h07 head loss

LAPORAN PRAKTIKUMMEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA

Kelompok VII :1.Adnan Kusuma Putra1306369415

2.Andhika Rizky Yuandri1306369402

3.Andrean Wardani1306369453

4.Humayri Sidqi1306369440

5.Shodikin Martanto1306369434

6.Yoel Priatama1306369421

PJ Kelompok:Adnan Kusuma Putra

Asisten Modul:Zainuddin Zuhri

Tanggal Praktikum:4 Oktober 2014

Tanggal Disetujui:

Nilai Laporan:

Paraf Asisten:

LABORATIRIUM HIDROLIKA, HIDROLOGI, DAN SUNGAIJURUSAN TEKNIK SIPILFAKULTAS TEKNIKUNIVERSITAS INDONESIA2014MODUL H.07KEHILANGAN TEKANAN (ENERGI) PADA ALIRAN DALAM PIPA MELALUILENGKUNGAN, PERUBAHAN PENAMPANG DAN KATUP7.1TujuanPercobaanMenentukan Koefisien Kehilangan Energi dari lengkungan, perubahan penampang, dan katup pada pipa serta mengetahui karakteristik-karakteristiknya.

7.2TeoriDasar Untuk menyatakan kehilangan tekanan (energi) h, sehubungan dengan head kecepatan yang hilang pada bentuk lengkungan, perubahan penampang dan katupdalam jaringan pipa pada percobaan ini, dinyatakan:

Dimana : = Koefisien Kehilangan Energi = Kecepatan Aliran yang Tinggi = Percepatan Gravitasi

7.3 Peralatan1. Meja Hidrolika2. Perangkat peraga Kehilangan Energi Pada Aliran Melalui Pipa yang dilengkapi pipa124356789101113

12

Keterangan Gambar: 1. Pipa Aliran Masuk 8. Lengkung Panjang (large bend) 2. Delapan Manometer 9. Dial Reading 3. Pompa Tangan 10. Lengkung Pendek (small bend) 4. Lengkung Berjenjang (mitre) 11. Lengkung 4505. Pembesaran Penampang (expansion) 12. Katup Pengatur Aliran 6. Lubang Keluar / Masuk Udara 13. Lengkung Siku (elbow) 7. Pengecilan Penampang (contraction)

7.5 Cara Kerja

1. Meletakkan alat percobaan di atas meja Hidrolika,2. Menghubungkan pipa aliran masuk dengan suplai dari meja hidrolika dan memasukkan pipa aliran keluar ke dalam tangki pengukur volume,3. Membuka katup pengatur aliran suplai sepenuhnya, demikian juga katup pengatur aliran pada alat percobaan4. Membuka katup udara pada manometer, membiarkan manometer terisi penuhdan tunggu hingga gelembung udara sudah tidak terlihat lagi pada manometer,5. Mengatur katup suplai aliran pada alat percobaan hingga didapat pembacaanmanometer yang jelas. Menambahkan tekanan pada jika diperlukan pada manometer dengan menggunakan pompa tangan,6. Mencatat pembacaan pada manometer, pembacaan debit pada alat ukur penampang berubah kemudian hitung debit aliran dengan menggunakan jumlah volume yang keluar dalam waktu tertentu, dengan menggunakan gelas ukur dan stopwatch,7. Memenuhkan lagi hinggatumpah air tabung manometer, untuk mengatur debit aliran dan memakai katup penghubung, sementara katup pengatur aliran dibuka penuh,8. Mengatur katup penyambung, sehingga pembacaan pada dial pengukur debit menunjuk pada angka angka yang jelas lalucatatlah pembacaan tersebut,9. Mengulangilangkah1 -8 untuk setiap variasi debit.

7.6 Pengolahan Data7.6.1 Tabel Hasil Data PengamatanBerikut adalah dua tabel hasil data pengamatanFlowrate(LPM)V(m3)T(second)Q(L/s)Mitre Enlargement contraction

h1h2h2h3h3h4

5.00.0001802.970.0606060.0940.0910.0910.0920.0920.090

7.50.0003183.130.1015970.4720.4650.4650.4650.4650.459

10.00.0004503.200.1406250.1920.1770.1770.1800.1800.170

12.50.0005182.820.1836880.3040.2760.2760.2810.2810.263

15.00.0007102.950.2406780.3070.2690.2690.2790.2790.254

Flowrate(LPM)Q(L/s)Long bend Short bend 45oElbow

h4h5h5h6h6h7h7h8

5.00.0606060.0900.0630.0630.0480.0480.0450.0450.043

7.50.1015970.4590.4290.4290.4240.4240.3950.3950.387

10.00.1406250.1700.1440.1440.1370.1370.1060.1060.104

12.50.1836880.2630.2410.2410.2290.2290.2040.2040.185

15.00.2406780.2540.2340.2340.2170.2170.1820.1820.155

Tabel 1. Data Hasil Percobaan Pertama

NoPressure (psi) Volume (Litre)Volume (m3)T (second)

1100.1350.0001353.14

2120.1450.0001453.19

3140.1500.0001503.07

4160.1600.0001603.20

5180.1650.0001653.13

6200.1700.0001702.89

Tabel 2. Data Hasil Percobaan Kedua

7.6.2 Hubungan head loss dan kuadratik kecepatan aliran

Nilai kehilangan tekanan (energi) dapat ditentukan melalui persamaan kehilangan tekanan:

Pada persamaan di atas, nilai kehilangan tekanan () sebanding dengan , nilai kecepatan kuadrat (v2) sebanding dengan , dan sebanding dengan b , sehingga nilai koefisien kehilangan energi tang diperoleh dalam percobaan dapat dihitung dengan rumus:

dimana konstanta b didapatkan dengan menggunakan analisis regresi linier berikut ini:

No.Flowrate (LPM)V (m3)T (sec)Q (m3/sec)A (m2) = Q/A(m/s)2 (m2/s2)

150.0001802.976.06E-050.00031421.93E-013.72E-02

27.50.0003183.130.0001020.00031423.25E-011.05E-01

3100.0004503.200.0001410.00031424.49E-012.01E-01

412.50.0005182.820.0001840.00031425.86E-013.43E-01

5100.0007102.950.0002410.00031427.67E-015.88E-01

Tabel 3. Pengolahan Data Hasil Head Loss dan kuadratik kecepatan aliran

a) Lengkung Berjenjeang (Mitre)Untuk lengkung berjenjang (Mitre), kehilangan tekanan () merupakan selisih dari pembacaan manometer 1 (h1) dan manometer 2 (h2)Lengkung Berjenjang (Mitre)

No.h1 (m)h2 (m)y = h (m)x=2xyx2

10.0940.0910.0030.03720.0001115970.001383776

20.4720.4650.0070.1050.0007377110.011106468

30.1920.1770.0150.2010.0030207660.040555684

40.3040.2760.0280.3430.0096024340.117610628

50.3070.2690.0380.5880.0223565780.346133351

0.035829090.5167899

Tabel 4. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien Kehilangan Energi Pada Mitre

0.06933008 Dengan nilai koefisien kehilangan energi untuk lengkung mitre berdasarkan literatur adalah 1.27, maka kesalahan relatif yang diperoleh:

Nilai koefisien relasi dapat diperoleh melalui perhitungan berikut:x = v2y=h(m)bf(x)=bxf(x)-(f(x)-)2y-(y-)2

3.72E-020.0030.069330082.58E-03-1.56E-020.000244013-0.01520.000231

1.05E-010.0070.069330087.28E-03-1.09E-020.000119254-0.01120.000125

2.01E-010.0150.069330081.39E-02-4.26E-031.81873E-05-0.00321.02E-05

3.43E-010.0280.069330082.38E-025.58E-033.11388E-050.00989.6E-05

5.88E-010.0380.069330084.08E-022.26E-020.0005092280.01980.000392

0.0182-2.66E-039.22E-040.000855

Tabel 5. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien Relasi untuk lengkung mitre

Nilai koefisien determinasinya adalah: 1.078362571.03844238Kemudian data kehilangan tekanan (() dan kuadrat kecepatan aliran (v2) dituangkan ke dalam grafik yang menunjukan antara head loss dengan kuadratik kecepatan aliran

Grafik 1. Hubungan head loss dengan kuadrat kecepatan aliran

b) Pembesaran Penampang (enlargement)Untuk pembesaran penampang (enlargement), kehilangan tekanan merupakan selisih dari pembacaan manometer dua (h2) dan manometer tiga (h3) Pembesaran Penampang (enlargement)


10.0910.0920.0010.03720.00003720.0013838

20.4650.46500.10500.011025

30.1770.180.0030.2010.0006030.040401

40.2760.2810.0050.3430.0017150.117649

50.2690.2790.010.5880.005880.345744

0.00823520.5162028

Tabel 6. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien kehilangan tekanan untuk pembesaran penampang (enlargement)

0.015953419 Dengan nilai koefisien kehilangan energi untuk pembesaran penampang berdasarkan literatur adalah 0.27, maka kesalahan relatif yang diperoleh:


0.03720.0010.01595345.93E-04-3.21E-031.03E-05-0.00280.00000784

0.10500.01595341.68E-03-2.12E-034.52E-06-0.00380.00001444

0.2010.0030.01595343.21E-03-5.93E-043.52E-07-0.00080.00000064

0.3430.0050.01595345.47E-031.67E-032.80E-060.00120.00000144

0.5880.010.01595349.38E-035.58E-033.11E-050.00620.00003844

0.00381.33E-034.91E-050.0000628

Tabel 7. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien Relasi kehilangan tekanan untuk pembesaran penampang (enlargement)

Nilai koefisien determinasinya adalah: 0.7820.884Kemudian data kehilangan tekanan (() dan kuadrat kecepatan aliran (v2) dituangkan ke dalam grafik yang menunjukan antara head loss dengan kuadratik kecepatan aliran


c) Pengecilan Penampang (contaction)Untuk pengecilan penampang (contraction), kehilangan tekanan () merupakan selisih dari pembacaan manometer tiga (h3) dan manometer empat (h4)

Pengecilan Penampang (contraction)


10.0920.0900.0010.03727.44E-050.0013838

20.4650.45900.1050.000630.011025

30.180.1700.0030.2010.002010.040401

40.2810.2630.0050.3430.0061740.117649

50.2790.2540.010.5880.01470.345744

0.02358840.5162028

Tabel 8. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien kehilangan tekanan untuk Pengecilan Penampang (contraction)



0.03720.0020.045695991.70E-03-1.05E-021.10E-04-0.01020.00010404

0.1050.0060.045695994.80E-03-7.40E-035.48E-05-0.00620.00003844

0.2010.010.045695999.18E-03-3.02E-039.09E-06-0.00220.00000484

0.3430.0180.045695991.57E-023.47E-031.21E-050.00580.00003364

0.5880.0250.045695992.69E-021.47E-022.15E-040.01280.00016384

0.0122-2.77E-034.01E-040.0003448

Tabel 9. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien Relasi kehilangan tekanan untuk Pengecilan Penampang (contraction)

Nilai koefisien determinasinya adalah: 1.16 1.078939234Kemudian data kehilangan tekanan (() dan kuadrat kecepatan aliran (v2) dituangkan ke dalam grafik yang menunjukan antara head loss dengan kuadratik kecepatan aliran


d) Long BendUntuk long bend,, kehilangan tekanan () merupakan selisih dari pembacaan manometer tiga (h4) dan manometer empat (h5)

Contraction


10.090.0630.0270.03720.00100440.0013838

20.4590.4290.030.1050.003150.011025

30.170.1440.0260.2010.0052260.040401

40.2630.2410.0220.3430.0075460.117649

50.2540.2340.020.5880.011760.345744

0.02868640.5162028

Tabel 10. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien kehilangan tekanan untuk Long Bend



0.03720.0270.055571962.07E-03-2.29E-025.26E-040.0024E-06

0.1050.030.055571965.84E-03-1.92E-023.67E-040.0050.000025

0.2010.0260.055571961.12E-02-1.38E-021.91E-040.0011E-06

0.3430.0220.055571961.91E-02-5.94E-033.53E-05-0.0039E-06

0.5880.020.055571963.27E-027.68E-035.89E-05-0.0050.000025

0.025-5.42E-021.18E-030.000064

Tabel 11. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien Relasi kehilangan tekanan untuk Long Bend



e) Short BendUntuk long bend,, kehilangan tekanan () merupakan selisih dari pembacaan manometer tiga (h5) dan manometer empat (h6)

Short Bend


10.0630.0480.0150.03720.0005580.0013838

20.4290.4240.0050.1050.0005250.011025

30.1440.1370.0070.2010.0014070.040401

40.2410.2290.0120.3430.0041160.117649

50.2340.2170.0170.5880.0099960.345744

0.0166020.5162028

Tabel 12. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien kehilangan tekanan untuk Short Bend



0.03720.0150.032161781.20E-03-2.38E-025.67E-04-0.010.0001

0.1050.0050.032161783.38E-03-2.16E-024.68E-04-0.020.0004

0.2010.0070.032161786.46E-03-1.85E-023.44E-04-0.0180.000324

0.3430.0120.032161781.10E-02-1.40E-021.95E-04-0.0130.000169

0.5880.0170.032161781.89E-02-6.09E-033.71E-05-0.0080.000064

0.0112-8.40E-021.61E-030.001057

Tabel 13. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien Relasi kehilangan tekanan untuk Short Bend



f) 45oUntuk 45o, kehilangan tekanan () merupakan selisih dari pembacaan manometer tiga (h6) dan manometer empat (h7)

45


10.0480.0450.0030.03720.00011160.0013838

20.4240.3950.0290.1050.0030450.011025

30.1370.1060.0310.2010.0062310.040401

40.2290.2040.0250.3430.0085750.117649

50.2170.1820.0350.5880.020580.345744

0.03854260.5162028

Tabel 14. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien kehilangan tekanan untuk 45o

0.074665616 x2Dengan nilai koefisien kehilangan energi untuk pembesaran penampang berdasarkan literatur adalah 1.22, maka kesalahan relatif yang diperoleh:


0.03720.0030.074665622.78E-03-2.22E-024.94E-04-0.02160.00046656

0.1050.0290.074665627.84E-03-1.72E-022.94E-040.00440.00001936

0.2010.0310.074665621.50E-02-9.99E-039.98E-050.00640.00004096

0.3430.0250.074665622.56E-026.10E-043.72E-070.00041.6E-07

0.5880.0350.074665624.39E-021.89E-023.57E-040.01040.00010816

0.0246-2.99E-021.25E-030.0006352

Tabel 15. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien Relasi kehilangan tekanan untuk 45o



g) ElbowUntuk Elbow, kehilangan tekanan () merupakan selisih dari pembacaan manometer tiga (h7) dan manometer empat (h8)

Elbow

No.h7h8 (m)y = h (m)x=xyx2

10.0450.0430.0020.03727.44E-050.0013838

20.3950.3870.0080.1050.000840.011025

30.1060.1040.0020.2010.0004020.040401

40.2040.1850.0190.3430.0065170.117649

50.1820.1550.0270.5880.0158760.345744

0.02370940.5162028

Tabel 16. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien kehilangan tekanan untuk elbow



0.03720.0020.0459303981.71E-03-9.89E-039.78E-05-0.00960.00009216

0.1050.0080.0459303984.82E-03-6.78E-034.59E-05-0.00360.00001296

0.2010.0020.0459303989.23E-03-2.37E-035.61E-06-0.00960.00009216

0.3430.0190.0459303981.58E-024.15E-031.73E-050.00740.00005476

0.5880.0270.0459303982.70E-021.54E-022.37E-040.01540.00023716

0.01165.25E-044.04E-040.0004892

Tabel 17. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien Relasi kehilangan tekanan untuk Elbow



7.6.3Hubungan head loss dengan kecepatan aliranSebagaimana pengolahan data diatas, pengolahan data ini juga menggunakan persamaan untuk menghitung kehilangan tekanan. Hanya saja pada pengolahan data kedua ini, nilai kecepatan kuadrat (v2) sebanding dengan x2.

Dimana sebanding dengan b. Sehingga nilai koefisien kehilangan energi yang diperoleh dalam percobaan dapat dihitung dengan rumus:

Dan konstanta b didapatkan dengan menggunakan analisis regresi linear berikut ini:

Flowrate(LPM)V(m)T(s)Q(m/s)A(m)V = Q/A(m/s)x = V(m/s)

50.000186.06E-050.00031421.93E-013.72E-025

7.50.0003180.0001020.00031423.25E-011.05E-017.5

100.000450.0001410.00031424.49E-012.01E-0110

12.50.0005180.0001840.00031425.86E-013.43E-0112.5

100.000710.0002410.00031427.67E-015.88E-0110

Tabel 18. Pengolahan Data Hubungan Head Loss dan Kecepatan Aliran

a) Lengkung berjenjang (mitre)Lengkung berjenjang (mitre)

h1h2y=hx=vxyx

0,0460,0430,0030,1939700870,0001128730,001415595

0,0720,0650,0070,2015962610,0002844870,001651695

0,120,1050,0150,4721596650,0033440210,049699902

0,180,1550,0250,5801454380,0084142180,113278509

0,2320,1950,0370,7268075730,0195452220,279047269

0.0358290850.516789907

Tabel 19. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien Kehilangan Energi Pada Mitre

Sehingga nilai koefisien kehilangan energi untuk lengkung berjenjang yang diperoleh pada percobaan adalah:

Dengan nilai koefisien kehilangan energi untuk lengkung berjenjang berdasarkan literatur adalah 1.27, maka kesalahan relatif yang diperoleh:

Nilai koefisien korelasi dapat diperoleh melalui perhitungan berikut.

x2 = v2y=h(m)bf(x)=bx2f(x)-(f(x)-)2y-(y-)2

3.72E-020.0030.069330082.58E-03-1.56E-020.000244013-0.01520.000231

1.05E-010.0070.069330087.28E-03-1.09E-020.000119254-0.01120.000125

2.01E-010.0150.069330081.39E-02-4.26E-031.81873E-05-0.00321.02E-05

3.43E-010.0280.069330082.38E-025.58E-033.11388E-050.00989.6E-05

5.88E-010.0380.069330084.08E-022.26E-020.0005092280.01980.000392

0.0182-2.66E-039.22E-040.000855

Tabel 20. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien Korelasi

Nilai koefisien determinasinya adalah:Nilai koefisien determinasinya adalah: 1.07836257sehingga nilai koefisien korelasinya:1.03844238b) Pembesaran Penampang (enlargement)Untuk pembesaran penampang (enlargement), kehilangan tekanan merupakan selisih dari pembacaan manometer dua (h2) dan manometer tiga (h3) Pembesaran Penampang (enlargement)

No.h2 (m)h3 (m)y = h (m)x2=2x2yx4

10.0910.0920.0010.03720.00003720.0013838

20.4650.46500.10500.011025

30.1770.180.0030.2010.0006030.040401

40.2760.2810.0050.3430.0017150.117649

50.2690.2790.010.5880.005880.345744

0.00823520.5162028

Tabel 21. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien kehilangan tekanan untuk pembesaran penampang (enlargement)

0.015953419Sehingga nilai koefisien kehilangan energi untuk lengkung berjenjang yang diperoleh pada percobaan adalah:

Dengan nilai koefisien kehilangan energi untuk pembesaran penampang berdasarkan literatur adalah 0.27, maka kesalahan relatif yang diperoleh:

Nilai koefisien relasi dapat diperoleh melalui perhitungan berikut:x2 = v2y=h(m)bf(x)=bx2f(x)-(f(x)-)2y-(y-)2

0.03720.0010.01595345.93E-04-3.21E-031.03E-05-0.00280.00000784

0.10500.01595341.68E-03-2.12E-034.52E-06-0.00380.00001444

0.2010.0030.01595343.21E-03-5.93E-043.52E-07-0.00080.00000064

0.3430.0050.01595345.47E-031.67E-032.80E-060.00120.00000144

0.5880.010.01595349.38E-035.58E-033.11E-050.00620.00003844

0.00381.33E-034.91E-050.0000628

Tabel 22. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien Relasi kehilangan tekanan untuk pembesaran penampang (enlargement)

Nilai koefisien determinasinya adalah: 0.782sehingga nilai koefisien korelasinya:0.884

c) Pengecilan Penampang (contaction)Untuk pengecilan penampang (contraction), kehilangan tekanan () merupakan selisih dari pembacaan manometer tiga (h3) dan manometer empat (h4)

Pengecilan Penampang (contraction)

No.h3 (m)h4 (m)y = h (m)x2=2x2yx4

10.0920.0900.0010.03727.44E-050.0013838

20.4650.45900.1050.000630.011025

30.180.1700.0030.2010.002010.040401

40.2810.2630.0050.3430.0061740.117649

50.2790.2540.010.5880.01470.345744

0.02358840.5162028

Tabel 23. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien kehilangan tekanan untuk Pengecilan Penampang (contraction)



0.03720.0020.045695991.70E-03-1.05E-021.10E-04-0.01020.00010404

0.1050.0060.045695994.80E-03-7.40E-035.48E-05-0.00620.00003844

0.2010.010.045695999.18E-03-3.02E-039.09E-06-0.00220.00000484

0.3430.0180.045695991.57E-023.47E-031.21E-050.00580.00003364

0.5880.0250.045695992.69E-021.47E-022.15E-040.01280.00016384

0.0122-2.77E-034.01E-040.0003448

Tabel 24. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien Relasi kehilangan tekanan untuk Pengecilan Penampang (contraction)

Nilai koefisien determinasinya adalah: 1.16sehingga nilai koefisien korelasinya: 1.078939234

d) Long BendUntuk long bend,, kehilangan tekanan () merupakan selisih dari pembacaan manometer tiga (h4) dan manometer empat (h5)

Contraction

No.h4 (m)h5 (m)y = h (m)x2=2x2yx4

10.090.0630.0270.03720.00100440.0013838

20.4590.4290.030.1050.003150.011025

30.170.1440.0260.2010.0052260.040401

40.2630.2410.0220.3430.0075460.117649

50.2540.2340.020.5880.011760.345744

0.02868640.5162028

Tabel 25. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien kehilangan tekanan untuk Long Bend



0.03720.0270.055571962.07E-03-2.29E-025.26E-040.0024E-06

0.1050.030.055571965.84E-03-1.92E-023.67E-040.0050.000025

0.2010.0260.055571961.12E-02-1.38E-021.91E-040.0011E-06

0.3430.0220.055571961.91E-02-5.94E-033.53E-05-0.0039E-06

0.5880.020.055571963.27E-027.68E-035.89E-05-0.0050.000025

0.025-5.42E-021.18E-030.000064

Tabel 26. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien Relasi kehilangan tekanan untuk Long Bend


e) Short BendUntuk long bend,, kehilangan tekanan () merupakan selisih dari pembacaan manometer tiga (h5) dan manometer empat (h6)

Short Bend

No.h5 (m)h6 (m)y = h (m)x2=2x2yx4

10.0630.0480.0150.03720.0005580.0013838

20.4290.4240.0050.1050.0005250.011025

30.1440.1370.0070.2010.0014070.040401

40.2410.2290.0120.3430.0041160.117649

50.2340.2170.0170.5880.0099960.345744

0.0166020.5162028

Tabel 27. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien kehilangan tekanan untuk Short Bend0.032161778 Dengan nilai koefisien kehilangan energi untuk pembesaran penampang berdasarkan literatur adalah 0.56, maka kesalahan relatif yang diperoleh:


0.03720.0150.032161781.20E-03-2.38E-025.67E-04-0.010.0001

0.1050.0050.032161783.38E-03-2.16E-024.68E-04-0.020.0004

0.2010.0070.032161786.46E-03-1.85E-023.44E-04-0.0180.000324

0.3430.0120.032161781.10E-02-1.40E-021.95E-04-0.0130.000169

0.5880.0170.032161781.89E-02-6.09E-033.71E-05-0.0080.000064

0.0112-8.40E-021.61E-030.001057

Tabel 28. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien Relasi kehilangan tekanan untuk Short Bend


f) 45oUntuk 45o, kehilangan tekanan () merupakan selisih dari pembacaan manometer tiga (h6) dan manometer empat (h7)

45

No.h6 (m)h7 (m)y = h (m)x2=2x2yx4

10.0480.0450.0030.03720.00011160.0013838

20.4240.3950.0290.1050.0030450.011025

30.1370.1060.0310.2010.0062310.040401

40.2290.2040.0250.3430.0085750.117649

50.2170.1820.0350.5880.020580.345744

0.03854260.5162028

Tabel 29. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien kehilangan tekanan untuk 45o



0.03720.0030.074665622.78E-03-2.22E-024.94E-04-0.02160.00046656

0.1050.0290.074665627.84E-03-1.72E-022.94E-040.00440.00001936

0.2010.0310.074665621.50E-02-9.99E-039.98E-050.00640.00004096

0.3430.0250.074665622.56E-026.10E-043.72E-070.00041.6E-07

0.5880.0350.074665624.39E-021.89E-023.57E-040.01040.00010816

0.0246-2.99E-021.25E-030.0006352

Tabel 30. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien Relasi kehilangan tekanan untuk 45o


g) ElbowUntuk Elbow, kehilangan tekanan () merupakan selisih dari pembacaan manometer tiga (h7) dan manometer empat (h8)

Elbow

No.h7h8 (m)y = h (m)x2=2x2yx4

10.0450.0430.0020.03727.44E-050.0013838

20.3950.3870.0080.1050.000840.011025

30.1060.1040.0020.2010.0004020.040401

40.2040.1850.0190.3430.0065170.117649

50.1820.1550.0270.5880.0158760.345744

0.02370940.5162028

Tabel 31. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien kehilangan tekanan untuk elbow0.045930398 x2Dengan nilai koefisien kehilangan energi untuk pembesaran penampang berdasarkan literatur adalah 8.5, maka kesalahan relatif yang diperoleh:


0.03720.0020.0459303981.71E-03-9.89E-039.78E-05-0.00960.00009216

0.1050.0080.0459303984.82E-03-6.78E-034.59E-05-0.00360.00001296

0.2010.0020.0459303989.23E-03-2.37E-035.61E-06-0.00960.00009216

0.3430.0190.0459303981.58E-024.15E-031.73E-050.00740.00005476

0.5880.0270.0459303982.70E-021.54E-022.37E-040.01540.00023716

0.01165.25E-044.04E-040.0004892

Tabel 32. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien Relasi kehilangan tekanan untuk Elbow


7.6.2 Hubungan antara tekanan (P) dengan aliran kecepatan (v)

Hubungan antara tekanan (P) dengan aliran kecepatan (v) dapat dituliskan dengan persamaan:

Untuk x = v2

1 Pa = 1 N/m2 = 0.102 kg/m2y = P (kg/m2)V (m3)T (second)A (m2)Q (m3/s) v = Q/A (m/s2)x = v2 (m2/s2)xyx2

980392.1570.0001353.140.00031424.299E-051.37E-011.87E-021.84E+043.51E-04

1176470.590.0001453.190.00031424.545E-051.45E-012.09E-022.46E+044.38E-04

1372549.020.000153.070.00031424.886E-051.56E-012.42E-023.32E+045.85E-04

1568627.450.000163.20.00031420.000051.59E-012.53E-023.97E+046.41E-04

1764705.880.0001653.130.00031425.272E-051.68E-012.81E-024.97E+047.92E-04

1960784.310.000172.890.00031425.882E-051.87E-013.51E-026.87E+041.23E-03

Tabel 33. Pengolahan Data untuk mencari koefisien kehilangan energi

Nilai b dan a dapat dicari dengan menggunakan rumus

= 6.26E+03

-9.05E+03

sehingga persamaan regresinya adalah . Maka nilai koefisien kehilangan energi yang didapatkan adalah:

Nilai koefisien kehilangan energi (k) berdasarkan literatur adalah 439x0.102=44,78 , sehingga kesalahan relatif yang didapatkan:

Nilai koefisien korelasi dapat diperoleh melalui perhitungan berikut.

No.y=P(kg/m)x=V(m/s)xBf(x) = b.x[f(x)-][y-][y-]

110000000.03721.38E-036,230,0008,6211.93593E+12-400,000160,000,000,000

212000000.1051.10E-026,230,00068,6861.7724E+12-200,00040,000,000,000

314000000.2014.04E-026,230,000251,6981.3186E+1200

416000000.3431.18E-016,230,000732,9534.44951E+11200,00040,000,000,000

518000000.5883.46E-016,230,0002,153,9855.68494E+11400,000160,000,000,000

6.04037E+12400,000,000,000

1,400,000

Tabel 34. Pengolahan Data Untuk Mencari Koefisien KorelasiNilai koefisien determinasinya adalah:

sehingga nilai koefisien korelasinya:

7.6Analisa 7.6.1Analisa Percobaan Percobaan ini merupakan percobaan H07, yaitu Kehilangan Tekanan (Energi) Pada Aliran Dalam Pipa Melalui Lengkungan, Perubahan Penampang Dan Katup dengan tujuan Menentukan Koefisien Kehilangan Energi dari lengkungan, perubahan penampang, dan katup pada pipa. Praktikum ini dilakukan dengan dua prosedur, yaitu dengan mencari hubungan kehilangan energi (headloss) dengan kuadrat kecepatan aliran dan headloss dengan kecepatan aliran serta dengan mencari hubungan headloss dengan kecepatan aliran dan tekanan dengan kuadrat kecepatan aliran. Tujuannya adalah untuk mendapatkan koefisien kehilangan energi pada hubungan kehilangan energy (headloss) dengan kuadratik kecepatan aliran dan mendapatkan koefisien kehilangan energy pada kecepatan aliran dengan tekanan.Gambar 2. Pemeriksaan alatMenurut prosedur percobaan, alat-alat yang dibutuhkan adalah meja hidrolika dan perangkat peraga Kehilangan Energi Pada Aliran Melalui Pipa yang dilengkapi pipa untuk mengukur perubahan ketinggian. Pada praktikum ini semua alat-alat telah tersedia pada meja hidrolika. Pada percobaan pertama yaitu untuk menentukan koefisien kehilangan energi dari lengkungan, perubahan penampang, dan katup pada pipa,alat-alat telah tersedia dan telah dirangkai dengan baik. Perangkat peraga kehilangan tekanan energy ini terdiri dari tujuh perubahan penampang, yaitu lengkungan berjenjang (mitre), pembesaran penampang (enlargement), pengecilan penampang (contranction), lengkung panjang (long bend), lengkung pendek (short bend), lengkung 45o, dan lengkung siku (elbow). Lengkung-lengkung ini memiliki perbedaan sudut dan panjang yang akan mempengaruhi energi air yang melaju ketika melewati lengkungan tersebut. Ketujuh lengkung ini dilengkapi dengan manometer untuk mengukur tinggi tekanan yang terjadi pada setiap penampang tersebut.Manometer pertama untuk mengukur lengkung berjenjang (mitre) diantara manometer 1 dan 2. Ketinggian yang terbaca pada manometer disebut dengan h1 dan h2. Manometer kedua untuk mengukur pembesaran penampang (enlargement) diantara manometer 2 dan 3. Ketinggian yang terbaca pada manometer disebut dengan h2 dan h3. Manometer ketiga untuk mengukur pengecilan penampang (contranction) diantara manometer 3 dan 4. Ketinggian yang terbaca pada manometer disebut dengan h3 dan h4. Manometer keempat untuk mengukur lengkung panjang (long bend), diantara manometer 4 dan 5. Ketinggian yang terbaca pada manometer disebut dengan h4 dan h5. Manometer kelima untuk mengukur lengkung pendek (short bend), diantara manometer 5 dan 6. Ketinggian yang terbaca pada manometer disebut dengan h5 dan h6. Manometer keenam untuk mengukur lengkung 45o, diantara manometer 6 dan 7. Ketinggian yang terbaca pada manometer disebut dengan h6 dan h7. Manometer ketujuh untuk mengukur lengkung siku (elbow), diantara manometer 7 dan 8. Ketinggian yang terbaca pada manometer disebut dengan h7 dan h8.

Gambar 3. Manometer yang terbaca

Percobaan prosedur pertama dilakukan dengan menggunakan lima variasi flowrate untuk mengukur tinggi tekanan pada setiap penampang, kemudian melakukan pengukuran debit air. Lima variasi flowrate digunakan untuk mendapat variasi pengolahan data yang mendekati hasil yang cukup akurat. Lima variasi flowrate yang digunakan untuk mendapatkan variasi data adalah 5 LPM, 7.5 LPM, 10 LPM, 12.5 LPM, 15 LPM.Percobaan dilanjutkan dengan percobaan prosedur kedua yaitu mencari hubungan antara tekanan dengan kecepatan aliran. Hal yang pertama kali dilakukan adalah mengan menutup katup aliran air (alat no. 12) sehingga air tidak dapat keluar melalui pipa tersebut. Atur tekanan yang terjadi sebesar 10 psi. Hitung volume air yang keluar dari pipa kecil selama 3 detik. Catat volume dan tekanan yang terjadi. Ulangi hal yang sama untuk tekanan 12 psi, 14 psi, 16 psi, 18 psi dan 20 psi.

7.6.2.Analisa HasilBerdasarkan data yang telah diperoleh dengan melakukan prosedur percobaan, terlihat bahwa semakin tinggi flowratenya, akan mempengaruhi kecepatan air. Kecepatan air akan berpengaruh pada ketinggian tekanan, yaitu semakin tinggi kecepatan air maka tekanan yang diberikan pada masing-masing pipa akan semakin besar. Hal ini berpengaruh pada nilai koefisien kehilangan energinya, karena semakin besar nilai tekanannya maka semakin besar kehilangan energinya.Pada prosedur pertama, dari data yang terbaca pada manometer, dapat ditemukan besar masing-masing koefisien kehilangan energy pada masing-masing pipa. Nilai tersebut dapat diperoleh dengan melakukan pengolahan data dengan mencari hubungan antara headloss dengan kuadrat kecepatan aliran dan hubungan antara tekanan dengan kecepatan aliran melalui persamaan: Tekanan dengan kuadrat kecepatan aliran:

Dengan membandingkan nilai koefisien kehilangan energi yang diperoleh pada percobaan dengan nilai koefisien kehilangan energi berdasarkan literatur sebagai dasar, maka diperoleh pula kesalahan relatif yang terjadi dalam percobaan.Jenis PenampangKoefisien PercobaanKoefisien TeoriKesalahan Relatif

Lengkung Berjenjang1.3602561661.277.106%

Enlargement0.3130060730.2715.92%

Contraction0.89655540.890.007%

Long Bend1.0903218040.5118.06%

Short Bend0.631014090.5612.68 %

4501.4649393841.2220,07%

Elbow 9.0115440688.56.02%

Tabel 35. Pengolahan Data Koefisien Percobaan dan Kesalahan Relatif pada Hubungan Tekanan dan Kuadrat Kecepatan AliranSetelah mendapatkan koefisien percobaan dari masing masing pipa, kita dapat mencari bagaimana hubungan antara tekanan dan kuadrat kecepatan aliran dengan cara mencari koefisien korelasi. Jika hasil yang didapat semakin mendekati 1, maka korelasi antara tekanan dan kuadrat kecepatan aliran tersebut besar, begitu pun sebaliknya.Artinya jika data yang didapat mendekati nilai 1, data yang didapat mempunyai akurasi yang tinggi.

Jenis PenampangKoefisien Korelasi

Lengkung Berjenjang1.03844238

Enlargement0.884

Contraction1.078939234

Long Bend1.35

Short Bend1.23

4501.4004

Elbow 0.908

Tabel 36 . Pengolahan Data Koefisien Korelasi Tekanan dan Kuadrat Kecepatan Aliran

Dari data di atas, terlihat bahwa koefisien relasi yang didapat dari pengolahan data untuk masing-masing manometer adalah mendekati 1. Artinya, nilai yang didapat dari perhitungan regresi linear mempunyai tingkat keakuratan yang baik. Pada koefisien kehilangan energy Long Bend nilai yang didapatkan kurang sesuai dengan nilai literature yaitu koefisien yang didapat adalah 1.090321804 sedangkan koefisien kehilangan energy menurut literaturnya adalah 0.5. Jika dilihat dari perhitungan dan data yang telah didapatkan, berdasarkan pengamatan dari pipa lain, dapat dikatakan bahwa data yang didapat dan perhitungan yang telah dilakukan telah benar dan akurat. Artinya nilai literature yang didapat dari rumus atau sumber yang ada belum sesuai dengan nilai yang telah didapat.

Percobaan pada prosedur pertama juga menghasilkan nilai hubungan antara tekanan dan kuadrat kecepatan tersebut yang ditunjukan dari grafik persamaan regresi linear:

Jenis PenampangPersamaan Garis

Lengkung Berjenjangy = 0.06933008x

Enlargementy = 0.015953419x

Contractiony = 0.045695994x

Long Bendy = 0.055571957x

Short Bendy = 0,02671x

450y = 0,075591x

Elbow y = 0,0446x

.Tabe 37. Tabel persamaan garis yang dibuat oleh tiap penampang

Melalui persamaan kedua yang menyatakan hubungan tekanan dengan kecepatan aliran, didapat koefisien percobaan pada masing masing penampang.

Jenis PenampangKoefisien PercobaanKoefisien TeoriKesalahan Relatif

Lengkung Berjenjang1.3602561661.277.106%

Enlargement0.3130060730.2715.92%

Contraction0.89655540.890.007%

Long Bend1.0903218040.5118.06%

Short Bend0.631014090.5612.68 %

4501.4649393841.2220,07%

Elbow 9.0115440688.56.02%

Tabe 38. Tabel kesalahan Relatif pada Hubungan Tekanan dan Kecepatan AliranPada tabel diatas yang menyatakan hubungan antara Tekanan dan Kecepatan Aliran, masing masing harus memiliki koefisien korelasi yang bernilai mendekati 1. Jadi, semakin mendekati angka1, maka hubungan semakin terlihat, jika tidak mendekati angka 0 maka antara Tekanan dan Kecepatan Aliran tidak memiliki hubungan.Jenis PenampangKoefisien Korelasi


Enlargement0.884


Long Bend1.35

Short Bend1.23

4501.4004

Elbow 0.908

Tabel 39. Pengolahan Data Koefisien Korelasi Tekanan dan Kecepatan AliranDari persamaan kedua, didapat persamaan yang berupa kurva pada tiap tiap penampang aliran.Jenis PenampangPersamaan Garis

Lengkung Berjenjangy = 0.06933008x2

Enlargementy = 0.015953419x2

Contractiony = 0.045695994x2

Long Bendy = 0.055571957x2

Short Bendy = 0,02671x 2

450y = 0,075591x2

Elbow y = 0,0446x2

Dari data di atas, terlihat bahwa pengolahan data dengan menggunakan kecepatan kuadratik sama besarnya dengan kecepatan. Ini terlihat dari nilai koefisien kehilangan energy yang besarnya sama.Percobaan kedua adalah mencari hubungan antara tekanan dengan kuadrat kecepatan aliran dan tekanan dengan kecepatan aliran melalui persamaan:Hubungan tekanan dengan kuadrat kecepatan aliran

Hubungan tekanan dengan kecepatan aliran

Pada pengolahan data, praktikan diminta untuk menghitung tekanan yang terjadi setelah aliran melalui pipa. Tekanan yang masuk pada pipa tidak sama dengan tekanan yang keluar pada pipa dikarenakan di dalam pipa terjadi gesekan antar air dan pipa sehingga gesekan tersebut menjadi energy yang terbuang. Hal ini mengakibatkan koefisien kehilangan energy akan lebih besar terhadap tekanan dikarenakan tekanan yang masuk ke pipa besar dan semakin besar tekanan yang diberikan maka koefisien kehilangan energy menjadi besar sehingga tekanan yang keluar dari pipa akan menurun.Pada pengolahan data ketiga ini, tekanan yang terjadi setelah aliran melalui pipa dapat dihitung. Hasil yang didapat adalah 12500 kg/m2 dengan besarnya tekanan yang dihitung secara teori adalah 498.3 kg/m2. Untuk itu, kesalahan relatif yang dilakukan oleh praktikan sebesar 179%. Persamaan yang dihasilkan dari pengolahan data ketiga ini adalah .

7.6.3. Analisa KesalahanDalam setiap kegiatan praktikum nilai-nilai yang didapat dari pengolahan data tidak selalu sesuai dengan nilai literaturnya, ini dapat dilihat dalam kesalahan relative yang diperoleh dari nilai koefisien gesek1. Permukaan alat percobaan tidak datar sehingga saat pembacaan manometer tidak terlalu akurat2. Nilai tekanan yang terbaca pada alat peraga tidak akurat sehingga penghitungan tekanan mempunyai kesalahan relative yang tinggi.3. Nilai koefisien kehilangan energy literature berbeda menurut sumber dan refrerensinya, oleh karena itu banyak terjadi perbedaan dan hal ini mempengaruhi nilai kesalahan relative.4. Konversi satuan dapat menyebabkan kesalahan dalam perhitungan, sebagai contoh, nilai koefisien literature yang didapat mungkin saja mempunyai satuan yang berbeda dari nilai koefisien kehilangan energy yang didapat dari perhitungan pengolahan data.5. Kesalahan juga terjadi saat pengukuran debit aliran. Kemungkinan terdapatnya air yang tumpah saat praktikan menjauhkan tabung ukur dari kran aliran air, serta pengukuran waktu yang kurang akurat. Ini dapat menyebabkan data debit aliran yang diperoleh menjadi kurang tepat. Kesalahan ini dapat diminimalisir dengan cara menggunakan lebih dari satu sampel untuk setiap pengukuran debit dan merata-ratakan hasilnya, sehingga kesalahan relatif akan lebih kecil.7.7Kesimpulan1. Koefisien headloss tiap penampang mempunyai nilai yang berbeda2. Koefisien headloss dapat dipengaruhi oleh beberapa hal, yaitu tekanan, diameter pipa, kecepatan aliran, debit aliran, dan sistem aliran pipa.3. Koefisien kehilangan energy dari data yang telah diolah pada praktikum ini adalah sebeagai berikut:Jenis PenampangKoefisien Percobaan


Enlargement0.313006073


Long Bend1.090321804

Short Bend0.63101409

4501.464939384

Elbow 9.011544068

4. Diameter pipa akan berpengaruh terhadap luasan permukaan sehingga semakin besar luas penampang pipa, maka kecepatan dan tekanan air akan semakin besar.5. Gesekan yang dialami oleh fluida terhadap pipa/benda yang melewatinya dapat menyebabkan adanya headloss.

7.8Daftar pustakaDepartemen Teknik Sipil, Fakultas Teknik, Universitas Indonesia. 2009. Modul Praktikum Mekanika Fluida dan Hidrolika. Depok: Laboratorium Hidrolika,Hidrologi dan Sungai.7.9Lampiran

h07 head loss

Documents