Laporan Praktikum Hidrolika
BAB VIII
ALIRAN DI BAWAH PINTU
VIII.1. TUJUAN PERCOBAAN Mengamati aliran didasarkan atas pemakaian persamaan Bernouli untuk aliran di bawah pintu.
VIII.2. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN 1. Flume beserta perlengkapanya 2. Model pintu sorong 3. Alat ukur Parshall 4. Penggaris / roll meter 5. Waterpass
y
y0
He y1 ycr
Sket Percobaan Aliran di bawah pintu
Kelompok 13
80
Laporan Praktikum Hidrolika
VIII.3. TEORI Besarnya debit Q (m3/dt) yang lewat dibawah pintu : Q = C d
× b × y × 2g H e
dimana : Cd = Koefisien debit b
= Lebar bukaan pintu (m)
ycr = tinggi bukaan pintu (m) y0 = tinggi air di depan pintu terhadap as bukaanm (m) y
= tinggi air di hulu (sebelum pintu sorong) (m)
y1 = tinggi air di hilir ( setelah pintu sorong ) (m) He = tinggi energi di depan pintu = Y0 +
v2 (m) 2g
V = Kecepatan aliran di depan pintu (m/dt) Ada dua macam aliran yang dapat terjadi lewat di bawah pintu. Pertama aliran bebas, dapat dilihat dengan terjadinya loncatan air di belakang pintu. Kedua aliran tidak bebas, dimana loncatan air tidak terjadi dan tinggi muka air di belakang pintu > tinggi bukaan pintu (pintu tenggelam). Untuk aliran bebas berlaku persamaan debit di atas. Sedang untuk aliran tidak bebas, persamaan di atas tidak berlaku, harus diturunkan dari persamaan Bernoulli. Untuk w = 3 inci
Qparshall = 0,992 . Ha1,547 (ft3/dt)
1m
= 3,28 ft
y0
= y - 1/2 yct
V
= (2.g.He)0.5
Qt
= b.Yct.(2.g.He)0.5
Cd
= Qparshall / Qteoritis
NB : Dalam perhitungan debit dipergunakan He → karena kita memperhitungkan adanya kecepatan awal di hulu saluran.
Kelompok 13
80
Laporan Praktikum Hidrolika
* Persamaan P0
γ
Bernoulli
2
+
2
V0 P V + Yo = 1 + 1 + Y1 2g γ 2g 2
2
(V −V0 ) Y0 − Y1 = 1 2g * Persamaan A0 = b.Y0
Kontinuita s
A1 = b.Y1 A0 .V0 = A1 .V1 * Mencari .V1 2
Y0 − Y1 =
2
(V1 −V0 ) 2g
2
V1 = 2 g (Y0 − Y1 ) +V0
2
V1 = 2 g (Y0 − Y1 ) +V0
2
* Mencari .V0 A0 .V0 = A1 .V1 b.Y0 .V0 = b.Y1 .V1 V1 =
Y0 .V0 2 = 2 g (Y0 − Y1 ) +V0 Y1
2
2
2
2
2
2 g .Y1 (Y0 − Y1 )
Y0 .V0 = Y1 {2 g (Y0 − Y1 ) +V0 } 2
V0 =
2
2
(Y0 − Y1 )
2
=
2 g .Y1 (Y0 − Y1 ) (Y0 − Y1 )(Y0 + Y1 )
2
2
V0 =
2 g .Y1 Y0 + Y1 2
V0 =
2 g .Y1 Y0 + Y1
Keterangan: A0 = Luas penampang di depan pintu A1 = Luas penampang di belakang pintu
VIII.4. PROSEDUR PERCOBAAN
Kelompok 13
80
Laporan Praktikum Hidrolika
1.
Atur
dasar flume
dalam
kedudukan horisontal (sudah diatur
oleh laboran); 2.
Letakkan model pintu sorong pada flume yang akan digunakan
(dilakukan oleh laboran); 3.
Ukur dimensi bukaan pintu ( dalam percobaan ini bukaan pintu
selalu tetap untuk semua debit ); 4.
Alirkan air lewat pintu dengan debit tertentu dan buat kondisi
aliran bebas dengan cara mengatur tinggi bukaan tail gate; 5.
Ukur tinggi muka air di depan dan di belakang pintu tersebut.
Masing-masing dilakukan 5 kali. 6.
Ukur
debit percobaan ini dengan alat ukur Parshall ( tanpa
skotbalk ) dengan prosedur seperti pada pengukuran debit dengan alat parshall. 7.
Ulangi percobaan ini dengan debit yang berbeda minimum 5 kali.
VIII.5. TUGAS
1.
Nyatakan hubungan antara tinggi muka air di depan pintu Y0 dengan debit lewat bawah pintu Q untuk aliran bebas
2. Nyatakan hubungan antara rasio y dan yo dengan koefisien debit Cd untuk aliran bebas 3. Nyatakan hubungan antara rasio y dan yo dengan koefisien koreksi debit Cs untuk aliran tak bebas 4. Gambar garis energi pada setiap percobaan
Kelompok 13
80
Laporan Praktikum Hidrolika
VIII.6. DATA PERCOBAAN yct
= 5 cm
B
= 45.7 cm
g
= 9,81 m/dt2
Data Pengukuran Percobaan Aliran di Bawah Pintu Percobaan
I
II
III
IV
V
Aliran Bebas y1 (cm) y2 (cm) 30 4,5 29,5 3,5 29,8 3,7 29,6 3,2 29 3 25 3,5 24,5 3,7 23,2 3 23,6 3,8 23 3 23 4,2 20 3,5 19,8 3,8 19,5 2,9 19,3 3 11 3,2 11,2 3,4 11 3,5 11,2 3,2 11 2,9 10,6 3,5 11,2 3,6 10,7 3,2 10,8 2,8 10,9 2,7
Kelompok 13
80
Laporan Praktikum Hidrolika
Data Pengukuran percobaan Parshall Flume
Percobaan
I
II
III
IV
V
Ha (inchi) 12,4 12,3 12,3 12,6 12,6 12,5 12,4 12,3 12,0 12,0 11,7 11,5 11,2 11,0 11,0 10,7 10,5 10,2 10,0 9,9 9,5 9,2 9,2 9,0 9,0
H1b (cm) 28,27 28,27 28,84 28,93 28,88 28,82 28,73 28,41 28,49 27,50 26,78 26,25 25,82 25,52 25,60 24,76 24,10 23,39 22,02 22,65 21,88 21,50 21,23 21,05 20,78
Kelompok 13
80
Laporan Praktikum Hidrolika
VIII.7. PERHITUNGAN Data Parshall Untuk Aliran Bawah Pintu Percobaan
I
II
III
IV
V
Ha (inchi) 12,4 12,3 12,3 12,6 12,6 12,5 12,4 12,3 12,0 12,0 11,7 11,5 11,2 11,0 11,0 10,7 10,5 10,2 10,0 9,9 9,5 9,2 9,2 9,0 9,0
H1b (cm) 28,27 28,27 28,84 28,93 28,88 28,82 28,73 28,41 28,49 27,50 26,78 26,25 25,82 25,52 25,60 24,76 24,10 23,39 22,02 22,65 21,88 21,50 21,23 21,05 20,78
Ha (feet) 1,033 1,025 1,025 1,050 1,050 1,042 1,033 1,025 1,000 1,000 0,975 0,958 0,933 0,917 0,917 0,892 0,875 0,850 0,833 0,825 0,792 0,767 0,767 0,750 0,750
Contoh Perhitungan: 1. Mencari Koefisien Debit (Cd) untuk Percobaan 1 : Untuk Parshall Ha (rata-rata) =
12 .4 +12 .30 +12 .3 +12 .60 +12 .60 5
= 12,4 inci
Kelompok 13
80
Laporan Praktikum Hidrolika 12 .4
= 12
= 1.0367 ft
Untuk lebar tenggorokan w = 3” digunakan rumus Q = 0,992 x Ha1,547 Sehingga diperoleh : Q
= 0,992 x 1.03671,547 = 1.0488ft3/dt = 0.0297 m3/dt
Untuk percobaan aliran bawah pintu Tinggi muka air rata-rata dihulu (y) : 0.296 m Tinggi muka air rata-rata dihilir (y1) : 0.037 m y0 = y – 0.5 (yct) = 0.296 – 0.5 (0.05) = 0,271 m V=
2gY 0
=
2(9.81 )( 0.271 )
=2.306 m/dt
He = 0,271 + 0.00254 = 0,273 m Sehingga diperoleh : Q perc. = 0,46 x 0,05 x
2(9,81 )( 0,273
= 0.0521 m3/dt Koefisien debit (Cd) didapatkan : Cd =
Qparshall Qt
=
0,0297 = 0.57 0,0521
2. Mencari Koefisien Koreksi Debit (Cs) untuk Percobaan 1 : Qaliran bawah pintu
=
Cd ×b ×y × 2 gHe
= 0.57x 0,46x 0,05 x
2(9,81 )( 0,271 )
= 0,03 m3/dt Q percobaan Parshall
= 0,0297 m3/dt
Koefisien dedit (Cs) didapatkan: Cs =
Q percobaan bawah pintu 0.03 =1.022 = Q percobaan Parshall 0.0297
3. Mencari variabel yang mempengaruhi pembuatan garis energi untuk Percobaan 1 : A1 = b x y = 0,457 x 0.296
= 0.1331 m2
A2 = b x y1 = 0,457 x 0.036
= 0.0161 m2
Kelompok 13
80
Laporan Praktikum Hidrolika 0.0297
V1 (depan pintu)
= 0,1331
= 0.223m/dt
V2 (belakang pintu)
= 0,0161 = 1.844m/dt
0,0297
h1 (di depan pintu)
=
0,223 2 = 0.0025 m 2(9,81 )
1.844 2 = = 0.1734 m 2(9.81 )
h2(dibelakang pintu)
Sehingga dengan cara yang sama untuk Perhitungan debit yang lain didapatkan pada tabel perhitungan sebagai berikut: Koefisien Debit (Cd):
Perc I II III IV V
y rata
y1 rata
yo rata
v
He
Q perc.
Q di Parshall
(m)
(m)
(m)
(m/dt)
(m)
(m^3/dt)
(m^3/dt)
Cd
0,036
0,271
1,844
0,273
0,052
0,030
0,570
1,092
0.034
0,214
1,893
0,217
0,046
0,029
0,624
1,117
0.035
0,178
1,630
0,182
0,043
0,026
0,600
1,140
0.032
0,086
1,512
0,096
0,031
0,022
0,715
1,291
0.032
0,083
1,305
0,091
0,030
0,019
0,618
1,300
0,29 6 0,23 9 0,20 3 0,11 1 0,10 8
y/y0
Koefisien Koreksi Debit (Cs): Perc
Q bawah pintu (m^3/dt)
Q Parshall (m^3/dt)
Cs
I
0,030
0,030
1.000
II
0,029
0,029
1.000
Kelompok 13
80
Laporan Praktikum Hidrolika III
0,026
0,026
1.000
IV
0,022
0,022
1.000
V
0,019
0,019
1.000
y rata
y1 rata
B
A
A1
(m)
(m)
(m)
(m^2)
(m^2)
I
0,296
0,036
0,133
0,016
II
0,239
0.034
0,107
0,015
III
0,203
0.035
0,091
0,016
IV
0,111
0.032
0,050
0,015
V
0,108
0.032
0,049
0,014
Perc
0.457
v
v1
h
h1
(m/dt)
(m/dt)
(m)
(m)
I
0,223
1,844
0,003
0,173
II
0,270
1,893
0,004
0,183
III
0,279
1,630
0,004
0,136
IV
0,442
1,512
0,010
0,117
V
0,380
1,305
0,007
0,087
Perc
Kelompok 13
80
Laporan Praktikum Hidrolika
Grafik Hubungan Antara Yo Dengan Q
Grafik Hubungan Antara Y/Yo Dengan Cd
Kelompok 13
80
Laporan Praktikum Hidrolika
VIII.8.KESIMPULAN 1.
Besarnya koefisien pengaliran (Cd) dalam percobaan ini didapat
dengan cara mengkalibrasikan alat ukur parshall dengan alat ukur aliran dibawah pintu. 2.
Koefisien pengaliran (Cd) ini merupakan perbandingan antara
Qactual (dari alat ukur Pharshall) dengan Qteoritis (dari perumusan). 3.
Harga Cd yang diperoleh berkisar antara 0.40695- 0.46465 (tidak
konstan). Hal ini membuktikan adanya perbedaan antara Qactual dengan Qteoritis ini karena pada perhitungan teoritis tidak
diperhitungkan
kehilangan energi akibat geseran yang terjadi dan akibat perubahan bentuk penampang saluran. 4.
Semakin tinggi muka air di depan ambang pintu maka semakin
besar pula debit yang mengalir, karena dengan bertambahnya tekanan maka kecepatan juga akan bertambah.
Kelompok 13
80
