Download - Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
1/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
1.1 Pendahuluan
Eksperimen ini bertujuan untuk mengetahui debit dan koefisien aliran dari
venturimeter melalui debit aktual serta tinggi dan luas tabung yang diukur di
eksperimen. Alat yang digunakan adalah venturimeter yang merupakan alat untuk
mengukur debit cairan yang melalui pipa. Alat ini terdiri dari tabung pendek yang
menyempit ke suatu tenggorokan di tengah tabung. Fluida akan mengalir sepanjang
pipa yang kemudian melalui bidang kontraksi pada tenggorokan tersebut dengan
kecepatan yang lebih besar dari pada kecepatan pada pipa. Peningkatan kecepatan ini
akan berhubungan dengan penurunan tekanan yang tergantung pada laju alir,
sehingga dengan mengukur perubahan tekanan yang dibaca melalui manometer, debit
bisa di hitung.
Eksperimen ini akan menggunakan efek venturi yang merupakan salah satu
contoh dari penerapan prinsip hukum Bernoulli. Dimana suatu fluida tak mampat
mengalir melalui suautu pipa. ecepatan fluida harus meningkat untuk memenuhi
persamaan kontinuitas, sementara tekanannya harus menurun karena hukum
kekekalan energi. Efek ini ditemukan oleh ilmuan !talia yang bernama "lovanni
Batista #enturi.
$ontoh penerapan efek venturi di kehidupan nyata antara lain %
• Pada kapiler system peredaran darah• Di kota besar dimana angin bertiup melalui bangunan&bangunan• Pada alat menyelam dimana efek tersebut digunakan untuk mengalirkan udara
untuk bernafas• Pada karburator untuk menyedot bensin dari mesin• Pada alat pemadam kebakaran yang menggunakan gelembung
Kelompok 12 (Kelas C) | 1
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
2/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
1.2 Tujuan Percobaan
Percobaan ini bertujuan untuk %'. Praktikan dapat memvisualisasikan pengaruh dari perubahan penampang
terhadap tinggi garis hidrolik pada masing&masing manometer(. Praktikan dapat menentukan koefisien pengaliran pada alat venturimeter
yang di gunakan).
1.3 Alat-alat Praktikum
Pada percobaan ini akan di gunakan alat&alat sebagai berikut %
'. #enturimeter
#enturimeter merupakan alat untuk mengukur debit cairan yang melalui
pipa. Alat ini terdiri dari tabung pendek yang menyempit ke suatu
tenggorokan di tengah tabung.
Gambar 1 : Venturimeter
Kelompok 12 (Kelas C) | 2
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
3/63
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
4/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
1.4 Da ar Teori
'. .' *ukum Bernoulli
Pada aliran fluida yang kontinyu dan tidak termampatkan 1uncompressible2,
energy total pada setiap penampang akan tetap sama apabila di asumsikan aliran
tanpa gesekan. Energy total ini terdiri dari ) 1tiga2 komponen, yaitu energy
potensial ,sering di sebut sebagai tinggi tempat 1ditulis dengan symbol 32, energy
spesifik yang sering disebut sebagai tinggi tekan 1ditulis dengan symbol p45g2 dan
energy kinetic , yang sering disebut sebagai tinggi kecepatan 1ditulis dengan
symbol #(4(g2.
/ecara matematis, energy total tersebut dikenal sebagai persamaan Bernoulli,
yang dituliskan sebagai berikut %
Dimana %
3 6 7inggi tempat 1m2
p45g 6 7inggi tekan 1m2
8* '&( 6 ehilangan energy antara titik ' dan ( 1m2
P 6 7ekanan hidrostatis 6 5gh 1m2
h 6 7inggi kolam air 1dibaca pada manometer2 1m2
v 6 ecepatan aliran 1m4detik2
Kelompok 12 (Kelas C) | 4
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
5/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Pada percobaan ini, sumbu pipa ditempatkan hori9ontal, sehingga 3' 6 3( dan
persamaan Bernoulli dapat ditulis sebagai%
h 'V 1
2
2 g 6 h ( :V 2
2
2 g : 8* '&(
Dengan demikian *ukum Bernoulli dapat dinyatakan dengan %
* 6 h :V 2
2 g
Dimana * adalah energy total yang akan mempunyai nilai tetap sepanjang pipa jika tidak terjadi kehilangan energy 18* '&( 6 -2
'. .( eadaan 7emperatur Pada /aat Percobaan
/uhu pada 0aktu percobaan rata&rata (; o$. Dengan mengetahui suhu saat
percobaan, maka kita dapat menghitung nilai massa jenis 152 dan gravitasi 1g2 pada
0aktu percobaan. Dimana satuan masa jenis adalah kg4m)
dan gravitasi adalahm ( 4det.
1.! Pro edur Percobaan
"itun# Debit
'. Pastikan semua peralatan yang di perlukan sudah disiapkan(. /iapkan ember yang telah di berikan tanda pada selang yang mengalirkan air
pada alat venurimeter sebelah kiri.).
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
6/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
;. /etelah volume air mencapai batas yang sudah di tandai pada ember, dengan
serentak stop0atch dan pompa air di stop.=. *itung volume air pada ember dengan menggunakan gelas ukur >. $atatlah 0aktu dan volume yang di dapat untuk pengujian keran di buka '4)?. @alu lakukan kembali percobaan untuk mendapatkan 0aktu pengisian ember
dengan bukaan (4) dan )4) keran, sampai batas tanda ember yang sudah ada. $atat lah 0aktu yang di dapatkan dari ) pengujian tersebut.
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
7/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
. ika ada gelembung&gelembung pada pipa manometer, maka di hilangkan
dulu dengan ditarik pipanya;. $atat tinggi air dalam '' pipa manometer=. atikan pompa air
1.$ Pro edur Perhitun#an
Kelompok 12 (Kelas C) | "
M#la$
Pe%mp#la% Da'a T$%&&$ a$* +$ +alam
ma%ome'e* (,) -ol#me a$* (-) .ak'# (')
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
8/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
7idak
Ca
Ca
Gambar %-2 Dia#ram Alir Perhitun#an dan Anali i data Percobaan Teorema &ernoulli
1.' Data dan "a il Percobaan
arak antar pipa penyadapan dalam percobaan ini dapat dilihat pada "ambar '&(
diba0ah ini %
Kelompok 12 (Kelas C) | /
$'#%& L#as pe%ampa%&e%'#*$me'e* (A) De $' al$*a% ( )
A%al$s$s Da'a T$%&&$ e%e*&5 'eo*$'$s (
'eo*$'$s) T$%&&$ e%e*&5 p*ak'$s (
6e+a 7 8
9am a* 9a*$s T$%&&$ Teka% +a%9a*$s T$%&&$ E%e*&$ +$ sepa%:a%&
;$mp#la% as$lP*ak'$k#m
;elesa$
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
9/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Gambar %-3 (arak antar Pi)a Pen*ada) dalam Percobaan teorema &ernoulli
Diameter alat 7eorema Bernoulli pada masing&masing titik penyadapatan adalah
sebagai berikut %
Tabel %-1 Diameter dan +ua Alat Teorema &ernoulli
7itik Diameter 1d2
1mm2
@uas 1A2
1mm( 2
A (= ;)-,B (),( ((,>$ '?, (=;,D '= (-','E '=,? ((',>F '?, > (=?,-" (-,'= )'?,?* (',? )>;,-! (),;) );,-
(;,( ;--,?(= ;)-,
Data hasil pengamatan pada kegiatan praktikum disajikan pada 7abel -&( dan -&)
diba0ah ini %
Tabel %-2 Tin##i Muka Air di Manometer
Kelompok 12 (Kelas C) |
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
10/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
7itik Pipa arak
antar
7itilk
Diameter 7inggi air
di
manometer
saat tidak
ada aliran
7inggi air
di
manometer
saat ada
aliran
7inggi
Energi
Praktis
1mm2 1mm2 1mm2 1mm2 1mm2A (= '-; (-) ?B (- (),( '-; ('( '->$ '( '?, '-; '> )D ' '= '-= = &'-E '; '=,? '-= '(- '
F '; '?, > '-= '; ?" '; (-,'= '-; '>> >(* '; (',? '-; '? ?! '; (),;) '-= ' )
'; (;,( '-= (-= '--(- (= '-= (-? '-(
Tabel %-3 Pencatatan Volume dan ,aktu
#olume 1@iter2 aktu 1detik2# ' # ( # ) t' t( 7 )
'(,>(- '(,>(- '(,>(- () (',- (-,;
1. Anali i Data
'.?.' Debit Aliran
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
11/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
' 6V t 3 6 cm
) 4detik
( '(,>( '(,>(
aktu 1t2 1detik2 () (' (-Debit 1 2 1mm ) 4detik2 -,;;) -,=-; -,=)=
Debit rata&rata
1mm) 4detik
-,; ?
'.?.( oreksi Pembacaan 7inggi Air di anometer
arena sulitnya untuk menetapkan alat secara hori9ontal, maka pembacaan
tinggi air perlu dikoreksi dahulu, dengan cara sbb %
• Datum diambil dari tinggi air maksimum disaat tidak ada aliran 6 .. mm• 7inggi air di manometer B saat tidak ada aliran 6 . mm• 7inggi air di manometer B saat ada aliran sebelum dikoreksi 6 . mm•
7inggi air di manometer B saat ada aliran setelah dikoreksi 6 . mm
Dengan cara yang sama, semua hasil pencatatan dikoreksi dan tabelkan.
Tabel %-! Tin##i ner#i Prakti
Titik Pi)a Tin##i air di Tin##i air di Tin##i air di Tin##i ner#i Tin##i ner#i
Kelompok 12 (Kelas C) | 11
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
12/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
manometer
aat tidak ada
aliran
manometer
aat ada
aliran
manometer
aat ada
aliran/terkorek i
Prakti Prakti /
terkorek i
0mm 0mm 0mm 0mm 0mmA '-; (-) (-) ? ?& '-; ('( ('( '-> '->
'-; '> '> ) )D '-= = ; &'- &''
'-= '(- '' ' ')'-= '; ';) ? >
G '-; '>> '>> >( >(" '-; '? '? ? ?
'-= ' ' ? ) (( '-= (-= (-; '--5 '-= (-? (-> '-( '-'
'.?.) 7inggi Energi 7eoritis
7inggi energy merupakan penjumlahan dari 7inggi 7ekan dan 7inggi ecepatan
yang diperoleh dari perhitungan berikut %
• 7inggi tekan diperoleh dari hasil koreksi pembacaan tinggi muka air saat
terjadi aliran, setelah dikoreksi % * tekan 6 . m•
Dengan diameter sebesar (= mm 1manometer A2, maka luas penampangnyaadalah ;)-, mm (
• ecepatan di titik $ adalah 6 v 6Q A 6 mm4detik
• 7inggi kecepatan di titik A 6 * kecepatan 6v2
2 g 6 . m
• 7inggi energy di titik A 6 * 6 * tekan : * kecepatan 6 .. mm
*asil perhitungan lengkap untuk seluruh titik pipa adalah , sbb %
Tabel %-$ Tin##i ner#i Teoriti
Kelompok 12 (Kelas C) | 12
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
13/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Titik
Pi)a
Diam
eter
+ua
Penam)an#
0A
Debit 06 Tin##i
Tekan
5ece)atan
0V
Tin##i
5ece)ata
n 0V 272#
Tin##i
ner#i
"
0mm 0mm 2 0mm37detik 0mm 0mm7detik 0mm 0mm
A 2$ !3%/8 )> ''>,=; ? >- ,= -,-(;) ' ?,-(;
& 23/2 422/' )> ''>,=; '-> ??;,-> -,-) (->,-)
1 /4 2$!/8 )> ''>,=; ) ' -=, -,'--? ') ,'--
D 1$ 2%1/1 )> ''>,=; &'' '?=-,)= -,'>=) ? ,'>=
1$/ 221/' )> ''>,=; ') '=?>,;- -,' ;' ''),' ;
1 /4' 2$ /% )> ''>,=; > ') ;, = -,- ) ' >,-
G 2%/1$ 31 / )> ''>,=; >( ''>),;( -,->-' '>(,-
" 21/ 4 3'!/% )> ''>,=; ? >,=; -,-;-> '? ,-;-
23/!3 43!/% )> ''>,=; ( ?=-,- -,-)>> ' (,-)>
( 2!/24 !%%/ )> ''>,=; > >,- -,-(? ' ,-(?
5 2$ !3%/8 )> ''>,=; '-' >- ,= -,-(;) (-',-(;
1. .4 Perbedaan Tin##i ner#i Prakti dan Teoriti
Perbedaan hasil perhitungan tinggi energy teoritis dan tinggi energy hasil
percobaan 1praktis2 ditentukan berdasarkan persamaan berikut %
G beda 6∣ H Teoritis − H Praktis ∣
H Praktis H '--G 6 G
*asil perhitungan perbedaan tinggi energy praktis dan teroritis ini dapat di lihat
pada 7abel '&> berikut %
Tabel %-' Perbedaan Tin##i ner#i Prakti dan Teoriti
Kelompok 12 (Kelas C) | 13
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
14/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Titik Tin##i ner#i Teoriti
0mm
Tin##i ner#i Prakti
0mm
9eli ih 0
A ' ?,-(; ' ? -,-'(=& (->,-) (-> -,-'??
') ,'-- ') -,-> =
D ? ,'>= ? -,' >?
''),' ; '') -,'(?)
' >,- ' > -,-=>)
G '>(,- '>( -,- -=
" '? ,-;- '? -,-(>'
' (,-)> ' ( -,-' (
( ' ,-(? ' -,-' -
5 (-',-(; (-' -,-'(
1.8 Gra;ik Tin##i Tekan dan Tin##i ner#i
/0 100 120 140 1!0 1/0 200 2200
0=000
100=000
1 0=000
200=000
2 0=000
9*a>k T$%&&$ Teka% +a% T$%&&$ E%e*&$
"aris tinggi tekan dan tinggi
energy di sepanjang alat teorema Bernoulli dapat digambarkan sebagai berikut %
Kelompok 12 (Kelas C) | 14
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
15/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Gambar %-4 Gra;ik Tin##i Tekan dan Tin##i ner#i Percobaan Teorema &ernoulli
1.1% 5e im)ulan dan 9aran
'.'-.' esimpulan
Dari data yang di dapatkan, terlihat jika manometer tidak ada aliran ,
maka
'.'-.( /aran
Modul 2 Tin##i Tekan )ada Aliran Melalui Pi)a
2.1 Pendahuluan
Dalam fluida yang mengalir tersimpan sejumlah energy. Besarnya energyyang tersimpan ini tergantung pada tempat fluida tersebut mengalir. 7empat aliran
tersebut dapat merupakan saluran terbuka maupun saluran tertutup. $ontoh saluran
terbuka adalah selokan atau parit, sungai, saluran, gorong&gorong dan lain
Kelompok 12 (Kelas C) | 1
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
16/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
sebagainya. /ementara contoh saluran tertutup adalah goronh&gorong, saluran
tertutup dan aliran pipa PDA .
7ata pipa merupakan salah satu contoh penyelesaian dalam masalah aliran
fluida pada saat itu. Aliran dalam pipa ini merupakan contoh aliran fluida dalam
saluran tertutup. Prinsip aliran fluida pada beberapa aplikasi saluran tertutup maupun
pipa PDA pada prinsipnya sama dengan tata pipa yang di gunakan untuk percobaan
di laboratorium, tetapi dalam kenyataannya ada perbedaan perhitungan secara teoritis
bila ditinjau secara praktis lapangan. *al&hal demikian mengharuskan digunakan
beberapa parameter dalam keadaan khusus.
Dalam suatu aliran fluida melalui saluran tertutup atau pipa. asalah yang
timbul adalah masalah beda tinggi tekan atau dengan kata lain, kehilangan tinggi
tekan yang disebabkan oleh berbagai keadaan. *al&hal yang menyebabkan terjadinya
perbedaan tinggi tekan dapat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu kehilangan energy
primer (major losses) dan kehilangan energy sekunder (minor losses). Cang disebut
major losses adalah kehilangan tinggi tekan yang disebabkan oleh adanya faktor
gesekan pada pipa dimana fluida mengalir. /edangkan yang disebut minor losses
adalah adanya kehilangan tinggi tekan akibat adanya perubahan bentuk geometri
pipa, seperti pembesaran atau penyempitan luas penampang pipa, tikungan pipa, dan
sambungan pipa.
Dalam analisis percobaan aliran pada pipa kecil ini, digunakan berbagai acuan
dasar rumus yang diambil dari %
'2 Persamaan ontuinitas(2 Persamaan Bernoulli)2 Persamaan Darcy& eisbach
2 Persamaan Blassius;2 Bilangan Ieynolds
2.2 Tujuan Percobaan
Kelompok 12 (Kelas C) | 1!
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
17/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Percobaan ini bertujuan untuk %
'. empelajari pengaruh koefisien gesekan pada pipa lurus(. enghitung besarnya kehilangan tinggi tekan akibat %a. "esekan pada pipa lurus
b. Ekspansi tiba&tibac. ontraksi tiba&tibad. 7ikungan
2.3 Alat-alat Praktikum
Pada percobaan ini akan digunakan alat&alat sebagai berikut %
'2 /uatu system jaringan pipa yang terdiri dari dua sirkuit yang terpisah, dimanamasing&masing terdiri dari komponen pipa yang dilengkapi selang pie9ometer.
Dua sirkuit ini adalah sirkuit biru dan sirkuit abu&abu.(2 Bangku *idraulik )2 Pompa udara yang berfungsi untuk mengkalibrasikan alat serta untuk
menghilangkan gelembung udara yang masuk ke dalam jaringan pipa
2.4 Da ar Teori
(. .' Persamaan kontinuitas
Apabila 9at cair tak termampatkan 1uncompressible2 mengalir secara
kontinyu melalui pipa atau saluran terbuka, dengan tampang aliran konstan
ataupun tidak konstan, maka volume 9at cair yang le0at tiap satuan 0aktu adalah
sama disemua tampang. eadaan ini disebut dengan hukum kontinyuitas aliran
9at cair.
Di pandang tabung aliran seperti yang ditunjukkan pada "ambar (.' 1controlvolume2. +ntuk aliran satu dimensi dan mantap, kecepatan rerata dan tampang
lintang pada titik ' dan ( adalah v ', dA ' dan v ( , dA (.
#olume 9at cair yang masuk melaui tampang ' tiap satuan 0aktu % v ', dA '
Kelompok 12 (Kelas C) | 1"
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
18/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
#olume 9at cair yang masuk melaui tampang ( tiap satuan 0aktu % v ', dA '
Jleh karena tidak ada 9at cair yang hilang didalam tabung aliran, maka %
Gambar %-$ Tabun# Aliran untuk Menurunkan Per amaan 5ontinuita
0 ontrol Volume
!ntegrasi dari persamaan tersebut pada seluruh tampang aliran, akan didapatvolume 9at cair yang melalui medan aliran %
Atau
6 A.v 6 konstan
(. .( Persamaan Bernoulli
Energi pada aliran pipa tertutup terdiri dari tiga macam komponen, yaitu %
Kelompok 12 (Kelas C) | 1/
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
19/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
'2 Energi 7ekan % yaitu sejumlah energy yang diperlukan oleh elemen fluida
untuk bergerak dengan jarak tempuh tertentuDimana %P 6 7ekanan dalam Fluida 1
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
20/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
7inggi energy adalah total energy aliran yang dinyatakan dengan satuan tinggi
yang didapat dari energy total dibagi berat 0 , yaitu %
Ew 6
ργ : 9 :
υ2
2 g
Dimana Ew 6 * 6 konstan
/ehingga didapat %
ρ1γ :
z1 : υ12
2 g 6 ρ2γ :
z2 : υ2
2
2 g
(. .) Persamaan Energi Primer
/alah satu bentuk kehilangan energy pada saluran pipa adalah kehilangan
energy primer 1major losses2. ehilangan energy primer dalam pipa ini
disebabkan oleh gesekan. Besarnya kehilangan energy primer ini dapat dihitungmenggunakan rumus Darcy& eisbach sebagai berikut %
h f = f L D
υ2
2 g
Dimana %
hf 6 ehilangan energy dalam pipa akibat gesekan 1m2
f 6 oefisien gesekan Darcy& eisbach
@ 6 Panjang pipa 1m2
D 6 Diameter pipa bagian dalam 1m2
Kelompok 12 (Kelas C) | 20
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
21/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
v 6 ecepatan aliran dalam pipa 1m4detik2
g 6 Percepatan gravitasi 1m4detik (
2 6 ,? m4det(
oefisien gesekan f merupakan fungsi dari bilangan Ieynold 1Ie 6v Dυ 2
dan kekasaran relative pipa 1e4D2, dimana L adalah kekentalan air , e adalah
kekasaran pipa 1m2 dan D adalah diameter pipa 1m2.
+ntuk menentukan f dapat dipergunakan diagram oody 1"ambar (&(2 ataumenggunakan persamaan $olebrook dan hite yang dibedakan berdasarkan
jenis kekasaran pipa
Persamaan&persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut %
• Pipa *idraulik @icin
1√ f
= 2log ℜ √ f 2,51
• Pipa *idraulik asar
1√ f
= 2log 3,7 De
• Pipa 7ransisi
1√ f
=− 2log [ e3,7 D + 2,51ℜ √ f ]
Kelompok 12 (Kelas C) | 21
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
22/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
(. . ehilangan Energi /ekunder
ehilangan energy sekunder bersifat local, terjadi akibat adanya perubahan
penampang, misalnya pada penyempitan4kontraksi, pelebaran4ekspansi, belokan
dan pada katub, dll
(. . .' ehilangan Energi Akibat Penyempitan 7iba&tiba
ehilangan energy sekunder akibat penyempitan tiba&tiba antara titik 1'2
dan titik 1(2 dapat di lukiskan sbb %
ehilangan energy sekunder dapat dihitung dengan menggunakan rumus,
sbb %
Dimana %
* c 6 ehilangan energy pada penyempitan tiba&tiba 1m2
# 6 ecepatan dalam pipa kecil 1m4detik2
Kelompok 12 (Kelas C) | 22
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
23/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
c 6 oefisien kehilangan energy pada penyempitan
oefisien kehilangan energy pada penyempitan merupakan fungsi darikecepatan pada pipa diameter yang lebih kecil dan perbandingan antara
diameter pipa kecil dan diameter pipa besar seperti ditunjukkan pada
tabel berikut %
Tabel %-1 5oe;i ien 5 c )ada Pen*em)itan Tiba-tiba
5ec dlm
)i)a
kecil < 10m7det
=a io Diameter Pi)a 5ecil dan Pi)a &e ar D 27D1
%/%% %/1
%
%/2
%
%/3% %4% %/!% %/$% %/'% %/ % %/8%
1 %/48 %/4
8
%/4 %/4! %/42 %/3 %/2 %/1 %/%' %/%3
2 %/4 %/4 %/4
'
%/44 %/41 %/3' %/2 %/1 %/%8 %/%4
3 %/4' %/4
$
%/4
!
%/43 %/4% %/3$ %/2 %/1 %/1% %/%4
$ %/44 %/4
3
%/4
2
%/4% %/3' %/33 %/2' %/18 %/11 %/%!
12 %/3 %/3
$
%/3
!
%/33 %/31 %/28 %/2! %/2% %/13 %/%$
(. . .( ehilangan Energi Akibat Pelebaran 7iba&tiba
ehilangan energy sekunder akibat pelebaran tiba&tiba dapat dilihat pada
gambar (& dan dihitung mengikuti rumus persamaan berikut %
Kelompok 12 (Kelas C) | 23
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
24/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
"ambar -& Pelebaran 7iba&tiba pada Pipa seri
Dimana %
hc 6 ehilangan energy pada pelebaran tiba&tiba 1m2
v ' 6 ecepatan air dalam pipa diameter kecil 1m4detik2
v( 6 ecepatan air dalam pipa diameter besar 1m4detik2
(. . .( ehilangan Energi Akibat 7ikungan
Perhitungan kehilangan energy akibat tikungan pada pipa dapat
menggunakan rumus yang sama dengan perhitungan kehilangan energy
akibat perubahan penampang 1konstraksi4ekspansi2, yaitu %
h@6 @.v2
2 g
Dimana %
h@ 6 ehilangan energy akibat tikungan 1m2
@ 6 oefisien kehilangan energy akibat tikunganM
Kelompok 12 (Kelas C) | 24
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
25/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
v 6 ecepatan air 1m4detik2
g 6 Percepatan gravitasi 1m4detik ( 2
Dengan subskrip menunjukkan tipe kehilangan energy.
ehilangan tinggi tekan yang timbul pada aliran dalam pipa akibat
tikungan dibedakan atas dua macam %
'2 Akibat geometri pipa 1h @B2 dengan koefisien kehilangan energy
B(2 Akibat geometri dan gesekan pada tikungan N lingkaran 1h @@2
dengan koefisien kehilangan energy @
Ad. '2 ehilangan energy akibat geometri pipa%
ehilangan energy di dalam pipa di tikungan dan sepanjang pipa yang
diamati 1h t2
ht 6 h @B : h f
Dimana %
ht 6 ehilangan energy total 1m2h@B6 ehilangan energy akibat geometri pipa 1m2
hf 6 ehilangan energy pada pipa lurus 1m2
dengan %
hf 6f .L .v2
D .2 g
Atau dapat ditulis %
f 6 D .2 g . h f
L . v2
Dimana %
Kelompok 12 (Kelas C) | 2
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
26/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
@ 6 Panjang lintasan fluida pada pipa lurus
f 6 oefisien gesekan pipa
aka, kehilangan energy akibat bentuk geometri pipa adalah %
h@B6 h t & hf
/ementara rumus kehilangan energy akibat tikungan tikungan adalah %
h@B6 B .v2
2 g
maka %
B 6 (g .h LBv
2
Ad. (2 ehilangan energy akibat geometrid an gesekan pada tingkungan
N @ingkaran %
ehilangan energy akibat gesekan pada tikungan 1h @@2 adalah %
h@@6 h @B: h s
/ementara %
hs 6f .L .v2
D .2 g
Dengan @s 6 eliling N @ingkaran 6 O .I ᴫ
aka %
hs 6 [ L . v2 . h f D .2 g ]H [ D .2 g L . v2 ]arena %
Kelompok 12 (Kelas C) | 2!
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
27/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
h LB= ht − hf
aka %
h¿ = (h t − h f )+ hs
Dimana %
h@@6 ehilangan energy akibat geometri dan gesekan pada tikungan 1m2
hs 6 ehilangan energy akibat gesekan pada tikungan 1m2
arena itu %
ht =f .L . v2
D .2 g + f .L . v
2
D .2 g
ht = (1 − πR2 L).(f . L v2
D .2 g )
h¿ = ht − (1−πR2 L). h
f
etika koefisien energy @adalah %
L= 2 g .h ¿v2
Dengan mensubstitusikan persamaan&persamaan diatas, akan didapatkan %
L=2 gv2 (ht − [1− πR2 L ]hf )
(. .; Persamaan Bilangan Ieynolds
Kelompok 12 (Kelas C) | 2"
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
28/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Bilangan Ieynolds adalah suatu bilangan yang tak berdimensi yang
menunjukkan sifat suatu aliran. enurut Ieynolds, ada tiga faktor yang
mempengaruhi keadaan aliran yaitu kekentalan 9at cair 1myu2, rapat massa 9at
cair 5 1rho2, dan diameter pipa D. *ubungan antara , 5 dan D yang mempunyai
dimensi sama dengan kecepatan adalah 45D.
Ieynolds menunjukkan bah0a aliran dapat diklarifikasikan berdasarkan
suatu angka tertentu. Angka tersebut diturunkan dengan membagi kecepatan
aliran di dalam pipa dengan nilai 45D, yang disebut dengan angka Ieynolds.
Angka Ieynolds mempunyai bentuk sbb %
ℜ= v !
ρD
= ρLv !
Atau,
ℜ= vDυ
Dengan L 1nu2 adalah kekentalan kinematic.
Dalam analisis disaluan tertutup, sangat penting diketahui apakah aliran tersebut
laminar atau turbulen. Penentuan ini atas bilangan Ieynolds yang didapat dari
hasil perhitungan dan dibandingkan dengan batas&batas yang telah ditentukan,
yaitu %
• Ie Q (--- aliran laminar • (--- Q Ie Q --- aliran transisi• Ie R --- aliran turbulen
ecenderungan sifat aliran apakah laminar atau turbulen ditunjukkan oleh besar
kecilnya bilangan Ieynolds, seperti pada batas&batas yang telah ditentukan
diatas.
Kelompok 12 (Kelas C) | 2/
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
29/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
2.! Pro edur Percobaan
(.;.' Pengukuran Debit
'2 osongkan bak penampung dengan jalan memutar tuas pada bangku
hidrolik. 7uas ini berguna untuk membuka dan menutup saluran
pembuang pada bak penimbang. /etelah dikosongkan, pastikan tuas
dalam posisi menutup bak penimbang dan balok penopang dalam
keadaan tak seimbang.(2 Pastikan alat percobaan sudah dikalibrasikan dan siap digunakan.)2 alan pompa dan atur debit dengan yang di inginkan dengan jalan
memutar tuas katup #.2 Air yang keluar dari alat percobaan masuk ke dalam bak penimbang
hingga t 0aktu. Pada saat tersebut balok penopang akan naik
1seimbang lagi2. 7epat pada saat balok penimbang mulai naik, mulailah
menyalakan stop0atch, kemudian masukkan beban kedalam
penggantung beban hingga balok tak seimbang;2 /aat balok penimbang mulai naik 1setimbang2, hentikan stop0atch dan
catat 0aktu tersebut sebagai t. $atat juga massa beban yang sebanding
dengan masaa air 1 2. Caitu (,; % ) % ; g=2 +ntuk pengukuran debit selanjutnya, ulangi langkah diatas. Perlu
diingat bah0a setiap percobaan sediakan interval 0aktu ' menit agar
diperoleh pengukuran yang cermat.
(.;.( 7ata Pipa
>2 $atat diameter dalam dan panjang setiap pipa seperti dapat dilihat pada
7abel berikut %
Tabel %-2 Panjan# dan Diameter Dalam 9e#men Pi)a
>omor Pi)a Diameter Pi)a 0mm Panjan# Pi)a
0mm+uar Dalam
Pi)a ?1 ';,?? ' >'),;Pi)a ?2 ';,?? ' '('?,;Pi)a ?3 ';,?? ' ;Pi)a ?4 ';,?? ' ((
Kelompok 12 (Kelas C) | 2
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
30/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Pi)a ?! ';,?? ' ' (Pi)a ?$ ';,?? ' ')==,;Pi)a ?' ';,?? ' )(-Pi)a ? ';,?? ' ?-Pi)a ?8 ';,?? ' ?);
Pi)a ?1% ';,?? ' ()-Pi)a ?11 ';,?? ' ?>,;Pi)a ?12 ';,?? ' ((-Pi)a ?13 ';,?? ' >>,;Pi)a ?14 ';,?? ' >(),;Pi)a ?1! ';,?? ' ==Pi)a ?1$ ';,?? ' );,;Pi)a ?1' ';,?? ' '-Pi)a ?1 ';,?? ' '>Pi)a ?18 ';,?? ' ' ?Pi)a ?2% ';,?? ' )>?Pi)a ?21 ';,?? ' (==Pi)a ?22 ';,?? ' ''-(Pi)a ?23 ';,?? ' ???Pi)a ?24 ';,?? ' ' -Pi)a ?2! ';,?? ' =(,;Pi)a ?2$ ';,?? ' );Pi)a ?2' ';,?? ' >>,;
emeriksa tabung&tabung pie9ometer sehingga tidak ada udara yang
terjebak didalamnya. Prosedur ini dilakukan dengan jalan mengalirkan
air ke dalam system pipa dengan membuka keran pemasukan air danmengatur bukaan keran agar seluruh segmen pipa terisi oleh air.
8 emudian tutup sirkuit outlet 1biru2, sementara sirkuit inlet 1abu&abu2
dibuka semaksimal mungkin guna mendapatkan aliran yang
maksimum disepanjang pipa.1% /etelah debit konstan bacalah dan catatlah angka pada pie9ometer dan
tabung +.11 +kur debit air yang keluar dari pipa dengan prinsip kerja bangku
hidraulik
12 erubah besar debit air dengan jalan mengatur keran pengatur masukair pada system pipa dan mencatat ketinggian tabung dan debit.
Dilakukan ) kali percobaan, debit yang dipakai adalah debit rata&rata
dari keenam pengukuran tersebut.
Kelompok 12 (Kelas C) | 30
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
31/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
13 /etelah selesai pada sirkuit inlet, ganti ke sirkuit outlet dengan jalan
menutup kran pada sirkuit inlet dan buka kran pada sirkuit outlet,
emudian dilakukan langkah percobaan dari ) sampai =.14 +kur suhu air di ak pengatur tekanan dengan alat thermometer celcius.1! 7utup kran inlet, bersihkan alat yang dipakai dan kembalikan kepada
petugas laboratorium.
2.$ Pro edur Perhitun#an
.
Kelompok 12 (Kelas C) | 31
M#la$
Pe%mp#la% +a'a T$%&&$ a$* +$+alam
ma%ome'e* pa+a ko%+$s$'a%pa +a% +e%&a% al$*a% ( )
-ol#me (-) .ak'# (')
$'#%& L#as pe%ampa%& p$pa (A) Ke epa'a% Al$*a% (-) T$%&&$ 'eka% +a% '$%&&$
ke epa'a% T$%&&$ e%e*&5 +a%
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
32/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Gambar %-1% Dia#ram Alir Perhitun#an dan Anali i Data Percobaan Teorema &ernoulli
2.' Data dan "a il Percobaan
Tabel %-3 Pembacaan manometer
>omor Pi)a Tin##i air di
manometer a@al
Diameter Dalam Tin##i air di
Manometer aat
tidak ada aliran
Tin##i air di
manometer aat
ada aliran0mm 0mm 0mm 0mm
Pi)a ?1 'Pi)a ?2 'Pi)a ?3 'Pi)a ?4 'Pi)a ?! 'Pi)a ?$ 'Pi)a ?' 'Pi)a ? 'Pi)a ?8 '
Pi)a ?1% 'Pi)a ?11 '
Kelompok 12 (Kelas C) | 32
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
33/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Pi)a ?12 'Pi)a ?13 '
Pi)a ?14 'Pi)a ?1! 'Pi)a ?1$ 'Pi)a ?1' 'Pi)a ?1 'Pi)a ?18 'Pi)a ?2% 'Pi)a ?21 'Pi)a ?22 'Pi)a ?23 'Pi)a ?24 '
Pi)a ?2! 'Pi)a ?2$ 'Pi)a ?2' '
Tabel %-4 Pen#ukuran Volume dan 9uhu Air
Volume 0+iter ,aktu 0Detik
9uhu Air 0 o 2! o
(.? Analisa Debit 1 2
(.?.' Perhitungan Debit 1 2
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
34/63
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
35/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Pi)a ? 'Pi)a ?8 '
Pi)a ?1% 'Pi)a ?11 'Pi)a ?12 'Pi)a ?13 'Pi)a ?14 'Pi)a ?1! 'Pi)a ?1$ 'Pi)a ?1' 'Pi)a ?1 'Pi)a ?18 'Pi)a ?2% '
Pi)a ?21 'Pi)a ?22 'Pi)a ?23 'Pi)a ?24 'Pi)a ?2! 'Pi)a ?2$ 'Pi)a ?2' '
2. .3 Tin##i 5ece)atan
*ukum ontinuitas menyatakan bah0a di sepanjang pipa nilai debit akan sama
selama tidak mengalami gangguan. Dengan demikian, kecepatan aliran di setiap
pipa dengan diameter sama adalah tetap, sehingga tinggi kecepatan pada sebuah
segmen pipa yang berdiameter sama juga tetap.
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
36/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
• 7inggi kecepatan % hke$e'ata" 6v2
2 g 6 . m
*asil perhitungan tinggi kecepatan untuk seluruh pipa adalah sbb %
>omor Pi)a +ua Penam)an# 0A 5ece)atan Aliran Tin##i 5ece)atanmm 2 mm7detik m
Pi)a ?1
Pi)a ?2Pi)a ?3Pi)a ?4
Pi)a ?!Pi)a ?$
Pi)a ?'Pi)a ?Pi)a ?8
Pi)a ?1%Pi)a ?11Pi)a ?12
Pi)a ?13Pi)a ?14
Pi)a ?1!Pi)a ?1$
Pi)a ?1'Pi)a ?1Pi)a ?18
Pi)a ?2%Pi)a ?21Pi)a ?22
Pi)a ?23Pi)a ?24Pi)a ?2!
Pi)a ?2$Pi)a ?2'
2. .4 Tin##i ner#i Prakti dan 5ehilan#an ner#i Prakti
7inggi energy praktis dapat diperoleh dari penjumlahan tinggi tekan dan
tinggi kecepatan di setiap titik di dalam pipa. 7inggi energy di sepanjang pipa
Kelompok 12 (Kelas C) | 3!
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
37/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
dapat ditentukan berdasarkan perhitungan berikut 1contoh perhitungan untuk titik
tinjau ke&' dan ke&(.
• 7inggi tekan berdasarkan tinggi air di manometer setelah terkoreksi
pada titik ke ' adalah m dan tinggi tekan titik ke&( adalah m• 7itik ke&' dan ke&( memiliki tinggi kecepatan yang sama yaitu % m• 7inggi energy di titik ' % * ' 6 h tekan : h kecepatan 6 m• 7inggi energy di titik ( % * ( 6 h tekan : h kecepatan 6 m• ehilangan energy antara titik '&( adalah % 8* 6 * ' U * ( 6 . m
*asil perhitungan titik lainnya dapat dilihat pada tabel berikut %
Tabel %-$ Tin##i ner#i Prakti dan 5ehilan#an ner#i Prakti
>omor Pi)aTin##i Tekan Tin##i 5ece)atan
0
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
38/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Pi)a ?24
Pi)a ?2!
Pi)a ?2$Pi)a ?2'
2. .! (eni 5eka aran Pi)aenis pipa yang digunakan adalah galvanized iron yang memiliki nilai
kekasaran absolute 1e2 -,'; mm. +ntuk dapat menentukan jenis kekasaran pipa,
perlu diketahui terlebih dahulu tebal lapis batas laminair berdasarkan perhitungan
berikut 1contoh untuk pipa S'2 %
•
emiringan pipa % I =
h1− h2
L1− 2 = ….• Diameter pipa % -,-' m , sehingga luas penampang 1A2 6 -,---';)?=
m ( dan keliling basah 1P2 6 -,- ) = m
• ari&jari hidraulik 6 I 6 A P 6 m
• /uhu air (( o$ sehingga kekentalan kinematiknya 1L2 6 -, ?> m ( 4detik
• 7ebal lapis batas laminair berdasarkan rumus Prandtl 6 ( =
12 υ√ gR 1 6
?,??-?( mm• enis kekasaran pipa ditentukan dengan membandingkan ( dengan
e dan '4=e.
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
39/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Pi)a ?4
Pi)a ?!
Pi)a ?$Pi)a ?'Pi)a ?Pi)a ?8
Pi)a ?1%Pi)a ?11Pi)a ?12
Pi)a ?13Pi)a ?14
Pi)a ?1!Pi)a ?1$
Pi)a ?1'Pi)a ?1Pi)a ?18
Pi)a ?2%Pi)a ?21Pi)a ?22
Pi)a ?23Pi)a ?24Pi)a ?2!
Pi)a ?2$Pi)a ?2'
(.?.= enis Aliran dalam Pipaenis aliran di dalam pipa ditentukan berdasarkan nilai Bilangan Ieynolds
yang dihitung sebagai berikut 1contoh perhitungan pada pipa S'2 %• Diameter pipa 1D2 6 -,-' m• ecepatan aliran 1v2 6 . m4detik • ekentalan kinematic 1L2 6 -, ?>
• Bilangan Ieynolds 6 Ie 6v . D
υ 6
• Berdasarkan teori pada sub bab sebelumnya, nilai Ie R -- adalah
menunjukkan aliran turbulen
enis aliran di dalam segmen pipa lainnya dapat dilihat pada tabel (&? berikut %
Kelompok 12 (Kelas C) | 3
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
40/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Tabel 2- (eni Aliran dalam Pi)a
ehilangan Energi 7eoritis
/ecara teori, kehilangan energy yang terjadi disepanjang aliran pipa terdiri daridua jenis yaitu kehilangan energy primer dan sekunder. ehilangan energy
primer dapat ditentukan berdasarkan perhitungan berikut 1contoh perhitungan
pada pipa S'2 %
Kelompok 12 (Kelas C) | 40
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
41/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
• Berdasarkan bilangan Ieynolds serta e4D dan menggunakan diagram
oody diperoleh koefisien kekasaran pipa 1f2 6 m
Gambar %-11 Penentuan >ilai ; &erda arkan Dia#ram Mood*
ehilangan energy primer ditentukan berdasarkan perhitungan %
ehilangan energy primer di segmen pipa yang lain dapat dilihat pada 7abel (&
diba0ah ini %Tabel %-8 5ehilan#an ner#i Primer 9ecara Teoriti
>omor Pi)a
Panjan#Pi)a 0+
DiameterPi)a 0D
5ece)atanAliran 0<
5oe;i ien5eka aran
0;
5ehilan#anner#i
PrimerTeoriti 0h ;
m m cm7detik m cmPi)a ?1 -,>'); -,-'Pi)a ?2 ',('?; -,-'Pi)a ?3 -, ; -,-'Pi)a ?4 -,(( -,-'Pi)a ?! ', ( -,-'Pi)a ?$ ',)==; -,-'Pi)a ?' -,)(- -,-'Pi)a ? -,-?- -,-'Pi)a ?8 -,?); -,-'
Pi)a ?1% -,()- -,-'
Pi)a ?11 -,-?>; -,-'Pi)a ?12 -,((- -,-'Pi)a ?13 -,->>; -,-'Pi)a ?14 -,>(); -,-'Pi)a ?1! -,-== -,-'Pi)a ?1$ -, );; -,-'Pi)a ?1' -,'- -,-'
Kelompok 12 (Kelas C) | 41
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
42/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Pi)a ?1 -, '> -,-'Pi)a ?18 -,' ? -,-'
Pi)a ?2% -,)>? -,-'Pi)a ?21 -,(== -,-'Pi)a ?22 ','-( -,-'Pi)a ?23 -,??? -,-'Pi)a ?24 -,' - -,-'Pi)a ?2! -, =(; -,-'Pi)a ?2$ -, ); -,-'Pi)a ?2' -,->>; -,-'
ehilangan energy sekunder pada aliran didalam pipa pada percobaan ini terjadi
akibat penyempitan, pelebaran dan tikungan yang ditentukan sebagai berikut %• Perbandingan diameter pipa pada penyempitan 1kontraksi2 %
B) P
D¿ 3 ¿
D¿ 16 ¿ = 0,0285
0,014 = #
dan kecepatan aliran di pipa DS'= adalah
. cm4detik , sehingga koefisien kehilangan energy pada penyempitan%
$
6 1lihat 7abel (&'2• ehilangan energy pada penyempitan dapat dihitung % h c 6 $( v22 g ) 6
m• ehilangan energy pada pelebaran dapat dihitung % h e 6
B) P
v¿ 42− v¿ 19 ¿
2 ¿
2 g
6 m
• ehilangan energy pada tikungan dapat dihitung % h @6 L . v2
2 g 6 m
Kelompok 12 (Kelas C) | 42
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
43/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Perhitungan kehilangan energy sekunder dapat dirangkumkan seperti pada tabel
(&'-
Tabel 2-1% 5ehilan#an ner#i 9ekunder 9ecara Teoriti
>omor Pi)a
5ece)atan
Aliran 0<
5ehilan#an ner#i
akibat
Pen*em)itan 0h c
5ehilan#an
ner#i akibat
Pelebaran 0h e
5ehilan#an
ner#i akibat
Tikun#an 0h tcm7detik m m m
Pi)a ?1Pi)a ?2
Pi)a ?3Pi)a ?4
Pi)a ?!Pi)a ?$Pi)a ?'
Pi)a ?Pi)a ?8
Pi)a ?1%Pi)a ?11Pi)a ?12
Pi)a ?13Pi)a ?14
Pi)a ?1!Pi)a ?1$Pi)a ?1'
Pi)a ?1Pi)a ?18Pi)a ?2%
Pi)a ?21Pi)a ?22Pi)a ?23
Pi)a ?24Pi)a ?2!
Pi)a ?2$Pi)a ?2'
2. . Perbandin#an 5ehilan#an ner#i Teoriti dan Prakti
ehilangan energy di sepanjang pipa hasil pengamatan dan perhitungan
menghasilkan suatu perbedaan. Perbedaan tersbut dinyatakan dalam suatu nilai
Kelompok 12 (Kelas C) | 43
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
44/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
persentase yang ditentukan sebagai berikut 1contoh perhitungan pada titik tinjau
BJS) dan P JS'= %
*Be&a =|+ H teoritis − + H 'raktis |
+ H Praktis , 100 = #
Tabel %-11 Perbandin#an 5ehilan#an ner#i Teoriti dan Prakti
>omor Pi)a " Prakti 0m " Teoriti 0m &eda 0Pi)a ?1Pi)a ?2
Pi)a ?3Pi)a ?4Pi)a ?!
Pi)a ?$Pi)a ?'Pi)a ?
Pi)a ?8Pi)a ?1%
Pi)a ?11
Pi)a ?12Pi)a ?13
Pi)a ?14Pi)a ?1!
Pi)a ?1$Pi)a ?1'Pi)a ?1
Pi)a ?18Pi)a ?2%Pi)a ?21
Pi)a ?22
Pi)a ?23Pi)a ?24Pi)a ?2!Pi)a ?2$
Pi)a ?2'
Kelompok 12 (Kelas C) | 44
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
45/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
46/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Pi)a ?14 -,-'Pi)a ?1! -,-'
Pi)a ?1$ -,-'Pi)a ?1' -,-'Pi)a ?1 -,-'Pi)a ?18 -,-'Pi)a ?2% -,-'Pi)a ?21 -,-'Pi)a ?22 -,-'Pi)a ?23 -,-'Pi)a ?24 -,-'Pi)a ?2! -,-'Pi)a ?2$ -,-'
Pi)a ?2' -,-'
Dengan nilai kekasaran pipa absolute yang diperoleh pada setiap ruas pipa,
dilakukan kembali perhitungan 8* 7eoritis dan diperoleh perbedaan antara 8* praktis
dan * 7eoritis sebagai berikut %
Tabel 2-13 5ehilan#an ner#i 9e uai 5eka aran Pi)a Ab olute k i tin#
>omor Pi)a 0m " )rakti 0m " Teoriti 0m &eda 0Pi)a ?1Pi)a ?2Pi)a ?3
Pi)a ?4Pi)a ?!Pi)a ?$
Pi)a ?'Pi)a ?
Pi)a ?8Pi)a ?1%Pi)a ?11
Pi)a ?12Pi)a ?13Pi)a ?14
Pi)a ?1!Pi)a ?1$
Pi)a ?1'
Kelompok 12 (Kelas C) | 4!
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
47/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Pi)a ?1
Pi)a ?18
Pi)a ?2%Pi)a ?21Pi)a ?22Pi)a ?23
Pi)a ?24Pi)a ?2!Pi)a ?2$
Pi)a ?2'
/elain mempengaruhi besarnya kehilangan energy, perubahan nilai kekasaran
pipa absolute juga akan mempengaruhi jenis kekasaran pipa. Dengan nilai
kekasaran pipa absolute tersebut, maka kekasaran pipa pada percobaan ini
sebagai berikut %
Tabel 2-14 (eni 5eka aran Pi)a &erda arkan 5eka aran Pi)a Ab olutek i tin#
>omor Pi)a 4e 0m 17$e 0m B 0m (eni5eka aran Pi)a
Pi)a ?1
Pi)a ?2Pi)a ?3
Pi)a ?4Pi)a ?!
Pi)a ?$Pi)a ?'Pi)a ?
Pi)a ?8Pi)a ?1%
Pi)a ?11Pi)a ?12
Pi)a ?13Pi)a ?14Pi)a ?1!Pi)a ?1$
Pi)a ?1'Pi)a ?1
Kelompok 12 (Kelas C) | 4"
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
48/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Pi)a ?18
Pi)a ?2%
Pi)a ?21Pi)a ?22Pi)a ?23Pi)a ?24
Pi)a ?2!Pi)a ?2$Pi)a ?2'
2.8 Gra;ik Tin##i Tekan dan Tin##i ner#i
"ambar garis tekan dari garis energy di sepanjang pipa dapat digambarkan sebagai berikut %
Gambar 2-12 Gari Tekan dan Gari ner#i di 9e)anjan# Pi)a
2.1% 9im)ulan dan 9aran
2.1%.1 9im)ulan
Kelompok 12 (Kelas C) | 4/
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
49/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
2.1%.2 9aran
Modul 3 Percobaan C born =e*nold
3.1 Pendahuluan
Kelompok 12 (Kelas C) | 4
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
50/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Percobaan Jsborne&Ieynolds ini bermaksud untuk mengidentifikasi dan
mengklasifikasikan jenis aliran. Prinsip percobaannya adalah mengamati secara
langsung4visual bentuk gerakan dan arah dari gerak aliran 9at 0arna tertentu 1dalam
hal ini tinta2 dalam suatu aliran air pada debit tertentu.
7inta dipilih karena mempunyai kekentalan relatif mendekati kekentalan
relatif air. Apabila arah dan getak tinta lurus dan teratur maka aliran air tersebut
didefinisikan sebagai aliran laminar, aliran laminar ini cenderung menghasilkan debit
yang lebih sedikit secara teori yang ada. Bila tidak, gerakannya berputar dan tidak
teratur , maka disebut aliran turbule , yang mempunyai debit paling besar. Ada
kalanya tinta tersebut bergerak lurus lalu berputar sedikit dan terkadang alirannya
tebal tipis , maka kita definisikan sebagai aliran transisi, yaitu peralihan dari aliran
laminar dan turbuler. Dengan mengidentifikasikan gerakan tinta tersebut secara
visual, maka setelah debit nya dihitung pada jenis aliran tertentu dan data&data
tertentu diketahui, maka kita dapat menghitung bilangan Ieynolds. Bilangan
Ieynolds tersebut berguna untuk mengklasifikasikan jenis aliran berdasarkan
batasan&batasan nilai tertentu
/etelah bilangan Ieynolds diketahui kita juga dapat menghitung faktor
gesekan untuk masing&masing jenis aliran.
3.2 Tujuan Percobaan
percobaan ini bertujuan untuk %
'. engamati keadaan gerak 9at 0arna dalam aliran sebagai visualisasi dari sifat
aliran(. engklasifikasikan jenis aliran berdasarkan Bilangan Ieynolds). engetahui hubungan antara Bilangan Ieynolds dan koefisien gesekan dari
masing&masing sifat aliran. ampu menganalisa grafik dari hasil percobaan
Kelompok 12 (Kelas C) | 0
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
51/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
3.3 Alat-alat Praktikum
Pada percobaan ini akan digunakan alat&alat sebagai berikut %
'. Jsborne&Ieynolds apparatusJsborne&Ieynolds apparatus merupakan alat untuk merupakan suatu
eksperimen untuk menentukan sifat aliran, baik laminar, transisi dan turbulen
dengan bantuan tinta yang menggambarkan pola aliran.
Gambar 13 A)aratu C born-=e*nold
(. /top0atchStopwatch dalam percobaan ini akan dipakai dalam perhitungan 0aktu pada
pengaliran jumlah air dan debit yang masuk
). "elas +kur -- ml
Kelompok 12 (Kelas C) | 1
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
52/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
"elas ukur yang di gunakan adalah yang berkapasitas -- ml yang berfungsi
untuk menghitung debit dari air yang keluar nanti.
. Fluida air dan tintaDigunakan sebagai peraga dari jenis aliran yang akan keluar dari alat
Jsborne&Ieynolds apparatus
3.4 Da ar Teori
). .' Perhitungan Debit Aliran
+ntuk menghitung debit aliran dari data volume air pada gelas ukur yang
mengalir selama selang 0aktu tertentu dinyatakan dalam hubungan %
1'2
Dengan %
6 Debit aliran 1m ) 4detik2
# 6 #olume air 1m ) 2
t 6 aktu pengukuran 1detik2
Kelompok 12 (Kelas C) | 2
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
53/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
). .( Percobaan Jsborn&Ieynolds
Berdasarkan percobaan yang dilakukannya, menurut Ieynolds, ada tidak
faktor yang mempengaruhi keadaan aliran yaitu kekentalan 9at cair 1myu2,
rapat massa 9at cair 5 1rho2 dan diameter pipa D. *ubungan antara , 5 dan D
yang mempunyai dimensi setara dengan kecepatan adalah 45D.
Ieynolds menunjukkan bah0a aliran dapat diklasifikasikan berdasarkan
suatu nilai tertentu.
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
54/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Apabila lapisan&lapisan yang berdekatan bergerak dengan kecepatamyang
berbeda&beda dan arah gerak dari maing&masing partikel fluida menyilang dan
saling memotong, maka aliran tersebut disebut aliran turbulen. Pertukaran
momentum terjadi dalam arah melintang.
Aliran transisi berada ditengah&tengah, dalam artian sifat&sifatnya
kadang&kadang menunjukkan laminar dan kadang&kadang turbulen
Dalam analisa aliran di saluran tertutup, sangat penting diketahui apakah
aliran tersebut laminar atau turbulen. Penentuan itu berdasarkan perhitungan
untuk memperoleh bilangan Ieynolds 1Ie2 dan di bandingkan dengan batas& batas yang telah ada, yaitu %
• Ie Q (--- aliran laminar • (--- Q Ie Q --- aliran transisi• Ie R --- aliran turbulen
). .) Persamaan 7ahanan "esek Pipa
ehilangan tenaga selama pengaliran melaui pipa tergantung pada koefisien
gesekan Darcy& eisbach 1f2.
Persamaan kehilangan tenaga pada aliran laminar memiliki bentuk %
h f = 32 vVLg D 2
1 2
Cang dapat ditulis dalam bentuk%
Kelompok 12 (Kelas C) | 4
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
55/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
h f =64 vVD
L D
V 2
2 g 664ℜ
L D
V 2
2 g1;2
Cang kemudian ditulis dalam persamaan Darcy& eisbach%
h f = f L D
V 2
2 g1=2
Dengan %
h f =64ℜ
1>2
/ementara itu untuk aliran 7urbulen dengan nilai --- Q Ie Q '- ; , menggunakan
rumusan%
f = 0,316ℜ
0,251?2
3.! Pro edur Percobaan
Men#hitun# )erbandin#an debit )ada aliran laminar/ tran i i dan
turbuler :
'. Pertama&tama siapkan semua peralatan yang di perlukan(. !si penuh terlebih dahulu tabung air Jsborne&Ieynolds apparatus dengan air ). !silah tinta pada tabung tinta yang terletak diatas tabung air Jsborne&Ieynolds
apparatus. Aturlah perlahan kedua keran pada alat tersebut, yaitu keran pengatur debit air
turun dan juga keran pengatur debit tinta
Kelompok 12 (Kelas C) |
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
56/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
;. Aturlah sampai di dapatkan aliran laminer yang berbentuk seperti jarum, lurus
dan stabil yang di peragakan oleh tinta, biasanya didaptkan dengan pengaturan
keran debit yang agak pelan kecepatannya=. ika sudah di dapatkan langsung tampung air pada gelas ukur sampai ( menit
lamanya dan hitung lah volume yang di dapat dalam 0aktu ( menit>. @akukan lah percobaan nomor 1 2 sampai di dapatkan lagi aliran transisi yang
bentuk aliran dalam pipanya kadang&kadang lurus dan kadang&kadang
membelok4bergoyang biasanya di dapatkan dengan pengaturan keran debit
yang sedang kecepatannya?. /etelah mendapatkan aliran transisi lanjutkan dengan menampung air dengan
gelas ukur untuk menghitung volumenya yang di lakukan selama ( menit. @akukan lagi prcobaan nomor 1 2 sampai di dapatkan aliran turbulen yang
bentuk tintanya tidak beraturan, biasanya didapatkan dengan pengaturan keran
debit yang cepat'-. /etelah di dapat lakukan lagi perhitungan volume aliran turbulen yang
didapatkan, lakukan selama ( menit dan di tampung pada gelas ukur ''. @akukan lah percobaan mencari aliran laminer , transisi , dan turbulen tersebut
' kali lagi, sebagai perbandingan
Men#hitun# debit air erta @aktu am)ai air tidak men#alir )ada )i)a 1/
2 dan men#hitun#
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
57/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
=. *itung #olume dengan menggunakan gelas ukur untuk keran ' dan ( serta
untuk keran tiga>. $atalah hasil dari percobaan?. @akukan lah hal ini sebanyak ( kali lagi sehingga di dapatkan ) kali hasil
percobaan. enghitung bilangan Ieynolds 1Ie2 dengan rumus serta bandingkan dengan
yang teoritis'-. enghitung koefisien gesek 1f2 untuk aliran laminer , transisi dan turbulen''. enggambar grafik %
• Ie terhadap f • @og Ie terhadap log f
3.$ Pro edur Perhitun#an
7idak
Kelompok 12 (Kelas C) | "
M#la$
Pe%mp#la% Da'a T$%&&$ a$* +$ +alam
ma%ome'e* (,)
-ol#me a$* (-) .ak'# (')
$'#%& L#as pe%ampa%&e%'#*$me'e* (A) De $' al$*a% ( )
A%al$s$s Da'a T$%&&$ e%e*&5 'eo*$'$s (
'eo*$'$s) T$% $ e%e* *ak'$s (
6e+a 7 8
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
58/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Ca
Ca
Gambar %-2 Dia#ram Alir Perhitun#an dan Anali i data Percobaan Teorema &ernoulli
3.' Data dan "a il Percobaan
Tabel %-1 Pen#ukuran Volume dan 9uhu Air
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
59/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
V B=V 1 + V 2 + V 3 + # + V "
" 6 . @iter
V - =V 1+ V 2+ V 3+ # + V "
" 6 . @iter
).?.( aktu Iata&rata
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
60/63
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
61/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
Debit rata-rata
0mm 37detik
-,-)-?
5etelitian 0
).?. Perhitungan Bilangan Ieynolds
/etelah mendapatkan nilai debit rata&rata, maka langkah selanjutnya adalah
menghitung nilai bilangan Ieynolds %
Debit Percobaan0ml
5ece)atanAir =ata-rata
0<
Diameter0D
0mm
&ilan#an=e*nold
(eniAliran
>?- ),??' '= >')> >'(,= +aminair- (, )? '= ?)=>?',=' +aminair- , (= '= -; )'-), ; Tran i i; , ;' '= '-;(?>),;= Tran i i
'. -- =, == '= '(?''-) ,? Turbulen(. ;- '(,' ' '= (( (-(( ?, Turbulen
).?.; Perhitungan Faktor "esekan
/etelah didaptkan jenis aliran yang terjadi, maka langkah selanjutnya adalah
menentukan nilai faktor gesekan 1f2 dari jenis aliram yang ada.
Percobaan
ke-
&ilan#an =e*nold (eni Aliran aktor Ge ekan
1 >')> >'(,= +aminair -,---- )>;2 ?)=>?',=' +aminair -,---- )>;3 -; )'-), ; Tran i i -,---- )>;4 '-;(?>),;= Tran i i -,---- )>;! '(?''-) ,? Turbulen -,---- )>;$ (( (-(( ?, Turbulen -,---- )>;
Kelompok 12 (Kelas C) | !1
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
62/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
3.1% Gra;ik "ubun#an &ilan#an =e*nold den#an aktor Ge ekan 0;
"rafik bilangan Ieynolds dengan faktor gesekannya dapat di gambarkan sebagai
berikut %
"ambar -&'; "rafik Ie terhadap f
"ambar -&'= "rafik @og Ie terhadap f
Dari grafik tersebut dapat ditarik suatu hasil pengamatan sebagai berikut %'. /eharusnya apabila bilangan Ieynolds makin besar maka koefisien gesekan
semakin kecil untuk aliran laminar dan turbulen. *al ini di sebabkan, bilangan
Ieynolds hanya terpengaruh oleh kecepatan aliran 1D konstan2 sehingga bila
kecepatan&membesar maka bilangan Ieynolds membesar. /edangkan
koefisien gesekan 1f2 hanya dipengaruhi oleh bilangan Ieynolds 1berbanding
terbalik2 tapi pada grafik koefisien gesekan aliran turbulen seharusnya lebih
besar dari aliran laminar(. Dari grafik fungi Ie dan log f maka dapat diketahui nilai faktor gesekan 1f2
untuk aliran transisi, yaitu dengan cara menggunakan rumus untuk mencari
persamaan garis
Kelompok 12 (Kelas C) | !2
-
8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter
63/63
PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014
3.11 9im)ulan dan 9aran
).''.' /impulan
).''.( /aran