9. Pintu Ukur Segitiga-Acc

Praktikum Mekanika Fluida & Hidrolika

Kelompok I

PINTU UKUR SEGI TIGA A. Teori Percobaan

Salah satu penerapan praktis dari konsep aliran melalui bendung bermercu tajam (ambang tajam) yaitu pengukuran debit aliran saluran terbuka dengan menggunakan bendung (weir (weir ) atau ambang tajam sebagai pintu ukur. Dalam praktek umumnya digunakan pintu ukur bentuk segi empat, bentuk segi tiga, dan bentuk trapezium. Untuk pengujian di laboratorium, pintu ukur tersebut dipasang pada sebuah bak hidrolis (hydraulic ( hydraulic bench) bench) yang dilengkapi dengan pompa sirkulasi air. Makin besar debit d ebit air yang dialirkan, makin besar bes ar pula pengaliran yang melalui pintu, demikian pula sebaliknya sehingga dengan mengetahui geometri (dimensi) pintu serta saluran di hulu pintu dan mengukur tinggi muka air di atas mercu pintu, dapat dihitung besarnya debit aliran. Untuk kalibrasi alat, harus ditentukan terlebih dahulu koefisien pengaliran setiap pintu (Cd) yang merupakan perbandingan antara debit aktual dan debit teoritis melalui pintu ukur. Pintu Ukur Segitiga

B

b

h h H

dA

H - h

Perhatikan gambar diatas, geometri pintu ukur segi tiga ditentukan oleh besarnya sudut antara kedua kaki segi tiga dan tinggi total pintu. Hubungan antara geometri pintu dan unsure geometrik penampang aliran ditentukan dengan persamaan:

Laboratorium Mekanika Fluida & Hidrolika – Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UKIP

1


tan

Kelompok I

b 2



2

H

atau

b

h 2H



h tan

(4.1)

2

Untuk memperoleh persamaan aliran, perhatikan elemen luas dA. Secara teoritis, debit aliran melalui elemen luas dA dinyatakan dengan persamaan: dQ

(4.2)

V dA

Jika h  0, maka dA  b  dh ; dan kecepatan aliran melalui pintu: V  2 gh , sehingga persamaan (4.2) menjadi:

dQ

2gh bdh

Kombinasi persamaan (4.1) dan (4.2) menghasilkan: dQ

2 2g tan

1



h h 2 dh

H

2

(4.3)

Debit teoritis diperoleh dengan mengintegrasikan persamaan (4.3): Qt

Qt

2 2g tan

2 2g tan



2

1

H

h)h 2 dh

(H 0

2



2 3

3

5

H

2 2 h 5

Hh 2

0

dengan menyederhanakan persamaan di atas, diperoleh Qt

8 15

2g tan

5



H2

2

(4.4)

Di dalam pengaliran sebenarnya air yang meluap melalui pintu mengalami kontraksi, sehingga luas penampang aliran sebenarnya lebih kecil. Oleh karena itu, debit aliran sebenarnya perlu direduksi dengan suatu koefisien yakni koefisien debit Cd, sehingga debit sebenarnya melalui pintu tersebut dinyatakan dengan persamaan: Q

8 15

C d 2 g tan



2

5

 H 2


(4.5)

2


Kelompok I

Debit aktual dapat diukur dan dihitung dengan persama an: Qa



V t

; dalam hal ini, V adalah volume aliran rata-rata dan t adalahwaktu pengaliran rata-rata.

Dengan demikian koefisien pengaliran dapat ditentukan dengan persamaan: Cd



Qa Qt

(4.6)

B. Maksud dan Tujuan Percobaan



Menentukan koefisien pengaliran melalui pintu ukur segitiga



Mengukur debit dengan pintu ukur segitiga

C. Alat dan Bahan yang Digunakan

 Hydraulic Bench 

Stopwatch



Pintu ukur segitiga



Alat ukur tinggi muka air ( point gauge)



Mistar ukur

D. Prosedur Percobaan

1. Pasang pintu ukur segitiga pada hidrolik bench 2. Hidupkan pompa dan alirkan air dari bak penampung ke dalam bak pengaliran hingga melimpah melalui pintu 3. Diamkan beberapa saat hingga pengaliran konstan dan ukur tinggi muka air 4. Catat waktu yang dibutuhkan untuk menampung volume aliran tertentu m elalui pintu. 5. Lakukan pengukuran dan pencatatan untuk beberapa variasi debit


3


Kelompok I

E. Data Percobaan TABEL PENGAMATAN PERCOBAAN PINTU UKUR SEGITIGA

No

Volume air t1 45 95 143 155 15 25 40 47 6 8 11 20

t2 43 92 145 151 17 28 43 49 8 7 13 19

= =

90 12.6

cm

Percepatan gravitasi =

981

cm/det

1

2

3

(cm3) 1000 2000 3000 3500 1000 2000 3000 3500 1000 2000 3000 3500

Sudut Pintu Tinggi Pintu

Tinggi muka air y (mm)

Waktu (detik) trata-2 44 93,5 144 153 16 26,5 41,5 48 7 7,5 12 19,5

1 138 138 138 138 145 145 145 145 163 163 163 163

2

rata-2 138 138 138 138 145 145 145 145 163 163 163 163

o

2

Makassar,

Januari 2010

Asisten

_______________________


4


Kelompok I

F. Analisa Data

Untuk data I Penyelesaian :



Menghitung debit aktual (Qa) Qa = V / t Di mana :

V = 1000 cm3 t = 44 detik

Qa = 1000 cm 3 / 44 detik = 22,73 cm 3/detik





Menghitung tinggi air yang melewati pintu Hw

=

(tinggi muka air – tinggi level )

Tinggi level

=

12,6 cm

Tinggi muka air

=

13,8 cm

Hw

=

13,8 cm – 12,6 cm

=

1.2 cm

Menghitung debit teoritis (Qt) Qt

=

Di mana :

Qt = =



Cd

= = =

8 / 15 * (2*g) tan (½θ)* Hw5/2 θ

=

90o

g

=

981 cm/detik 2

Hw

=

1.2 cm

8 / 15 * (2*981 gr cm/det2) tan (½90) * 1.2 5/2(cm) 37,265 cm3/detik QA / Qt 22,7273 cm / det ik 2 37,265 cm / det ik 2

0.609988


5


Kelompok I

Untuk data selanjutnya dapat dilihat pada tabel berikut No 1

2

3

V

t

Qa

y

Hw

Qt

(cm3) 1000 3000 5000 6000 1000 3000 5000 6000 1000 3000 5000 6000

(det) 44 93.5 144 153 16 26.5 41.5 48 7 7.5 12 19.5

cm /det 22.7273 32.0856 34.7222 39.2157 62.5 113.208 120.482 125 142.857 400 416.667 307.692

3

(cm) 13.8 13.8 13.8 13.8 14.5 14.5 14.5 14.5 16.3 16.3 16.3 16.3

(cm) 1.2 1.2 1.2 1.2 1.9 1.9 1.9 1.9 3.7 3.7 3.7 3.7

cm /det 37.265 37.265 37.265 37.265 117.553 117.553 117.553 117.553 622.089 622.089 622.089 622.089

Cd

Q

0.60988 0.86101 0.93176 1.05235 0.53168 0.96304 1.02492 1.06335 0.22964 0.64299 0.66979 0.49461

22.72727 32.08556 34.72222 39.21569 62.5 113.2075 120.4819 125 142.8571 400 416.6667 307.6923

3

Qa Vs Cd 1.2

1 y = 0.0268x R² = 1 0.8 d 0.6 C

Series1 Linear (Series1)

0.4

0.2

0 0

10

20

30

40

50

Debit (Qa) (cm3/detik)

Grafik hubungan Debit (Qa) dan Cd untuk pengamatan I


6


Kelompok I

Qa Vs Cd 1.2

y = 0.0085x R² = 1

1 0.8 d 0.6 C

Series1

0.4

Linear (Series1)

0.2 0 0

50

100

150

Debit (Qa) (cm3/detik)

Grafik hubungan Debit (Qa) dan Cd untuk pengamatan II

Chart Title 0.8 y = 0.0016x - 2E-15 R² = 1

0.7 0.6 0.5 d 0.4 C

Series1

0.3

Linear (Series1)

0.2 0.1 0 0

200

400

600

Debit (cm3/detik)

Grafik hubungan debit dan cd untuk pengamatan III


7


Kelompok I

Menghitung debit sebenarnya : Q

Q

8

C d 2 g tan

15 8



2

5

 Hw 2

* 0.5367 2 * 981 tan

15

90 2

5

 1.2 2

Q = 20

G. Pembahasan

1. Dari grafik dapat dilihat bahwa hubungan antara koefisien pengaliran (Cd) dan debit aktual (Qa) merupakan garis lurus/linear. Yang berarti bahwa Cd dan Qa berbanding lurus. Semakin besar Qa, maka Cd juga akan semakin besar, begitu pula se baliknya. 2. Dari tabel hasil perhitungan dapat dilihat nilai debit aktual dan debit sebenarnya sama berarti sudah tidak ada kesalahan dalam percobaan tersebut.

H. Kesimpulan dan Saran

a. Kesimpulan Setelah melakukan percobaan pintu ukur segitiga ini maka kami dapat menarik beberapa kesimpulan berdasarkan hasil dan pembahasan yaitu : 1. Koefisien pengaliran dapat dihitung dengan membandingkan debit aktual dan debit teoritis. 2. Debit sebenarnya dapat dihitung dengan mereduksi debit aliran sebenarnya dengan koefisien debit (Cd) b. Saran Agar pelaksanaan praktikum dapat berjalan dengan lancar maka kami menyarankan : 1.

Agar hasil yang diperoleh lebih akurat sebaiknya waktu pengamatan ditambahkan pada tabel pengamatan.

2. Kepada para peserta praktikum agar memperhatikan dengan baik arahan dari asisten dalam pelaksanaan praktikum agar pengambilan data dapat dilakukan dengan baik


8


Kelompok I

F. Daftar Pustaka

1. Streeter V. L. & Wylie E.B. 1996. Mekanika Fluida, Edisi Delapan, Jilid 1. Penerbit Erlangga, Jakarta. 2. Chadwick A.J. 1993. Hydraulics in Civil & Environmental Engineering, Edisi Kedua, E & FN Spon, London. 3. Chow V. T. 1997, Hidrolika Saluran Terbuka, cetakan keempat, Penerbit Erlangga, Jakarta

G. Gambar dan Foto Alat


9

9. Pintu Ukur Segitiga-Acc

Recommend Documents