309594991-Laporan-Praktikum-07-Venturiflume.docx

LAPORAN PRAKTIKUM HIDROLIKA II – IL2201 IL2201 VENTURIFLUME MODUL 07

Nama Praktikan

: Christopher Handino

NIM

: 15714027

Kelompok

: B2

Tanggal Praktikum

: Kamis, 16 April 2016

Jam`

: 09.30 – 09.30 – 11.00 11.00

PJ Modul

:

Asisten yang bertugas :

PROGRAM STUDI REKAYASA INFRASTRUKTUR LINGKUNGAN FAKULTAS TEKNIK SIPIL DAN LINGKUNGAN INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2016

DAFTAR ISI

I.

TUJUAN ........................................................................................................ .................................................................................................................................. ........................... 3

II.

PRINSIP PERCOBAAN ........................................................................................................ 3

III.

TEORI DASAR .......................................................... ....................................................................................................................... ............................................................. 3

IV.

DATA AWAL ............................................................ ......................................................................................................................... ............................................................. 7

V.

PENGOLAHAN DATA ......................................................................................................... ........................................................................................................ 8

VI.

DATA AKHIR ....................................................................................................................... ...................................................................................................................... 14

VII.

ANALISIS A . ......................................................................................................................... ......................................................................................................................... 16

VIII.

ANALISIS B ............................................................................................................... ......................................................................................................................... ........... 23

IX.

KESIMPULAN. ..................................................................................................................... ..................................................................................................................... 24

X.

DAFTAR PUSTAKA ........................................................... ........................................................................................................... ................................................ 24

I.

TUJUAN

1. Menentukan debit aliran dengan menggunakan venturi flume 2. Menentukan kestabilan aliran dengan melihat kekritisannya berdasarkan bilangan Froude 3. Menentukan nilai koefisien discharge 4. Menentukan jenis aliran berdasarkan nilai bilangan Reynolds

II.

PRINSIP PERCOBAAN

Venturiflume dipasang pada posisi tertentu dalam model saluran terbuka. Debit yang terjadi pada aliran dapat dihitung dengan cara mengoperasikan hydraulic bench. hydraulic bench. Akan terjadi perubahan kekritisan aliran pada saat aliran melalui venturiflume akibat terjadinya penyempitan saluran secara tiba-tiba oleh venturiflume. Venturiflume juga memberikan efek kontraksi dan kecepatan terminal. Venturiflume menyebabkan yang menyebabkan penambahan head sehingga terjadi penurunan ketinggian yang dapat dijadikan pengukuran debit yang melalui venturiflume dengan mengukur kedalaman pada titik-titik yang telah ditentukan sesuai dengan penyebaran profil aliran untuk 5 variasi debit. Kemudian mengukur data kedalaman di 6 titik sesuai dengan penyebaran profil aliran sehingga dapat diperoleh perhitungan koefisien discharge dan dihitung tiga kali pengukuran waktu untuk satu variasi debit. Lebar penyempitan dapat mempengaruhi nilai perhitungan debit yang terjadi. III.

TEORI DASAR

Alat ukur debit saluran terbuka memiliki konsep yang sederhana, yaitu hubungan antara kedalaman air dan lajunya dipengaruhi oleh bentuk dan dimensi alatnya. Perhitungan debitnya menggunakan persamaan dengan fungsi air atau head. Pertimbangan yang biasa digunakan dalam pemilihan alat ukur antara lain biaya pembuatan dan pemasangan, bia ya perawatan, dimensi kanal, debit, dan karakteristik airnya meliputi kejernihan, berlumpur, dan lain-lain. Biasanya, pemilihan alat ukut debit didasarkan pada besar kecilnya debit air yang akan diukur. Venturi flume adalah flume pada saluran terbuka yang membuat aliran bersifat kritis akibat adanya penyempitan secara tiba-tiba yang menyebabkan penurunan HGL dan menciptakan kedalaman kritis. Venturi flume digunakan dalam pengukuran aliran terutama laju aliran yang sangat besar, biasanya dalam jutaan unit kubik. Pengukuran debit dengan saluran venturi membutuhkan dua pengukuran, satu hulu dan satu di

bagian yang menyempit. Hal ini berlaku apabila aliran melewati yang melewati flume dalam keadaan subkritis. Jika flume dirancang agar aliran dari subkritis berubah menjadi superkritis saat melewati saluran tersebut, maka pengukuran tunggal di bagian penyempitan (yang dalam hal ini menjadi bagian kritis) sudah cukup untuk perhitungan debit.Untuk memastikan terjadinya kedalaman kritis di tenggorokan (bagian yang menyempit), flumes biasanya dirancang sedemikian rupa untuk membentuk lompatan hidrolik di sisi hilir struktur. Flume ini disebut standing wave flumes. flumes. Venturi flume memberikan efek gabungan kontraksi dan kecepatan terminal sekaligus, dengan kehilangan tekanan yang lebih kecil tersebut dapat diukur dan dapat mewakili debit yang melaluinya. Venturi flume terbentuk dengan kontraksi pada penampang saluran, bersamaan dengan aliran yang menjadi cepat saat berada di tenggorokan, dan diikuti dengan ekspansi kembali ke luas penampang sebelumnya. Ketika terjadi ekspansi, air akan terus dipercepat dalam aliran superkritik atau bahkan dapat diperlambat dalam aliran subkritis. Venturi flume memiliki dua keunggulan bila dibandingkan dengan bendung, dimana kedalaman kritis dibuat oleh penyempitan secara vertikal. Pertama, headloss hidrolik yang dihasilkan oleh flume lebih kecil dari headloss yang dihasilkan oleh bendung. Kedua, tidak ada dead zone pada flume. Dead zone dapat menyebabkan sedimen dan puing-puing dapat menumpuk terdapat di hulu bendung. Venturiflume sangat dapat diandalkan dalam pengukuran aliran dan memiliki beberapa kelebihan. Seperti tidak mahal dan mudah dikontruksi, operasinal yang sederhana, membutuhkan hanya sedikit perawatan, akurat untuk mencapai ekspektasi praktikal, tidak terpengaruh benda yang mengapung, hilang head pada saat operasi tergolong sedikit, dan memiliki banyak variasi koefisien discharge. Venturiflume dirancang dalam berbagai bentuk. Biasanya dipakai pada keadaan aliran bebas atau tidak terbenam, dengan kedalaman kritis pada penampang yang menyempit dan loncatan hidrolik pada penampang pengeluaran. Namun pada keadaan aliran tertentu, loncatan hidrolik bersifat terbenam. Berikut ilustrasi aliran melalui venturiflume.

Gambar 1. Ilustrasi aliran melalui venturiflume tampak atas

Gambar 2. Ilustrasi aliran melalui venturiflume tampak samping

Pada flume akan terjadi kedalaman kritis, energi diminimalkan dan terjadi hubungan langsung antara kedalaman air dan laju aliran. Secara fisik, sangat sulit untuk mengukur kedalaman kritis dalam saluran, dikarenakan zona yang tepat sulit untuk ditentukan dan terdapat kemungkinan berbeda akibat laju air. Melalui konversi massa, kedalaman hulu terkait dengan kedalaman kritis. Flume dapat dibagi menjadi beberapa jenis yaitu alat ukur throated flume dan curthroated flume. Bangunan Bangunan dengan alat ukur long-throated flume dapat digunakan sebagai pilihan karena bangunan tersebut mudah dibuat serta bentuknya yang sederhana, serta bangunan ini bentuknya mudah untuk disesuaikan sesuai dengan tipe saluran. Bangunan ini terdiri dari bagian transisi yaitu bagian yang menghubungkan saluran dengan flume. Bagian ini tebentuk prismatik dimana transisi dinding dan lantai bisa lurus.Venturiflume terdiri dari bagian inlet, bagian konvergen, sambungan paralel, dan bagian divergen. Fungsi utama venturiflume adalah mengukur debit aliran air melalui saluran tempat venturiflume diallui. Pada venturiflume terjadi penyempitan secara tiba-tiba yang menyebabkan terjadinya perubahan kekritisan liran dan menyebabkan adanya kedalaman kritis. Pada kedalaman kritis energi aliran minimal sehingga dapat diidentifikasi hubungan antara kedalaman dengan kecepatan aliran.

Perhitungan debit dilakukan dengan menggunakan alat ukur venturiflume dimulai dari persamaan debit teoritis melalui notch di ambang tajam laju aliran yang

melalui strip

 ℎ√ ℎ √ 2  ℎ

 = √ 2  ℎ

dan debit aliran yang melalui strip

 =   =

. Persamaan diintegrasikan dari permukaan air dengan h = 0, hingga garis

dasar h = H. Sehingga diperoleh persamaan sebagai berikut.



 = √ 2  ∫  ℎ. ℎ 

Persamaan ini akan berbeda pada tiap jenis notch, untuk pemakaian notch lain, persamaan harus direlasikan pada fungsi lebar permukaan. Untuk saluran berbentuk persegi, nilai lebar permukaan tidak berubah terhadap kedalaman. Berikut penurunan persamaannya:



 =  √ 2 ∫ ℎ. ℎ   = 23 √ 2 ⁄  =  √ 2 23 ⁄

Mencari kedalaman kritis dan debit aliran dapat dicari dengan data dimensi venturiflume dan kedalaman aliran pada waktu tertentu. Adapun dimensi, kedalaman, dan debit dapat dinyatakan pada titik-titik pengukuran berikut ini:

Gambar 3. Titik pengukuran tampak atas

Gambar 4. Titik pengukuran tampak samping

IV.

DATA AWAL Tabel 1. Data Awal yang Diukur Data Awal Massa beban (kg)

2,5

Tair awal (celcius)

26

Takhir awal (celcius)

26

b (lebar saluran) saluran) (m)

0,075

bt (lebar penyempitan) penyempitan) (m) (m)

0,052

Tabel 2. Data Pengamatan Waktu dan Kedalaman Variasi

Variasi

Waktu (s) t1

t1

t3

trata-rata

1

4,7

4,93

4,81

4,813333333

2

3,55

3,06

3,45

3,353333333

3

3,08

2,88

3,2

3,053333333

4

2,64

2,96

2,78

2,793333333

5

2,91

2,6

2,98

2,83

Kedalaman (m) y1

y2

y3

y4

y5

y6

y7

1

6,65

6,54

5,77

4,53

4,1

2,25

2,59

2

8,06

8,12

7,21

5,73

4,94

2,91

2,68

3

9,08

8,94

7,99

6,51

5,36

3,13

3,16

4

9,25

9,17

8,14

6,68

5,22

3,32

3,23

5

8,91

8,82

7,83

6,44

5,41

3,04

3,19

Tabel 3. Perbandingan Suhu terhadap Densitas Air Suhu (oC) 0 5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Densitas (kg/m3) 999.8 1000 999.7 999.1 998.2 995.7 992.2 988.1 983.2 977.8 971.8 965.3 958.4

Viskositas (m2/s) 0.000001790 0.000001519 0.000001308 0.000001141 0.000001007 0.000000804 0.000000658 0.000000553 0.000000474 0.000000413 0.000000364 0.000000326 0.000000294

(Sumber : Finnemore, 2002)

1005 1000 995 ) 3

m / g k ( s a t i s n e D

990 985

y = -0,0036x2 - 0,0664x 0,0664x + 1.000,6 1.000,6 Grafik Suhu terhadap Densitas

980 975

Poly. (Grafik Suhu terhadap Densitas)

970 965 960 955 0

50

100

150

Suhu (oC)

Gambar 5. Hubungan Densitas Air terhadap Suhu

0.000002 ) 0.0000018 s / 2 0.0000016

y = 2E-10x2 - 3E-08x 3E-08x + 2E-06 2E-06 R² = 0.9821

m ( 0.0000014 s i t a 0.0000012 m e 0.000001 n i K s 0.0000008 a t i s 0.0000006 o k 0.0000004 s i V

Grafik Suhu terhadap Viskositas Poly. (Grafik Suhu terhadap Viskositas)

0.0000002 0 0

50 Suhu

100

150

(oC)

Gambar 6. Hubungan Viskositas Kinematis Air terhadap Suhu

V.

PENGOLAHAN DATA

1. Densitas Dari Gambar 5, didapat persamaan hubungan antara suhu dan densitas air melalui resgresi polinomial, yaitu sebagai berikut

= 0,0036  0,0664 + 1000,6

dimana y = densitas air (kg/m 3), x = suhu ( oC), dan 1000,6 adalah konstanta. Akan didapat densitas air pada saat T = 26°C (suhu rata-rata), yaitu

=0,0036  0,0675 0675 + 1000, 1000,6 kgm kgm− = 0,003626  0,0675 067526 + 1000, 1000,6 kg⁄m  = 996,44 kg⁄m

2. Viskositas Kinematis

Dari hasil regresi polinomial pada Gambar 6 diperoleh persamaan viskositas air, yaitu

 = 2x10−  31 310−x + 210− ⁄

dimana, y = viskositas air (

), x = suhu ( oC), dan 2E-06 adalah konstanta.

Maka, viskositas air pada saat T = 26°C adalah

= 2x10−26  310 310−26 26 + 210 210− ⁄  = 9,386 10 10− ⁄

3. Debit Aktual Dalam perhitungan debit aktual, terlebih dahulu dilakukan perhitungan volume air dan waktu rata-rata.

Dengan m adalah massa air, di mana

V = mρ

 =3×  =3×2,5  = 7,5 

dan ρ adalah densitas air yang sudah didapat pada perhitungan sebelumnya, yaitu ρ = 996,44 kg/m3 Sehingga

V = mρ = 996,7,544 =0,007526795 m

Perhitungan t rata-rata dilakukan dengan cara sebagai berikut

− =  + 3 + 

Sebagai contoh, akan dilakukan perhitungan untuk variasi 1

− = 4,7+4,93+4,81 13333333  3 = 4,81333

Untuk perhitungan debit aktual, akan dilakukan contoh perhitungan pada variasi 1.

V = 0,007526795 =0,001563739 m⁄s  = traa−raa 4,813333

Perhitungan untuk variasi lainnya, dilakukan dengan cara yang sama. Hasil perhitungan tertera pada Tabel 4.

4. Luas Permukaan Basah Luas permukaan basah dapat dihitung dengan rumus

 =  ×  dengan b adalah lebar saluran yang nilainya sama sepanjang aliran yaitu 0,075 m, dan y adalah ketinggian aktual yang dihitung pada saat praktikum. Akan dilakukan contoh perhitungan untuk debit variasi 1, pada ketinggian aktual di tit ik 1, sebagai berikut

 =  ×  = 0,075 × 0,0665 = 0,0049875 m

Perhitungan untuk titik dan variasi debit lainnya, dilakukan dengan cara yang sama. Hasil perhitungan tertera pada Tabel 5.

5. Keliling Basah Keliling basah dapat dihitung dengan menggunakan rumus

=+2

dengan b adalah lebar saluran yang nilainya sama sepanjang aliran yaitu 0,075 m, dan y adalah ketinggian aktual yang dihitung pada saat praktikum. Akan dilakukan contoh perhitungan untuk debit variasi 1, pada ketinggian aktual di tit ik 1, sebagai berikut

=+2=0,075+2 0,0665 = 0,208 208 


6. Jari-jari Hidrolis Jari-jari hidrolis dapat dihitung dengan menggunakan rumus

 = 

dengan A adalah luas permukaan dan P adalah keliling basah yang keduanya sudah didapat dari perhitungan sebelumnya. Akan dilakukan contoh perhitungan untuk variasi 1 pada ketinggian aktual di titik 1 sebagai berikut

 =  = 0,00,049875 02397878  208 = 0,0239


7. Kecepatan Aliran Kecepatan aliran dapat dihitung di hitung dengan menggunakan rumus

 = 

dimana Q adalah debit aktual dan A adalah luas permukaan basah. Akan dilakukan contoh perhitungan kecepatan aliran untuk debit variasi 1, pada ketinggian aktual di titik 1, sebagai berikut

 =  = 00,,0001563739 049875 =0,31353156 /


8. Bilangan Froude Bilangan Froude dapat dihitung dengan menggunakan rumus

 = √ 

dimana v adalah kecepatan aliran, g adalah konstanta gravitasi, dan y adalah kedalaman hidrolis. Akan dilakukan contoh perhitungan untuk debit variasi 1, pada ketinggian aktual di titik 1, sebagai berikut

 = √  = √ 9,90,,381353156 1×0,0665 = 0,388182486


9. Bilangan Reynolds Bilangan Reynold dapat dihitung dengan menggunakan rumus

= 4

dimana R adalah jari-jari hidrolis, v adalah kecepatan aliran, dan



adalah

viskositas kinematis. Akan dilakukan contoh perhitungan untuk debit variasi 1, pada ketinggian aktual di titik 1, sebagai berikut

31353156 =32039,09781 = 4 = 4×0,023978×0, 9,386E07

Perhitungan untuk variasi lainnya, dilakukan dengan cara yang sama. Hasil perhitungan tertera pada Tabel 10.

10. Energi Spesifik Energi spesifik dapat dihitung dengan menggunakan rumus

  =+ 2

dimana y adalah ketinggian aliran, v adalah kecepatan aliran, dan g adalah konstanta gravitasi. Akan dilakukan contoh perhitungan untuk debit variasi 1, pada ketinggian aktual di titik 1, sebagai berikut

   0, 3 1353156 =+ 2 =0,0665+ 2×9,81 =0,071510298 


11. Y kritis Y kritis adalah kedalaman aliran saat bersifat kritis. Perhitungan Y kritis dapat dihitung dengan rumus

   ⁄ = ⁄ =   ⁄ Akan dilakukan contoh perhitungan untuk debit variasi 1, sebagai berikut

 ⁄ ⁄ 0,001563739⁄0,075 ⁄ =    =    = 0,0451 045177  9,81 Perhitungan untuk variasi debit lainnya, dilakukan dengan cara yang sama. Hasil Perhitungan tertera pada Tabel 12.

12. Energi Spesifik Penyempitan Perhitungan energi spesifik penyempitan dilakukan dengan menggunakan data saluran pada kondisi penyempitan, di mana lebar penyempirtan yaitu 0,052m, ketinggian y adalah rata-rata ketinggian aktual pada titik 2 dan titik 3, dan kecepatan aliran adalah debit aktual dibagi dengan luas permukaan basah dengan data ketinggian dan lebar slauran seperti data di atas. Akan dilakukan contoh perhitungan energi spesifik penyempitan pada debit variasi 1 seperti di bawah ini. ini.

   0, 4 88576721 =+ 2 =0,06155+ 2×9,81 =0,073716525  Perhitungan untuk variasi debit lainnya dilakukan dengan cara yang sama. Hasil tertera pada Tabel 12.

13. Debit Teoritis Perhitungan debit teoritis dilakukan dengan menggunakan rumus

=√ 23 −⁄

Akan dilakukan contoh perhitungan untuk debit variasi 1 sebagai berikut

=√ 23 −⁄ =0,052×√9,8123 ×0,73716525⁄ =0,001774387 ⁄

Perhitungan untuk debit variasi lainnya dilakukan dengan cara yang sama. Hasil tertera pada Tabel 12.

14. Koefisien Discharge (Cd) Nilai koefisien discharge dapat dihitung dengan menggunakan menggunakan rumus

  = 

Akan dilakukan contoh perhitungan untuk debit variasi 1 sebagai berikut

 = 0,001563739 =0,881284101  =  0,001774387

Perhitungan untuk variasi debit lainnya dilakukan dengan cara yang sama. Hasil perhitungan tertera pada Tabel 12.

VI.

DATA AKHIR Tabel 4. Hasil Perhitungan Densitas, Viskositas Kinematis, dan Debit Aktual Densitas (kg/m3)

1

Debit Aktual (m3/s) 0,001563739

2

0,002244571

Variasi

3

Viskositas Kinematis (m2/s)

996,44

9,386E-07

0,002465108

4

0,002694557

5

0,002659645

Tabel 5. Hasil Perhitungan Luas Permukaan Basah Luas Basah (m2)

Variasi

A1

A2

A3

A4

A5

A6

A7

1

0,0049875

0,004905 0,004905

0,0030004 0,0030004

0,0023556

0,002132

0,0016875 0,0019425

2

0,006045

0,00609

0,0037492

0,0029796

0,0025688

0,0021825

0,00201

3

0,00681

0,006705

0,0041548

0,0033852

0,0027872

0,0023475

0,00237

4

0,0069375

0,0068775

0,0042328

0,0034736

0,0027144

0,00249

0,0024225

5

0,0066825

0,006615

0,0040716

0,0033488

0,0028132

0,00228

0,0023925

Tabel 6. Hasil Perhitungan Keliling Basah Keliling Basah (m)

Variasi

P1

P2

P3

P4

P5

P6

P7

1

0,208

0,2058

0,1674

0,1426

0,134

0,12

0,1268

2

0,2362

0,2374

0,1962

0,1666

0,1508

0,1332

0,1286

3

0,2566

0,2538

0,2118

0,1822

0,1592

0,1376

0,1382

4

0,26

0,2584

0,2148

0,1856

0,1564

0,1414

0,1396

5

0,2532

0,2514

0,2086

0,1808

0,1602

0,1358

0,1388

Tabel 7. Hasil Perhitungan Jari-jari Hidrolis Variasi

Jari-jari Hidrolis (m) R1

R2

R3

R4

R5

R6

R7

1

0,023978

0,023834

0,017924

0,016519

0,01591

0,014063

0,015319

2

0,025593

0,025653

0,019109

0,017885

0,017034

0,016385

0,01563

3

0,026539

0,026418

0,019617

0,01858

0,017508

0,01706

0,017149

4

0,026683

0,026616

0,019706

0,018716

0,017355

0,01761

0,017353

5

0,026392

0,026313

0,019519

0,018522

0,017561

0,016789

0,017237

Tabel 8. Hasil Perhitungan Kecepatan Aliran Variasi

Kecepatan Aliran (m/s) V1

V2

V3

V4

V5

V6

V7

0,663838 0,663838

0,7334609 0,7334609

0,9266599

0,8050134

1

0,313531

0,3188050 0,5211767

2

0,3713103

0,3685666

0,5986800

0,7533129

0,8737819

1,0284404

1,1167020

3

0,3619835

0,3676521

0,5933156

0,7282014

0,8844387

1,050099

1,0401298

4

0,3884045

0,3917930

0,63658

0,7757245

0,9926896

1,0821513

1,1123041

5

0,3980014

0,4020627

0,653218

0,7942083

0,9454162

1,1665109

1,1116593

Tabel 9. Hasil Perhitungan Bilangan Froude Variasi

Bilangan Froude Fr1

Fr2

Fr3

Fr4

Fr5

Fr6

Fr7

1

0,3881824

0,3980171

0,6927277

0,995815

1,1565130

1,9723983

1,5970509 1,5970509

2

0,4175755

0,4129558

0,7118568

1,0047629

1,2551774

1,9248555

2,1778874

3

0,3835406

0,392585

0,6701590

0,9112269

1,2196939

1,895062

1,8681403

4

0,4077359

0,4130832

0,7123819

0,9582631

1,3872148

1,896201

1,9760038

5

0,4257075

0,4322400

0,7453207

0,9992105

1,297746

2,1360800

1,9872013 1,9872013

Tabel 10. Hasil Perhitungan Bilangan Reynolds Variasi

Bilangan Reynolds Re1

Re2

Re3

Re4

Re5

Re6

Re7

1

32039,097

32381,595

39809,631

46733,04

49732,330

55534,436

52556,248

2

40497,939

40293,232

48754,400

57416,647

63432,449

71813,914

74382,686

3

40941,022

41392,696

49600,879

57658,980

65989,109

76347,865

76016,39

4

44166,546

44440,023

53460,437

61871,239

73422,647

81211,471

82258,610

5

44765,085

45085,598

54336,143

62690,926

70752,306

83464,797

81660,803

Tabel 11. Hasil Perhitungan Energi Spesifik Variasi

Energi Spesifik (m) ES1

ES2

ES3

ES4

ES5

ES6

ES7

1

0,0715102

0,0705802

0,0715443

0,0677608

0,068419

0,0662664

0,0589299

2

0,0876270

0,0881236

0,0903679

0,0862235

0,0883141

0,083008

0,0903587

3

0,0974784

0,0962893

0,0978420

0,092127

0,0934691

0,0875032 0,0875032

0,0867411

4

0,1001889

0,0995237

0,1020547

0,0974701

0,1024259

0,0928866

0,0953591

5

0,0971736

0,0964392

0,100047

0,0965491

0,0996561

0,099755

0,0948860

Tabel 12. Hasil Perhitungan Akhir

Variasi

Qaktual (m3/s)

Y2-3 (m)

V2-3 (m/s)

Es sempit (m)

Qteoritis (m3/s)

1

0,0015637

0,06155

0,48857

0,0737165

0,0017743

0,8812 0.04517

2

0,0022445

0,07665

0,56314

0,092813

0,002506

0,8953

0.0574

3

0,0024651

0,08465

0,56002

0,1006349

0,0028302

0,8709

0.061

4

0,0026945

0,08655

0,59871

0,1048198

0,0030086

0,8956

0.0649

5

0,0026596

0,08325

0,61437

0,1024885

0,0029088

0,9143

0.0643

VII.

Cd

Yc (m)

ANALISIS A 0.003 0.0025 y = 0.8932x R² = 0.9903

) s / 0.002 3 m ( l 0.0015 a u t k A 0.001 Q

Grafik Qteoritis terhadap Qaktual Linear (Grafik Qteoritis terhadap Qaktual)

0.0005 0 0

0.001

0.002

0.003

0.004

Q Teoritis (m3/s)

Gambar 7. Grafik Qteoritis terhadap Qaktual

Berdasarkan regresi linear antara debit teoritis dan debit aktual, akan didapat nilai gradien yang menunjukan nilai koefisien discharge sesuai dengan rumus

  = 

Nilai koefisien discharge yang didapat pada percobaan dengan menggunakan venturiflume adalah 0,893. Berdasarkan literatur, nilai koefisien discharge untuk venturiflume yang baik berkisar antara 0,95-0,97. Nilai tersebut akan memberikan galat dengan nilai pada percobaan sebesar 6%-7,938% sesuai dengan perhitungan di bawah ini.

 = |0,950,893 0,95 |×100%=6%  = |0,970,893 0,97 |×100%=7,938%

Adanya nilai galat ini dapat disebabkan oleh beberapa hal. Salah satu yang paling menentukan adanya galat ini adalah titik pengukuran berdasarkan teori yaitu pada titik 2 dan 3. Titik ini dianggap sebagai titik di mana terjadi penyempitan saluran. Pada kenyataannya, penyempitan saluran terjadi pada titik 3, 4, dan 5. Hal ini menyebabkan ketidaktepatan data yang dipakai dalam perhitungan sehingga nilai koefisien discharge yang didapat tidak masuk ke dalam nilai range koefisien discharge untuk venturiflume. 2.5 2 y = 0.0106x -1.403 R² = 0.9106

e d u 1.5 o r F n a g n 1 a l i B

Grafik Y terhadap NFr Variasi 1 Power (Grafik Y terhadap NFr Variasi 1)

0.5 0 0

0.02

0.04

0.06

0.08

Kedalaman (m)

Gambar 8. Grafik Y terhadap Fr Variasi 1

Berdasarkan grafik Y terhadap Fr di atas, terlihat hubungan yang berbanding terbalik antara keduanya. Berdasarkan rumus

 = √   ( )  . .   = √  = √  = √  =   ≈ 1

maka, nilai Y seharusnya memiliki pangkat (-1,5) terhadap Fr. Setelah dilakukan regresi power terhadap nilai keduanya, didapat persamaan y=0,010x -1,40 di mana y adalah bilangan froude, x adalah kedalaman. Maka akan didapat nilai galat terhadap pangkat dr Y sebesar

 = 1,401,51,5×100%=6,67% Untuk variasi debit lainnya, dilakukan regresi dan perhitungan galat dengan cara yang sama. Berikut adalah hasil regresi untuk variasi debit lainnya. 2.5 2

y = 0.0152x -1.395 R² = 0.9206



0.5 0 0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

Kedalaman (m)


2.5 2 y = 0.0164x -1.398 R² = 0.919



0.5 0 0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

Kedalaman (m)


2.5 2

y = 0.0174x -1.408 R² = 0.917



0.5 0 0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

Kedalaman (m)


2.5 2

y = 0.018x -1.393 R² = 0.9177



0.5 0 0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

Kedalaman (m)


Perhitungan galat yang didapat untuk masing-masing variasi lain adalah sebagai berikut

 = 7% , = 7.13% , =6.13, =7.13%

. Bilangan froude adalah suatu

nilai yang menunjukan energi pada aliran. Ketika nilai bilangan froude kurang dari 1, maka aliran adalah subkritis di mana energi potensial mendominasi aliran. Ketika bilangan froude lebih dari satu, aliran adalah superkritis di mana energi kinetik mendominasi aliran. Dan ketika nilai bilangan froude sama dengan satu, aliran adalah kritis di mana energi kinetik dan energi potensial aliran dalam keadaan seimbang. Berdasarkan nilai bilangan froudenya, pada titik 1, 2, dan 3 aliran bersifat subkritis, pada titik titi k 4 aliran bersifat b ersifat kritis (nilai bilangan froude fr oude tidak tepat satu, namun terjadi

perubahan nilai bilangan froude menjadi lebih besar, sehingga terdapat titik diantara 3 sampai 4 atau bahkan sampai 5 di mana aliran bersifat tepat kritis). pada titik 5, 6, dan 7 aliran bersifat subkritis. 70000 60000 y = 9653x-0.476 R² = 0.8384

d l 50000 o n y e 40000 R n a 30000 g n a l i B20000

Grafik Y terhadap Nre Variasi 1 Power (Grafik Y terhadap Nre Variasi 1)

10000 0 0

0.02

0.04

0.06

0.08

Kedalaman (m)

Gambar 13. Grafik Y terhadap Re Variasi 1

90000 80000 70000

y = 11816x-0.521 R² = 0.8972

d l o 60000 n y e 50000 R n a 40000 g n a l i 30000 B


20000 10000 0 0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

Kedalaman (m)


90000 80000 y = 11730x-0.553 R² = 0.9156

70000 e d 60000 u o r F 50000 n a 40000 g n a l i 30000 B


20000 10000 0 0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

Kedalaman (m)


100000 90000 80000 e d u o r F n a g n a l i B

y = 12346x-0.566 R² = 0.9171

70000 60000

Grafik Y terhadap Nre Variasi 4

50000 40000

Power (Grafik Y terhadap Nre Variasi 4)

30000 20000 10000 0 0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

Kedalaman (m)


100000 90000 80000 d l o n y e R n a g n a l i B

y = 12891x-0.547 R² = 0.913

70000 60000

Grafik Y terhadap Nre Variasi 5

50000 40000

Power (Grafik Y terhadap Nre Variasi 5)

30000 20000 10000 0 0

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

Kedalaman (m)


Hubungan antara kedalaman dan bilangan Reynold dapat ditunjukan dengan rumus berikut ini

 =   =   =      =    

Berdasarkan grafik, hubungan keduanya sudah benar, yaitu berbanding terbalik. Berdasarkan hasil perhitungan dari data percobaan, pada semua variasi debit dan pada semua titik pengambilan data, aliran bersifat turbulen karena memiliki nilai bilagan Reynold>4000.

0.1 0.09 Grafik Es terhadap Y Variasi 1

0.08 ) 0.07 m ( n 0.06 a m0.05 a l a d 0.04 e K0.03

Grafik Es terhadap Y Variasi 2 Grafik Es terhadap Y Variasi 3 Grafik es terhadap Y Variasi 4

0.02 0.01 0 0

0.05

0.1

0.15

Grafik Es terhadap Y Variasi 5

Energi Spesifik (m)

Gambar 18. Grafik Energi Spesifik terhadap Kedalaman

Dilihat dari bentuknya, grafik energi spesifik terhadap kedalaman di atas tidak sesuai dengan bentuk yang seharusnya di mana grafik terbuka ke kanan dengan asimtot pada garis 45 o. Seperti yang sudah dijelaskan sebelumnya, bahwa terdapat kesalahan pada asumsi data. Menurut teori, penyempitan terjadi pada titik 2 dan 3, sedangkan pada kenyataannya penyempitan terjadi pada titik 3, 4, dan 5. Hal ini tentu berpengaruh pada perhitungan per hitungan luas permukaan basah yang nantinya digunakan dalam dala m perhitungan kecepatan. Kesalahan ini akan berpengaruh pula pada pehitungan energi ene rgi spesifik yang memiliki unsur kecepatan di dalamnya.

VIII.

ANALISIS B

Aplikasi penggunaan venturiflume pada bidang Teknik Lingkungan yaitu pada penyaluran air, baik IPAL, IPAM, maupun penyaluran air irigasi. Pada penyaluran air untuk irigasi, venturiflume berguna sebagai oengatur debit aliran yang akan keluar. Dengan venturiflume, debit aliran yang akan keluar dapat dikontrol. Penggunaan venturiflume sebagai alat ukur debit saluran terbuka memiliki kelebihan dan kekurangan. Kelebihannya antara lain, nilai headloss yang relatif kecil, tidak berpengaruh pada fluida yang mengandug endapan atau suspended solid s olid (dapat dilakukan perhitungan debitnya), pembuatannya yang mudah dan tidak terlalu mahal. Sedangkan kekurangan dari venturiflume antara lain tidak tersedianya ukuran yang lebih kecil dari 6 inchi sehingga diperlukan akurasi hidrolik dan kontruksi yang lebih, tidak adanya deadzone membuat sampah/padatan yang terdapat pada fluida terbawa

terus melalui aliran (hal ini dapat merugikan pad penggunaan venturiflume pada penyaluran air untuk irigasi).

IX.

KESIMPULAN

1. Debit aliran yang didapat dengan menggunakan venturiflume sebagai alat ukur yaitu 0,001774387 m 3/s; 0,00250679 m 3/s; 0,002830248 m 3/s; 0,003008612 m 3/s; 0,002908802 m 3/s. 2. Berdasarkan nilai bilangan froudenya, pada titik 1 sampai 3 aliran bersifat subkritis, pada titik 4 aliran bersifat kritis, dan pada titik 5 sampai 7 aliran bersifat superkritis. 3. Nilai koefisien discharge yang didapat pada penggunaan venturiflume sebagai alat ukur debit saluran terbuka adalah 0,893. 4. Berdasarkan nilai bilangan reynoldnya, pada semua variasi debit aliran bersifat turbulen.

X.

DAFTAR PUSTAKA

Chow,Ven Te.1992.Open Te.1992. Open Channel Hydraulic.Jakarta Hydraulic .Jakarta :Erlangga. Finnemore, E. John., Joseph B. Franzini. 2002. Fluid Mechanics With Engineering Applications Tenth Edition. Edition. New York : McGraw-Hill Book Company. http://www.brighthubengineering.com/hydraulics-civil-engineering http://en.wikipedia.org/wiki/Venturi_flume

309594991-Laporan-Praktikum-07-Venturiflume.docx

Recommend Documents