PRAKTIKUM 7 TEOREMA BERNOULLI
1.
Maksud dan Tujuan a. Untuk menyelidiki validitas Persamaan Bernoulli ketika diaplikasikan ke aliran air yang steady pada pipa yang bergradasi dimensi nya. b. Menentukan besarnya koefisien debit (Cd). c. Mengamati pembagian tekanan sepanjang pipa konvergen-divergen.
2.
Alat dan Bahan a. Bernoulli’s Theorem Demostration Apparatus b. Hydraulics Bench c. Stop watch d. Air
3.
Teori Teori – Teori – Persamaan Persamaan Bernoulli :
+ 2 + = + 2 + Dengan:
p : tekanan statis yang terdeteksi pada lubang di samping v : kecepatan fluida z : elevasi vertikal fluida Jika tabung horizontal, perbeaan tinggi bisa diabaikan yaitu z 1 = z2
+ 2 = + 2
Dengan peralatan Bernoulli ini, tinggi tekanan statis p, diukur dengan menggunakan manometer secara langsung dari keran tekanan berlubang
ℎ =
dengan demikian Persamaan Bernoulli dapat ditulis menjadi:
ℎ + = ℎ +
....................................... ....................................... (1)
Tinggi tekanan total (h0) bisa dihitung:
0ℎ = ℎ + 2 ()
dari Persamaan Bernoulli, didapat bahwa h10= h20. Kecepatan aliran diukur dengan mengukur Volume (V) selama periode waktu tertentu (t). Ini menghasilkan debit volume
( = ) ( = )
yang sebaliknya memberikan kecepatan aliran melalui luasan yang
didefinisikan sebagai A.
Untuk aliran fluida yang inkompressibel, konservasi massa menyebutkan bahwa volume juga terkonservasi
= = = [] + ℎ = + ℎ
(m3/d).............................................(2)
Dengan mensubtitusikan persamaan (2) ke persamaan (1), maka: .......................................(3)
dari persamaan (3) besarnya v2 bisa didapat:
= √ 1−2.((ℎ − −ℎ)) Sehingga Qth didapat:
= .√1− 2 ((ℎ −− ℎ)) = Besarnya Koefisien Debit:
4. Nomenklatur Judul Kolom
Lambang
Tipe
Deskripsi
Volume Terkumpul
V
m3
Diukur
Diambil dari skala pembacaan pada hydraulics bench. Volume yang terkumpul diukur dalam liter lalu konversikan ke m 3 untuk perhitungan (dibagi dengan 1000)
Waktu Pengumpulan
t
s
Diukur
Waktu untuk mengumpulkan volume air pada hidraulics bench
Debit
Qv
m3/s
Dihitung
Lambang Manometer
hx
Jarak ke Pipa
Luasan Pipa
A
= =
Diberikan Label identifikasi label
m
Letak keran manometer yang diberikan sebagai jarak dari data Diberikan pada keran h1. Lihat di bagian dimensi.
m2
Diberikan
Luasan pipa pada setiap keran. Lihat di bagian dimensi.
Tinggi Statis
h
m
Diukur
Nilai terukur dari manometer. Pembacaan manometer diambil dalam mm air. Konversikan ke m air untuk perhitungan.
Kecepatan
v
m2/s
Dihitung
Keepatan aliran dalam pipa = Qc/A
m
Dihitung
m
Dihitung
m
Diukur
Posisi alat pengukur tinggi tekanan total dari data pada keran h 1
Diukur
Nilai terukur diambil dari h8. Adalah tinggi yang tercatat dari alat pengukur tinggi tekanan total
Tinggi Dinamis Tinggi Total
H0
Jarak ke Pipa Pembacaan Alat h8
5.
Satuan
m
2 ℎ + 2
Prosedur Percobaan a.
Letakkan peralatan persamaan Bernoulli pada hydraulics bench lalu mengatur nivo agar permukaannya horizontal, hal ini dilakukan untuk mengukur tinggi yang akurat pada manometer.
b.
Hubungkan inlet ke suplai aliran bench, yaitu dengan cara menutup katup bench dan katup kontrol aliran lalu menyalakan pompa. Selanjutnya perlahan-lahan katup bench dibuka untuk mengisi alat percobaan (test rig ) dengan air.
c.
Untuk mengisi air dari keran tekanan dan manometer, tutup kedua katup bench dan katup kontrol aliran, dan buka sekrup pengisi udara dan pindahkan tutupnya dari katup pengatur udara. Buka katup bench dan biarkan aliran air mengalir melalui manometer untuk menghilangkan seluruh udara yang ada, kencangkan sekrup pengisi udara dan buka katup bench dan katup kontrol aliran. Kemudian buka sedikit katup pengisi udara untuk membiarkan udara masuk ke bagian atas manometer. Lalu kencangkan kembali sekrup ketika tinggi manometer mencapai tinggi yang diinginkan. Jika dibutuhkan, tinggi manometer bisa disesuaikan menggunakan sekrup pengisi udara dan pompa tangan yang disediakan. Ketika menggunakan pompa tangan dalam sistem, sekrup harus ditutup setelah pemompaan.
d.
Pembacaan harus dilakukan pada tiga macam debit. Ambil set pertama pembacaan pada debit maksimum (h1-h5 besar), kemudian kurangi debit volume sehingga memberikan perbedaan tinggi h 1-h5 sekitar 50 mm. Lalu ulangi percobaan utuk menghasilkan perbedaan tinggi yang berada diantara kedua test di atas. Catat semua datanya.
e.
Ukur volume dengan waktu yang telah ditentukan dengan menggunakan tangki volumetrik untuk menentukan besarnya debit. Lamanya pengumpulan air sekurangkurangnya satu menit untuk mengurangi kesalahan pengukuran waktu.
6. Data Teknis
Gambar 1. Dimensi Pipa Saluran
Posisi tabung
Lambang manometer
Diameter (mm)
Jarak dari A (m)
A
h1
25,0
0,0000
B
h2
13,9
0,0603
C
h3
11,8
0,0687
D
h4
10,7
0,0732
E
h5
10,0
0,0811
F
h6
25,0
0,1415
Gambar 2. Skema Peralatan
7. Sumber Rujukan
Armfield. 2001. Instruction Manual. Bernoulli’s Theorem Demostration F1 -15. England: Armfield.
Bambang Triatmodjo. 2012. Hidraulika 1. Cetakan ke-13. Yogyakarta: Beta Offset
