Mulai
Pastikan bangku hidraulik mati dan bak kecil sudah dibuang
Kalibrasi piezometer
Jalankan bangku Hidraulik
Ukur debit air berdasarkan prinsip bangku hidraulik
Baca dan catat skala piezometer untuk masing-masing piezometer
Tutup kran kontrol aliran dan matikan bangku hidarulik
Sudah didapat 8 data debit yang berbeda?
Putar kembali kran suplai air agar debit semakin mengecil
Laporan Praktikum Mekanika Fluida
Kelompok 10.1
3.1 Pendahuluan
3.1.1 Latar Belakang
Asas Bernoulli dikemukakan pertama kali oleh Daniel Bernoulli (1700 – 1782). Dalam kertas kerjanya yang berjudul "Hydrodynamica", Bernoulli menunjukkan bahwa begitu kecepatan aliran fluida meningkat maka tekanannya justru menurun.
Asas Bernoulli adalah tekanan fluida di tempat yang kecepatannya tinggi lebih kecil daripada di tempat yang kecepatannya lebih rendah . Jadi semakin besar kecepatan fluida dalam suatu pipa maka tekanannya makin kecil dan sebaliknya makin kecil kecepatan fluida dalam suatu pipa maka semakin besar tekanannya.
Kecepatan dan debit yang dimiliki oleh fluida yang mengalir dapat dicari dengan menggunakan venturimeter. Dari perubahan ketinggian fluida tersebut pada venturimeter dapat dicari berapa debit dan kecepatan fluida dengan menggunakan persamaan Bernoulli, persamaan kontinuitas dan perhitungan yang didapat dari venturimeter.
3.1.2 Tujuan
Tujuan percobaan ini adalah:
Menunjukan pengaruh perubahan penampang terhadap tinggi garis hidraulik pada masing-masing manometer
Menentukan koefisien pengaliran pada venturimeter yang digunakan
3.1.3 Alat- Alat Percobaan
Alat venturimeter
Stopwatch
Bangku Hidraulik
Beban countweight pada bangku hidraulik
3.1.4 Dasar Teori
Venturimeter adalah alat yang berdasarkan pada tabung venture yaitu alat yang dipasang dalam suatu pipa aliran untuk mengukur kelajuan cairan. Alat ini bekerja berdasarkan Efek Venturi.
Alat ini dapat dipakai untuk mengukur laju aliran fluida, misalnya menghitung laju aliran air atau minyak yang mengalir melalui pipa. Venturimeter digunakan sebagai pengukur volume fluida misalkan minyak yang mengalir tiap detik.
Venturimeter adalah sebuah alat yang bernama pipa venturi. Pipa venturi merupakan sebuah pipa yang memiliki penampang bagian tengahnya lebih sempit dan diletakkan mendatar dengan dilengkapi dengan pipa pengendali untuk mengetahui permukaan air yang ada sehingga besarnya tekanan dapat diperhitungkan. Dalam pipa venturi ini luas penampang pipa bagian tepi memiliki penampang yang lebih luas daripada bagian tengahnya atau diameter pipa bagian tepi lebih besar daripada bagian tengahnya. Zat cair dialirkan melalui pipa yang penampangnya lebih besar lalu akan mengalir melalui pipa yang memiliki penampang yang lebi sempit, dengan demikian, maka akan terjadi perubahan kecepatan.
Dalam keseharian kita menemui beberapa kejadian aliran yang melalui sebuah pipa. Tekanan air yang megalir akan berkurang dengan melalui sebuah pipa yang berhubungan dengan rumus Bernouli dibawah ini :
Z1+ ρ1γ+v122g=Z2+ρ2γ+v222g=C
Dimana nilai kontinuitas dapat di kalkulasi melalui persamaan
A1.v1 = A2.v2
Hasil dari gabungan persamaan Bernoulli dan kontinuitas akan menghasilkan persamaan perhitungan debit pada venturimeter, sebagai berikut:
Q=cA22g(h1-h2)1-A2A12
Koefisien pengaliran :
c=QA22g(h1-h2)1-(A2A1)2
3.1.5 Prosedur Kerja
Pastikan bangku hidraulik dalam keadaan mati dan air pada bak kecil sudah dibuang
Kalibrasikan tinggi piezometer sesuai dengan skalanya dengan cara menekan katup udara diatas piezometer perlahan-lahan sampai ketinggian setiap piezometer sama dan berada dalam skala pengamatan. Jika tinggi air di piezometer sudah lebih rendah dari skala pengamatan, nyalakan bangku hidraulik sebentar dan bukalah kran suplai air perlahan-lahan sampai air naik. Setelah air berada pada ketinggian yang tepat, matikan lagi bangku hidraulik.
Nyalakanlah bangku hidraulik, bukalah kran suplai air perlahan-lahan dan sedikit demi sedikit serta kran kontrol aliran seluruhnya sampai didapat debit yang dialirkan menghasilkan selisih ketinggian maksimum dari masing-masing piezometernya tetapi di dalam skala pengamatan.
Amatilah perbedaan ketinggian yang terjadi dan catatlah ketinggian air pada tiap piezometer. Kemudian, hitunglah perbedaan ketinggian piezometer h1 dan h2, dimana h1 = tinggi skala piezometer di titik A dan h2 = tinggi skala piezometer di titik D
Bersamaan dengan proses pengamatan, perhatikanlah kondisi bangku hidraulik. Jika tempat pemasangan beban mulai terangkat, pasanglah beban dan mulailah pengukuran waktu dengan cara menekan stopwatch. Setelah tempat pemasangan beban yang sudah dipasang beban mulai terangkat lagi, matikanlah stopwatch. Waktu tersebut akan menjadi acuan perhitungan debit.
Setelah data didapat, tutuplah kran control aliran dan matikan bangku hidraulik. Dapat terlihat bahwa ketinggian piezometer akan kembali sejajar.
Putar kembali kran suplai air secara perlahan untuk mendapatkan debit yang lebih kecil dari debit sebelumnya dan nyalakan kembali bangku hidraulik.
Ulangi langkah 4-7 hingga didapat data untuk 8 debit berbeda, dengan syarat besar debit harus masih dapat memberikan perbedaan ketinggian yang tampak jelas pada tiap piezometer (debit tidak terlalu kecil)
Setelah data selesai diambil, catatlah nilai koefisien pengaliran (c) pada alat venturimeter tersebut yang tertera pada bagian belakang alat.
Ya
Ya
Selesai
Selesai
3.1.6 Contoh Perhitungan
3.1.6.1 Menghitung debit aktual
W=2.5 Kg
ρ=1000Kg/m3
t=30 s
Q=3Wρ t
=3*2.51000*30
= 0.00025 m3/s
3.1.6.2 Menghitung koefisien pengaliran (c)
Q= 0.00025 m3/s
A2= 0.0002 m2
h 1 – h2 = 0.0075 m
q=9.817 m/s2
(A2A1)2 = 0.14341
c=QA22g(h1-h2)1-(A2A1)2
c=0.000250.00022g(0.0075)1-0.14341 = 0.94833
3.5 Grafik dan Analisa
3.5.1 Tabel perhitungan
a. Diamater tabung piezometer
Data alat :
No. Tabung Piezometer
A (h1)
B
C
D (h2)
E
F
G
H
J
K
L
Diameter (mm)
26
23.2
18.4
16
16.8
18.47
20.16
21.84
23.53
25.24
26
Nilai Koefisien Pengaliran ( c )
b. Perhitungan koefisien pengaliran (c)
No. Pecobaan
A (h1)
D (h2)
Pengukuran Waktu untuk Debit Bangku Hidraulik (detik)
Q (m3/s)
h (A-D)
(A2/A1)^2
c
1
168
93
30
0.00025
0.075
0.143412
0.948333
2
107
68
41
0.000183
0.039
0.143412
0.96227
3
65
38
51
0.000147
0.027
0.143412
0.929739
4
68
9
35
0.000214
0.059
0.143412
0.916471
5
203
159
35
0.000214
0.044
0.143412
1.061252
6
170
78
27
0.000278
0.092
0.143412
0.951383
7
136
67
30
0.00025
0.069
0.143412
0.988706
8
206
54
20
0.000375
0.152
0.143412
0.99922
c. Tinggi bacaan piezometer
No. Pecobaan
Pengukuran Waktu untuk Debit Bangku Hidraulik (detik)
Ketinggian Air pada Tabung (cm)
Q (m3/s)
A (h1)
B
C
D (h2)
E
F
G
H
J
K
L
1
30
168
162
138
93
96
122
134
141
147
150
151
0.00025
2
41
107
104
96
68
69
82
87
92
96
96
99
0.000183
3
51
65
62
54
38
39
47
52
55
57
57
58
0.000147
4
35
68
64
43
9
12
33
42
49
56
56
64
0.000214
5
35
203
200
185
159
160
175
182
187
193
193
194
0.000214
6
27
170
163
134
78
83
114
129
138
150
150
152
0.000278
7
30
136
131
108
67
69
94
103
112
122
122
124
0.00025
8
20
206
195
146
54
66
118
142
157
176
176
181
0.000375
3.5.2 Grafik dan Analisa
3.5.2.1 Grafik Q vs c
Tujuan pembuatan grafik
Tujuan pembuatan grafik Q vs c adalah untuk menunjukkan hubungan Q (debit) dengan c (koefisien pengaliran) dengan c di sumbu x dan Q di sumbu y, dengan menggunakan grafik scatter, dalam bentuk informasi kualitatif.
Hubungan Q dan c
Hubungan antara Q dengan c yang didapat dari praktikum adalah c umumnya berbanding lurus dengan Q, yaittu jika Q semakin besar maka c semakin besar.
Perbandingan nilai c yang didapat dari perhitungan dengan yang tertera pada alat venturimeter untuk percobaan
c yang tertera pada alat venturimeter adalah 0.94 , sedangkan hasil c yang didapat dari praktikum berbeda-beda sesuai dengan debit. Jadi, nilai c yang didapat dari perhitungan praktikum berbeda dengan yang tertera pada alat venturimeter.
3.5.2.2 Tinggi bacaan piezometer
Tujuan pembuatan grafik tersebut
Tujuan pembuatan grafik tinggi bacaan piezometer adalah untuk menunjukkan perbandingan tinggi bacaan piezometer di tiap bagian piezometer dengan Q (debit) yag berbeda-beda dalam bentuk informasi kualitaif
Hubungan tinggi bacaan pada piezometer dengan diameter tiap bagian venturimeter
Hubungan tinggi bacaan pada piezometer dengan diameter tiap bagian venturimeter yang didapat dari praktikum adalah tinggi bacaan piezometer relatif berbanding lurus dengan luas penampang pada venturimeter, bagian venturimeter yang memiliki diameter dan luas lebih besar relatif lebih besar dibandingkan dengan bagian venturimeter yang memiliki diameter dan luas lebih kecil.
3.6 Kesimpulan dan Saran
3.6.1 Kesimpulan
Perubahan luas penampang pada venturimeter berpengaruh terhadap ketinggian air pada piezometer. Ketika luas penampang pada venturimeter lebih besar maka tinggi air pada piezometer akan tinggi. Begitu sebaliknya, jika luas penampang pada venturimeter kecil maka tinggi air pada piezometer akan rendah.
Koefisien pengaliran pada alat venturimeter hasil perhitungan berbeda-beda tergantung kepada debitnya. Namun, koefisien pengaliran yang tertera pada alat venturimeter tersebut adalah 0.94. Hasil rata-rata koefisien pengaliran yang didapat beradasarkan 10 debit yang berbeda adalah 0.96967. Hasil ini mendekati koefisien pengaliran yang tertera pada alat venturimeter. Perbedaan koefisien pengaliran hasil perhitungan dengan koefisien pengaliran yang tertera pada alat venturimeter disebabkan kerana kesalahan pembacaan pada tinggi piezometer dan adanya penukaran debit saat masih dilakukan perhitungan tinggi air pada piezometer
3.6.2 Saran
Saran untuk praktikan selanjutnya, yang meletakan beban pada bangku hidraulik dan yang menghitung waktu harus lebih berkoordinasi supaya tidak terjadi selisih yang besar pada perhitungan debit, karena hal itu sangat berpengaruh terhadap perhitungan. Praktikan harus lebih teliti dalam mengukur ketinggian air pada piezometer, dan sebelum melakukan percobaan, alat venturimeter harus dicoba terlebih dahulu agar tidak terjadi kesalahan pada alat.
Mulai
Pastikan bangku hidraulik mati dan bak kecil sudah dibuang
Kalibrasi piezometer
Jalankan bangku Hidraulik
Ukur debit air berdasarkan prinsip bangku hidraulik
Baca dan catat skala piezometer untuk masing-masing piezometer
Tutup kran kontrol aliran dan matikan bangku hidarulik
Sudah didapat 8 data debit yang berbeda?
Putar kembali kran suplai air agar debit semakin mengecil
Tinggi Bacaan Piezometer
Y (mm)
