Aliran Pada Venturimeter

7/17/2019 Aliran Pada Venturimeter

http://slidepdf.com/reader/full/aliran-pada-venturimeter 1/14

Venturimeter

Modul

Venturimeter

1. Pendahuluan

Venturimeter adalah alat untuk mengukur debit air atau cairan yang mengalir

melalui pipa. Alat ini terdiri dari tabung pendek yang menyempit ke suatu

tenggorokan di tengah pipa. aliran pada bagian tengah tenggorokan memiliki

kecepatan yang lebih besar, bila dibandingkan pada bagian lain. Hal ini terjadi

dikarenakan luas penampang pada bagian tengah pipa jauh lebih kecil dari bagian

lainnya. Peningkatan kecepatan aliran ini sebanding dengan penurunan tekanan,

dengan adanya perubahan kecepatan dan tekanan, debit dapat dihitung.

2. Tujuan Percobaana. Menghitung debit (Q) aktual dan mengetahui hubungan aktu (t) dengan

debit (Q).b. Menghitung debit (Q) percobaanc. Menentukan koe!isien pengaliran (c) dan mengetahui hubungan debit (Q)

dengan koe!isien pengaliran (c)

d. Praktikan dapat mem"isualisasikan pengaruh dari perubahan penampang

terhadap tinggi garis hidraulik di masing#masing pie$ometer.

3. Alat-alat Percobaan%. Venturimeter

&. 'topatch. angku Hidraulik*. eban

4. Dasar Teori dan Rumus+alam ilmu mekanika !luida kita mengenal adanya prinsip dan

persamaan ernoulli dan juga persamaan kontinuitas (debit). 'alah satu

Laporan Praktikum Mekanika Fluida



Venturimeter

penerapan dari a$as ernoulli dan kekontinuitasan adalah penggunaan

"enturimeterPERAMAA! "M"M #ER!$"%%&

+ari persamaan diatas dapat dilihat adanya hubungan antara besarnya

kecepatan aliran pada pipa (") dengan besarnya tekanan (P).

-amun dalam kasus "enturimeter kali ini besarnya P %P&Patm, sehingga

besarnya tekanan dapat diabaikan.

'elain persamaan ernoulli, prisip yang berlaku dalam percobaan ini

adalah /otinuitas, yang berkaitan erat dengan besarnya debit cairan.

Persamaan 'ontinuitas (

+apat dilihat hubungan luas penampang (A)dengan besarnya kecepatan

("), apabila luas penampang yang dimiliki kecil, maka kecepatan aliran

akan bertambah, begitupun sebaliknya, apabila luas penampang yang

dimiliki besar, maka kecepatan aliran akan berkurang.

+ari dua persamaan diatas dapat ditarik kesimpulan baha luas

penampang(A), kecepatan (") dan juga tekanan (P) memiliki hubungan

1. Men)hitun) Debit #an)*u +idroli*

0M 1

mb.g.2 mair.g.2

mb mair


1

5ika kelajuan (") bertambah , maka tekanan !luida tersebut

akan berkurang6 jika kelajuan berkurang, maka tekanan pada

!luida akan bertambah

h 31

" & h 3

Q masuk Q keluar

Q % Q &

A%"% A&"&

A%7" 6 dan " %7P



Venturimeter

Q

Volume (V )waktu(t ) , dengan V

m

ρ

Q

mair

ρ .t

Q 3mb

ρ . t

2. Men)hitun) Debit +asil Percobaan

Penampang pada bagian upstream a%, pada leher a&, dan pada bagian

selanjutnya (n) a1. Head pada pembuluh pie$ometer ditandai dengan h%, h&, hn.

+iasumsikan baha tidak terjadi kehilangan energi sepanjang pipa, dan kecepatan

serta head pie$ometrik (h1 konstan sepanjang bidang tertentu).

erdasarkan Hukum ernoulli dan hukum kontinuitas akan didapat persamaan

untuk menghitung debit Q dengan koe!isien pengaliran pada alat "enturimeter adalah

c.

Persamaan ernoulli

2

2

2

2

1

1

2

1

22 Z

P

g

V Z

P

g

V ++=++

γ γ

Persamaan /ontinuitas

A 1 .V 1= A 2.V 2




Venturimeter

8injau di titik 9 dan 99

2

2

221

2

11

2

1

2

1 ghv P ghv P ρ ρ ρ ρ ++=++

( )

( ) ( )

( ) ( )12

2

1

2

221

12

2

2

2

121

12

2

2

2

121

2

1

2

1

2

1

hh g vv P P

hh g vv P P

gh ghvv P P

−+−=−⇔

−+−−=−⇔

−=−+−⇔

ρ ρ

ρ ρ

ρ ρ ρ

/

arena ketinggian titik yang ditinjau sama dari datum, maka h& h%.

+engan demikian

Menurut persamaan kontinuitas

2

2

'ubstitusikan persamaan (&) ke persamaan (%)




Venturimeter

'eperti diketahui penurunan tekanan sebanding dengan peningkatan kecepatan,

begitupun sebaliknya sehingga

..............................................2121 g −=−⇔ ρ

+engan rumus tekanan

hidrostatis, diperoleh

'elanjutnya dari hasil substitusi tadi, dan persamaan () didapat

( )

( )

−

=−⇔

−

=−⇔

12

1

2

2

2

12

121

2

2

12

121

A

Avhh g

A

Avhh g

ρ ρ

( )

( )

( ) 2

12

2

1

212

2

12

2

1

212

1

2

1

2

2

1

212

1

.

1

2

.

1

2.

1

2

A

A A

hh g Q

A

A

A

hh g Av

A

A

hh g v

−

−=⇔

−

−=⇔

−

−=⇔


P%:P&



Venturimeter

9dealnya Q hasil percobaan Q aktual, namun !aktanya Q hasil percobaan ; Q aktual,

sehingga persamaan menjadi

( )

1

2..

2

2

1

211

−

−=

A

A

hh g AcQ

dimana c adalah koe!isien pengaliran.

,. Prosedur Percobaan

%. 'kala manometer dikalibrasi dengan cara membuka kran kontrol aliran

dan kran suplai air beberapa saat, lalu ditutup perlahan#lahan sehingga

terjadi peningkatan tekanan yang menyebabkan air mengalir melalui

pembuluh manometer menunjukkan nilai yang sama. Apabila belum

mencapai muka air yang sama, maka dibantu dengan katup udara.

&. +ebit dialirkan pada bukaan yang menghasilkan perbedaan maksimum h%

dan h& (h% tinggi skala manometer di titik A, h& tinggi skala manometer

di titik +).

. +ebit diukur berdasarkan prinsip bangku hidraulik.

*. 'kala manometer dibaca untuk masing#masing pembuluh.

<. Percobaan dilakukan untuk < harga debit yang semakin kecil.

. ontoh Perhitun)an

1. Men)hitun) debit /ada ban)*u hidroli*

+iketahui

Masa beban &.< kg 6

=aktu (t) <1.> dtk

5aab


( )

1

2.

2

2

1

21

1

−

−=

A

A

hh g AQ



Venturimeter

Melalui prinsip bangku hidraulik dapat diketahui baha besarnya debit

adalah

Q

mair

ρ .t 6 dengan mair mb

Q 3mb

ρ . t

Q 3(2.5)

1000 .50.7

Q %.*>?@%1#* m7dtk

2. Men)hitun) debit hasil /ercobaan

+iketahui

+iameter penampang A (+%) 1.1& m, A% <.%@%1#*

+iameter penampang + (+&) 1.1% m, A& &.1%@%1#*

/etinggian muka air di A (h%) 1.&*B m,

/etinggian muka air di + (h&) 1.%1 m.

5aab

'ebelum menghitung besarnya debit yang mengali pada pipa,

perlu menghitung terlebih dahulu luas penampang A (+%) dan luas

penampang +(+&).

Manometer A Manometer +

24-

2

2

2

2

22

102,01

)016,0.(4

1

.

4

1

m A

A

D A

×=⇔

=⇔

=

π

π

24-

1

2

1

2

1

105,31

)026,0.(4

1

.

4

11

m A

A

D A

×=⇔

=⇔

=

π

π

'etelah itu, debit dapat dihitung dengan persamaan




Venturimeter

( )2

2

1

121

1

2.

−

−=

A

A

hh g AQ

( )2

4

01,2

31,51

145,0)8,9(2.1031,

−

−= − xQ 5

Q ,<&@%1#* m7dtk

3. Men)hitun) 'oe0isien Pen)aliran c

+iketahui

+ebit aktual %,*>? @%1#* m7dtk

+ebit analitis ,<& @%1#* m7dtk

5aab

esarnya koe!isien pengaliran (c) dapat dihitung dengan rumus

( )2

2

1

121

1

2..

−

−=

A

A

hh g AcQ

c 1,*%B>

. Data Pen)amatan

+ata yang diperoleh




Venturimeter

%. +iameter masing#masing pie$ometer (mm).

&. eban bangku hidrolik (kg)

. =aktu pada bangku hidraulik saat beban ditaruh sampai terangkat (s).

*. 8inggi muka air pada masing#masing manometer (mm).

<. 'elisih tinggi muka air pada tabung A dan + (mm).

. Tabel-Tabel

a. +iameter Pie$ometer

+ata alat

-o.8abung

Pie$ometer

A(%)

C +(&)

D E F H 5 / 2

+iameter(mm)

&.11 &.&1 %B.*1 %.11 %.B1 %B.*> &1.% &%.B* &.< &<.&* &.11

b. acaan Pie$ometer

-o.percobaan

-omor tabung

A (%) C +(&)

D E F H 5 / 2

%&

*<>B

&*B & %B %1 %% % %B< &11 &%1 &%B &&*

%?< %BB %< %1% %1 %? %<< %1 %>% %>> %B1

&> && %>> ?B %1* %<* %>< %?1 &11 &1B &%&& &%* %> B? ?? %*1 % %B1 %B? %?> &1&

&* &? &1> %<* %<B %?& &1< &% &&% &&B &%

%?% %B< %*? BB ?* %1 %* %<B %< %>% %><

%?? %?1 %*> >> B< %&B %* %1 %B %> %B1

&&% &%% %< B> ?& %* % %>B %B> %?< %??

c. 8abel +ebit bangku hidrolik

-o.percobaa

n

Massa beban (kg) =aktu (t) +ebit (@%1#

*m7dtk)

% &.< <1,> %,*>?

& &.< ?1,> 1,B&>

&.< %&1,B 1,&1

* &.< 1,% %,&*B

< &.< <,* %,*1*

&.< ,* %,%&?

> &.< <%,% %,*>

B &.< *%,> %,>?B

d. 8abel +ebit Hasil Percobaan




Venturimeter

-o.Percobaan h% (m) h& (m) Gh A% (@%1#*

m7dtk)A& (@%1#*

m7dtk)+ebit(@%1#*

m7dtk)

% 1,&*B 1,%1 1,%*< <,% &,1% ,<&

& 1,%?< 1,%1% 1,1?* <,% &,1% &,&?% 1,&> 1,1?B 1,%? <,% &,1% ,<B*

* 1,&& 1,1?? 1,%&* <,% &,1% ,B<

< 1,&* 1,%<B 1,1BB <,% &,1% &,B<&

1,%?% 1,1?* 1,1?> <,% &,1% &,??*

> 1,%?? 1,1B< 1,%%* <,% &,1% ,&*

B 1,&&% 1,1?& 1,%&? <,% &,1% ,*<

e. 8abel /oe!isien Pengaliran

-o. Percobaan +ebit Aktual(@%1#*m7dtk)

+ebit perhitungan(@%1#*m7dtk)

/oe!. Pengaliran (c)

% %,*>? ,<& 1,*%B>

& 1,B&> &,&?% 1,%

1,&1 ,<B* 1,%>

* %,&*B ,B< 1,?

< %,*1* &,B<& 1,*?&&

%,%&? &,??* 1,>>

> %,*> ,&* 1,*<

B %,>?B ,*< 1,<&1>

5. 6RA7&' DA! A!A%&&

1. 6RA7&' 8A'T" t 9 :

Figure 1 Grafk waktu (t) - debit (Q)

0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2

0

50

100

150

f(x) ! 66.06x " 14#.2

$% 0.#1

waktu (t) - debit (Q)

&aktu (t) ! de'it ()

Linear (&aktu (t) !de'it ())

+ari gra!ik diatas dan juga !ungsinya dapat dilihat hubungan antara besarnya

debit yang dihasilkan dengan aktu yang diperlukan (t) adalah




Venturimeter

Hal ini mengindikasikan baha jika aktu yang diperlukan bertambah, maka

debit yang dihasilkan akan berkurang, atau dapat pula dikatakan, jika debit yang

dihasilkan kecil, maka aktu yang dibutuhkan tuas bangku hidraulik untuk naik akan

semakin bertambah.

2. 6RA7&' DE#&T : 9 '$E7&&E! PE!6A%&RA! c

Figure 2 Grafk Debit (Q) - Koe. Pengaliran (c)

0.15 0.2 0.25 0. 0.5 0.4 0.45 0.5 0.55

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

1.6

1.8

2

f(x) .21x ! 0.02

$% 0.82

debit (Q) - koe. Pengaliran [c

de'it () ! koef.

Pen*aliran +,-

Linear (de'it () ! koef.

Pen*aliran +,-)

+ari gra!ik dapat dianalisis baha, alaupun besarnya debit yang dihasilkan

selalu berubah dari percobaan satu ke percobaan lainnya, namun besarnya koe!isien

pengaliran relati! tak mengalami perubahan yang signi!kan (besarnya c:%).

3. 6RA7&' #AAA! 'A%A MA!$METER


t Q

1=

Q≈ c



Venturimeter

Figure !. Grafk "kala #acaan $ano%eter

(1) / (2) F 3 L

0

50

100

150

200

250

00

Per,o'aan 1

Per,o'aan 2

Per,o'aan

Per,o'aan 4

Per,o'aan5

Per,o'aan 6

Per,o'aan 7

Per,o'aan 8

+ari gra!ik tersebut terlihat baha pola ketinggian muka air pada tiap

manometer selalu serupa alaupun debitnya berubah#ubah. 'ebagai

contoh,ketinggian muka air pada manometer + selalu paling rendah daripada

manometer yang lainnya (hal ini dikarenakan diameter + paling kecil), sedangkan

ketinggian muka air pada manometer A selalu paling tinggi daripada manometer yanglainnya (diameter A paling besar). +apat juga diketahui baha dalam "enturimeter,

muka air pada manometer yang paling pinggir dari kedua sisi akan selalu lebih tinggi

dibandingkan dengan muka air pada manometer yang berada di tengah. 'emakin ke

tengah, tinggi muka air pada manometer semakin berkurang. Hal ini terjadi karena

diameter manometer pada saluran manometer di tengah lebih kecil daripada saluran

yang ada di pinggir.

+apat pula ditarik kesimpulan

Apabila debit yang dihasilkan besar maka besarnya ∆h pun akan semakin

bertambah, namun sebaliknya apabila debit yang dihasilkan kecil, maka besarnya

∆h

pun akan relati! berkurang (dengan hma@ hA dan hmin hd).


Q≈∆h



Venturimeter

1;.'esim/ulan

%. Pengukuran debit aktual, debit yang dihasilkan melalui bangku hidraulik,

bergantung pada aktu yang diperlukan (t), sampai tuas terangkat. +apat

dihitung dengan persamaan

&. +ebit analitis (hasil percobaan) dapat diketahui dari adanya perubahan

kecepatan, perubahan tekanan, luas penampang dan juga perbedaan

ketinggian muka air pada pie$ometer, menurut persamaan

. /oe!isien pengaliran pada alat "enturimeter dapat ditentukan dengan

menghitung debit, perbedaan ketinggian antara dua saluran manometer,

dan luas penampang kedua saluran tersebut, melalui rumus

*. Perubahan penampang pada "enturimeter dapat mempengaruhi tinggi

garis hidraulik pada masing#masing pie$ometer. 'emakin besar diameter

penampang pie$ometer, tinggi garis hidraulik pada masing#masing

pie$ometer lebih tinggi.

%%. e!erensi


t

mQ air

. ρ =

dimana mair

m'

( )2

2

1

12

1

1

2.

−

−=

A

A

hh g AQ

2

1

2

212

1

)(2

−

−=

A

A

hh g A

Qc



Venturimeter


Documents

Aliran Pada Venturimeter