilah lain dari Persamaan 5.64 dapat diperhitungkan seperti yang telah dibahas dalam Bagian 5.3.2 dan 5.3.3.
Untuk satu aliran fluida yang masuk dan keluar dari volume kontrol, kita dapat mendefinisikan hubungan
dimana a adalah koefisien energi kinetik dan V adalah kecepatan rata-rata yang didefinisikan sebelumnya dalam Persamaan 5.7.
Dari uraian di atas, kita dapat menyimpulkan bahwa
untuk aliran melalui luas permukaan A dari permukaan kontrol. Dengan demikian,
Dapat ditunjukkan bahwa untuk profil kecepatan apa pun, a≥1, dengan a=1 hanya untuk aliran seragam. Beberapa contoh profil kecepatan tipikal untuk aliran dalam pipa konvensional ditunjukkan dalam sketsa di sisi margin. Oleh karena itu, untuk profil kecepatan yang tidak seragam, persamaan energi dalam basis energi per satuan massa untuk aliran tak dapat dipadatkan dari satu aliran fluida melalui volume kontrol yang stabil dalam rata-rata adalah:
Pada basis energi per satuan volume, kita memiliki:
dan pada basis energi per unit berat atau basis kepala, kita memiliki:
Contoh-contoh berikut mengilustrasikan penggunaan koefisien energi kinetik.
