LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA
2011 2011
BAB VIII PERCOBAAN ALIRAN DI BAWAH PINTU
8.1 Tujuan Percobaan Mengamati aliran didasarkan atas pemakaian persamaan Bernouli untuk aliran di bawah pintu. 8.2 Alat alat yang Digunakan 1. Flume beserta perlengkapanya 2. Model pintu sorong untuk megalirkan aliran 3. Alat ukur Parshall 4. Penggaris / roll meter 5. Waterpass
y
y0
He y1 ycr
Sket Percobaan Aliran di bawah pintu
8.3 Teori Besarnya debit Q (m3/dt) yang lewat dibawah pintu :
Q Cd b y 2gHedimana : Cd = Koefisien debit b = Lebar bukaan pintu (m)
ycr = tinggi bukaan pintu (m)MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA [RC09-1333] 75
LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA
2011 2011
y0 y y1 V
= tinggi air di depan pintu terhadap as bukaan (m) = tinggi air di hulu (sebelum pintu sorong) (m) = tinggi air di hilir ( setelah pintu sorong ) (m)
He = tinggi energi di depan pintu = y0 + V2 / 2g (m) = Kecepatan aliran di depan pintu (m/dt) Ada dua macam aliran yang dapat terjadi lewat di bawah pintu. Pertama aliran bebas, dapat dilihat dengan terjadinya loncatan air di belakang pintu. Kedua aliran tidak bebas, dimana loncatan air tidak terjadi dan tinggi muka air di belakang pintu > tinggi bukaan pintu (pintu tenggelam). Untuk aliran bebas berlaku persamaan debit di atas. Sedang untuk aliran tidak bebas, persamaan di atas tidak berlaku, harus diturunkan dari persamaan Bernoulli. Untuk w = 3 inci 1m y0 V Qt Cd = 3,28 ft = y - 1/2 yct = (2.g.He)0.5 = b.Yct.(2.g.He)0.5 = Qparshall / Qteoritis Qparshall = 0,992 . Ha1,547 (ft3/dt)
NB : Dalam perhitungan debit dipergunakan He karena kita memperhitungkan adanya kecepatan awal di hulu saluran.
MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA [RC09-1333]
76
LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA
2011 2011
* PersamaanBernoulli P0
V0 P V Yo 1 1 Y1 2g 2g2 2
2
2
(V V0 ) Y0 Y1 1 2g * PersamaanKontinuitas A0 b.Y0 A1 b.Y1 A0 .V0 A1 .V1 * Mencari.V1 (V V0 ) Y0 Y1 1 2g2 2
V1 2 g (Y0 Y1 ) V02
2 2
V1 2 g (Y0 Y1 ) V0 * Mencari.V0 A0 .V0 A1 .V1 b.Y0 .V0 b.Y1 .V1 V1 2
Y0 .V0 2 2 g (Y0 Y1 ) V0 Y12 2 2
Y0 .V0 Y1 {2 g (Y0 Y1 ) V0 } V0 2
2 g .Y1 (Y0 Y1 )2
(Y0 Y1 )2 2
2 g .Y1 (Y0 Y1 ) (Y0 Y1 )(Y0 Y1 )2
V0 2
2 g .Y1 Y0 Y1 2 g .Y1 Y0 Y12
2
V0
Keterangan: A0 = Luas penampang di depan pintu A1 = Luas penampang di belakang pintu
MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA [RC09-1333]
77
LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA
2011 2011
8.4 Prosedur Percobaan 1. Atur dasar flume dalam kedudukan horisontal. 2. Letakkan model pintu sorong pada flume yang akan digunakan (dilakukan oleh petugas). 3. Ukur dimensi bukaan pintu ( dalam percobaan ini bukaan pintu selalu tetap untuk semua debit ) 4. Alirkan air lewat pintu dengan debit tertentu dan buat kondisi aliran bebas dengan cara mengatur tinggi bukaan tail gate. 5. Ukur tinggi muka air di depan dan di belakang pintu tersebut. Masing-masing dilakukan 5 kali. 6. Ukur debit percobaan ini dengan alat ukur Parshall ( tanpa skotbalk ) dengan prosedur seperti pada pengukuran debit dengan alat parshall. 7. Ulangi percobaan ini dengan debit yang berbeda minimum 5 kali.
8.5 Tugas 1. Nyatakan hubungan antara tinggi muka air di depan pintu yo dengan debit lewat bawah pintu Q untuk aliran bebas 2. Nyatakan hubungan antara rasio y dan yo dengan koefisien debit Cd untuk aliran bebas 3. Nyatakan hubungan antara rasio y dan yo dengan koefisien koreksi debit Cs untuk aliran tak bebas 4. Gambar garis energi pada setiap percobaan debit
8.6 Data data Percobaan ycr b g = 5 cm = 46 cm = 9,81 m/dt2 Data Pengukuran Aliran di bawah PintuPercobaan Aliran Bebas y(cm) 27.5 27.5 I 28 27.5 27.5 II 24 22.5 y1(cm) 3.5 3 3.1 4 3.5 3.5 2.9 78
= 0,05 m = 0,46 m
MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA [RC09-1333]
LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA
2011 2011
22.5 23 23 18 18 III 17.5 17.5 18 13 13 IV 12 11.5 11.5 10.5 10.5 V 10.5 10.5 10.5 Ha (inchi) 10.9 11.2 I 11.5 11.7 11.8 12.2 11.9 II 11.8 11.75 11.6 11.5 11.3 III 11.1 11 10.95 10.6 10.5 IV 10.3 10 9.8 9.3 V 9.1 9 8.9 Ha (feet) 0.90797 0.93296 0.95795 0.97461 0.98294 1.01626 0.99127 0.98294 0.978775 0.96628 0.95795 0.94129 0.92463 0.9163 0.912135 0.88298 0.87465 0.85799 0.833 0.81634 0.77469 0.75803 0.7497 0.74137
3.8 3.2 4.5 3.2 2.8 3.7 3.3 4.5 3 2 3.4 3.9 3.8 2.9 3 3.2 3.7 3.6
Data Pengukuran Percobaan ParshallPercobaan H1b (cm) 23.6 24.75 25.14 25.66 25.71 26.91 26.8 26.4 26.37 26.2 25.61 25.21 24.95 24.54 24.44 23.8 23.45 23.29 22.64 21.8 20.62 20.44 20.25 20.1 79
MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA [RC09-1333]
LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA
2011 2011
8.8
0.73304
19.85
Contoh Perhitungan: 1. Mencari Koefisien Debit (Cd) untuk Percobaan 1 :
Untuk Parshall Ha (rata-rata) = =
10.9 11.2 11.5 11.7 11.8 = 11.42 inci 5
11.42 =0.952 ft 12Q = 0,992 x 0,952 1,547 =0.919 ft3/dt = 0,026 m3/dt
Untuk lebar tenggorokan w = 3 digunakan rumus Q = 0,992 x Ha1,547 Sehingga diperoleh :
Untuk percobaan aliran bawah pintu Tinggi muka air rata-rata dihulu (y) : 27,6 cm Tinggi muka air rata-rata dihilir (y1) : 3,4 cm y0 = y 0,5 (yct) = 27.6 0,5 (5) = 25,1 cm = 0.251 m V= He = 0,251 +
2gY0 =
2(9,81)(0,251) = 2,2191 m/dt
( 2.2191 ) 2 = 0.502 m 2(9,81)
Sehingga diperoleh : Qt = 0,46 x 0,05 x Koefisien debit (Cd) didapatkan : Cd =
2(9,81)(0.502 ) = 0.0722 m3/dt
Qparshall 0.026 = 0.36 Qt 0.0722
2. Mencari Koefisien Koreksi Debit (Cs) untuk Percobaan 1 : Qaliran bawah pintu = Cd b y 2gHe =0.36 x 0,46 x 0,05 x = 0.026m3/dt Q percobaan Parshall = 0.026 m3/dt
2(9,81)(0,502)
Koefisien debit (Cs) didapatkan Cs =
Q percobaan bawah pintu 0.026 1 = Q percobaan Parshall 0.02680
MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA [RC09-1333]
LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA
2011 2011
3. Mencari Kecepatan (V)
V
Q 0.026 0.205m / det A 0.276x0.46 Q 0.026 1.653m / det A1 0.034x0.46
V1
Sehingga dengan cara yang sama untuk Perhitungan debit yang lain didapatkan pada tabel perhitungan sebagai berikut:perc I II III IV V ha (ft) 0.951 0.987 0.930 0.853 0.751 Q parshall (f /dt) 0.918 0.972 0.887 0.776 0.637t3
Q parshall 3 (m /dt) 0.026 0.028 0.025 0.022 0.018
perc I II III IV V
Y rata (m) 0.276 0.230 0.178 0.122 0.105
Y1 rata (m) 0.034 0.036 0.035 0.032 0.033
yo rata (m) 0.251 0.205 0.153 0.097 0.080
V(m/det) 2.219 2.006 1.733 1.380 1.253
He(m) 0.502 0.410 0.306 0.194 0.160
Qt(m /dt) 0.072 0.065 0.056 0.045 0.041
3
Qparshall(m /dt) 0.026 0.028 0.025 0.022 0.018
3
cd 0.360 0.422 0.446 0.490 0.443
Q aliran bawah pintu 0.026 0.028 0.025 0.022 0.018
Cs
1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
perc I II III IV V
Y rata (m) 0.276 0.230 0.178 0.122 0.105
Y1rata (m) 0.034 0.036 0.035 0.032 0.033
b (m) 0.460 0.460 0.460 0.460 0.460
A (m ) 0.127 0.106 0.082 0.056 0.048
2
A1 2 (m ) 0.016 0.016 0.016 0.015 0.015
V (m/det) 0.205 0.260 0.307 0.391 0.374
V1 (m/det) 1.653 1.672 1.561 1.483 1.197
V2/2g (m) 0.002 0.003 0.005 0.008 0.007
V12/2g (m) 0.139 0.142 0.124 0.112 0.073
MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA [RC09-1333]
81
LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA
2011 2011
Grafik Hubungan antara y/yo dengan Cd1.3 V 1.25 IV
y/yo
1.2
1.15 II I 1.05 0.00 0.10 0.20
III
1.1
Cd 0.30
0.40
0.50
Hubungan Antara Yo dan Q0.03 0.025 Q (m^3/dt) 0.02 0.015 0.01 0.005 0 0 0.05 0.1 0.15 Yo (m) 0.2 0.25 0.3 V III IV II I
Grafik Hubungan antara y/yo dengan Cs1.3V
1.25IV
y/yo
1.2III II
1.15 1.1 1.05 0 1
I
Cs
2
3
MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA [RC09-1333]
82
LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA
2011 2011
Gambar Garis Energi
Percobaan I
V /2g = 0.002m Z = 0.105m
2
V1 /2g = 0.139mm Y = 0.276 m
2
Y1 = 0.034 m
Percobaan II
V /2g = 0.003 m Z = 0.055 m
2
V1 /2g = 0.142 m Y = 0.230 m
2
Y1 = 0.036 m
Percobaan III
MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA [RC09-1333]
83
LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA
2011 2011
V /2g = 0.005 m
2
Z = 0..024 m
V1 /2g = 0.124 m Y = 0.178 m
2
Y1 = 0.035 m
PercobaanIV
Z = 0.014 m
V /2g = 0.008 m2
2
V1 /2g = 0.112m Y = 0.122 m
Y1 = 0.032 m
MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA [RC09-1333]
84
LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA
2011 2011
PercobaanV
V /2g = 0.007 m
2
Z = 0.006m
V1 /2g = 0.073 m
2
Y = 0.105 m
Y1 = 0.033 m
8.7 Kesimpulan 1. Dari hasil praktikum didapatkan hasil sebagai berikut :cd 0.360 0.422 0.446 0.490 0.443 Q aliran bawah pintu 0.026 0.028 0.025 0.022 0.018 Cs
1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
2.Besarnya koefisien pengaliran (Cd) dalam percobaan ini didapat dengan cara mengkalibrasikan alat ukur parshall dengan alat ukur aliran dibawah pintu. 3. Koefisien pengaliran (Cd) ini merupakan perbandingan antara Qactual (dari alat ukur Pharshall) dengan Qteoritis (dari perumusan). Harga Cd yang diperoleh tidak konstan. Hal ini membuktikan adanya perbedaan antara Qactual dengan Qteoritis ini karena pada perhitungan teoritis tidak diperhitungkan kehilangan energi akibat geseran yang terjadi dan akibat perubahan bentuk penampang saluran. 4. Semakin tinggi muka air di depan ambang pintu maka semakin besar pula debit yang mengalir, karena dengan bertambahnya tekanan maka kecepatan juga akan bertambah.
MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA [RC09-1333]
85