CL Pendahuluan Dan Osborn-Reynold Clear

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA

2011

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pada era globalisasi seperti sekarang ini, banyak sekali perkembangan – perkembang yang terjadi di setiap sisi kehidupan, mulai dari derasnya aliran informasi dan lainnya yang tentu saja membawa perubahan yang baik maupun yang buruk, salah satu perubahan tersebut adalah dalam bidang bangunan yang dalam hal ini terperinci dalam ilmu teknik sipil Dunia Teknik Sipil tidak terpisah dari bangunan-bangunan yang berhubungan dengan air. Mata kuliah yang menunjang pengetahuan keairan keairan salah satunya adalah Hidrolika. Hidrolika. Sari bahasan yang digaris besarkan pada mata kuliah ini adalah saluran terbuka yang dalam kehidupan sehari-hari banyak sekali kita temui, berupa sungai, parit, gorong-gorong dsb. Banyak teori yang menjelaskan tentang pemahaman saluran terbuka, dan pengaplikasiannya di lapangan. Bukan hanya teori saja yang dibutuhkan dalam pemahaman, namun pengaplikasian yang nyata dilapangan pun harus kita pahami secara jelas. Oleh karena banyaknya teori tentang hal tersebut sehingga dirasa perlu melakukan praktikum hidrolika ini agar mahasiswa tidak hanya memahami teori saja tapi juga paham dengan penerapan aplikasi di lapangan.

1.2 Tujuan

Adapun tujuan penulisan laporan praktikum ini adalah sebagai berikut : 1. Sebagai evaluasi atas praktikum yang telah dilakukan sebelumnya. 2. Menyelaraskan Menyelaraskan antara teori dan praktek di lapangaan. 3. Mempelajari masalah-masalah yang dihadapi dalam kehidupan sehari-hari yang berkaitan dengan saluran air.

MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA [RC09-1333]

1

The world's largest digital library

Try Scribd FREE for 30 days to access over 125 million titles without ads or interruptions! Start Free Trial Cancel Anytime.








2011

BAB II PERCOBAAN OSBORNE – REYNOLDS 2.1 Tujuan Percobaan

Tujuan dari dilakukan percobaan ini antara lain : 1. Menghitung besarnya bilangan Reynolds (Re) untuk menentukan macam aliran yang terjadi apakah aliran laminer, transisi atau turbulen dalam percobaan yang telah dilakukan. 2. Membuat grafik profil dari kecepatan aliran aliran dalam yang terjadi pada pada percobaan yang telah dilakukan dengan memakai persamaan teoritis. 3. Menyatakan hubungan antara bilangan Reynold Re, faktor gesek f,dan debit Q sekaligus grafik hubungan antar ketiga bilangan tersebut sesuai dengan percobaan yang telah dilakukan. 2.2 Alat – alat yang Digunakan

Adapun alat – alat dan bahan lain yang diperlukan selama percobaan ini adalah : 1. Pesawat Osborne – Reynolds (O – R)

Kelereng

∅

 








2011

Contoh alat Osborn Reynold yang digunakan dalam praktikum

2. Termometer untuk menghitung suhu 3. Stopwatch untuk menghitung waktu yang dibutuhkan untuk mendapatkan volume (Debit) 4. Gelas ukur ( kapasitas 1000cc) untuk manampung air yang keluar selama waktu yang telah ditentukan 5. Reservoir air dengan stop kran 6. Zat pewarna untuk membedakan air sehingga kita bisa melihat macam aliran yang terbentuk

2.3 Teori

1. Bilangan Reynolds (Re) Adalah suatu bilangan / angka untuk mengidentifikasi perbedaan antara aliran laminer dan turbulen yang didapat dari suatu percobaan dengan menggunakan bermacam-macam








2011

dimana : Re

: Bilangan Reynold

Q

: Debit aliran (m /dtk)

D

: Diameter pipa (m)

V

: kecepatan rata2 (m/s

v

: viskositas kinematik (m /s)

3

2

)→

  

2

2. Macam Aliran a. Aliran Laminer adalah aliran dimana gaya kekentalan lebih besar daripada gaya kelembaman sehingga aliran dipengaruhi oleh kekentalan, di mana partikel-partikel cairan bergerak secara teratur menurut lintasan-lintasan arusnya dan berlapis-lapis seolah-olah lapisan yang satu menggelincir di atas lapisan yang lainnya. besarnya faktor gesek f pada aliran laminer adalah :

ƒ=

 

Dimana :

ƒ = Faktor gesek Re = Bilangan Reynold b. Aliran Turbulen adalah aliran dimana gaya kelebaman relative lebih besar daripada gaya kekentalan. Pada aliran ini, partikel-partikel cairan bergerak pada lintasan yang tidak teratur atau pada lintasan sembarang. Pada aliran turbulen terjadi pusaran-pusaran sehingga aliran mendapatkan hambatan dari gesekan dan tumbukan antar partikel cairan itu sendiri. Besarnya faktor gesek f pada aliran alir an turbulen pada pipa adalah :

ƒ=

 

c. Aliran transisi adalah aliran di antara aliran laminer dan turbulen yang merupakan merupakan suatu aliran peralihan yang biasanya sulit untuk diamati kelakuannya.pada aliran transisi besarnya faktor gesek pada aliran transisi :








2011

 = -2 log(    )    √ √  atau f 

1,325

     5,74    ln  0 ,9 D 3 , 7 . Re      

2

Dimana:

ɛ = Tinggi kekasaran dinding pipa (m) Menurut hasil percobaan yang dilakukan oleh Reynolds menunjukkan :

Re < 2000



aliran laminer

Re > 2800



aliran turbulen

2000 ≤ Re ≤ 2800  aliran transisi Contoh bentuk macam aliran dalam pipa

3. Hubungan antara faktor gesek dengan Tegangan Geser

f 

8.  .V

2

dimana :

τ = tegangan geser (N/m) ρ

3

= kerapatan air (kg/m )

V = kecepatan rata2 dalam aliran (m/s) ( m/s)








Profil kecepatan aliran adalah arus

ų

2011

yang terjadi pada suatu aliran. Kecepatan garis

arus terbesar ųmax pada pipa terjadi pada sumbunya. a. Aliran Laminer 1 / 7

  m ax

 r  r     0 r  0 

b. Aliran Turbulen

ų = ( 1 + 1,33 √ƒ ) x

Vturbulen - 2,04 √ƒ x Vturbulen x log {

ro – r

}

R ųmax =

( 1 + 1,33 √ƒ ) x Vturbulen

2.4 Prosedur Pelaksanaan

1. Untuk pengamatan aliran maka pesawat O-R dibuat mendatar posisinya sehingga pipa percobaan dalm posisi vertikal. 2. Aliran debit dalam pipa pesawat O-R dengan mengatur stopkran yang menghubungkan menghubungkan pesawat O-R dengan tampungan air. 3. Jaga permukaan air dalam pesawat O-R tetap konstan dengan memasang pipa pembuangan pembuangan kelebihan air. 4. Tabung zat warna diisi dan selanjutnya ujung injector diturunkan sampai mulut genta bagian atas. 5. Diamkan air dalam pesawat O-R selama 5 menit kemudian ukur temperatur air dalam pesawat O-R tersebut. 6. Buka stopkran pada pesawat O-R dengan mengatur besarnyaaliran (debit) yang dikehendaki dalam pipa percobaan. 7. Pengukuran debit yang lewat dalam pipa percobaan dilakukan dengan mengukur volume aliran (m3) yang terjadi dengan menampung air yang mengalir kedalam gelas ukur selama selang waktu tertentu (detik) dengan menggunakan stop watch. 8. Alirkan zat warna lewat jarum j arum injector sehingga tampak macam aliran yang terjadi dalam pipa. 9. Amati dan catat macam aliran yang terjadi dengan indikasi garis arus yang terbentuk oleh zat warna dalam pipa percobaan (aliran laminer atau turbulen). 10. Ulangi percobaan diatas dengan variasi debit (paling sedikit 15 kali) sehingga akan terlihat macam aliran mulai laminer sampai turbulen. 11. Untuk pengamatan profil kecepatan maka tutup stopkran pengatur aliran pada pipa










2011

13. Amati tetesan bola zat warna dalam pipa percobaan yang mengalami perubahan bentuk menjadi profil paraboloida. 14. Lakukan pengamatan pengamatan profil kecepatan ini dengan mengatur bukaan stopkran pengatur aliran dalam pipa sehingga diperoleh aliran laminer atau turbulen.

2.5 Tugas

1. Menyatakan jenis aliran yang diamati terhadap besaran bilangan Reynolds dari hasil pengukuran yang dilakukan. Catatan : teoritis menyatakan bahwa untuk aliran laminer besaran Re, 2000 dan turbulen Re > 2800. 2. Menyatakan hubungan antara bilangan Reynolds dengan faktor gesek ( f ) dan bilangan Reynolds dengan tegangan geser (

τ ). Menggambarkan kedua grafik hubungan tersebut.

3. Menyatakan Menyatakan hubungan antara debit ( Q ) dengan tegangan geser (

τ ) dan menggambarkan

grafik hubungan tersebut. 4. Membuat perkiraan profil kecepatan aliran dari hasil percobaan yang dilakukan pada debit-debit yang menyebabkan aliran laminer dan turbulen dengan memakai persamaanpersamaan teoritis. 5. Beri kesimpulan hasil percobaan yang saudara lakukan. lak ukan.

2.6 Hasil Percobaan dan Perhitungan 1. Data hasil percobaan Osborne-Reynolds Osborne-Reynolds dan perhitungan 2

-5

2

D = 10 mm = 0.01 m ; A = 78.5 mm = 7,85 x 10 m o

Suhu air = 29 C, didapat dari table karakteristik fisik air : 



ν = 0.823 x 10 -6 m2 /s ρ = 995.98 kg/m 3








2011

Maka nilai ε adalah 0,0015 mm

DATA PRAKTIKUM HIDROLIKA PERCOBAAN OSBORN-REYNOLD

No.

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

Volume

Waktu

Q

Qrata-rata

V

Jenis Aliran

10^-6 m3

(detik)

m3/det

lt/det

m/det

Pengamatan

100

10

0,00001

100

10

0,00001

0,010

0,127

Laminer

1547,856

100

10

0,00001

230

10

0,000023

228

10

0,0000228

0,023

0,292

Laminer

230

10

0,000023

320

10

0,000032

318

10

0,0000318

0,032

0,406

318

10

0,0000318

400

10

0,00004

405

10

0,0000405

0,040

400

10

0,00004

455

10

0,0000455

450

10

0,000045

450

10

0,000045

485

10

0,0000485

490

10

0,000049

490

10

0,000049

540

10

0,000054

535

10

0,0000535

540

10

0,000054

605

10

0,0000605

605

10

0,0000605

Jenis Aliran

f

τ

Laminer

0,041

0,084

3549,749

Turbulen

0,041

0,435

Laminer

4932,501

Turbulen

0,038

0,774

0,512

Laminer

6217,221

Turbulen

0,036

1,160

0,045

0,575

Laminer

6991,149

Turbulen

0,035

1,424

0,049

0,622

Transisi

7558,696

Turbulen

0,034

1,633

0,054

0,686

Transisi

8332,624

Turbulen

0,033

1,936

0,061

0,771

Transisi

9364,528

Turbulen

0,032

2,375

Re

Teori








XIII

XIV

XV

XVI

XVII

XVIII

435

5

0,000087

440

5

0,000088

465

5

0,000093

465

5

0,000093

460

5

0,000092

490

5

0,000098

490

5

0,000098

480

5

0,000096

505

5

0,000101

505

5

0,000101

505

5

0,000101

525

5

0,000105

530

5

0,000106

525

5

0,000105

540

5

0,000108

540

5

0,000108

535

5

0,000107

545

5

0,000109

550

5

0,00011

550

5

0,00011

2011

0,093

1,180

Turbulen

14343,464

Turbulen

0,029

5,009

0,097

1,240

Turbulen

15065,797

Turbulen

0,029

5,459

0,101

1,287

Turbulen

15633,344

Turbulen

0,028

5,824

0,105

1,342

Turbulen

16304,081

Turbulen

0,028

6,269

0,108

1,372

Turbulen

16665,248

Turbulen

0,028

6,514

0,110

1,397

Turbulen

16974,819

Turbulen

0,028

6,727

2. Hubungan a. Antara bilangan Reynolds Reynolds (Re) dan faktor faktor gesek (f) No.

1 2 3 4

Re

F

1547,856

0,041

3549,749

0,041

4932,501

0,038

6217,221

0,036

No.

10 11 12 13

Re

f

11041,372

0,031

11789,502

0,030

13517,941

0,029

14343,464

0,029








2011

Grafik hubungan Re dan f 0.05

1

0.04

2 3 4

0.04

5

6

7

8

9

0.03

) f ( k e 0.03 s e G r 0.02 o t k a F

10

11

12

13 14 15 16 1718 1718

`

0.02

Aliran Turbulen

Aliran Laminer

0.01

0.01

0.00 0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

Bilangan Reynolds (Re)

b.Antara Bilangan Reynold (Re) No.

1 2 3 4 5 6

dan Tegangan geser (τ)

Re

τ (N/m)

1547,856

0,084

3549,749

0,435

4932,501

0,774

6217,221

1,160

6991,149

1,424

7558,696

1,633

No.

10 11 12 13 14 15

Re

τ (N/m)

11041,372

3,169

11789,502

3,554

13517,941

4,516

14343,464

5,009

15065,797

5,459

15633,344

5,824








2011

Grafik hubungan Re dan τ 8.00

7.00

17 16

18

15

6.00

14 13

) 5.00 τ ( r e s e 4.00 G n a g n 3.00 a g e T

Aliran Turbulen

12 11

`

10 9 8

Aliran Laminer

2.00

5

6

7

4 3

1.00

2 1 0.00 0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

Bilangan Reynolds (Re)

c.Hubungan antara antara No.

1 2 3 4 5 6

debit (Q) dan tegangan geser geser (τ)

Q (m3/det)

τ (N/m)

10000,000

0,084

22933,333

0,435

31866,667

0,774

40166,667

1,160

45166,667

1,424

48833,333

1,633

No.

10 11 12 13 14 15

Q (m3/det)

τ (N/m)

71333,333

3,169

76166,667

3,554

87333,333

4,516

92666,667

5,009

97333,333

5,459

101000,000

5,824










2011

Grafik hubungan Q dan τ 8.00

7.00

17 16

18

15

6.00

14 ) 5.00 τ ( r e s e 4.00 G n a g n 3.00 a g e T

13

Aliran Turbulen

12 11

10 9 8

Aliran Laminer

2.00

5

6

7

4 3

1.00

2 1 0.00 0

20000

40000

60000

Debit (mm3/det)

3. Profil Kecepatan a. Aliran Laminer 

 r  r     0

1 / 7

80000

100000

120000








No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15

2011

Pias (r) m -0,00500

(m/det) 0,000

-0,00400

0,202

-0,00300

0,224

-0,00250

0,231

0.200

-0,00200

0,237

0.150

-0,00100

0,247

0.100

-0,00050

0,251

0.050

0,00000

0,255

0.000

0,00050

0,251

0,00100

0,247

0,00200

0,237

0,00250

0,231

0,00300

0,224

0,00400

0,202

0,00500

0,000

υ

Profil Kecepatan Aliran Laminer 0.300 0.250

-0.00600

-0.00400

-0.00200

0.00000

0.00200

0.00400

0.00600








No.

Pias (r) m

2011

υ

(m/det) TIdak

1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

-0,00500

Profil Kecepatan Aliran Turbulen

Terdefinisi -0,00400

0,897

1.200

-0,00300

0,997

1.000

-0,00250

1,029

0.800

-0,00200

1,055

0.600

-0,00100

1,097

0.400

-0,00050

1,114

0.200

0,00000

1,129

0,00050

1,114

0,00100

1,097

0,00200

1,055

0,00250

1,029

0,00300

0,997

0,00400

0,897

0.000 -0.00600

-0.00400

-0.00200

0.00000

0.00200

0.00400

CL Pendahuluan Dan Osborn-Reynold Clear

Recommend Documents