Laporan praktikum Hidraulika

BAB I Aliran Melalui Uap

1.1 Tujuan

Adapun tujuan praktikum ini adalah : 1. Mempelajari aliran melalui peluap ambang tipis 2. Mengukur debit yang melalui ambang thompson dan menghitung koefisien debitnya 3. Mengetahui hubungan antara kedalaman aliran dengan debit 4. Mempu menggambarkan kurva lengkung debit

1.2 Dasar Teori

Peluap merupakan suatu bukaan pada salah satu sisi kolam atau tangki yang berfungsi untuk mengukur debit yang dari hulu. Debit diukur berdasarkan tinggu energi ( Head ( Head H), yaitu muka air yang diukur dari puncak peluap (tinggi peluapan). Berdasarkan ketebalannya, peluap ada dua macam, peluap ambang tipis (t < 0,5 H) dan peluap amban g tebal (t > 0,66 H). Berdasarkan muka air hilir, peluap ada dua macam yaitu peluap terendam dan peluap terjunan. Peluap disebut terendam jika muka air dihilir melebihi puncak peluap sedangkan pada peluap terjunan, muka air hilir lebih rendah dari puncak peluap. Bentuk peluap dibedakan menjadi peluap segitiga, segi empat dan trapesium. Ambang Thompson merupakan peluang ambang tipis berbentuk segitiga. Debit yang mengalir melalui peluap segitiga dihitung dengan rumus :

       Thompson memberikan rumus debit sebagai berikut ;

.  Kedua rumus disederhanakan menjadi :

   . ITENAS | LAPORAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA

1

Dimana : Q = Debit aliran (m³/s) C = Koefisien debit α = 90 H = Kedalaman air ambang peluap Kurva lengkung debit sangat berguna untuk perencanaan bangunan air, terutama jika harus merencanakan suatu bangunan air pada daerah tertentu yang belum ada bangunan air disekitarnya. Debit yang diketahui, diperlukan untuk mendinensi saluran, tampungan dan menentukan muka air maksimal suatu bangunan air.

1.3 Rumus yang digunakan

1. Ambang Thompson :

∆Hℎ  ℎ     .∆ .∆ C. Thompson = 1,39

2. Udik Bendung

 

       ∆∆  2     3.

Buat perhitungan debit pada ambang Thompson dan hulu bendung

4.

Gambarkan lengkung H dan Q pada ambang thompson

5.

Gambarkan kurva lengkung H dan Q pada hulu be ndung

6.

Gmbarkan kurva lengkung C dan H pada hulu bendung

ITENAS | LAPORAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA

2

1.4 Alat yang digunakan

Adapun alat yang digunakan pada praktikum ini yaitu : 1. Bak pasir ( flume) 2. Peluap ambang Thompson 3. Alat ukur kedalaman aliran ( point gauge meter ) 4. Alat tulis

1.5 Langkah Percobaan

Adapun langkah-langkah yang harus dilakukan pada praktikum ini yaitu : 1. Baca tinggi muka air awal pada ambang Thompson dan hulu bendung 2. Alirkan air kedalam flume, atur bukaan pintu dihulu untuk mendapatkan variasi nilai debitnya 3. Baca tinggi muka air awal pada ambang Thompson dan hulu bendung setiap perubahan nilai debit dihulu. 4. Lakukan pengukuran secara berulang dengan debit yang bervariasi agar diperoleh data lengkung debit

1.6 Contoh Perhitungan

Tabel 1.1 Perhitungan debit pada peluap Ambang Thomson dan Udik Bendung Thompson No

H awal (m)

H akhir (m)

∆H (m³/dt)

Q (m)

1

0.14330

0.18470

0.04140

0.00048

2

0.14330

0.20050

0.05720

0.00109

3

0.14330

0.20360

0.06030

0.00124

4

0.14330

0.22830

0.08500

0.00293

5

0.14330

0.23190

0.08860

0.00325

6

0.14330

0.24580

0.10250

0.00468

7

0.14330

0.25600

0.11270

0.00593

8

0.14330

0.25630

0.11300

0.00597

9

0.14330

0.26970

0.12640

0.00790

10

0.14330

0.27510

0.13180

0.00877

11

0.14330

0.29120

0.14790

0.01169

12

0.14330

0.30270

0.15940

0.01410

13

0.14330

0.30930

0.16600

0.01561

14

0.14330

0.31540

0.17210

0.01708

15

0.14330

0.31920

0.17590

0.01804


3

16

0.14330

0.33850

0.19520

0.02340

17

0.14330

0.34830

0.20500

0.02645

18

0.14330

0.37450

0.23120

0.03573

19

0.14330

0.38290

0.23960

0.03906

20

0.14330

0.39280

0.24950

0.04322

Udik Bendung A Q (m²) (m)

H awal (m)

H akhir (m)

∆H (m³/dt)

b (m)

V (m/s)

V²/2g (m)

H (m³/dt)

C

0.26840

0.28000

0.01160

0.50

0.00580

0.00048

0.08358

0.00036

0.01196

0.74159

0.26840

0.28310

0.01470

0.50

0.00735

0.00109

0.14798

0.00112

0.01582

1.09366

0.26840

0.28900

0.02060

0.50

0.01030

0.00124

0.12050

0.00074

0.02134

0.79624

0.26840

0.29220

0.02380

0.50

0.01190

0.00293

0.24605

0.00309

0.02689

1.32835

0.26840

0.29620

0.02780

0.50

0.01390

0.00325

0.23366

0.00278

0.03058

1.21455

0.26840

0.30150

0.03310

0.50

0.01655

0.00468

0.28251

0.00407

0.03717

1.30498

0.26840

0.30300

0.03460

0.50

0.01730

0.00593

0.34259

0.00598

0.04058

1.44995

0.26840

0.30700

0.03860

0.50

0.01930

0.00597

0.30914

0.00487

0.04347

1.31657

0.26840

0.31400

0.04560

0.50

0.02280

0.00790

0.34630

0.00611

0.05171

1.34284

0.26840

0.31420

0.04580

0.50

0.02290

0.00877

0.38280

0.00747

0.05327

1.42602

0.26840

0.32260

0.05420

0.50

0.02710

0.01169

0.43149

0.00949

0.06369

1.45501

0.26840

0.32290

0.05450

0.50

0.02725

0.01410

0.51745

0.01365

0.06815

1.58524

0.26840

0.32920

0.06080

0.50

0.03040

0.01561

0.51335

0.01343

0.07423

1.54324

0.26840

0.33630

0.06790

0.50

0.03395

0.01708

0.50307

0.01290

0.08080

1.48726

0.26840

0.33360

0.06520

0.50

0.03260

0.01804

0.55330

0.01560

0.08080

1.57059


4

0.26840

0.34100

0.07260

0.50

0.03630

0.02340

0.64463

0.02118

0.09378

1.62960

0.26840

0.34510

0.07670

0.50

0.03835

0.02645

0.68966

0.02424

0.10094

1.64938

0.26840

0.35810

0.08970

0.50

0.04485

0.03573

0.79657

0.03234

0.12204

1.67594

0.26840

0.36640

0.09800

0.50

0.04900

0.03906

0.79714

0.03239

0.13039

1.65924

0.26840

0.37700

0.10860

0.50

0.05430

0.04322

0.79596

0.03229

0.14089

1.63454



  ∆

Thompson

Q

= 0,14330 m = 0,18470 m = = 0,14330 0,18470 = 0,04140 m =

 –  1,39×∆  1,39× 0,04140

= = 0,00048 m



Udik Bendung

  ∆

= 0,26840 m = 0,28 m =

  –

= 0,28 0,26840 = 0,01160 m

b

= 0,5 m

A

=b

×∆ ×   1,39×∆   1,39× 0,04140  ,, 0, 0 8358  ,×,  , , 0,00036 ∆ 

= 0,5 0,01160 = 0,00580 Q

=

= = 0,00048 m V

= =



=

H

=

=

m/s

m


5

= 0,01160 + 0,00036 = 0,01196 m³/dt C

= =

 ×, ,×,

= 0,74159

1.7 Kurva dan Grafik

0.05000 0.04500 0.04000 0.03500 Q

0.03000 0.02500 0.02000 0.01500 0.01000 0.00500 0.00000 0.00000 0.05000 0.10000 0.15000 0.20000 0.25000 0.30000

∆H

Grafik 1.1 Hubungan Q dan ∆H Thompson


6

0.05000 0.04500 0.04000 0.03500 0.03000 Q 0.02500

0.02000 0.01500 0.01000 0.00500 0.00000 0.00000

0.02000

0.04000

0.06000

0.08000

0.10000

0.12000

∆H

Grafik 1.2 Hubungan Q dan ∆H Udik Bendung

1.80000 1.60000 1.40000 1.20000 C 1.00000

0.80000 0.60000 0.40000 0.20000 0.00000 0.000000.020000.040000.060000.080000.100000.120000.140000.16000

H


7

Gambar 1.3

Hubungan C dan H Udik

Bendung

1.8 Dokumentasi

Gambar 1.1

Pengukuran pada hulu

bendung

Gambar 1.2 Pengukuran pada ambang thompson

1.9 Kesimpulan


8

BAB II Distribusi Kecepatan

2.1 Tujuan

Adapun tujuan pratikum ini yaitu : 1. Mampu mengukur kecepatan aliran arah vertikal dan tranversal menggunakan alat ukur current meter dan menghitung kecepatan rerata aliran 2. Mempu menggambarkan profil distribusi kecepatan 3. Mempu menghitung koefisien koreksi momentum dan koefisien koreksi kinetis

2.2 Dasar Teori

Kecepatan aliran pada setiap penampang saluran terbuka mempunyai bentuk atau profil berupa kurva distribusi kecepatan. Profil distribusi kecepatan pada saluran terbuka ada dua macam, yaitu distribusi keceptan arah vertikal diperoleh dengan melakukan pengukuran kecepatan pada beberapa titik disepanjang kedalaman aliran sedangkan distribusi kecepatan arah transversal diperoleh dengan membagi lebar saluran menjadi beberapa ti tik dan melakukan pengukuran kecepatan secara vertikal pada titik-titik tersebut kemudian dibuat kurva dengan menghubungkan titik-titik kecepatan pada kedalaman yang sama.

Kecepatan rerata suatu aliran dapat diperoleh dengan merata-rata kecepatan dari 1, 2 dan 3 titik pengukuran saja, sebagaimana ditulis pda persamaan berikut :

  , ̅ 0,5 (,  ,)


9

̅  0,5 (,  2,) , ̅  ,  ,3  , atau

Distribusi kecepatan vertikal pada setiap tampang saluran terbuka berbeda-beda, tergantung koefisien distribusinya. Oleh karena itu ada koefisien dist ribusi kecepatan, yaitu koefisien koreksi energi kinetik (α) dan koefisien momentum (β), yang ditulis dala m persamaan sebagai berikut :

  .   =  .    .   =  . 

Dimana : α = koefisien koreksi energi kinematik β = koefisien koreksi momentum Vi = kecepatan pada kedalaman h V = kecepatan aliran Ai = luas pias A = luas tampang saluran


Ai = h × bi A=h×B Debit Thompson :

  .∆

 

Q dari percobaan :


10

      = 

Hitung koefisien koreksi energi kinetik (α)



Hitung koefisien koreksi momentum (β)



Gambarkan profil distribusi kecepatan


Adapun alat yang digunakan pada praktikum ini yaitu : 1. Bak air flume 2. Ambang Thompson 3. Currentmeter lengkap dengan alat bantu 4. Alat ukur kedalaman aliran ( point gauge meter ) 5. Stopwatch 6. Meteran

2.5 Langkah Percobaan

Adapun langkah-langkah yang harus dilakukan pada praktikum ini yaitu : 1. Baca tinggi muka air awal pada ambang Thompson 2. Ukur kedalaman aliran (H) pada flume dengan menggunakan meteran. Pengukuran dilakukan saat aliran sudah stabil 3. Hitung dan ukur titik pengukuran arah vertikal pada 0.2H , 0.6H dan 0.8H 4. Ukur lebar flume (B) dan bagi dengan sejumlah titik pengukuran arah transversal dengan jarak yang sama (misal : 0.2B , 0.25B dan 0,5B) 5. Lakukan pengukuran kecapatan aliran pada titik 0.2H , 0.6H dan 0.8H. pengukuran tersebut dilakukan pada titik-titik 0.2B , 0.25B dan 0.5B. 6. Lakukan pengukuran kecepatan dengan menghitung jumlah putaran currentmeter selama 20 detik pada setiap posisi titik-titik pengukuran. Pengukuran kecepatan tiap titik dilakukan dua kali.


11

2.6 Contoh Perhitungan

Perhitungan Kecepatan H ambang Thompson

= 0,3147 m

Debit Thompson

= 0,0169 m 3/s

Kedalaman aliran saluran= 0,313 m

0.2 H

0.6 H

0.8 H

Titik

V

V

V

I

0,6

0,3

0,4

II

0,4

0,4

0,1

III

0,4

0,4

0,2

V = 0,11 m/s Kecepatan Rata-Rata Pengukuran Titik 1

Pengukuran Titik 2 V (m/s)

Pengukuran 3

Titik

V (m/s)

I

0.3

|− | ×100% 177.7114

0.5

|− | ×100% 362.8524

0.4

|− | ×100%

II

0.4

270.2819

0.25

131.4262

0.45

316.5671

III

0.4

270.2819

0.3

177.7114

0.35

223.9967

 0,1433   0,3147    ×∆  1,39×0,1714

V (m/s)

270.2819

. .

∆H

=

= 0,3147 – 0,1433 = 0,1714 m

Q

=

=

= 0.016906 m

h

= 0,313 m

b

= 0,5 m

A

= b x h = 0,5 x 0,313 = 0.1565 m²

V

=

.

  ..  

0.108026 m/s

    ∑   =  . . =

×)+(,×,)   (,,×, )+(,   ×,+,×,+,×,

10162.59


12

.

  ∑= . . =

×)+(,×,)   (,,×, )+(,   ×,+,×,+,×,

1515.107

Titik 0,2 h = 0.2 x 0,313 = 0,0626 Titik 0,6 h = 0.6 x 0,313 = 0,1878 Titik 0,8 h = 0,8 x 0,313 = 0,2504 

Pengukuran Titik 1

̅|−| ,  |,−,|

= 0,3 m/s

. 



×100%

,

×100%177.7114 %

Pengukuran Titik 2 .

̅ 0,5 (,  ,) = 0,5 (0,6 + 0,4) = 0,5

|− | ×100% |,,−, | ×100%362.8524 %

. 

Pengukuran Titik 3 .

̅  ,,+,++,,+ , 0, 4   =

|− | ×100% |,,−, | ×100%270.2819 %

.

2.7 Kurva dan Grafik 0.7 0.6 0.6 0.5 0.4 ) 0.4 s / m (

0.3

V0.3

0.2 0.1 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Ketinggian (m)

Grafik 2.1 Pembacaan kecepatan pada titik I


13

0.45

0.4

0.4

0.4 0.35 0.3 ) s / 0.25 m (

V 0.2

0.15

0.1

0.1 0.05 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Ketinggian (m)

Grafik 2.2 Pembacaan kecepatan pada titik II

0.45

0.4

0.4

0.4 0.35 0.3

) s / 0.25 m ( V

0.2

0.2

0.15 0.1 0.05 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Ketinggian (m)

Grafik 2.3 Pembacaan kecepatan pada titik III


14

Distribusi Kecepatan Di Titik 1,2,3 0.7 0.6 0.5 ) s / 0.4 m (

Series1

V0.3

Series2

0.2

Series3

0.1 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Ketinggian (mm)

Grafik 2.4 Pembacaan kecepatan pada titik I,II,III 300

270.2819047

270.2819047

250 % 200 0 0 1 ×  150 /̅ |

177.7114285



− 100



|

50 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Ketinggian (m)

Grafik 2.5


15

400

362.8523808

350 300 250 ) s / 200 m (

177.7114285 131.4261904

V150

100 50 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Ketinggian (m)

Grafik 2.6 350

316.5671427

300

270.2819047

250

223.9966666

200

) s / m150 ( V

100 50 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Ketinggian (m)

Grafik 2.7


16

400 350 300 250 ) s / 200 m (

Series1 Series2

V150

Series3

100 50 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Ketinggian (m)

Grafik 2.8 0.45

0.4

0.4

0.4 0.35

0.3

0.3 0.25

) s / m 0.2 ( V

0.15 0.1 0.05 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Ketinggian (m)

Grafik 2.9


17

0.6 0.5 0.5 0.4 0.3

) s / 0.3 m (

0.25

V

0.2 0.1 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Ketinggian (m)

Grafik 2.10 0.5

0.45

0.45

0.4

0.4

0.35

0.35 0.3 ) s / 0.25 m ( V

0.2

0.15 0.1 0.05 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Ketinggian (m)

Grafik 2.11


18

0.6 0.5 0.4 ) s / 0.3 m (

Series1 Series2

V

0.2

Series3

0.1 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

Ketinggian (m)

Grafik 2.12

2.8 Dokumentasi

Gambar 2.1


19

Gambar 2.2

Gambar 2.3

2.9 Kesimpulan


20

BAB III Energi Spesifik

3.1 Tujuan

Adapun tujuan dari praktikum ini yaitu : 1. Mengetahui prinsip-prinsip dasar aliran terbuka, meliputi jenis aliran dan tinggi energi, meliputi energi potensial, energi kinetik dan energi spesifik 2. Mengenal salah satu bentuk aliran berubah cepat (rapidly varied flow) 3. Mengetahui hubungan antara kedalaman dan energi spesifik dan menggambar kurva energi spesifik

3.2 Dasar Teori

Tinggi energi saluran terbuka terhadap seuatu garis refrensi terdiri dari tiga komponen, yaitu energi elevasi, energi tekanan dan energi kinetik, yang ditulis dalam persamaan :

   Hz    2

Apabila refrensi yang digunakan adalah dasar saluran, maka tinggi energi di sebut energi spesifik. Energi spesifik terdiri dari tinggi tekanan dan tinggi kecepatan.

  Es  2

Pada debit konstan dapat dibuat suatu kurva hubungan antara kedalam dan aliran (H) dan energi spesifik (Es) yang disebut kurva energi spesifik. Sebaliknya pada suatu energi spesifik yang sama dapat dibuat suatu kurva hubungan antara debit (Q) dan kedalaman aliran (H). Setiap debit mempunyai dua kedalaman yang berbeda, yaitu kedalaman alam (y1) dan (y2). Kedua kedalaman dihitung dengan persamaan momentum berikut :

 2   .   ..0

Pada kurva energi spesifik, semakin bertambah kedalamn aliran, yaitu energi akan semakin berkurang mencapai titik minimum (krisis) lalu akan bertambah kembali sebanding dengan perubahan kedalamn aliran. Energi spesifik minimum dicapai pada kedalam kritis dan debit maksimum dapat dihitung dengan persamaan berikut :


21

       2     3 . 

atau

 . 

= 1

Kurva energi spesifik terdiri dari tiga komponen energi, yaitu : energi spesi fik, energi potensial dan energi kinetik. Energi potensial berupa garis lurus yang membentuk sudut 45º terhadap kedua sembu sedang energi asimtotis terhadap kedua sumbu. Berdasarkan kedalaman aliran, kurva energi spesifik dan kurva hubungan antara kedalaman dan debit dibagi menjadi dua bagian kedalam aliran lebih dari kedalamn kritis disebut aliran subkritis dan aliran super kritis, jika kedalamn aliran kurang dari kedalaman kritisnya. Jenis aliran dapat dibedakan berdasarkan nila angka Froude (Fr) yang ditulis dengan persamaan berikut :

  

Jika Fr < 1 disebut aliran sub kritis (aliran mengalir) Jika Fr > 1 disebut aliran super kritis Jika Fr = 1 disebut aliran kritis (aliran meluncur)


1. A = b × y 2. 3. 4. 5. 6.

Es  dh  V  Q  ByQ         √      ITENAS | LAPORAN PRAKTIKUM HIDRAULIKA

22


Adapun alat yang digunakan pada praktikum ini yaitu : 1. Bak air ( flume) 2. Peluap ambang Thompson 3. Alat ukur kedalaman air ( point gauge meter ) 4. Alat tulis 3.5 Langkah Percobaan

Adapun langkah-langkah yang harus dilakukan pada praktikum ini yaitu : 1. Alirkan air kedalam flume pada debit tertentu sesuai yang ditetapkan asisten 2. Baca muka air awal pada ambang Thompson 3. Buka pintu air ke hilir bendung diatur untuk mendapatkan variasi kedalaman air. Baca tinggi muka air dihilir bendung setiap perubahan bukaan pintu air 4. Lakukan percobaan 3 berulang-ulang dengan bukaan pintu hilir yang bervariasi 3.6 Contoh Perhitungan Satuan Dalam cm

Satuan Dalam m

H akhir Thompson

31,13

0,3113

H awal Thompson

14,33

0,1433

ΔH

16,8

0,168

Y2 awal

1,34

0,0134

Y1 awal

1,46

0,0146

Subkritis

2

FR2

ES2

NO

Y2

A2

V2

1

0,1

0,0500

0,3216

0,0053

0,3247

0,0916

2

0,1049

0,0525

0,3066

0,0048

0,3022

0,0960

3

0,1142

0,0571

0,2816

0,0040

0,2661

0,1045

4

0,1172

0,0586

0,2744

0,0038

0,2559

0,1073

5

0,1193

0,0597

0,2696

0,0037

0,2492

0,1093

6

0,444

0,2220

0,0724

0,0003

0,0347

0,4306

7

0,1563

0,0782

0,2058

0,0022

0,1662

0,1448

8

0,1756

0,0878

0,1831

0,0017

0,1395

0,1636

9

0,1003

0,0502

0,3206

0,0052

0,3232

0,0918

10

0,1132

0,0566

0,2841

0,0041

0,2696

0,1036


23

Superkritis

2

FR1

ES1

No

Y1

A1

V1

1

0,0863

0,04315

0,3727

0,0071

0,4050

0,0788

2

0,0781

0,03905

0,4118

0,0086

0,4704

0,0721

3

0,0491

0,02455

0,6550

0,0219

0,9438

0,0564

4

0,0489

0,02445

0,6577

0,0220

0,9496

0,0563

5

0,0467

0,02335

0,6887

0,0242

1,0174

0,0563

6

0,0363

0,01815

0,8860

0,0400

1,4846

0,0617

7

0,0284

0,0142

1,1324

0,0654

2,1454

0,0792

8

0,0261

0,01305

1,2322

0,0774

2,4351

0,0889

9

0,0501

0,02505

0,6419

0,0210

0,9156

0,0565

10

0,0361

0,01805

0,8909

0,0405

1,4970

0,0620

Kritis YC

Ac

Q MAKS

Vc

0,0472

0,0236

0,0175

0,7411

2

0,1240

FR

Ec

1

0,1374

3.7 Kurva dan Grafik 0.50 0.45 0.40 0.35 0.30 ) m0.25 ( Y

0.20 0.15 0.10 0.05 0.00 0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.45

0.50

ES (m)

Grafik 3.1 kurva lengkung energi spesifik


24

3.8 Dokumentasi

Gambar 3.1 pengukuran pada aliran subkritis

Gambar 3.2 pangukuran pada aliran superkritis 3.9 Kesimpulan


25

Laporan praktikum Hidraulika

Recommend Documents