mekflu bab 1 2 3 lampiran

7/24/2019 Mekflu Bab 1 2 3 Lampiran

http://slidepdf.com/reader/full/mekflu-bab-1-2-3-lampiran 1/46

BAB I

TUMBUKAN AKIBAT PANCARAN FLUIDA

1.1 Pendahuluan

1.1.1 Latar Belakang

Setiap fluida yang dipancarkan mempunyai gaya atau kerja mekanis yang

menyebabkan tumbukan. Gaya ini dapat bermanfaat untuk menggerakkan benda atau

perlatan lain yang membutuhkan gaya penggerak, misalnya turbin.

Salah satu cara untuk menghasilkan gaya atau kerja mekanis dari tekanan

fluida adalah dengan menggunakan tekanan untuk mengakselerasikan fluida

berkecapatan tinggi dalam sebuah jet. Jet tersebut diarahkan ke piringan dari sebuah

roda turbin, yang berotasi oleh karena gaya yang timbul pada piringan dikarenakan

perubahan momentum atau impuls yang terjadi ketika jet menyembur pada piringan.

Turbin-turbin air yang bekerja dengan prinsip impuls ini telah dibuat dengan keluaran

hingga tingkat 100.000 k dengan efisiensi lebih dari !0".

#ada percobaan ini, gaya yang ditimbulkan oleh jet air ketika menyembur ,

baik pada plat yang rata atau plat cekung akan diukur dan dibandingkan dengan

tingkat aliran momentum di dalam jet.

1.1.2 Tujuan Praktiku

1. $engukur dan menghitung besarnya gaya yang diperoleh dari dua macam

piringan , yaitu plat datar dan plat cekung.

%. $enentukan besarnya efisiensi masing-masing piringan.&. $enentukan hubungan antara besarnya debit yang keluar dengan gaya yang

didapat dari hasil perhitungan.

1.2 Alat!Alat Per"#$aan

1. Jet Impact apparatus%. 'angku hidrolik dengan beban



&. Stop(atch

)ata * data alat +

• )iameter nozzle + 10 mm

• uas penampang nozzle + ./ mm%

• $assa beban pemberat + 0.10 kg

• Jarak piringan ke engsel ruas + 0.1/%/ m

• Jarak nozzle ke piringan + & mm

%a$ar 1.1 Spesifikasi Jet Impact



%a$ar 1.2 Jet Impact

1.& Da'ar Te#ri dan Penurunan Ruu'

1.&.1 Be'ar %a(a Piringan )Fhitung*

pabila sebuah piringan yang simetris pada sumbu 2 seperti pada gambar .

Sebuah jet yang terisi fluida dengan aliran pada tingkat kg3s sepanjang sumbu 2.

)engan kecepatan 40 m3s mengenai piringan dan terdefleksi sebesar sudut β ,

sehingga fluida tersebut meninggalkan piringan dengan kecepatan 41 m3s. #erubahan

pada ketinggian dan tekanan dalam pie5ometric dalam jet karena mengenai piringan

hingga meninggalkannya diabaikan.

a6 'esar gaya piringan

Gaya sebelum menabrakan piringan + W V 0 kgm/s2

pada arah 2.

Gaya setelah menabrak piringan + W V 1cosβ kgm / s2

pada arah 2.

Gaya pada arah 2 pada jet sama dengan perubahan gaya, sehingga didapat

+7



∆Gaya= F akhir− F awal

∆Gaya=m aakhir−maawal

8arena adalah kg3s dan 4 adalah m3s dengan 41 adalah kecepatan setelah

menumbuk piringan, dan 40 adalah kecepatan saat menumbuk piringan, maka +

∆Gaya=W V 0−W V 0cos β kg m

s2

%a$ar 1.& Sketsa liran pada Sebuah Vane3#iringan

Gaya yang terjadi pada piringan adalah sama, tetapi berla(anan arah sehinggadidapat persamaan pada sumbu 2 +

F piringan= F 0− F

1

β

V 0−V 0cos¿ F piringan=W ¿

9ntuk piringan datar , nilai β=90 ° maka cos β : 0 ° , maka +

90°

V 0−V 0cos¿ F datar=W ¿

(1.1)

(1.2)

(1.3)



F datar=W (V 0−0)

F datar=W V 0

; tidak tergantung padaharga V 1

9ntuk piringan cekung , nilai β=180 °maka cos β=−1

V 0−(−V 0) F cekung=W ¿

F cekung=W (V 0+V 0)

Jika perubahan tekanan pie5ometrik dan ele;asi diabaikan, V 0=V

1 maka

kemungkinan gaya maksimum pada plat cekung adalah +

F cekung=2W V 0

liran fluida diukur dengan satuan <kg3s6 yang me(akili satuan debit

W 10

3 m&, sehingga kecepatan pancaran, 4<m3s6 saat meinggalkan no55le diberikan

oleh +

Q=V × A

V =Q

A

V = W

ρ A

V = W

1000×78.5×10−6

4 : 1%./ <m3s6

8eterangan+

(1.4)

(1.5)

(1.6)



= : debit air <m&3s6

4 : kecepatan air saat meninggalkan nozzle <m3s6

: luas penampang nozzle <m%6

: laju massa air <kg3s6

ρ : massa air <kg3m&6

8ecepatan pancaran mengenai piringan, 40<m3s6 lebih kecil daripada

kecepatan pancaran saat meinggalkan no55le, 4<m3s6 akibat adanya pengaruh

gra;itasi. 'esar kecepatan dapat dihitung dengan hokum kekekalan energi, didapat+

! A+ " A= ! #+ " #

½mV $2+0=½m V

2+mgs

V $2=V

2+2 gs

V 02=V

2−2 gh

)engan h adalah jarak antara piringan dan ujung no55le, h : & mm

2×9.81×0.037V

0

2=V 2−¿ 6

V 02=V

2−0.726

8eterangan+

40 : kecepatan air sesaat sebelum mengenai piringan <m3s6

4 : kecepatan air saat meninggalkan nozzle <m3s6

g : percepatan gra;itasi <m3s%6

h : jarak antara piringan dan ujung nozzle <& mm6

1.&.2 Be'ar %a(a (ang Menu$uk Piringan )Fukur*

Gaya tekan fluida yang menumbuk piringan didapat dengan meninjau

hubungan gaya yang bekerja pada batang.

(1.7)



152.5 mm

Gaya Fluida (F)

Sistem gaya pada batang+

#osisi a(al

%a$ar 1.+ Sistem Gaya pada 'atang

∑ % a=0

F ×152.5mm=0.61kg× g× y

)imana y : adalah pergeseran beban. , y: posisi akhir * posisi a(al

F =4 gy ( & )

1.+ Pr#'edur ,er"#$aan1. tur kedudukan jet impact agar jalur pancaran tegak lurus terhadap bidang

datar permukaan.

%. #asang piringan pada jet impact.

&. 8alibrasikan neraca pengukur gaya, dengan membuat lengan neraca dalam

keadaan mendatar.

>. ?idupkan pompa./. tur posis beban pemberat hingga neraca seimbang kembal.

. @atat simpangan pemberat terhadap posisi semula <y6.

. 9kur debit air berdasarkan prinsip bangku hidraulik.

. akukan percobaan yang sama dengan di atas untuk macam posisi pemberat<y6.

!. Ganti piringan dengna piringan cekung dan ulangi langkah a s3d i.

0

0.1 kg

#osisi akhir

(1.8)

(1.9)



Mulai

Atur kedudukan jet ima!t

"a#an$ irin$an (datar%!ekun$)

Ge#er &e&an em&erat ke titik n'l

"utar #ekru e$a# in$$a len$an nera!a dalam keadaan m

idukan 'ma dan atur de&it #e#uai den$an yan$ diin$

Atur '#i#i &e&an em&erat in$$a nera!a #eim&an$ kem

*kur de&it air &erda#arkan rin#i &an$ku idraulik

+atat #iman$an em&erat terada '#i#i #emula (y

,uda didaat 8 ma!am '#i#i em&erat-

idak

/a

! "a#tikan an!aran uida yan$ keluar menum&uk irin$an dan mem&uat len$

%a$ar 1.- )iagram lir #rosedur 8erja #raktikum Tumbukan kibat #ancaran Aluida



,ele#a

,uda #emua irin$an di!'&a-

idak /a

1.- Penga$ilan Data

Bo

#engukuran debit #ergeseran

beban<mm

6

aktu t

<detik6'erat m <kg6 )ebit = <m&3s6

1 1.// %./ 0.000>%1/ /%

% %1.0 %./ 0.000&//!/ &/

& 1.>1 %./ 0.000>%%/ /0

> 1.% %./ 0.000>10/!! /0

/ 1.0%& %./ 0.000>11&/ >%

/.>%! / 0.000%11!% 1

>!.&0% / 0.000&0>%> %&

>%.0&1 / 0.000&/! &%

! &.&1! / 0.000>1&00 >!

10 &%. / 0.000>/!1& &

Ta$el 1.1 #iringan )atar

Bo

cekung

#engukuran debit#ergeseran

beban<mm6aktu t

<detik6

'erat m

<kg6

)ebit =

<m&3s6

1 1./1> %./ 0.000>/>1 1&1

% 1.1! %./ 0.000>&/ 1&1

& 1.!/ %./ 0.000>>1& 1&1

> 1.1! %./ 0.000>1%/ 1%%

/ %0.1 %./ 0.000&1/& !0

&.!>1 / 0.000&/% !0

&%.! / 0.000>/& 1%!

&&.! / 0.000>>%% 1%&

! &&.01 / 0.000>/>& 11/

10 &/.!% / 0.000>1!0! 10/

Ta$el 1.2 #iringan @ekung



1. Peng#lahan Data

@ontoh perhitungan+

)iambil data dari piringan datar +

t : 1.// sekon

'erat<6 : %./ kg#ergeseran beban <y6 : /% mm

T : 24℃

a. $enghitung debit

Q=3W

ρt

Q1datar= 3×2.5

1000×17.558

Q=0.000427156 m&3s

b. $enghitung 8ecepatan Bo55le <46V =12.75×Q ×1000=12.75×0.000427×1000=5.44425 m3s

c. $enghitung 8ecepatan saat menumbuk piringan <40 6

V 0=√ V

2−0.726

V 0=√ 5.44425

2

−0.726

40 : /.&1 m3s

d. $enghitung Ahitung

F hitung=W V 0=0.427×5.37716=2.29605 &

e. $enghitung Aukur

F ukur=4 gy=4×9.81× 52

1000=2.04048 &

)atar

<kg3s6 4<m3s6 40 Ahitung Aukur 7fisiensi<"6

0.>%1/ /.>>%&/ /.&!10 %.%!>&/ %.0>0> .0&>&%

0.&//!/ >./&>>& >.>/>%>1 1./1/ 1.&&> .//&>1>

0.>%%/ /.&!00/ /.&%%%>&& %.%>!!!&/0& 1.!% .%00%/1

0.>10/!! /.%&/1& /.1/&&1 %.1%0!% 1.!% !%./0&>



0.>11&/ /.&0/% /.%&//% %.1!%&!10/ 1.>0 /.%&!%1

0.%11!% &.&&01!! &.%1!&/1&1 0.>0!1 0.0&% &.!!!&

0.&0>%> &.!1/& &.>>1!0/ 1.1/1&!!%/! 0.!0%/% .&>%/>0.&/! >.//0%1& >.>!%>/ 1./!/1/%&1 1.%// .1>1

0.>1&00 /.%/&! /.1!>>1> %.1>1!1 1.!%% !./!0&>0&

0.>/!1& /./&!!> /.!1/&0 %./!11>&/ %.>%1% !%.!1>!

Cata-rata /.>&/11

Ta$el 1.& ?asil #erhitungan pada #iringan )atar

@ekung

<kg3s6 4<m3s6 40 Ahitung Aukur 7fisiensi<"6

0.>/>1 /.!0/>1 /.%/1 /.%0%>1%!! /.1>0>> !.0>0.>&/> /.!10>&! /.> /.>%%>!%&/ /.1>0>> !>.!>>

0.>>1% /.&&%> /./>& >.!%0/!>% /.1>0>> 10>.>1

0.>1%/> /.%01! /.1!0%& >.%&01010 >.% 111.&%

0.&1/% >.&!/! >./!! &.>%&!!!!> &./&1 101.!!1>

0.&/1! >.!11% >.& &.%%/%&! &./&1 !>.1!1

0.>/&/! /.&1&% /.> /.%!& /.01! !/.!%!1>!

0.>>%%1 /.>&>%> /./&1 >.!&/&%%& >.%/% !.&11>

0.>/>%! /.!%%!/ /.%!%& /.%0//!!/!1 >./1% .>%0>

0.>1!0 /.&>&&& /.%/001 >.>%1&!%& >.1%0% !&.110//

Cata-rata !.010%Ta$el 1.+ ?asil #erhitungan pada #iringan @ekung

1./ Anali'a Data



0 1 2 3 4 5 60

2

4

6

() 0.94 0.38

() 1 0.25

Fukur # Fitun$

atar

inear (atar)

+ekun$

inear (+ekun$)

Fukur

Fitun$

%ra0ik 1.1 #erbandingan Aukur dan Ahitung

#ada %ra0ik 1.1 perbandingan Aukur dan Ahitung dibuat untuk menunjukkan

perbandingan dibuat untuk membandingkan efisiensi hasil percobaan dengan efisiensi

pada kondisi ideal. #ada kondisi yang ideal, besar perbandingan Aukur dan Ahitung akan

sama besar atau dengan kata lain efisiensinya 100". Bamun pada kenyataannya, Aukur

dan Ahitung dari hasil percobaan tidak sama besar karena pada kondisi nyata terdapat

faktor-faktor seperti gaya gesek dengan udara dan hilangnya energi menjadi energi

lain<seperti bunyi6 akibat tumbukan dengan piringan.

#ada piringan cekung kemiringan garis lebih mendekati garis y:D

dibandingkan dengan piringan datar. ?al ini disebabkan oleh bentuk piringan yang

berbeda. 'entuk piringan sangat mempengaruhi penerimaan energi akibat pancaran

dari air yang di keluarkan dari no55le. #endistribusian energi pada piringan cekung

lebih baik dibandingkan dengan piringan datar, karena setelah menumbuk piringan air

akan terdistribusi merata ke seluruh permukaan piringan sebelum jatuh ke ba(ah.

Sementara pada piringan datar setelah air menumbuk piringan air akan langsung jatuh

dan mempengaruhi kecepatan air yang baru keluar dari no55le.



0 1 2 3 4 5 60

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

() 0.04 0.23() 0.11 0.21

Fukur #

atar

inear(atar)

+ekun$

inear(+ekun$)

Fukur

%ra0ik 1.2 #erbandingan Aukur 4s

)ari %ra0ik 1.2 perbandingan Aukur dengan , dapat dilihat bah(a

berbanding lurus dengan Aukur , dimana semakin besar <kg3s6 maka Aukur juga akan

semakin besar. ?al ini berlaku untuk kedua bentuk piringan baik piringan datar

maupun piringan cekung. Bamun pada piringan cekung kemiringan garis lebih besar

dibandingkan dengan kemiringan garis untuk piringan datar, hal ini menunjukkan

bah(a dengan penambahan yang sama untuk kedua buah piringan, maka besarnya

perubahan nilai Aukur #iringan cekung akan lebih signifikan atau lebih besar dibandingkan dengan piringan datar.

dapun nilai maksimal dari efisiensi adalah sebesar 100". Bamun pada

percobaan kali ini didapati beberapa data yang memiliki efisiensi lebih besar dari

100". ?al tersebut bertolak belakang dengan kaidah efisiensi. ?al tersebut terjadi

akibat beberapa faktor, yaitu+

1. #ada percobaan ini air setelah dipompa langsung menuju ke no55le kemudian

ditembakkan ke piringan terus baru memasuki bangku hidrolik. Terdapat

kemungkinan bah(a perhitungan debit bukan yang sebenarnya karena air

setelah menumbuk piringan berputar-putar dahulu didekat no55le yag artinya

ada kemungkinan energi yang hilang akibat gesekan air dengan dinding kaca



BAB II

ALIRAN M4LALUI 54NTURIM4T4R

2.1 Pendahuluan

2.1.1 Latar Belakang

)ebit adalah besaran yang menyatakan banyaknya fluida yang mengalir

selama 1 detik yang mele(ati suatu penampang luas. $aka, dapat dikatakan pula

debit sebagai hasil kali kecepatan dan luas penampang. )ebit yang masuk pada suatu

penampang luasan sama dengan debit yang keluar pada luasan yang lain meskipun

luas penampangnya berbeda. ?al ini disebut persamaan kontinuitas.

)ebit dan kecepatan aliran penting untuk diketahui besarnya dalam

melakukan penelitian di bidang fluida.9ntuk itu, digunakan suatu alat untuk

mengukur debit suatu fluida yaitu dengan 4enturimeter. 4enturimeter menggunakan

prinsip 'ernoulli dan kontinuitas pada pipa tertutup.

2.1.2 Tujuan Praktiku

1. $enentukan pengaruh perubahan penampang terhadap tinggi garis hidraulik

pada masing-masing manometer.%. $enentukan koefisien pengaliran pada alat ;enturimeter yang digunakan.

2.2 Alat!alat Per"#$aan

1. lat 4enturimeter

2. Stopwatch

&. 'angku ?idraulik >. 'eban counterweight pada bangku fluida

)ata-data alat yang digunakan pada percobaan ini adalah +

• )iameter pipa di manometer ) : %mm

• )iameter pipa di manometer ' )': 1mm

%a$ar 2.1 4enturimeter




4enturimeter ini merupakan alat primer dari pengukuran aliran yang berfungsi

untuk mendapatkan beda tekanan. Sedangkan alat untuk menunjukan besaran aliran

fluida yang diukur atau alat sekundernya adalah manometer pipa 9. 9ntuk sebuah

;enturimeter tertentu dan sistem manometer tertentu, kecepatan aliran yang dapat

diukur adalah tetap sehingga jika kecepatan aliran berubah maka diameter throatnya

dapat diperbesar untuk memberikan pembacaan yang akurat atau diperkecil untuk

mengakomodasi kecepatan aliran maksimum yang baru.

9ntuk meninjau penampang 1 dan % +

%a$ar 2.2 8ondisi ideal ;enturimeter

#ada 'agian 9pstream 1, pada eher %,dan pada bagian selanjutnya <n6 0.

?ead pada pembuluh pie5ometer ditandai dengan h1, h%, hn. diasumsikan bah(a tidak

terjadi kehilangan energi sepanjang pipa, dan kecepatan serta head pie5ometrik <h6

konstan sepanjang bidang tertentu.

#ersamaan 'ernoulli +

"1

ρg+

'1

2

2g+(

1=

"2

ρg +

'2

2

2g+(

2=

"n

ρg+

'n2

2g+( n



"

ρg= pressure head

'2

2 g='elocity head

( = potentialhead

) =total head

a )ari datum diperoleh bah(a ele;asi dari titik 1 dan titik % adalah sama

<E1 : E%6

$aka persamaan yang diperoleh adalah sbb+

"1

ρg+

'1

2

2g=

"2

ρg +

'2

2

ρg

9ntuk menghitung ' 2 , maka,

'2

2

2 g=

"1− "2

ρg +

'1

2

2g (a)

)ari persamaan kontinuitas, diperoleh ' 1 sbb+

'1=

A2

× '2

A1

(*)

Substitusi pers.<b6 ke dalam pers.<a6, diperoleh,



A2

A1

¿1−(¿¿ 2)=

"1− "

2

ρg

'2

2

2 g=

"1− "2

ρg +

( A

2× '

2

A1

)2

2 g

'2

2

2 g¿

)ari gambar diperoleh bah(a "

1− "

2

ρg =h

1−h

2 <perbedaan

ketinggian di dalam pie5ometer dari titik 1 dan % maka, A

2

A1

¿¿

1−¿'2

2

2 g¿

Sehingga ;% adalah sbb+

A2

A1

¿¿¿21−¿¿

2 g h1−h

2

¿'2=√ ¿

9ntuk perhitungan debit pada titik %, maka



A2

A1

¿¿¿21−¿¿

2 g h1−h

2

¿Q= A

2× '

2= A

2√ ¿

= yang diperoleh merupakan =#erhitungan, sehingga persamaan di atas

dapat ditulis sbb+

A2

A1

¿¿¿21−¿¿

2g h1−h

2

¿Qperhitungan= A

2× '

2= A

2√ ¿

Bamun, untuk memperoleh = yang sebenarnya haruslah digunakan

faktor koreksi pada =perhitungan. ?al ini disebabkan pada =perhitungan

keadaan aliran fluida pada pipa tertutup dianggap ideal. Sedangkan, pada

kenyataan di lapangan, =aktual tidak sebesar =perhitungan akibat

ketidakhomogenan penampang, dsb. $aka, didefinisikan suatu konstanta

c sebagai faktor koreksi dari =perhitungan, sehingga +

Qaktual=c ×Qperhitungan

¿c × A2

× '2



A2

A1

¿¿¿21−¿¿

2g h1−h

2

¿¿c × A

2√ ¿

8eterangan+

= : debit air <m&3s6

c : faktor koreksi

: luas penampang <m%6

h : tinggi skala pie5ometer <m6

g : percepatan gra;itasi <m3s%6

2.+ Pr#'edur Per"#$aan

1. #astikan bangku hidraulik dalam keadaan mati dan air pada bak kecil sudahdibuang.

%. 8alibrasikan tinggi pie5ometer sesui dengan skalanya dengan cara menekan

katup udara di atas pie5ometer perlahan-lahan sampai ketinggian setiap

pie5ometer sama dan berada dalam skala pengmatan. Jika tinggi air di

pie5ometer sudah lebih rendah dari skala pengamatan, nyalakan bangku

hidraulik sebentar dan bukalah kra suplai air perlahan-lahan sampai air naik.

Setelah air berada pada ketinggian yang tepat, matikan lagi bangku hidraulik.

&. $ulailah menyalakan bangku hidraulik, bukalah kran suplai air perlahan-lahan dan sedikit demi sedikit serta kran kontrol aliran seluruhnya sampai

didapatkan debit yang dialirkan menghasilkan selisih ketinggian maksimum

dari masing-masing pie5ometernya tetapi di dalam skala pengamatan.



>. matilah perbedaan ketinggian yang terjadi dan catatlah ketinggian air pada

tiap pie5ometer. 8emudian, hitunglah perbedaan ketinggian pie5ometer h1

dan h%, dimana h1 : tinggi skala pie5ometer di titik dan h% : tinggi skala

pie5ometer di titik ) seperti pada gambar.

/. 'ersamaan dengan proses pengamatan, perhatikanlah kondisi bangku

hidraulik. Jika tempat pemasangan beban mulai terangkat, pasanglah beban

dan mulailah pengukuran (aktu dengan cara menekan stop(atch. Setelah

tempat pemasangan beban yang sudah dipasang beban mulai terangkat lagu,

matikanlah stop(atch. aktu tersebut akan menjadi acuan perhitungan debit.. Setelah data didapat, tutuplah kran kontrol aliran dan matikan bangku

hidraulik. )apat terlihat bah(a ketinggian pie5ometer akan kembali sejajar.

. #utar kembali kran ssuplai air secara perlahan untuk mendapatkan debit yang

lebih kecil dari debit sebelumnya dan nyalakan kembali bangkuhidraulik.

. 9langi langkah >- hingga didapat data untuk depalan debit yang berbeda,

dengan syarat besar debit harus masih dapat memberikan perbedaan

ketinggian yang tampak jelas pada tiap pie5ometer <debit tidak terlalu kecil6.

!. Setelah data selesai diambil, catatlah juga nilai koefisien pengaliran <c6 pada

alat ;enturimeter tersebut yang tertera pada bagian belakang alat.



#rosedur kerja tersebut dapat digambarkan ke dalam diagram alir seperti berikut+

%a$ar 2.2 )iagram lir #rosedur 8erja #raktikum liran $elalui 4enturimeter



2.- Penga$ilan Data

Bo.

Tabung

$anomete

r

<h16

' @ )

<h%6

7 A G ? J 8

)iameter

<mm6% %&.% 1.> 1 1.

1.>

%0.1

%1.

%&./

&

%/.%

>%.0

Bilai 8oefisien #engaliran 0,!/

Ta$el 2.1 )ata lat

Bo.

#ercobaa

n

#engukuran

aktu untuk

)ebit 'angku

?idraulik

<detik6

8etinggian ir #ada Tabung <mm6

<h16 ' @ )<h%6 7 A G ? J 8

1 %/.&// 1> 1%/ % 1! % / & ! 10> 110 11&

% &&.!& 1 1& 1>/ 111 11> 1&& 1>& 1> 1/% 1/> 1/

& %0.%!1 %1> %00 1/% & > 1%> 1> 1> 1> 1! 1

> %.> %&1 %%> %00 1/ 10 1> 1! %0> %10 %1> %1

/ >%./1> %&& %%/ 1/ 10> 1/ 11 10 10 1!> %0 %1%

>1.1 1>% 10 1%> %0 &/ &> !& 11! 1/0 1/! 10

&.1! %% %1/ 1/> >> 0 1%1 1> 1% 1> 1!> 1!

>/. 1 10 1&! / 11 1&/ 1> 1/ 1> 1/

Ta$el 2.2 )ata 8etinggalan ir #ada Tabung

2. Peng#lahan Data

uas1 <16 :+ , d1

2

4 :+ , (2,6 ,10

−2)2

4 : 0,000/&1 m%



uas% <%6 :+ , d2

2

4 :+ , (1,6 ,10

−2)2

4 : 0,000%01 m%

• #erhitungan )ebit ktual

Q Aktual=3m

ρ - t

@ontoh perhitungan percobaan data 1

Q1=

3 , 2.5

1000 , 25,355=0,000295799645m

3

/ s

Bo. #ercobaan = ktual

1 0,000%!/!!>/

% 0,000%%1%>&1

& 0,000&!%%000

> 0,000%&1%>/>/

/ 0,000&/%%>!/%

0,000&>&0

0,000>0&&&>%&0 0,000&%>000&/

Cata-rata 0,000&%0!&&

Ta$el 2.& )ebit ktual

• #erhitungan 8oefisien #engaliran

c=

Q Aktual

A2 ,

√2 g (h1

−h2 )

(1−( A2

A1

)2

)



@ontoh perhitungan untuk percobaan data 1

c1=

0,000000295800

5.3 , 10−4

√2 ,9.8 , (0,174−0,019 )

(1−(5,3 ,10−4

2 ,10−4 )

2

)=0,781011936

c 8oefisien #engaliran <c6

1 0,1011!&

% 0,!%0&0%

& 0,!!>

> 1,0&0/

/ 1,0%11/101

1,0>&!%

0,!>%1>/

0,!&>%

Cata-rata 0,!!/%%11

Ta$el 2.+ 8oefisien #engaliran

• #erhitungan )ebit Fdeal <=F6

Q .deal= A2-

√ 2g (h1

−h2 )

(1−( A

2

A1

)2

)

@ontoh perhitungan untuk percobaan data 1

Q .deal=5.3 , 10−4

√2∗9.8∗(0,174−0,019 )

(1−(5,3 ,10

−4

2 ,10−4 )

2

) =0,000378739m

3 /s

Bo. #ercobaan = Fdeal

1 0,000&&!

% 0,000%%/



& 0,000&&%

> 0,000%&>/>

/ 0,000&>//1 0,000&&011

0,000>1%/1

0,000&&011

Cata-rata 0,000&&>%&%

Ta$el 2.- )ebit Fdeal

0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.20

0

0

0

0

0

00

0

0

() 0

GAF:; <=+

;'e>#ien "en$aliran (!)

< :deal

%ra0ik 2.1 )ebit Fdeal terhadap 8oefisien #engaliran



A ? + @ F G ; 0

50

100

150

200

250

Gra>k ;etin$$ian Air ada "ieB'meter

"@+C?AAD 1

"@+C?AAD 2

"@+C?AAD 3

"@+C?AAD 4

"@+C?AAD 5

"@+C?AAD 6

"@+C?AAD 7

"@+C?AAD 8

A?@ ":@ECM@@

:DGG: A:

%ra0ik 2.2 Tinggi ir pada #ie5ometer

2./ Anali'i' Data

• Grafik %.1 =-c dibuat untuk menunjukkan hubungan antara )ebit ktual

dengan koefisien pengaliran <c6. 'erdasarkan rumus Qideal=c , Qaktual ,

diperoleh hubungan bah(a semakin besar nilai =aktual maka nilai koefisien

pengaliran <c6 akan semakin kecil. Tetapi dari Grafik %.1 =-c yang diperoleh

hubungan tersebut tidak terpenuhi karena pengambilan data yang kurang

teratur, ketidaktelitian praktikan saat pengamatan pie5ometer <human error 6

serta kondisi alat yang kurang mendukung. )ari percobaan yang dilakukan

nilai keofisien pengaliran c yang diperoleh tidak jauh berbeda dengan

koefisien pengaliran yang tertera pada alat yaitu sebesar 0,!/ sedangkan dari

percobaan yang dilakukan diperoleh nilai koefisien pengaliran antara

0,1011!& - 1,0&0/. ihat Tabel %.>

• Grafik %.% yaitu Grafik tinggi air pada pie5ometer dibuat untuk menunjukka

hubungan antara diameter pada masing-masing pie5ometer dengan tinggi air



yang terukur. 'erdasarkan Tabel %.1 diketahui bah(a pipa pie5ometer )

memiliki diameter yang paling kecil. )ari Grafik %.% diketahui bah(a titik

terendah air berada pada pipa pie5ometer ). ?al ini menunjukkan bah(a

semakin kecil diameter pipa pie5ometer maka semakin rendah tinggi air pada

pipa tersebut.

2. Ke'i,ulan dan aran

2..1 Ke'i,ulan

1. #ada percobaan aliran melalui ;enturimeter diperoleh hubungan bah(a

semakin besar luas penampang manometer maka semakin tinggi air pada

manometer tersebut.%. 8oefisien pengaliran rata-rata pada percobaan yaitu 0,!!/%%11.

2..2 aran

2.3 Pu'taka



BAB III

ALIRAN M4LALUI 6RIFIC4

&.1 Pendahuluan

&.1.1 Latar Belakang

Seringkali terjadi ketika fluida le(at melalui sebuah penyempitan seperti

lubang berujung tajam atau di atas ambang, aliran berkurang jumlahnya bila dihitung

dengan asumsi bah(a energy bersifat kekal dan aliran yang melalui penyempitan dan

menerus sepanjang aliran tersebut daripada perhitungan kehilangan energi.

&.1.2 Tujuan

1. $engukur dan menghitung besarnya reduksi aliran yang terjadi yang

dilambangkan dengan koefisien aliran <@d6.

%. $engukur dan menghitung koefisien kontraksi <@c6 dan koefisien kecepatan

<@u6.

&. $enentukan hubungan antara debit aliran <=6 dengan muka air pada orfice

<?06.

&.2 Alat!alat Praktiku

1. Orifice Apparatus

%. 'angku hidraulik &. #ipa pitot

>. Stopwatch

&.& Landa'an Te#ri

Orifice apparatus menggunakan rumus prinsip 'ernoulli dan kontinuitas

dimana fluida mengalir melalui celah kecil yang mengakibatkan terjadinya kontraksi

pada aliran dan kehilangan energi. 8ehilangan energi ini akan dapat terlihat pada

perbedaan tinggi fluida pada selang pengamatan.

&.&.1 Menentukan Be'arn(a De$it



'esarnya debit diperleh dengan rumus + Q= W

1000 t m

3/detik <&.16

8eterangan+

: 'erat air yang dikumpulkan per detik

t : Fnter;al (aktu keseimbangan beban <detik6

= : debit air <m&3detik6

&.&.2 Menentukan K#e0i'ien Ke"e,atan )Cu*

#erhatikan gambar di ba(ah ini +

%a$ar &.1 Sketsa aliran melalui orifice

)engan menggunakan persamaan 'ernoulli maka tinggi total yang terjadi di

$ dan B adalah +



Vm2

2 g +

"m

w +(m=

Vn2

2g +

"n

w +(n <&.%6

8eterangan+

4 : kecepatan pada suatu titik tersebut

g : Gra;itasi

# : Tekanan yang terjadi pada suatu titik

E : 8etinggian suatu titik dari datum yang diambil

Vm2

2 g +

"m

/ +hc=

Vn2

2g +

"n

w +h

0

8eterangan+

4m : 8ecepatan aktual

4n : 8ecepatan ideal

hc : ketinggian pada alat ukur pitot<mm6

h0 : ketinggian pada alat ukur pipa orifice <mm6

8arena kecepatan di $ sangat kecil,sehingga dapat diabaikan , jadi didapatkan +

0

2 g+

"m

/ +hm=

V n2

2g +

" n

/ +hn

#ada keadaan ini, tekanan atmosfer di $ dan B adalah sama. Sehingga +

hm=V n

2

2g +hn

Titik B merupakan titik datum, sehingga hn : 0



V n2=2 g hm

V n=√ 2g hm

9ntuk mencari kecepatan ideal , diambil kecepatan saat sebelum memasuki

pipa pitot, maka +

V 0=√ 2g h

0

8eterangan+

40 : 8ecepatan ideal

ho : 8etinggian pada orifice

9ntuk mencari kecepatan aktual, diambil kecepatan setelah memasuki pipa

pitot , maka+

V c=√ 2g hc

8eterangan+

4c : 8ecepatan aktual

hc : ketinggian pada pipa pitot

)engan memperhatikan definisi koefisien kecepatan <@u6 yang merupakan

rasio antara kecepatan aktual <4c6 dengan kecepatan ideal <406 didapatkan +

0 u=

V c

V 0=

√ 2g h c

√ 2g h o=

√

hc

ho <&.&6

&.&.& Menentukan K#e0i'ien K#ntrak'i )C"*



8oefisien kontraksi <@c6 merupakan rasio antara potongan melintang 4ena

contracta <c6 dengan potongan melintang pada orifice<o6 seperti pada

ga$ar,sehingga +

0 c= A c

Ao<&.>6

8eterangan+

c : luas potongan pada ;ena contracta <m%6

o : potongan melintang orifice <m%

6

&.&.+ Menentukan K#e0i'ien Aliran )Cd*

8oefisien aliran <@d6 merupakan rasio antara debit actual <=c6 dengan debit

yang terjadi bila aliran semburan pada kecepatan ideal tanpa terjadi penyempitan

permukaan <=06. )ebit actual <=c6 adalah +

Qc=Vc× Ac <&./6

Jika semburan aliran pada kecepatan ideal <406 yang mele(ati daerah

orifice<o6, maka debit ideal <=06 menjadi +

Q0=V

0× A

0 <&.6

Jadi,dari definisi tentang koefisien aliran yang telah disebutkan sebelumnya , maka

0 d=Qc

Q0

=V c A c

V 0 A0<&.6

)iketahui bah(a = actual didapat dari hasil perhitungan +



Q=3W

ρt

0 d= Q

√ 2g h0

× 1

A0

<&.6

)ari persamaan di atas didapatkan +

0 d=0 u 0 c <&.!6

&.+ Pr#'edur Per"#$aan

1. ir dibiarkan mengalir mengisi tangki sampai di atas ketinggian pipa pengalir

kelebihan air di bagian atas , dan air yang masuk diatur sehingga aliran

bersifat konstan yang diperhatikan melalui aliran yang keluar.

%. $engumpulkan dan mengukur berat air melalui tangki timbangan.&. $encatat (aktu pengukuran selama selang (aktu tertentu yaitu di antara

tangki imbangan naik saat pertama <sebelum diberi beban6 dna naik untuk

kedua kalinya <setelah diberi beban6.

>. $engukur dan mencatat nilai ho pada orifice.

/. $engukur dan mencatat nilai hc dengan menggunakan pipa pitot yang

dimasukkan dalam semburan yang keluar pada bagian ba(ah tangki.

. $engukur dan mencatat diameter semburan yang terjadi pada ;ena contracta

dengan menggunakan pipa pitot yang pada kepalanya dilekatkan bilah

berujung tajam. #engukuran dilakukan dengna mengukur jarak terluar dan

jarak terdalam semburan <H1-H%6.. )alam suatu percobaan dilakukan pengulangan langkah-langkah di aas

beberapa kali dengan memperhatikan ketinggian yang terjadi baik hc maupun

ho selama mengumpulkan air dan mencatat niliai rata-rata selama selang (aktu

tertentu.

. liran masuk diubah dengan cara memperkecil air yang masuk .!. #ercobaan dilakukan beberapa kali sampai datar yang diambil cukup

menentukan hubungan antara debit dengan tinggi total orifice<ho6.

10. #ercobaan dilakukan beberapa kali sampai data yang diambil cukup

menentukan hubungan antara debit dengan tinggi total orifice<ho6.



11. Setelah selesai, ukur diameter orifice dan hitung luas potongan melintang

orifice<o6

%a$ar &.- )iagram lir #rosedur 8erja #raktikum liran $elalui Irifice



&.- Penga$ilan Data

Bo.aktu

<s6

$assa beban

<kg6

?o<mm6 ?c<mm6 H1<mm6 H%<mm6H%-

H1<mm6

1 /.%> %./ %% %% 1.& %./ 11.%

% /!. %./ %1 %1/ %1. &0. !.0%

& &!.&% %./ & &&./ %0 %!./ !./

> />.>11 %./ %%% %%1 %>.! &&.% .&

/ >./> / &> &1 %/.1 &>.> !.&

.>/ / & &/ %%.%& &1.& !.1>

!.%!/ / &0/ &0 %&./ &&.> 10.%>

1%.1! / 1> 1% &0.1& &.0! .!Ta$el &.1 )ata #engamatan

&. Peng#lahan Data

@ontoh perhitungan+

1uas lingkaran= + 2

2

4

1uas ori3ice= + ×0.013

2

4

1uas ori3ice=132.665×10−6

1uas pipa pitot = + ×0.228

2

4

1uas pipa pitot =98.4704 ×10−6

Q=3W

ρt =

3×2.5

1000×57.284=0.000131

m3

s



Vc=√ 2×9.81×0.227

Vc=1.193968 m3s

V 0=√ 2×9.81×0.228

V 0=2.115032m/ s

0u=1.193968

2.115032=0.997805

0c=98.4704×10

−6

132.665×10−6=0.742249

0d=0u×0c=0.997805×0.744249=0.740619

<mm%6 4c 40 @u @c @d =

!.>0> 1.1!&! %.11/0&% 0.!!0/ 0.>%%>! 0.>01! 0.1&0!%&.!1 1.11!1 %.0/%1 0.!!% 0.>1>%% 0.>0&0 0.1%/%

0.>%/ 1.//1! %.///%! 0.!!/> 0./&>0%> 0./&10& 0.1!%>1

/>.&&> 1.10& %.001 0.!!>/ 0.>1&/> 0.>1%1/ 0.1&>

.!>/ 1./>%! %.>>% 0.!!0 0./11/ 0./0!% 0.1!&

/.//! 1.//>!% %./!0 0.!!1% 0.>!>&1 0.>!%>0% 0.1!&11

%.&1&%% 1.&%> %.>>%>% 1.001& 0.%0>/! 0.%1>/ 0.1//1

>!.& 1.00>& 1.!&! 0.!!&> 0.&>!%1 0.&%% 0.11!/&

Cata-rata 0.!!0/> 0./%1/! 0./%01

Ta$el &.2 )ata #engolahan



0 0 0 0 0 0 0 0 0 00

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

() 3428.69

< # ( )ℎ

ata

inear (ata)

<

'0.5

%ra0ik &.1 = ;s √ ho

&./ Anali'i' Data

0 0 0 0 0 0 0 0 0 00

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

() 3301.51

()

< # +u dan < # +!

< # +u

inear (< # +u)

< # +!

inear (< # +!)

<

+

%ra0ik &.2 = ;s @u dan = ;s @c



0 0 0 0 0 0 0 0 0 00

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

() 3292.38

< # +d

< # +d

inear (< # +d)

<

+d

%ra0ik &.& = ;s @d

'erdasarkan gra0ik &.1 yang telah diolah , diperoleh bah(a semakin besar =

maka √ ho juga akan semakin besar. = dan √ ho berbanding lurus. )ari gra0ik

&.2 dan gra0ik &.& didapatkan bah(a semakin besar = maka @c,@u dan @d semakin

besar. Bilai @d merupakan hasil dari perkalian @d dan @c.

&. Ke'i,ulan

1. )ari praktikum didapatkan koefisien reduksi @d rata-rata adalah 0./%01.

%. )ari praktikum didapatkan koefisien kontraks @c rata-rata adalah 0./%1/!

dan koefisien kecepatan @u rata-rata adalah 0.!!0/>.

&. Semakin besar = maka semakin besar pula √ ho .

&.3 Pu'taka

Aluid $echanics, Arank $.hite, $c Gra( ?ill.



LAMPIRAN

PRINIP BAN%KU 7IDRAULIK

1.1 Pendahuluan

1./.1 Latar Belakang

'angku hidraulik adalah alat yang digunakan sebagai suplai air sekaligus

untuk menghitung debit air yang melalui suatu alat percobaan dalam mekanika fluida.

'angku hidraulik sendiri adalah alat yang angat penting dalam percobaan mekanika

fluida karena hampir setiap percobaan membutuhkan nilai debit air.

1./.2 Tujuan

Tujuan dari percobaan ini adalah untuk mengetahui prinsip kerja dan

perhitungan dari bangku hidraulik.

1.2 Alat Per"#$aan

lat yang digunakan pada percobaan ini adalah bangku hidraulik.


'angku hidraulik adalah sebuah alat yang dapat digunakan untuk menghitung

debit air yang melalui suatu alat percobaan dan dapat juga digunakan sebagai

pensuplai air. 'angku hidraulik yang digunakan dalam praktikum ini adalah

Hydraulic ench. HI !"III . )iagram bangku hidraulik dapat dilihat pada gambar

berikut ini+

%a$ar 1.1 'angku ?idraulik

8eterangan gambar+

: Tempat pemasangan beban

' : 8ran pengatur debit

@ : #ompa

) : Tuas pengungkit



7 : 'ak penimbang air

A : 'ak penyimpan air

G : #ipa pengaruh ke bak penampung

? : Selang dari pompa

F : 'atang antara beban dan bak penimbang

J : 7ngsel

ir disuplai melalui selang penghubung menuju katup '. Suplai air diatur dengan mengatur bukaan katup '. ir kemudian masuk ke dalam alat percobaan dan

kemudian keluar melalui corong ? dan terus ke pipa G. ir tersebut masuk ke dalam

bak penimbang air 7. 'ak penampung ini ditahan dengan bak penimbang. #ada ujung

balok lainnya terdapat pemberat yang digantung. 'erat bak dikali lengan momennya

sama dengan berat tempat pemasang beban dikali lengan momennya. #ada alat ini,

panjang lengan pemberat adalah & kali lengan bak penampung. Tinjaulah momen di

engsel <titik J6, maka perhitungannya adalah sebagai berikut+

4 % 5 =0



W

(¿¿ air × 1)−(W *e*an×3 1)=0

¿W air=3W *e*an

mair=3m*e*an

)ebit adalah ;olume fluida yang mengalir pada suatu selang (aktu, yang

secara matematis ditulis+

Q=

V

t

Q=

m

ρ

t

Q= m

ρ t

)ari kedua persamaan diatas, dapat diperoleh+

Q=3m

ρt

8eterangan +

Q : debit air <m&3s6

m : massa beban yang digunakan sebagai pemberat <kg6

ρ : massa jenis air <kg3m&6

t : inter;al (aktu keseimbangan beban <detik6

1.+ Pr#'edur Pengukuran De$it



16 8osongkan bak penimbang dengan jalan memutar tuas pada bangku hidraulik.

Seteah dikosongkan, pastikan tuas dalam posisi menutup bak penimbang dan

balok penopang dalam keadaan tak seimbang.

%6 #astikan alat percobaan sudah dikalibrasi dan siap digunakan.

&6 Jalankan pompa dan atur debit sesuai dengan yang diinginkan dengan jalan

memutar katup.

>6 ir yang keluar dari alat percobaan masuk ke dalam bak penimbang hingga t

(aktu. #ada saat tersebut balok penopang akan naik <setimbang lagi6. Tepat

pada saat balok penimbang mulai naik, mulailah menyalakan stop(atch,

kemudian masukkan beban ke dalam penggantung beban sehingga balok tak

seimbang./6 Saat balok penimbang mulai naik <setimbang6, hentikan stop(atch dan catat

(aktu tersebut sebagai t. @atat juga massa beban yang sebanding dengan

massa air <m6.

6 9ntuk pengukuran debit selanjutnya, ulangi langkah 1 sampai /.



Q=3m

ρt =

3×2,5kg

1000 kg

m3

×120s

=0,00006250m

3

s

1. Peng#lahan Data

Bo

#engukuran debit

aktu t

<detik6

'erat m

<kg6)ebit = <m&3s6

1 1.// %./ 0.000>%1/

% %1.0 %./ 0.000&//!/& 1.>1 %./ 0.000>%%/

> 1.% %./ 0.000>10/!!

/ 1.0%& %./ 0.000>11&/

/.>%! / 0.000%11!%

>!.&0% / 0.000&0>%>

>%.0&1 / 0.000&/!

! &.&1! / 0.000>1&00

10 &%. / 0.000>/!1&

Ta$el 1.1 #engukuran )ebit

1./ Ke'i,ulan dan aran

1./.1 Ke'i,ulan

#rinsip kerja bangku hidraulik adalah dengan menggunakan prinsip

keseimbangan momen. $aka diperoleh persamaan berikut untuk menghitung debit

dengan menggunakan bangku hidraulik+

Q=3m

ρt

8eterangan +

Q : debit air <m&3s6



m : massa beban yang digunakan sebagai pemberat <kg6

ρ : massa jenis air <kg3m&

6

t : inter;al (aktu keseimbangan beban <detik6

1.8Pu'taka

mekflu bab 1 2 3 lampiran

Documents