Praktikum Mekanika Fluida

Sekolah Tinggi Teknik – PLN Jakarta

PETUNJUK PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

LABORATORIUM HIDRAULIKA SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN 2018

Sekolah Tinggi Teknik – PLN Jakarta

PETUNJUK PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

DISUSUN OLEH : ABDUL ROKHMAN NUZSHI RAMAHAYATI

LABORATORIUM HIDRAULIKA SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN 2018

KATA PENGANTAR

Buku Petunjuk Praktikum Mekanika Fluida ini diterbitkan dengan maksud agar seluruh mahasiswa Jurusan Teknik Sipil STT-PLN yang melaksanakan Praktikum Mekanika Fluida mengetahui mengenai tata tertib laboratorium, peralatan praktikum yang digunakan, prosedur pelaksanaan pengujian dan penyusunan laporan hasil pengamatan dari percobaan yang dilakukan. Setiap peserta praktikum diharapkan dapat memahami buku Petunjuk Praktikum ini dengan baik agar dapat melaksanakan pengujian dengan benar sehingga bermanfaat bagi dirinya, keluarga dan masyarakat. Buku petunjuk praktikum ini masih jauh dari memuaskan, oleh karena itu saran dan kritik untuk perbaikan dari semua pihak sangat diharapkan. Ucapan terima kasih kami sampaikan kepada semua pihak yang telah membantu menyusun penyempurnaan Buku Petunjuk Praktikum Mekanika Fluida ini. Semoga kita semua selalu mendapat petunjuk dari Tuhan Yang Maha Kuasa.

Jakarta,

2018

Kepala Laboratorium Hidraulika Sekolah Tinggi Teknik - PLN

Tata Tertib Praktikum Mekanika Fluida LABORATORIUM HIDRAULIKA

1. Peserta wajib hadir 15 menit sebelum praktikum dimulai serta menandatangani daftar hadir. Apabila peserta terlambat hadir kurang dari 15 menit dimulainya praktikum, maka tetap diperbolehkan mengikuti praktikum namun tidak diperkenankan mengisi daftar hadir. 2. Praktikum dilaksanakan secara kelompok yang terdiri dari beberapa kelompok. 3. Setiap peserta wajib mengikuti semua kegiatan praktikum termasuk penjelasan umum dan tes awal sebelum praktikum dimulai. Peserta yang terlambat hadir lebih dari 5 menit tidak di izinkan mengikuti tes ini. 4. Selama mengikuti praktikum, peserta wajib memakai pakaian yang rapih, bersih dan memakai sepatu. 5. Setiap peserta wajib menjaga kebersihan dan ketertiban selama praktikum. 6. Setiap peserta wajib melaksanakan semua modul praktikum serta mematuhi prosedur kesehatan dan keselamatan kerja. 7. Peserta bertanggung jawab dan wajib mengganti alat yang rusak/hilang selama praktikum berlangsung. 8. Ketidakhadiran peserta pada waktu yang telah dijadwalkan akan dianggap GUGUR dan tidak ada praktikum susulan. 9. Setiap peserta wajib mencatat semua hasil pengamatan dari percobaan yang dilakukan pada formulir/tabel pengamatan. 10. Laporan data hasil pengamatan dari percobaan (Laporan Sementara) dan Laporan Akhir Praktikum Mekanika Fluida harus dikonsultasikan serta sudah diserahkan kepada asisten sesuai dengan waktu yang ditetapkan dengan ditulis tangan yang baik menggunakan tinta biru. 11. Peserta yang tidak menyerahkan Laporan Akhir Praktikum Mekanika Fluida sesuai dengan waktu yang telah ditetapkan, maka peserta tersebut tidak akan mendapatkan nilai praktikum Mekanika Fluida. 12. Apabila peserta praktikum melanggar tata tertib yang telah diatur di atas, maka Asisten dan Instruktur Laboratorium Hidraulika berhak mengeluarkan yang bersangkutan.

Kepala Laboratorium Hidraulika

Susunan Penulisan Laporan Praktikum a. Format Cover Laporan Sementara dan Laporan Praktikum :

2 cm

Laporan Sementara/Praktikum Modul No. (Judul Modul)

Font : Arial Ukuran : 16

Sekolah Tinggi Teknik – PLN

2,5 cm

1,5 cm

Nama NIM Kelas Kelompok Jurusan Tanggal Praktikum Asisten

: : : : : : :

Font : Arial Ukuran : 12

Laboratorium Hidraulika Sekolah Tinggi Teknik - PLN 2018

Font : Arial Ukuran : 16

2 cm

Catatan : 1. Kertas HVS Ukuran A4 (210 mm x 297 mm) 80gram 2. Logo STT-PLN berwarna

.

b. Format Penulisan Laporan :

2 cm

Nama : NIM :

Font : Arial Ukuran : 10

2,5 cm

Font : Arial Ukuran : 10

1,5 cm

Laboratorium Hidraulika STT-PLN

Format Isi Laporan : 1. Judul 2. Tujuan 3. Alat dan Perlengkapan 4. Teori 5. Cara Kerja 6. Data Pengamatan 7. Analisa 8. Kesimpulan

2 cm

c. Format Lembar Pengesahan :

2 cm

LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

Font : Arial Ukuran : 16

Disusun Oleh : Font : Arial Ukuran : 12

Nama : NIM :

2,5 cm

SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN Pendidikan Sarjana Strata Satu Teknik Sipil

1,5 cm

Font : Arial Ukuran : 14

Jakarta, ..…….. 2018 Mengetahui, ttd

( ……………………………… ) Koor. Asisten Laboratorium Hidraulika

Font : Arial Ukuran : 12

Menyetujui, ttd

ttd

( ……………………………… )

( ……………………………… )

Kepala Laboratorium Hidraulika

Instruktur Laboratorium Hidraulika

2 cm

Sekolah Tinggi Teknik – PLN Jakarta

BAB I Bangku Hidrolik Digital (Digital Hydraulic Bench)

LABORATORIUM HIDRAULIKA SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN 2018

Bangku Hidrolik Digital A. TUJUAN PRAKTIKUM: Alat ini dimaksudkan untuk memberikan aliran fluida pada peralatan lainnya, seperti untuk alat Bernoulli’s Theorem Apparatus, Losses In Piping Systems, Fluid Friction Apparatus dan lain-lain.

B. DASAR TEORI: Digital Hydraulic Bench adalah alat yang digunakan sebagai tempat sumber air dan sistem pengukuran sendiri. Tubuhnya bekerja sebagai penampung air atau 'wadah'. Pompa submersible listrik dan katup yang dioperasikan dengan tangan menghasilkan aliran air yang dapat dikontrol dan diresirkulasi. Flowmeter dan tampilan digital secara akurat mengukur dan menunjukkan aliran air. Bangku hidrolik juga memiliki bagian atas datar dengan 'pelek' kecil yang akan mendukung beberapa modul percobaan yang lebih kecil di laboratorium dan membantu menahan tumpahan air. Modul percobaan yang lebih besar berdiri di samping bangku hidrolik.

C. PELAKSANAAN PRAKTIKUM: A. Mengisi Tangki 1. Gunakan selang eksternal untuk menuangkan air bersih ke dalam bangku sampai ketinggian air di pengukur terlihat mencapai indikator tingkat pengisian maksimum. 2. Tambahkan beberapa perawatan air yang disertakan dengan peralatan. Wadah pengolahan air menunjukkan jumlah yang harus ditambahkan. 3. Hubungkan kabel listrik ke saklar. 4. Pastikan selang pasokan bangku mengarah ke lubang pusat atau lubang di palung. 5. Tekan tombol on / off untuk memulai pompa dan memeriksa kebocoran.

6. Matikan pompa jika ketinggian air di pengukur terlihat mencapai indikator tingkat pengisian maksimum.

B. Mengosongkan Tangki 1. Lepaskan kabel listrik. 2. Pindahkan bangku ke lubang pembuangan di lantai. 3. Gunakan kunci pas untuk melepas sumbat dibagian bawah bangku. 4. Biarkan semua air mengalir keluar (miringkan dengan lembut di atas bangku untuk membantu). 5. Pasang kembali sumbat. 6. Gunakan kain bersih untuk menyelap bagian yang kotor dari bagian dalam bangku hidraulik.

Sekolah Tinggi Teknik – PLN Jakarta

BAB II KALIBRASI ALAT UKUR TEKANAN (Calibration of a Pressure Gauge)

LABORATORIUM HIDRAULIKA SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN 2018

Kalibrasi Alat Ukur Tekanan A. TUJUAN PRAKTIKUM: Untuk mengkalibrasikan alat ukur tekanan Boudon dan untuk menentukan kesalahan pengukuran.

B. DASAR TEORI: Penggunaan dari piston dan pemberat dengan silinder menghasilkan tekanan yang dapat diukur, P, P=

F A

(1)

di mana, F = mg

(2)

dengan F:

adalah gaya yang diberikan pada cairan dalam silinder kalibrator

m:

adalah total massa (termasuk piston) dan

A:

adalah luasan piston

dari persamaan 1 dan 2: P=

mg A

oleh karena itu, percepatan karena gravitasi (g) dan luas permukaan (A) konstan untuk peralatan, maka kalian dapat menemukan tekanan dengan perhitungan sederhana: P=mxk dimana k adalah sebuah konstanta dari g/A.

Sebagai contoh, untuk luasan piston yaitu 315 mm 2 (0.000315 m2) dan g = 9.81 m/s2, kemudian k = 31143. sehingga,

P (N/m2) = m (kg) x 31143 atau P (KN/m2) = m (kg) x 31.143

C. PERALATAN YANG DIGUNAKAN: 1. Alat ukur tekanan “Bourdon” - Massa piston, Mp

= 1 kg

- Diameter piston, d

= 0.02 m

2. Logam pemberat (4 x 1.0 kg, 2 x 0.5 kg, 1 x 0.2 kg)

D. PELAKSANAAN PRAKTIKUM: 1. Letakan peralatan pada permukaan yang rata dan datar yang tidak akan rusak oleh air. 2. Pengisian silinder, piston diangkat, kemudian air dituangkan ke dalam silinder sampai penuh ke tingkat luapan. Setiap udara yang ada didalam selang transparan dapat dibersihkan dengan cara memiringkan dan dengan lembut menekan selang. Piston ditempatkan lagi dalam silinder dan dibiarkan menetap. Catat tekanan yang terjadi. 3. Massa logam pemberat ditambahkan secara bertahap sekitar 7 kali hingga maksimum 5,2 kg. 4. Pembacaan pengukur tekanan harus dicatat pada setiap penambahan pemuatan massa logam pemberat. 5. Disetiap penambahan, putar piston dengan lembut untuk mencegah piston menempel saat setiap massa ditambahkan. 6. Catat bacaan saat massa logam pemberat dikurangi dan piston diangkat. 7. Area penampang dan massa piston di dokumentasikan. 8. Gambar grafik hubungan antara tekanan sebenarnya dengan tekanan yang terbaca pada alat ukur. Gambarkan pula grafik hubungan antara pembacaan tekanan dengan kesalahan absolut pengukur dan juga pembacaan tekanan dengan % kesalahan pengukur digambar.

E. NOMENKLATUR Tabel 2.1 Nomeklatur Satuan Lambang

Tipe

Deskripsi Massa piston

Massa piston

kg

Mp

Diukur

Diameter piston

m

D

Diukur

Luasan piston

m2

A

Dihitung A =

Massa pemberat

kg

Mw

Total massa

kg

M

diberikan Diameter piston diberikan πD2 4

Diuk

Berat yang dikenakan

ur

pada kalibrator

Dihitung M = Mp + Mw Pembacaan diambil

Pembacaan alat

Tekanan silinder Kesalahan absolut alat % kesalahan alat

KNm-2

G

Diukur

dari Alat Tekanan

Bourdon mg Dihitung P = A

KNm-2

P

KNm-2

Ea

Dihitung Ea = P-G

%

E%

Dihitung E% =

P−G x 100 P

Lampiran 1

Kelompok

: …………………………

Hari/ Tgl

: …………………………

Pukul

: …………………………

Luasan Piston (A) :

N o.

Massa Pemberat, Mw (kg)

Total Massa di Piston, M (kg)

Tekanan Silinder, P (KNm-2)

Pembacaan Alat, G (KNm-2) Tekanan

Tekanan

Naik

Turun

(KNm-2)

(KNm-2)

Kesalahan Absolut

Total

Pembacaan (KNm-2)

% Kesalahan Pembacaan

Jakarta,.................................. Diperiksa

(..........................................)

Penguji

(..........................................)

Sekolah Tinggi Teknik – PLN Jakarta

BAB III Teori Bernouli (Bernoulli’s Theorem)

LABORATORIUM HIDRAULIKA SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN 2018

Teori Bernouli A. TUJUAN PRAKTIKUM: Tujuan praktikum ini adalah untuk : a. Untuk menyelidiki validasi Persamaan Bernoulli ketika diaplikasikan ke aliran air yang steady pada pipa yang bergradasi dimensinya. b. Menentukan besarnya koefisien debit (Cd) pada alat venturimeter yang digunakan. c. Mengamati pembagian tekanan sepanjang pipa konvergen-divergen.

B. DASAR TEORI: Venturimeter adalah sebuah alat untuk mengukur kelajuan cairan dalam pipa bernama pipa venturi. Pipa venturi merupakan sebuah pipa yang memiliki penampang bagian tengahnya lebih sempit dan diletakkan mendatar dengan dilengkapi dengan pipa pengendali untuk mengetahui permukaan air yang ada sehingga besarnya tekanan dapat diperhitungkan. Dalam pipa venturi ini luas penampang pipa bagian tepi memiliki penampang yang lebih luas daripada bagian tengahnya atau diameter pipa bagian tepi lebih besar daripada bagian tengahnya. Zat cair dialirkan melalui pipa yang penampangnya lebih besar lalu akan mengalir melalui pipa yang memiliki penampang yang lebih sempit, dengan demikian, maka akan terjadi perubahan kecepatan. Manometer air dipasang secara vertikal untuk perbedaan tekanan di ujung yang lebih besar dan tenggorokan.

Teori Persamaan Bernoulli Asumsikan bahwa tidak ada kehilangan energi sepanjang pipa, dan bahwa kecepatan dan tinggi piezometric konstan di seluruh penampang dari setiap bagian yang dipertimbangkan, maka teorema bernoulli menyatakan bahwa: v12

+h1 = 2g

v22

+h2 = 2g

vn2 2g

+hn

(1)

Dimana v1, v2 dan vn adalah kecepatan aliran melalui bagian 1, 2 dan n.

Persamaan kontinuitas mengasumsikan volume aliran konstan (bukan kecepatan) sepanjang pipa, jadi: V1A1 = V2A2 = VnAn = Q

(2)

Mensubstitusikan persamaan 1 untuk v1 dari persamaan 2: v22 A2 2 v22 ( ) +h1 = +h 2g A1 2g 2 dan menyelesaikan persamaan ini untuk v2 mengarah ke: 2g (h1 − h2 ) v2 = √ 1 − (A2 /A1 )2 Sehingga tingkat debit (aliran volume), dari persamaan (2) menjadi:

Q = A2 √

2g (h1 − h2 ) 1−(A2 /A1 )2

(3)

Aliran sebenarnya kehilangan beberapa energi antara bagian 1 dan 2, dan kecepatannya tidak mutlak konstan di salah satu bagian ini.Sebagai hasilnya, nilai Q yang terukur selalu sedikit kurang dari nilai yang dihitung dari teori persamaan (3). untuk memungkinkan ini, persamaannya menjadi:

Q = CA2 √

2g (h1 − h2 ) 1−(A2 /A1 )2

(4)

di mana C adalah faktor penyesuaian yang disebut koefisien debit untuk meter, yang dapat kalian temukan dengan percobaan. Nilainya sedikit bervariasi dari satu meter ke yang lain dan, bahkan untuk meter tertentu mungkin sedikit berbeda dengan debit, tetapi biasanya antara 0,92 hingga 0,99 untuk meteran konvergen-divergen (venturi).

Menemukan Koefisien Debit (C) Persamaan 4 dapat diatur kembali seperti: Q = CA2√

2g 1−(A2 /A1 )2

x√(h1 − h2)

(5)

Karena dimensi venturi (A1 dan A2) dan gravitasi (g) tetap konstan, bagian tengah persamaan dapat disederhanakan menjadi konstan (k), sehingga: 2g k = A2 √ 1 − (A2 /A1 )2 kemudian, Q = C x k x√(h1 − h2)

(6)

dan oleh karena itu : 1

Q

k

√h1 −h2

C= x

(7)

menunjukkan hubungan linier antara aliran, koefisien aliran dan akar kuadrat dari tinggi yang berbeda.

Perhitungan Tekanan Tanpa Dimensi dari persamaan bernouli perbedaan tinggi antara setiap titik dan tekanan inlet dapat ditemukan dari: v12 − vn2 hn − h1 = 2g untuk dengan mudah membandingkan hasil aktual dengan teori, kalian harus mengubah istilah-istilah ini menjadi perhitungan tanpa dimensi. untuk melakukan ini, membaginya dengan cara: hn -h1 v12 -vn2 = (v22 /2g) v22

menggunakan persamaan kontinuitas (2) untuk mengganti rasio area di tempat rasio kecepatan, menjadi: hn -h1

2

A

A

= ( 2) - ( 2) (v 2 /2g) A A 1

2

2

(8)

n

Oleh karena itu, menghitung rasio luas memberikan perbedaan tekanan berdimensi teoritis atau 'ideal', atau dikenal sebagai koefisien tinggi piezometrik yang ideal: A2 2

A2 2

(A ) - (A ) 1

(9)

n

dan distribusi tekanan berdimensi sebenarnya (atau dikenal sebagai koefisien tinggi piezometric aktual) ditemukan dari: hn -h1 (v22 /2g)

(10)

C. PERALATAN YANG DIGUNAKAN: 1. Hydraulic Bench, 2. Peralatan Bernoulli.

D. PELAKSANAAN PRAKTIKUM: 1. Letakkan peralatan diatas bangku hidrolik tecquipment (disediakan secara terpisah). 2. Hubungkan selang pasokan bangku ke sisi hulu dari venturimeter. 3. Hubungkan ujung hilir dari venturimeter ke tabung plastik yang disediakan dan arahkan kembali ke lubang tengah besar dari bangku hidrolik digital. 4. Mengatur kedua kontrol aliran peralatan dan kontrol pasokan bangku ke sekitar sepertiga posisi terbuka.. 5. Periksa bahwa katup udara pada manifold atas tertutup rapat. 6. Aktifkan pasokan bangku dan biarkan air mengalir untuk membersihkan udara dari tabung manometer, mungkin membantu sedikit memiringkan peralatan atau dengan ringan menyentuh tabung dengan jari kalian.

7. Tutup kontrol aliran peralatan. Udara sekarang akan terperangkap didalam atas manometer sistem pipa-pipa dan manifold. 8. Mengatur kembali kontrol aliran peralatan untuk kondisi tekanan maksimum yang berbeda antara saluran masuk venturi (titik A) dan tenggorokan (titik D) sekitar 240 mm, kemudian kontrol pasokan bangku untuk kondisi laju aliran maksimum 0,450 l/s. 9. Amati data pada tiga macam laju aliran. Gunakan set pertama pembacaan pada laju aliran maksimum (h1-h11 besar), laju aliran dikurangi untuk memberikan perbedaan tinggi h1-h11 sekitar 50 mm. Ulang prosedur diatas untuk menghasilkan perbedaan tinggi yang berada diantara kedua test diatas. Semua data dicatat. 10. Matikan pasokan bangku. Jika air terperangkap didalam manometer, buka katup udara untuk membersihkannya. Tutup kembali katup udara.

E.

DATA TEKNIS: Tabel 3.1 Dimensi dari tabung Posisi Tabung A B C D E F G H J K L

Diameter (mm) 26,00 23,20 18,40 16,00 16,79 18,47 20,16 21,84 23,53 25,21 26,00

Gambar 2.1 Pipa Venturimeter

Jarak ke Datum (mm) -54,00 -34,00 -22,00 -8,00 7,00 22,00 37,00 52,00 67,00 82,00 102,00

F.

NOMENKLATUR : Tabel 3.2 Nomenklatur Satuan

Lambang

Tipe

Deskripsi Diambil dari skala pembacaan pada hydraulic

Volume terkumpul

m3/s

Q

Diukur

bench.

Volume

yang

terkumpul diukur dalam liter/detik. Konversikan ke m 3/s perhitungan

/Debit

(dibagi dengan 1000). Diameter

m

D

Diberikan

Tinggi

m

∆h

Diberikan

C

Dihitung

m2

A

Diberikan

m

h

Diukur

Kecepatan

m/s

v

Dihitung

Nilai gravitasi

m/s2

g

Diberikan

Koefisien Aliran Luasan pipa

Tinggi Berbeda-beda

Diameter pipa pada setiap keran. Lihat di bagian dimensi. Nilai

terukur

dari

pembacaan

manometer dalam air. (h2-h1) Dilihat dari rumus yang diberikan. Luasan pipa pada setiap keran. Lihat di bagian dimensi. Nilai

terukur

dari

pembacaan

manometer dalam air. Kecepatan = Qv / A 9,81 m/s2

aliran

dalam

pipa

Lampiran 2

Kelompok

: …………………………

Hari/ Tgl

: …………………………

Pukul

: …………………………

Aliran Q

: 1 …………………….. (m3/s) 2 ……………………… (m3/s) 3 ……………………… (m3/s)

PERCOBAAN

PIPA (mm) A

B

C

D

E

F

G

H

J

K

L

1 2 3

Jakarta,.................................. Diperiksa

(..........................................)

Penguji

(..........................................)

DISTRIBUSI TEKANAN TAK BERDIMENSI

Luas Permukaan di Tenggorokan (titik D), A2 = …… mm2 Tabel 1. Distribusi Tekanan Ideal

Pipa

Jarak Sepanjang venturi (mm)

Diameter (mm)

Luas Permukaan Area (mm2)

A2 / An

(A2 / An)2

Tekanan Tanpa Dimensi yang Ideal (A2/A1)2 – (A2/An)2

A B C D E F G H J K L

Aliran Q (Nilai Maksimum) = …. (l/s) = .... (m3/s) A2 = .... . mm2 = ...... m2 Kecepatan V2 = Q/A2 = ..... (m/s) v2/2g = ….. m = .... mm Tabel 2. Distribusi Tekanan Aktual

Pipa

A B C D E F G H J K L

Jarak Sepanjang venturI (mm)

hn (mm)

hn – h1 (mm)

Tekanan Tanpa Dimensi yang Sebenarmya (hn/h1) / (v2/2g)

Aliran Q (Nilai Minimum) = …. (l/s) = .... (m3/s) A2 = ..... mm2 = ...... m2 Kecepatan V2 = Q/A2 = ..... (m/s) v2/2g = ….. m = .... mm Tabel 3. Distribusi Tekanan Aktual

Pipa

Jarak Sepanjang venturI (mm)

hn (mm)

hn – h1 (mm)

Tekanan Tanpa Dimensi yang Sebenarmya (hn/h1) / (v2/2g)

A B C D E F G H J K L

Aliran Q (m3/s)

h1 (m)

h2 (m)

h 1 – h2 (m)

√h1 -h2

Cd

Sekolah Tinggi Teknik – PLN Jakarta

BAB IV Aliran dalam Saluran Terbuka

LABORATORIUM HIDRAULIKA SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN 2018

Aliran dalam Saluran Terbuka A.

TUJUAN PRAKTIKUM: 1. Untuk menghitung debit air yang melimpas pada saluran terbuka dengan menggunakan alat ukur ambang tipis berbentuk segitiga dan segiempat. 2. Untuk mengetahui bentuk puncak peluap segitiga dan segiempat dan koefisien dibit alirannya dari hasil perhitungan.

B.

DASAR TEORI:

1.

Pengukuran Debit Aliran Bendung merupakan konstruksi untuk menaikkan permukaan air di sungai dan berfungsi juga sebagai sarana pengukur debit aliran. Di samping itu bendung juga merupakan bentuk bangunan pelimpah yang paling sederhana. Sifat-sifat aliran yang melalui bendung pada awalnya dikenal sebagai dasar perencanaan pelimpah dengan mercu bulat, yakni profil pelimpah yang ditentukan sesuai dengan bentuk-bentuk permukaan tirai luapan bawah atas bendung mercu tajam. Debit yang mengalir di atas bendung dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut : Q = 2045,1 x H2,3994

(1)

atau 2

Q = 3 Cd.B √2.g(Yo-P)3

(2)

dengan (Yo-P) adalah jarak vertikal antara muka air hulu bendung dengan puncak. Terdapat dua metoda pengukuran debit aliran permukaan bebas, yaitu : a. Pengukuran tidak langsung 1) Pelampung 2) Pengukuran dengan Current Meter 3) Menggunakan Persamaan Manning

b. Pengukuran langsung 1) Alat Ukur Pintu Romjin 2) Sekat Ukur Thompson 3) Alat Ukur Parshall Flume 4) Alat Ukur Cipoletti (Trapesium) 5) Alat Ukur Rechbok (Segiempat) 6) Alat Ukur V-Notch (Segitiga) 2.

Dasar Perumusan Pada praktikum kali ini, melakukan pengukuran debit secara langsung di Laboratorium dengan alat ukur debit yang berbentuk segiempat dan segitiga. 1. Lubang Segiempat 2

Q = Cd. .B.√2.g. √H 3 3

(3)

dimana : Q

= Debit aliran yang melimpas di atas dasar lubang

Cd = Koefisien kontraksi B

= Lebar lubang

H

= Head di atas dasar lubang g = 9.81 m/det2

2. Lubang Segitiga 8

θ

Q = Cd.15.√2.gtan 2 .√H 5

(4)

dimana : Q

= Debit aliran yang melimpas di atas dasar lubang

Cd = Koefisien kontraksi θ

= Sudut bukaan segitiga

H

= Head di atas dasar lubang

C. PERALATAN YANG DIGUNAKAN: 1. Saluran terbuka 2. Sekat segiempat dan sekat segitiga dimana sisi-sisi dalam sekat itu meruncing, dibuat dari pelat logam, (baja, alumunium dan lain lain dari kayu

lapis. Sekat ini tetap dipasang pada lokasi pengukuran atau hanya sementara waktu). 3. Penggaris, tongkat ukur atau pita ukur untuk mengukur tinggi air. D. PELAKSANAAN PRAKTIKUM: 1. Memasangkan model bendung pada saluran terbuka. 2. Mengalirkan air kedalam saluran terbuka. 3. Catat volume yang melimpas dalam waktu tertentu untuk mendapatkan debit alirannya. Mencatat harga h. 4. Menentukan besarnya koefisien debit yang melalui bedung dengan menggunakan rumus di atas, 5. Catat volume yang melimpas dalam waktu tertentu untuk mendapatkan debit alirannya.

Sekolah Tinggi Teknik – PLN Jakarta

BAB V Pesawat Osborne Reynolds

LABORATORIUM HIDRAULIKA SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN 2018

Pesawat Osborne Reynolds A. TUJUAN PRAKTIKUM: 1. Untuk mengamati jenis-jenis aliran fluida. 2. Untuk menentukan bilangan Reynolds berdasarkan debit. 3. Untuk mencari hubungan antara bilangan Reynolds dengan jenis aliran. 4. Untuk mengamati profil parabolik dari aliran laminer.

B. DASAT TEORI: Aliran dapat dibedakan dalam aliran laminer dan turbulen. Aliran lambat didominasi oleh gaya viskos, cenderung beraturan, bisa diprediksikan dan disebut laminer. Pada aliran laminer, fluida berkelakuan seperti lapisan-lapisan konsentris (laminer) yang saling meluncur dengan kecepatan maksimum pada sumbunya, kecepatan nol pada dinding tabung dan membentuk sebuah distribusi kecepatan parabolik. Pewarna yang diinjeksikan pelan-pelan pada suatu titik pada aliran pipa laminer akan meluncur bersamaan dengan aliran untuk membentuk garis nyata dan jelas. Pencampuran hanya bisa terjadi dengan difusi molekular. Penambahan debit secara perlahan-lahan akan megubah perlakuan aliran karena inersia aliran (sehubungan dengan kerapatannya) menjadi lebih signifikan dari gaya viskos; hal ini menjadikan aliran menjadi turbulen. Pada aliran pipa turbulen, pewarna yang diijeksikan pada suatu titik dengan cepat akan tercampur sehubungan dengan gerak lateral substansial dalam aliran dan perlakuan pewarna tanpak menjadi chaos (tidak beraturan). Gerakan ini muncul tidak beraturan dan muncul dari pertambahan ketidakstabilan dalam aliran. Perlakuan detail tidak mungkin diprediksikan kecuali dengan hal statistika. Ada sebuah tingkat antara, aliran transisional, di mana aliran berwarna akan muncul kacau dan menunjukkan semburan percampuran yang kadang ada dan kadang tidak, diikuti oleh perlakuan yang lebih laminer.

Angka Reynolds, Re, menyediakan cara yang berguna untuk menentukan karakteristik aliran, didefinisikan sebagai : Re =

ud v

dengan: v adalah viskositas kinematik u adalah kecepatan rata yang diberikan untuk volume debit d adalah diameter pipa. Bila bilangan Reynolds dari aliran fluida tertentu dalam suatu pipa nilainya kurang dari 2000 maka aliran yang terjadi adalah laminar, sedangkan bila lebih dari 4000 maka aliran yang terjadi adalah turbulen. Tabel Viskositas kinematik air pada tekanan atmosfer Temperatur (derajat Celcius) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

Viskositas Kinematik  (10-6 x m2/s) 1.793 1.732 1.674 1.619 1.568 1.520 1.474 1.429 1.386 1.346 1.307 1.270 1.235 1.201 1.169 1.138 1.108 1.080 1.053 1.027 1.002 0.978 0.955 0.933 0.911

Temperatur (derajat Celcius) 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85

Viskositas Kinematik  (10-6 x m2/s) 0.893 0.873 0.854 0.836 0.818 0.802 0.785 0.769 0.753 0.738 0.724 0.711 0.697 0.684 0.671 0.658 0.602 0.554 0.511 0.476 0.443 0.413 0.386 0.363 0.342

Contoh pada 200 viskositas kinematik air adalah 1.002 x 10-6 m2/s.

C. PERALATAN YANG DIGUNAKAN: 1. Jarum dan tinta. 2. Pesawat Osborne Reynolds. 3. Gelas Ukur. 4. Stopwatch. 5. Thermometer.

D. PELAKSANAAN PRAKTIKUM: 1. Letakkan perangkat Reynolds pada permukaan yang tetap dan bebas getaran (bukan hydraulic bench) dan pastikan bahwa dasar permukaan horizontal. 2. Hubungkan penghubung outlet bench ke pipa inlet. Hubungkan luapan tangki head ke tangki volumetrik hydraulic bench. 3. Nyalakan pompa. Perlahan-lahan buka katup kontrol aliran, kemudian buka katup bench dan biarkan sistem terisi air. Periksa bahwa pipa visualisasi aliran terisi dengan benar. Ketika ketinggian air pada tangki head mencapai tabung luapan, sesuaikan katup kontrol bench untuk menghasilkan debit keluar yang rendah. 4. Periksa bahwa katup kontrol pewarna juga tertutup. Tambahkan pewarna ke penampung pewarna (dye reservoir) sampai terisi 2/3 penuh. Hubungkan jarum hypodermik. Tahan peralatan pewarna di atas bak pencuci, dan buka katup, untuk memeriksa aliran bebas pewarna. 5. Sesuaikan katup bench dan katup pengontrol aliran untuk mengembalikan debit yang keluar ke aliran yang pelan (jika dibutuhkan), kemudian diamkan alat sekurang-kurangnya lima menit sebelum memulai percobaan lagi. 6. Amati jenis aliran yang terjadi. 7. Ukur debit volume dengan waktu yang terkumpul, dan ukur temperatur aliran yang keluar (temparatur air yang terkumpul di silinder pengukur). Tentukan viskositas kinematik dari lembar data yang disediakan, dan periksa angka Reynolds yang berhubungan dengan tipe aliran ini. 8. Lakukan pengamatan beberapa kali sampai didapat jenis aliran laminar, transisi, dan turbulen dengan mengatur debit.

9. Gambarkan grafik hubungan antara kecepatan aliran (v) dengan bilangan Reynolds (Re).

E. DATA TEKNIS: Diameter pipa

d = 0.010

m

Luasan melintang pipa

A = 7.854 X 10-5

m2

(Dimensi-dimensi dari peralatan berikut ini bisa diperiksa kembali sebagai bagian dari prosedur percobaan dan diganti dengan pengukuran anda sendiri).

F. NOMENKLATUR: Judul kolom

Satuan

Lambang

Tipe

Diameter pipa percobaan

m

d

Diberikan

Volume terkumpul

m3

V

Diukur

s

t

Diukur

Waktu pengumpulan Temperatur air

0C

Diukur

Deskripsi Diameter pada pipa percobaan. Diameter diukur dalam mm. Konversikan ke meter untuk perhitungan Volume fluida yang terkumpul pada silinder pengukur. Volume diukur dalam ml. Konversikan ke meter kubik untuk perhitungan (bagi pembacaan dengan 1,000,000) Waktu yang diambil untuk mengumpulkan volume air pada tabung silinder. Temperatur air yang meninggalkan session percobaan

Viskositas kinematik

m2/s



Diukur

Lihat tabel

Debit

m3/s

Qt

Dihitung

Qt =

V = t

Volume terkumpul

Waktu pengumpulan Kecepatan fluida melalui pipa Kecepatan

Angka Reynolds

cm/s

V

Re

Dihitung

Dihitung

Debit V=

Re =

Luasan pipa

ud v

Sekolah Tinggi Teknik – PLN Jakarta

BAB VI Tumbukan Pancaran Air (Impact of Jet)

LABORATORIUM HIDRAULIKA SEKOLAH TINGGI TEKNIK – PLN 2018

Tumbukan Pancaran Air A. TUJUAN PRAKTIKUM: Untuk mencari reaksi gaya yang dihasilkan dari perubahan momentum aliran fluida, dengan pengukuran gaya yang dihasilkan oleh sebuah jet yang menumbuk permukaan padat yang menghasilkan derajat defleksi aliran yang berbeda. B. DASAR TEORI: Kecepatan fluida, v, meninggalkan luasan potongan melintang nozzle, A, adalah V=

Qt A

Diasumsikan bahwa besar kecepatan tidak berubah selama fluida mengalir di sekeliling deflektor, dan bahwa hanya perubahan arahnya saja. Aplikasi hukum kedua Newton pada aliran yang terdefleksi menghasilkan Fy = Qmv(cos +1) dengan : Fy = gaya yang dihasilkan oleh deflektor pada fluida Qm = debit massa Qm = Qt = Av Untuk keseimbangan statis, Fy, diseimbangkan oleh beban yang dibebankan, W (=Mg, dengan M adalah massa yang dibebankan) W = Av2(cos +1) Kemiringan dari grafik W yang diplotkan versus v2 adalah s = A(cos +1) Catat bahwa  = 1800 - , dengan  adalah sudut defleksi aliran.

C. PERALATAN YANG DIGUNAKAN: 1. Hidraulik bench untuk mengukur aliran dengan volume waktu yang terkumpul.

2. Alat tumbukan pancaran air dengan 4 deflektor aliran, terdiri dari defleksi derajat dengan sudut 30, 90, 120 dan 180 derajat. 3. Stopwatch untuk menentukan debit air.

D. PELAKSANAAN PRAKTIKUM: 1. Pindahkan plat bagian atas (dengan melepas sekrup berulir) dari silinder. Pasang satu dari empat deflektor aliran. Atur ulang peralatan dan tempatkan dalam saluran hidraulik bench. Hubungkan tabung inlet ke penghubung bench. Aturlah agar alat dalam keadaan horisontal dengan mengatur nivo. 2. Aturlah jarum agar menjukkan posisi yang seimbang pada pan beban. 3. Tempatkan massa sebesar 0.4 kg pada pan pemberat dan buka katup bench untuk menghasilkan aliran. Sesuaikan letak katup sampai keseimbangan statis dicapai dengan garis data pan pemberat segaris dengan alat/ jarum pengatur ketinggian. 4. Ulangi prosedur ini untuk berbagai massa yang dibebankan ke pan pemberat. Kemudian ulangi seluruh percobaan untuk deflektor lainnya.

E. DATA TEKNIS: Dimensi-dimensi dari peralatan berikut digunakan untuk perhitungan yang benar. Jika dibutuhkan, nilai-nilai ini bisa diperiksa kembali sebagai bagian dari prosedur percobaan dan diganti dengan pengukuran anda sendiri. - Diameter nozzle

d = 0.008

m

- Luasan potongan melintang nozzle

A= 5.0265 x 10-5

m2

F. NOMENKLATUR: Judul kolom

Satuan

Lambang

Tipe

Diameter nozzle M

Diukur

Deskripsi Diameter

nozzle,

Diameter

diukur

Konversikan

dalam dalam

ke

meter

m. mm. untuk

perhitungan Tipe deflektor Volume

Derajat

Diukur

yang

terkumpul

Tipe deflektor yang digunakan Diambil dari skala pada hidraulik

m3

V

Diukur

bench.

Volume

dalam

liter.

Konversikan ke meter kubik untuk perhitungan (dibagi dengan 1000)

Waktu pengumpulan Massa

S

t

Diukur

yang

dikenakan

Waktu

untuk

mengumpulkan

volume air dalam hidraulik bench Massa yang dibebankan ke pan

Kg

M

Diukur

pemberat

untuk

membantu

mencapai posisi statis Debit volume m3/s

Qt

Dihitung

Qt =

V t

Kecepatan m/s

V

Dihitung

v =

Qt , kecepatan fluida yang A

meninggalkan nozzle Kecepatan

Digunakan

dikuadratkan

(m/s)2

v2

Dihitung

untuk

menjelaskan

hubungan antara debit dan massa yang

dibebankan

untuk

keseimbangan gaya Gaya

yang

dikenakan

Gaya yang dihasilkan oleh deflektor N

W

Dihitung

pada fluida = gaya tergantung dari massa m

Kemiringan yang

dihitung

Dihitung

Kemiringan grafik v2 versus W

dari percobaan Kemiringan teori

Konstan diturunkan dari S

Dihitung

s = A(cos +1)