Petunjuk Praktikum Mekanika Fluida dan Hidraulika

Laboratorium Hidroteknik Fakultas Teknik I-

Universitas Riau

1

A. Maksud dan Tujuan

1. Menentukan besar koefisien debit (Cd).

2. Mengamati pembagian tekanan sepanjang pipa konvergen-divergen (Pipa

Venturimeter).

B. Alat dan Bahan

1. Venturimeter merk Tecquipment.

2. Hydraulic Bench.

3. Stop watch

C. Prosedur Percobaan

1. Datarkan kedudukan alat Venturimeter dengan cara sebagai berikut ini:

a. Alirkan air dengan membuka katup pengatur debit dan katup

hydraulic bench selama beberapa saat untuk menghilangkan

gelembung-gelembung udara yang terdapat di dalam alat

Venturimeter.

b. Secara perlahan-lahan tutup katup pengatur debit, kemudian katup

hydraulic bench sehingga air akan naik ke dalam tabung piezometer.

c. Setelah air masuk ke dalam piezometer, datarkan kedudukan

permukaan air tersebut dengan mengatur sekrup di bawah

Venturimeter sedemikian rupa sehingga permukaan air pada tiap-tiap

piezometer terletak pada angka skala yang sama, maka Venturimeter

sudah siap digunakan.

2. Alirkan air dengan debit tertentu, dan lakukan pengukuran (h1-h5) dapat

diatur dengan mengatur katup hydraulic bench dan katup pengatur debit.

Bila katup hydraulic bench dibesarkan, maka menaikkan permukaan air

di piezometer, sedangkan pembesaran katup pengatur debit akan

menurunkannya.

3. Untuk mendapatkan tinggi muka air yang dikehendaki, bisa juga

dilakukan pengurangan tekanan-tekanan di dalam piezometer dengan

membuka pentil udara dibagian atas manifold.

4. Setelah aliran cukup stabil, lakukan pengukuran debit dan amati / ukur

tinggi air pada setiap piezometer.

5. Ulangi prosedur tersebut untuk debit-debit yang lain.

6. Gambarkan hubungan antara debit (Q).dengan (h1-h5), dan koefisien

debit (C).

PERCOBAAN I

ENERGI PADA FLUIDA

Petunjuk Praktikum Mekanika Fluida dan Hidraulika

Laboratorium Hidroteknik Fakultas Teknik I-

Universitas Riau

2

D. Tabel Hasil Pengamatan

Tabel 1.1. Hasil pengamatan percobaan Venturimeter

No

Volume (V)

(ml)

Waktu (t)

(s)

H1

(mm)

H2

(mm)

H3

(mm)

H4

(mm)

H5

(mm)

H6

(mm)

1

2

3

E. Hitungan

1. Dasar Teori

Perhatikan aliran fluida melalui pipa konvergen-divergen seperti terlihat

pada Gambar 1.1. Luas tampang lintang 1 di bagian hulu a1 di bagian tengah a2

dan pada tampang lintang-n adalah an . Tabung-tabung piezometer pada tampang-

tampang tersebut dicatat sebagai h1, h2, dan hn.

Dengan menganggap tidak terjadi kehilangan energi sepanjang pipa dan

tinggi kecepatan serta piezometer h tetap pada masing-masing tampang lintang

tersebut, maka Persamaan Bernouli pada keadaan tersebut adalah,

n

nh

g

uh

g

uh

g

u+=+=+

222

2

2

2

2

1

2

1 (1.1)

dengan u1, u2 dan un, kecepatan aliran melalui tampang 1, 2, dan n.

Persamaan Kontinuitas

QAUAUAU nn =×=×=×2211

1

2

21A

AUU ×= (1.2)

dengan Q adalah debit aliran.

Dengan mensubtitusi Persamaan 1.2 ke Persamaan 1.1, maka didapat,

2

2

2

1

2

1

2

2

2

22h

g

uh

A

A

g

u+=+

(1.3)

dan menyelesaikan persamaan tersebut untuk u2 didapat,

Petunjuk Praktikum Mekanika Fluida dan Hidraulika

Laboratorium Hidroteknik Fakultas Teknik I-

Universitas Riau

3

( )

( )2

12

21

2

/1

2

aa

hhgu

−

−= (1.4)

sehingga Qtheori didapat

22

UAQth =

( )

( )2

12

21

2

/1

2

aa

hhgaQth

−

−= (1.5)

Gambar 1.1. Keadaan ideal pada Venturimeter

Dalam praktek, akan terjadi kehilangan tenaga antara tampang 1 dan 5, juga

aliran pipa tidak benar-benar seragam/konstan pada tampang-tampang tersebut.

Dengan demikian debit yang sebenarnya sedikit lebih kecil dari hasil hitungan

dengan rumus di atas, oleh karena itu rumus di atas diberi koefisien (C) yang

besarnya berkisar antara 0.92 sampai 0.99.

Distribusi tekanan ideal sepanjang pipa konvergen-divergen bisa dihitung

dari Persamaan Bernouli sebagai berikut ini,

g

uuhh

n

n2

22

1

1

−=− (1.6)

Untuk keperluan perhitungan dan perbandingan hasil percobaan dengan

hitungan, maka (hn-h1) bisa dinyatakan sebagai bagian dari tinggi tenaga

kecepatan pada penyempitan sebagai berikut:

Petunjuk Praktikum Mekanika Fluida dan Hidraulika

Laboratorium Hidroteknik Fakultas Teknik I-

Universitas Riau

4

2

1

2

2

1

2

2

2

1

2n

a

a

a

a

gu

hhn

−

=

− (1.7)

2. Contoh Hitungan

a. Menghitung debit sebenarnya (Qnyata)

t

VQnyata = � det/......

3mQnyata = (Debit rata-rata)

b. Menghitung debit teoritis (Qth)

( )

( )2

15

51

5

/1

2

aa

hhgaQth

−

−= � det/......

3mQth =

c. Menghitung koefisien debit (Cd)

...==th

nyata

Q

QCd

d. Menghitung tinggi kecepatan di suatu titik

gA

Q

g

u th

*2

1*

22

5

22

5 = � mmg

u....

2

2

5=

Tabel 1.2. Hasil hitungan percobaan Venturimeter

No V t h1=hA h5=hE h1-h5 (h1-h5)^0.5 Qnyata Qth

Uji (m3) (det) (mm) (mm) (m) (m) m3/dt

m

3/dt

Cd

1

2

3

Tabel 1.3. Distribusi tekanan sepanjang Venturimeter (Percobaan ke….)

Qth = ……………. mm3/s

U52/2g = ……………..mm

Titik

(n)

hn

(mm)

(hn-h5)act

(mm)

Diameter

(mm)

An

(mm2)

gA

Q

g

uh

n

thnn

*2

1*

2 2

22

==

(mm)

(hn-h5)teo

(mm)

(hn-h5)act

-

(hn-h5)teo A B C D E F G H

1

2

3

4

6

Petunjuk Praktikum Mekanika Fluida dan Hidraulika

Laboratorium Hidroteknik Fakultas Teknik I-

Universitas Riau

5

Gambar 1.2. Sketsa alat Venturimeter

Tabel 1.4. Jarak tabung piezometer (mm)

Keterangan A B C D E F

Jarak (x) 76.08 15.8 7.4 3.5 5 65.46

Jarak dari A 0 60.28 68.68 72.58 81.08 141.54

Tabel 1.6. Dimensi tabung piezometer

Daftar

Titik Diameter (mm) Piezometer

A (1) 25.00 h1

B (2) 13.90 h2

C (3) 11.80 h3

D (4) 10.70 h4

E (5) 10.00 h5

F (6) 25.00 h6

F. Pembahasan

G. Kesimpulan

H. Lampiran

1. Sketsa Alat

2. Grafik

3. Laporan sementara

Petunjuk Praktikum Mekanika Fluida dan Hidraulika

Laboratorium Hidroteknik Fakultas Teknik I-

Universitas Riau

6

PENJELASAN TENTANG ALAT

Hydraulic Bench

Sebenarnya hydraulic bench mencakup bebrbagai macam alat yang

sangat lengkap untuk menunjukkan sifat-sifat fluida diam maupun

bergerak. Alat yang tercakup misalnya dapat mengukur dan

mendemonstrasikan : tekanan hidrostatis, aliran melalui bendung,

tekanan jet, debit melalui lubang, kehilangan energi di saluran, aliran

terbuka, kehilangan energi di belokan dan masih banyak lagi lainnya.

Venturimeter dan Piezometer

Untuk pengujian persamaan Bernoulli akan digunakan sebuah pipa

konvergen-divergen acrylic yang tembus pandang. Bila debit aliran

konstan, maka kecepatan dibeberapa lokasi sepanjang tabung tersebut

tidak akan sama tetapi tergantung pada luas tampangnya. Ingat Q = V.A,

maka jika A (luas tampang) berkurang, V (kecepatan aliran) akan naik

apabila Q (debit) dibuat konstan.

Pada tabung venturi tersebut dipasang 6 buah pipa plastik

(piezometer) yang kemudian diatur tegak berjajar. Sebagian air dari

venturi mula-mula mengisi pipa plastik hingga pada ketinggian tertentu

dan tidak bertambah lagi, yaitu pada saat tekanan di dalam venturi di

lokasi terpasangya tiap-tiap pipa sama dengan tekanan hidrostatis akibat

air dalam pipa. Dengan demikian tinggi muka air dalam pipa diukur dari

Petunjuk Praktikum Mekanika Fluida dan Hidraulika

Laboratorium Hidroteknik Fakultas Teknik I-

Universitas Riau

7

tempat terpasangnya pipa pada venturi merupakan tekanan hidrostatis

aliran air dilokasi tersebut.

Petunjuk Praktikum Mekanika Fluida dan Hidraulika

Laboratorium Hidroteknik Fakultas Teknik I-

Universitas Riau

8

LAPORAN SEMENTARA

P R AKTIKUM HIDRAULIKA

PERCOBAAN I. ENERGI PADA FLUIDA

Alat yang digunakan :

1.

2.

3.

4.

5.

Hasil Percobaan

No

Volume (V)

(ml)

Waktu (t)

(s)

H1

(mm)

H2

(mm)

H3

(mm)

H4

(mm)

H5

(mm)

H6

(mm)

1

2

3

Tanggal Praktikum :

Kelompok :

No NAMA NIM TTD DOSEN/ASISTEN

1

2

3

4

5

6

7