mekflu A511

of 22 /22
KATA PENGANTAR Segala puji bagi Tujan YME yang telah menciptakan alam dan seisinya sebagai suatu karunia yang besar dan tidak ternilainya indah-Nya. Maka Dia pulalah yang memberikan ketentuan sehingga “ Buku Panduan Pratikum Mekanika Fluida “ dapat diselesaikan oleh TIM Penyusun, dengan demikian dapat mendukung kegiatan Tri Dharma Perguruan Tinggi di Universitas Tanjungpura Pontianak. Buku panduan pratikum ini diperuntukan bagi mahasiswa yang mengambil mata kuliah Laboratorium Lingkungan II/TKL-321 Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Tanjungpura Pontianak. Terima kasih disampaikan kepada Tim Penyusun dan semua pihak yang telah membantu terwujudnya Buku Panduan Pratikum ini mendapat balasan yang berlipat ganda dari Tuhan Yang Maha Esa, dan dapat memberikan manfaat bagi perkembangan Ilmu Teknik Lingkungan, khususnya Ilmu Mekanika Fluida. 1

description

A

Transcript of mekflu A511

Page 1: mekflu A511

KATA PENGANTAR

Segala puji bagi Tujan YME yang telah menciptakan alam dan seisinya sebagai suatu karunia yang besar dan tidak ternilainya indah-Nya. Maka Dia pulalah yang memberikan ketentuan sehingga “ Buku Panduan Pratikum Mekanika Fluida “ dapat diselesaikan oleh TIM Penyusun, dengan demikian dapat mendukung kegiatan Tri Dharma Perguruan Tinggi di Universitas Tanjungpura Pontianak.

Buku panduan pratikum ini diperuntukan bagi mahasiswa yang mengambil mata kuliah Laboratorium Lingkungan II/TKL-321 Program Studi Teknik Lingkungan Fakultas Teknik Universitas Tanjungpura Pontianak.

Terima kasih disampaikan kepada Tim Penyusun dan semua pihak yang telah membantu terwujudnya Buku Panduan Pratikum ini mendapat balasan yang berlipat ganda dari Tuhan Yang Maha Esa, dan dapat memberikan manfaat bagi perkembangan Ilmu Teknik Lingkungan, khususnya Ilmu Mekanika Fluida.

Pontianak, Juli 2014Ketua Program StudiTeknik Lingkungan

Rizki Purnaini, ST, MTNip. 197207231998022001

1

Page 2: mekflu A511

PRAKTIKUM

ALIRAN FLUIDA PADA SALURAN TERTUTUP

A. Tujuan Pratikum

- Mempelajari aliran fluida di dalam saluran tertutup

B. Kegiatan yang dilakukan

- Mengamati pembagian tekanan sepanjang pipa.

- Mengukur besarnya debit yang mengalir di dalam pipa

- Mengukur kehilangan head minor karena katup, belokan

pipa, dan perubahan diameter pipa

- Menentukan koefisien kehilangan head pada katup,

belokan, dan perubahan diameter.

C. Landasan Teori

Aliran fluida di dalam pipa dijelaskan dengan persamaan

bernoulli. Persamaan Bernoulli adalah persamaan yang

menjelaskan gerakan fluida melalui suatu penampang. Secara

lebih rinci penjelasan persamaan bernoulli dapat dirujuk pada

buku teks (lampiran) .

Aliran fluida nyata akan mengalami kehilangan energi

(head losses, hL), yang terdiri dari kehilangan head karena

gesekan fluida dengan dinding pipa (hf) dan karena bentuk

2

Page 3: mekflu A511

geometri pipa (hl). Besarnya kehilangan head karena gesekan

dapat dihitung dengan menggunakan persamaan Darcy-

Weisbach.

Minor losses (hl) adalah kehilangan energi akibat adanya

katup (gate) , belokan (elbow), sambungan pipa (fitting) serta

percabangan pipa (T joint; V joint) dan perubahan diameter

pipa. Besarnya kehilangan minor losses dapat dihitung

menggunakan persamaan bernoulli. Secara lebih rinci

penjelasan tentang minor losses dapat dirujuk pada buku

(lampiran) .

C. Prosedur Praktikum

1. Hidupkan pompa yang telah tersedia.

2. Buka tiga katup yang telah tersedia pada pipa secara full.

3. Selanjutnya baca tekanan pipa yang terdapat pada alat

pressure switch atau baca tinggi muka air pada selang

yang tersedia.

4. Ukur debit aliran yang keluar keran. Pengukuran debit

dilakukan dengan cara menanmpung aliran air

menggunakan gelas ukur dengan interval waktu yang

ditentukan.

5. Kurangi bukaan katup perlahan-lahan dan ulangi prosedur

pengukuran. Lakukan perbuhan katup minimal sebanyak

3 kali.

3

Page 4: mekflu A511

6. Ukur suhu air untuk mendapatkan viskositas air dari tabel

viskositas terlampir

7. Catat panjang pipa dan diameter pipa

C. Data Hasil Pratikum

Percobaan

ke

Tekanan Di

TitikV

(L)

T

(dtk)1 2 3

1

2

3

4

5

...........

4

Page 5: mekflu A511

ALIRAN FLUIDA PADA SALURAN TERBUKA

1. Aliran Fluida Pada Saluran Terbuka (Skala Lab)

A. Tujuan Pratikum

- Mempelajari sifat aliran pada saluran terbuka

B. Kegiatan yang dilakukan

- Mengukur kecepatan dan debit aliran dalam saluran

terbuka

- Mengukur kemiringan muka air, radius hidraulik, dan

luas penampang aliran

- Menganalisis hubungan antara koefesien manning

terhadap kemiringan muka air, radius hidrolik, kecepatan,

dan debit

- Menentukan sifat-sifat aliran yang terjadi pada saluran

terbuka

C. Landasan Teori

Aliran fluida jika ditinjau dari mekanika aliran dibagi

menjadi dua yaitu: aliran pada saluran tertutup dan aliran pada

saluran terbuka. Pada praktikum kali in hanya akan dibahas

mengenai aliran pada saluran terbuka. Aliran pada saluran terbuka

yang licin sebenarnya bebentuk seragam (permanen) di sepanjang

5

Page 6: mekflu A511

saluran. Aliran seragam (uniform flow) menunjukkan bahwa

kecepatan aliran disepanjang saluran adalah tetap.

Sifat aliran fluida pada saluran terbuka mungkin

merupakan aliran laminer, transisi, atau turbulen. Penentuan sifat

aliran dalam saluran terbuka dapat diketahui dari besarnya nilai

bilangan reynold. Penjelasan lebih rinci tentang bilangan reynold

dapat dilihat pada buku teks (lampiran) .

Besarnya debit aliran pada suatu saluran terbuka dapat

dihitung dan ditentukan dengan berbagai cara. Pada praktikum ini

besarnya debit aliran akan dihitung dengan menggunakan sekat

uku (weir) dan dengan menggunakan Velocity-Area Method.

Sekat ukur yang digunakan adalah sekat-ukur segi empat.

Penentuan besarnya debit aliran melalui ambang dapat dipelajari

lebih jauh pada buku teks (lampiran).

Kecepatan aliran pada saluran terbuka maksimal sebesar 3

m3/det agar tetap terjadi self cleansing. Kecepatan fluida pada

saluran terbuka dipengaruhi oleh nilai kekasaran saluran.

Besarnya nilai/koefisien kekasaran setiap dinding saluran

berbeda-beda. Rumus kecepatan rata-rata (V) aliran seragam

yang banyak dipergunakan adalah rumus Emperik (didapatkan

hasil dari percobaan dilapangan) yang disebut persamaan

Manning. Secara rinci nilai koefesien manning dapat dilihat pada

buku teks (lampiran).

6

Page 7: mekflu A511

Kecepatan aliran fluida yang tinggi apabila masuk dalam

kondisi dengan kecepatan rendah, maka akan terjadi suatu

perubahan kedalaman aliran secara tiba-tiba yang disertai

terjadinya golakan atau gelombang air yang sangat jelas yang

disebut loncatan hidraulik atau hydraulic jump. Penjelasan lebih

lanjut loncatan hidraulik dapat dilihat pada buku teks (lampiran).

D. Prosedur Praktikum

1. Nyalakan multi purpose teaching flume.

2. Putar keran untuk mengatur debit air, tunggu hingga aliran

tampak tenang.

3. Tentukan dua titik pengukuran yang memiliki perbedaan

kecepatan aliran.

4. Ukur kemringan saluran dengan cara mengukur tinggi posisi

dasar saluran didua titik pengukuran terhadap lantai.

5. Ukur panjang saluran (L)

6. Ukur lebar saluran (b)

7. Ukur ketinggian aliran (h) air yang mengalir pada masing-

masing titik saluran

8. Letakkan current meter berlawanan dengan arah aliran. Ukur

banyaknya putaran dalam waktu 10 detik. Setelah itu, nilai

(n) didapatkan dengan cara menghitung banyaknya putaran

dibagi waktu. (n= banyaknya putaran/waktu)

Lakukan pada masing-masing titik

7

Page 8: mekflu A511

9. Pengukuran dilakukan sebanyak 5 kali dengan debit yang

berbeda-beda.

10. Dengan rumus konversi kecepatan, hitung kecepatan linier

aliran (V).

11. Sebaiknya dilakukan pengambilan gambar aliran pada

saluran terbuka untuk membantu ilustrasi.

12. Matikan multi purpose teaching flume.

13. Pasang sekat ukur pada saluran

14. Nyalakan multi purpose teaching flume.

15. Lakukan prosedur 2 sampai 6

16. Ukur ketinggian aliran (h) air diatas ambang sekat ukur H

(cm), dengan menggunakan penggaris kemudian hitung debit

, Q (l/dt)

17. Lakukan prosedur 8 dan 9

18. Gambarkan pola aliran, perbedaan debit dan perbedaan

ketinggian loncatan hidraulik yang terjadi pada flexy glass.

19. Buat grafik hubungan antara debit dengan ketinggian

loncatan hidraulik.

20. Lengkapi dengan foto agar dapat mengilustrasikan

perbedaan yang terjadi.

8

Page 9: mekflu A511

E. Data Hasil Perhitungan

Lebar saluran (b) =....... m

Waktu (t) =....... detik

Viskositas kinematis (v) =........ m2/s

Lebar saluran (b) =..........m

Ketinggian Datum 2 (Z2) =..........m

Ketinggian Datum 1 (Z1) =..........m

Panjang saluran (L) =..........m

Noh1

(m)

h2

(m)

Jumlah

putaran

n

(putaran/dt)

1

2

.....

.....

.....

9

Page 10: mekflu A511

Sekat ukur segi empat

Noh1

(m)

h2

(m)

hambang

(m)

Jumlah

putaran

n

(putaran/dt)

1

2

3

4

5

10

Page 11: mekflu A511

ALIRAN FLUIDA PADA SALURAN DRAINASE

A. Tujuan Pratikum

- Mempelajari sifat aliran pada saluran terbuka

B. Kegiatan yang dilakukan

- Mengukur kecepatan dan debit aliran dalam saluran

drainase

- Mengukur kemiringan muka air, radius hidraulik, dan

luas penampang aliran

- Menganalisis hubungan antara koefesien manning

terhadap kemiringan muka air, radius hidrolik, kecepatan,

dan debit

- Menentukan sifat-sifat aliran yang terjadi pada saluran

drainase

- Menentukan nilai koefesien manning di saluran drainase

C. Landasan Teori

Aliran pada saluran terbuka yang tidak licin sebenarnya

bebentuk tidak seragam (tidak permanen) di sepanjang saluran.

Aliran tidak seragam (nonuniform flow) menunjukkan bahwa

kecepatan aliran disepanjang saluran adalah tidak tetap, dalam hal

kecepatan aliran tidak tergantung pada tempat atau tidak berubah

11

Page 12: mekflu A511

menurut tempatnya dan kedalaman aliran yang bervariasi

sepanjang aliran.

Sifat aliran fluida pada saluran terbuka mungkin

merupakan aliran laminer, transisi, atau turbulen. Untuk

mengetahui sifat aliran, terlebih dahulu perlu dilakukan

perhitungan untuk mengetahui nilai bilangan Reynold (Re).

Bilangan Reynold (Re) adalah perbandingan antara efek inersia

dan viskos dalam aliran. Secara detai penjelasan tentang sifat

aliran menurut bilangan reynold dapat dibaca pada buku teks

(lampiran).

Kecepatan aliran yang terjadi pada saluran terbuka

idealnya memiliki kecepatan maksimum yang diperbolehkan agar

tetap self cleansing.Kecepatan maksimum yang diperbolehkan

adalah 3,0 m3/detik merupakan kecepatan aliran terbesar yang

tidak mengakibatkan penggerusan pada lahan saluran. Kecepatan

minimum yang diperbolehkan 0,6 m3/detik, yaitu kecepatan aliran

terendah di mana tidak terjadi pengendapan pada saluran

(tercapainya self cleansing) dan tidak mendorong pertumbuhan

tanaman air dan gang-gang. Besarnya nilai kecepatan aliran untuk

setiap bentuk dan besarnya nilai koefesien manning dapat

dipelajari lebih lanjut pada buku teks (lampiran).

D. Prosedur Praktikum

12

Page 13: mekflu A511

1. Pilih lokasi yang baik pada badan air dengan lebar,

kedalaman, kemiringan dan kecepatan yang dianggap tetap,

sepanjang 2 meter. Harus diperhatikan agar tidak ada

rintangan, halangan atau gangguan lainnya sampai tempat

pengamatan hilir

2. Ukur lebar saluran (b) .

3. Ukur ketinggian aliran (h) air disepanjang lebar saluran

dengan jarak tertentu

4. Gambar penampang aliran sungai yang didapat

5. Ukur kecepatan aliran dengan cara melepaskan alat

pelampung ditengah saluran drainase pada jarak tertentu,

catat waktu yang dibutuhkan dari titik awal pelepasan

pelampung sampai titik akhir.

6. Lakukan pengukuran kecepatan minimal sebanyak 5 kali

pengulangan

E. Data Hasil Pengukuran

Lebar Saluran :Panjang Sal :Rh :

NOts

Vm/s

h(m)

1234

13

Page 14: mekflu A511

567KEBOCORAN AIR PADA PIPA

A. Tujuan Pratikum

- Mendemostrasikan Kebocoran air pada saluran pipa

B. Landasan Teori

Kebocoran air merupakan salah satu permasalahan yang

sering timbul bagi konsumen PDAM. Salah satu akibat yang

dirasakan oleh pelanggan yakni tidak sampainya distribusi air.

Selain itu juga kualitas air yang didistribusikan akan menurun.

Akibat kebocoran tekanan aliran juga akan mengalami

penurunan. Penjelasan lebih lanjut tentang jenis-jenis

kebocaran, cara proteksi kebocoran dapat di baca pada

buku .....

14

Page 15: mekflu A511

LAMPIRAN

Munson, R.B, Young, F.D, dan Okiishi, H.T. (......), “ Mekanika

Fluida Edisi Keempat Jilid1 dan 2”. Penerbit: Erlangga,

Jakarta

Streeter, L.V, dan Wylie, B. (......).” Mekanika Fluida Edisi

Delapan Jilid 1 dan 2”. Penerbit: Erlangga, Jakarta

White, M.F. (.....).” Mekanika Fluida Edisi Kedua Jilid 1 dan 2.”

Penerbit: Erlangga, Jakarta

15