Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter

8/17/2019 Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter

1/63

PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA 2014

Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter

1.1 Pendahuluan

Eksperimen ini bertujuan untuk mengetahui debit dan koefisien aliran dari

venturimeter melalui debit aktual serta tinggi dan luas tabung yang diukur di

eksperimen. Alat yang digunakan adalah venturimeter yang merupakan alat untuk

mengukur debit cairan yang melalui pipa. Alat ini terdiri dari tabung pendek yang

menyempit ke suatu tenggorokan di tengah tabung. Fluida akan mengalir sepanjang

pipa yang kemudian melalui bidang kontraksi pada tenggorokan tersebut dengan

kecepatan yang lebih besar dari pada kecepatan pada pipa. Peningkatan kecepatan ini

akan berhubungan dengan penurunan tekanan yang tergantung pada laju alir,

sehingga dengan mengukur perubahan tekanan yang dibaca melalui manometer, debit

bisa di hitung.

Eksperimen ini akan menggunakan efek venturi yang merupakan salah satu

contoh dari penerapan prinsip hukum Bernoulli. Dimana suatu fluida tak mampat

mengalir melalui suautu pipa. ecepatan fluida harus meningkat untuk memenuhi

persamaan kontinuitas, sementara tekanannya harus menurun karena hukum

kekekalan energi. Efek ini ditemukan oleh ilmuan !talia yang bernama "lovanni

Batista #enturi.

$ontoh penerapan efek venturi di kehidupan nyata antara lain %

• Pada kapiler system peredaran darah• Di kota besar dimana angin bertiup melalui bangunan&bangunan• Pada alat menyelam dimana efek tersebut digunakan untuk mengalirkan udara

untuk bernafas• Pada karburator untuk menyedot bensin dari mesin• Pada alat pemadam kebakaran yang menggunakan gelembung

Kelompok 12 (Kelas C) | 1


2/63


1.2 Tujuan Percobaan

Percobaan ini bertujuan untuk %'. Praktikan dapat memvisualisasikan pengaruh dari perubahan penampang

terhadap tinggi garis hidrolik pada masing&masing manometer(. Praktikan dapat menentukan koefisien pengaliran pada alat venturimeter

yang di gunakan).

1.3 Alat-alat Praktikum

Pada percobaan ini akan di gunakan alat&alat sebagai berikut %

'. #enturimeter

#enturimeter merupakan alat untuk mengukur debit cairan yang melalui

pipa. Alat ini terdiri dari tabung pendek yang menyempit ke suatu

tenggorokan di tengah tabung.

Gambar 1 : Venturimeter



3/63


4/63


1.4 Da ar Teori

'. .' *ukum Bernoulli

Pada aliran fluida yang kontinyu dan tidak termampatkan 1uncompressible2,

energy total pada setiap penampang akan tetap sama apabila di asumsikan aliran

tanpa gesekan. Energy total ini terdiri dari ) 1tiga2 komponen, yaitu energy

potensial ,sering di sebut sebagai tinggi tempat 1ditulis dengan symbol 32, energy

spesifik yang sering disebut sebagai tinggi tekan 1ditulis dengan symbol p45g2 dan

energy kinetic , yang sering disebut sebagai tinggi kecepatan 1ditulis dengan

symbol #(4(g2.

/ecara matematis, energy total tersebut dikenal sebagai persamaan Bernoulli,

yang dituliskan sebagai berikut %

Dimana %

3 6 7inggi tempat 1m2

p45g 6 7inggi tekan 1m2

8* '&( 6 ehilangan energy antara titik ' dan ( 1m2

P 6 7ekanan hidrostatis 6 5gh 1m2

h 6 7inggi kolam air 1dibaca pada manometer2 1m2

v 6 ecepatan aliran 1m4detik2



5/63


Pada percobaan ini, sumbu pipa ditempatkan hori9ontal, sehingga 3' 6 3( dan

persamaan Bernoulli dapat ditulis sebagai%

h 'V 1

2

2 g 6 h ( :V 2

2

2 g : 8* '&(

Dengan demikian *ukum Bernoulli dapat dinyatakan dengan %

* 6 h :V 2

2 g

Dimana * adalah energy total yang akan mempunyai nilai tetap sepanjang pipa jika tidak terjadi kehilangan energy 18* '&( 6 -2

'. .( eadaan 7emperatur Pada /aat Percobaan

/uhu pada 0aktu percobaan rata&rata (; o$. Dengan mengetahui suhu saat

percobaan, maka kita dapat menghitung nilai massa jenis 152 dan gravitasi 1g2 pada

0aktu percobaan. Dimana satuan masa jenis adalah kg4m)

dan gravitasi adalahm ( 4det.

1.! Pro edur Percobaan

"itun# Debit

'. Pastikan semua peralatan yang di perlukan sudah disiapkan(. /iapkan ember yang telah di berikan tanda pada selang yang mengalirkan air

pada alat venurimeter sebelah kiri.).


6/63


;. /etelah volume air mencapai batas yang sudah di tandai pada ember, dengan

serentak stop0atch dan pompa air di stop.=. *itung volume air pada ember dengan menggunakan gelas ukur >. $atatlah 0aktu dan volume yang di dapat untuk pengujian keran di buka '4)?. @alu lakukan kembali percobaan untuk mendapatkan 0aktu pengisian ember

dengan bukaan (4) dan )4) keran, sampai batas tanda ember yang sudah ada. $atat lah 0aktu yang di dapatkan dari ) pengujian tersebut.


7/63


. ika ada gelembung&gelembung pada pipa manometer, maka di hilangkan

dulu dengan ditarik pipanya;. $atat tinggi air dalam '' pipa manometer=. atikan pompa air

1.$ Pro edur Perhitun#an

Kelompok 12 (Kelas C) | "

M#la$

Pe%mp#la% Da'a T$%&&$ a$* +$ +alam

ma%ome'e* (,) -ol#me a$* (-) .ak'# (')


8/63


7idak

Ca

Ca

Gambar %-2 Dia#ram Alir Perhitun#an dan Anali i data Percobaan Teorema &ernoulli

1.' Data dan "a il Percobaan

arak antar pipa penyadapan dalam percobaan ini dapat dilihat pada "ambar '&(

diba0ah ini %

Kelompok 12 (Kelas C) | /

$'#%& L#as pe%ampa%&e%'#*$me'e* (A) De $' al$*a% ( )

A%al$s$s Da'a T$%&&$ e%e*&5 'eo*$'$s (

'eo*$'$s) T$%&&$ e%e*&5 p*ak'$s (

6e+a 7 8

9am a* 9a*$s T$%&&$ Teka% +a%9a*$s T$%&&$ E%e*&$ +$ sepa%:a%&

;$mp#la% as$lP*ak'$k#m

;elesa$


9/63


Gambar %-3 (arak antar Pi)a Pen*ada) dalam Percobaan teorema &ernoulli

Diameter alat 7eorema Bernoulli pada masing&masing titik penyadapatan adalah

sebagai berikut %

Tabel %-1 Diameter dan +ua Alat Teorema &ernoulli

7itik Diameter 1d2

1mm2

@uas 1A2

1mm( 2

A (= ;)-,B (),( ((,>$ '?, (=;,D '= (-','E '=,? ((',>F '?, > (=?,-" (-,'= )'?,?* (',? )>;,-! (),;) );,-

(;,( ;--,?(= ;)-,

Data hasil pengamatan pada kegiatan praktikum disajikan pada 7abel -&( dan -&)

diba0ah ini %

Tabel %-2 Tin##i Muka Air di Manometer

Kelompok 12 (Kelas C) |


10/63


7itik Pipa arak

antar

7itilk

Diameter 7inggi air

di

manometer

saat tidak

ada aliran

7inggi air

di

manometer

saat ada

aliran

7inggi

Energi

Praktis

1mm2 1mm2 1mm2 1mm2 1mm2A (= '-; (-) ?B (- (),( '-; ('( '->$ '( '?, '-; '> )D ' '= '-= = &'-E '; '=,? '-= '(- '

F '; '?, > '-= '; ?" '; (-,'= '-; '>> >(* '; (',? '-; '? ?! '; (),;) '-= ' )

'; (;,( '-= (-= '--(- (= '-= (-? '-(

Tabel %-3 Pencatatan Volume dan ,aktu

#olume 1@iter2 aktu 1detik2# ' # ( # ) t' t( 7 )

'(,>(- '(,>(- '(,>(- () (',- (-,;

1. Anali i Data

'.?.' Debit Aliran


11/63


' 6V t 3 6 cm

) 4detik

( '(,>( '(,>(

aktu 1t2 1detik2 () (' (-Debit 1 2 1mm ) 4detik2 -,;;) -,=-; -,=)=

Debit rata&rata

1mm) 4detik

-,; ?

'.?.( oreksi Pembacaan 7inggi Air di anometer

arena sulitnya untuk menetapkan alat secara hori9ontal, maka pembacaan

tinggi air perlu dikoreksi dahulu, dengan cara sbb %

• Datum diambil dari tinggi air maksimum disaat tidak ada aliran 6 .. mm• 7inggi air di manometer B saat tidak ada aliran 6 . mm• 7inggi air di manometer B saat ada aliran sebelum dikoreksi 6 . mm•

7inggi air di manometer B saat ada aliran setelah dikoreksi 6 . mm

Dengan cara yang sama, semua hasil pencatatan dikoreksi dan tabelkan.

Tabel %-! Tin##i ner#i Prakti

Titik Pi)a Tin##i air di Tin##i air di Tin##i air di Tin##i ner#i Tin##i ner#i



12/63


manometer

aat tidak ada

aliran

manometer

aat ada

aliran

manometer

aat ada

aliran/terkorek i

Prakti Prakti /

terkorek i

0mm 0mm 0mm 0mm 0mmA '-; (-) (-) ? ?& '-; ('( ('( '-> '->

'-; '> '> ) )D '-= = ; &'- &''

'-= '(- '' ' ')'-= '; ';) ? >

G '-; '>> '>> >( >(" '-; '? '? ? ?

'-= ' ' ? ) (( '-= (-= (-; '--5 '-= (-? (-> '-( '-'

'.?.) 7inggi Energi 7eoritis

7inggi energy merupakan penjumlahan dari 7inggi 7ekan dan 7inggi ecepatan

yang diperoleh dari perhitungan berikut %

• 7inggi tekan diperoleh dari hasil koreksi pembacaan tinggi muka air saat

terjadi aliran, setelah dikoreksi % * tekan 6 . m•

Dengan diameter sebesar (= mm 1manometer A2, maka luas penampangnyaadalah ;)-, mm (

• ecepatan di titik $ adalah 6 v 6Q A 6 mm4detik

• 7inggi kecepatan di titik A 6 * kecepatan 6v2

2 g 6 . m

• 7inggi energy di titik A 6 * 6 * tekan : * kecepatan 6 .. mm

*asil perhitungan lengkap untuk seluruh titik pipa adalah , sbb %

Tabel %-$ Tin##i ner#i Teoriti



13/63


Titik

Pi)a

Diam

eter

+ua

Penam)an#

0A

Debit 06 Tin##i

Tekan

5ece)atan

0V

Tin##i

5ece)ata

n 0V 272#

Tin##i

ner#i

"

0mm 0mm 2 0mm37detik 0mm 0mm7detik 0mm 0mm

A 2$ !3%/8 )> ''>,=; ? >- ,= -,-(;) ' ?,-(;

& 23/2 422/' )> ''>,=; '-> ??;,-> -,-) (->,-)

1 /4 2$!/8 )> ''>,=; ) ' -=, -,'--? ') ,'--

D 1$ 2%1/1 )> ''>,=; &'' '?=-,)= -,'>=) ? ,'>=

1$/ 221/' )> ''>,=; ') '=?>,;- -,' ;' ''),' ;

1 /4' 2$ /% )> ''>,=; > ') ;, = -,- ) ' >,-

G 2%/1$ 31 / )> ''>,=; >( ''>),;( -,->-' '>(,-

" 21/ 4 3'!/% )> ''>,=; ? >,=; -,-;-> '? ,-;-

23/!3 43!/% )> ''>,=; ( ?=-,- -,-)>> ' (,-)>

( 2!/24 !%%/ )> ''>,=; > >,- -,-(? ' ,-(?

5 2$ !3%/8 )> ''>,=; '-' >- ,= -,-(;) (-',-(;

1. .4 Perbedaan Tin##i ner#i Prakti dan Teoriti

Perbedaan hasil perhitungan tinggi energy teoritis dan tinggi energy hasil

percobaan 1praktis2 ditentukan berdasarkan persamaan berikut %

G beda 6∣ H Teoritis − H Praktis ∣

H Praktis H '--G 6 G

*asil perhitungan perbedaan tinggi energy praktis dan teroritis ini dapat di lihat

pada 7abel '&> berikut %

Tabel %-' Perbedaan Tin##i ner#i Prakti dan Teoriti



14/63


Titik Tin##i ner#i Teoriti

0mm

Tin##i ner#i Prakti

0mm

9eli ih 0

A ' ?,-(; ' ? -,-'(=& (->,-) (-> -,-'??

') ,'-- ') -,-> =

D ? ,'>= ? -,' >?

''),' ; '') -,'(?)

' >,- ' > -,-=>)

G '>(,- '>( -,- -=

" '? ,-;- '? -,-(>'

' (,-)> ' ( -,-' (

( ' ,-(? ' -,-' -

5 (-',-(; (-' -,-'(

1.8 Gra;ik Tin##i Tekan dan Tin##i ner#i

/0 100 120 140 1!0 1/0 200 2200

0=000

100=000

1 0=000

200=000

2 0=000

9*a>k T$%&&$ Teka% +a% T$%&&$ E%e*&$

"aris tinggi tekan dan tinggi

energy di sepanjang alat teorema Bernoulli dapat digambarkan sebagai berikut %



15/63


Gambar %-4 Gra;ik Tin##i Tekan dan Tin##i ner#i Percobaan Teorema &ernoulli

1.1% 5e im)ulan dan 9aran

'.'-.' esimpulan

Dari data yang di dapatkan, terlihat jika manometer tidak ada aliran ,

maka

'.'-.( /aran

Modul 2 Tin##i Tekan )ada Aliran Melalui Pi)a

2.1 Pendahuluan

Dalam fluida yang mengalir tersimpan sejumlah energy. Besarnya energyyang tersimpan ini tergantung pada tempat fluida tersebut mengalir. 7empat aliran

tersebut dapat merupakan saluran terbuka maupun saluran tertutup. $ontoh saluran

terbuka adalah selokan atau parit, sungai, saluran, gorong&gorong dan lain



16/63


sebagainya. /ementara contoh saluran tertutup adalah goronh&gorong, saluran

tertutup dan aliran pipa PDA .

7ata pipa merupakan salah satu contoh penyelesaian dalam masalah aliran

fluida pada saat itu. Aliran dalam pipa ini merupakan contoh aliran fluida dalam

saluran tertutup. Prinsip aliran fluida pada beberapa aplikasi saluran tertutup maupun

pipa PDA pada prinsipnya sama dengan tata pipa yang di gunakan untuk percobaan

di laboratorium, tetapi dalam kenyataannya ada perbedaan perhitungan secara teoritis

bila ditinjau secara praktis lapangan. *al&hal demikian mengharuskan digunakan

beberapa parameter dalam keadaan khusus.

Dalam suatu aliran fluida melalui saluran tertutup atau pipa. asalah yang

timbul adalah masalah beda tinggi tekan atau dengan kata lain, kehilangan tinggi

tekan yang disebabkan oleh berbagai keadaan. *al&hal yang menyebabkan terjadinya

perbedaan tinggi tekan dapat digolongkan menjadi dua jenis, yaitu kehilangan energy

primer (major losses) dan kehilangan energy sekunder (minor losses). Cang disebut

major losses adalah kehilangan tinggi tekan yang disebabkan oleh adanya faktor

gesekan pada pipa dimana fluida mengalir. /edangkan yang disebut minor losses

adalah adanya kehilangan tinggi tekan akibat adanya perubahan bentuk geometri

pipa, seperti pembesaran atau penyempitan luas penampang pipa, tikungan pipa, dan

sambungan pipa.

Dalam analisis percobaan aliran pada pipa kecil ini, digunakan berbagai acuan

dasar rumus yang diambil dari %

'2 Persamaan ontuinitas(2 Persamaan Bernoulli)2 Persamaan Darcy& eisbach

2 Persamaan Blassius;2 Bilangan Ieynolds


Kelompok 12 (Kelas C) | 1!


17/63


Percobaan ini bertujuan untuk %

'. empelajari pengaruh koefisien gesekan pada pipa lurus(. enghitung besarnya kehilangan tinggi tekan akibat %a. "esekan pada pipa lurus

b. Ekspansi tiba&tibac. ontraksi tiba&tibad. 7ikungan


Pada percobaan ini akan digunakan alat&alat sebagai berikut %

'2 /uatu system jaringan pipa yang terdiri dari dua sirkuit yang terpisah, dimanamasing&masing terdiri dari komponen pipa yang dilengkapi selang pie9ometer.

Dua sirkuit ini adalah sirkuit biru dan sirkuit abu&abu.(2 Bangku *idraulik )2 Pompa udara yang berfungsi untuk mengkalibrasikan alat serta untuk

menghilangkan gelembung udara yang masuk ke dalam jaringan pipa

2.4 Da ar Teori

(. .' Persamaan kontinuitas

Apabila 9at cair tak termampatkan 1uncompressible2 mengalir secara

kontinyu melalui pipa atau saluran terbuka, dengan tampang aliran konstan

ataupun tidak konstan, maka volume 9at cair yang le0at tiap satuan 0aktu adalah

sama disemua tampang. eadaan ini disebut dengan hukum kontinyuitas aliran

9at cair.

Di pandang tabung aliran seperti yang ditunjukkan pada "ambar (.' 1controlvolume2. +ntuk aliran satu dimensi dan mantap, kecepatan rerata dan tampang

lintang pada titik ' dan ( adalah v ', dA ' dan v ( , dA (.

#olume 9at cair yang masuk melaui tampang ' tiap satuan 0aktu % v ', dA '

Kelompok 12 (Kelas C) | 1"


18/63


#olume 9at cair yang masuk melaui tampang ( tiap satuan 0aktu % v ', dA '

Jleh karena tidak ada 9at cair yang hilang didalam tabung aliran, maka %

Gambar %-$ Tabun# Aliran untuk Menurunkan Per amaan 5ontinuita

0 ontrol Volume

!ntegrasi dari persamaan tersebut pada seluruh tampang aliran, akan didapatvolume 9at cair yang melalui medan aliran %

Atau

6 A.v 6 konstan

(. .( Persamaan Bernoulli

Energi pada aliran pipa tertutup terdiri dari tiga macam komponen, yaitu %

Kelompok 12 (Kelas C) | 1/


19/63


'2 Energi 7ekan % yaitu sejumlah energy yang diperlukan oleh elemen fluida

untuk bergerak dengan jarak tempuh tertentuDimana %P 6 7ekanan dalam Fluida 1


20/63


7inggi energy adalah total energy aliran yang dinyatakan dengan satuan tinggi

yang didapat dari energy total dibagi berat 0 , yaitu %

Ew 6

ργ : 9 :

υ2

2 g

Dimana Ew 6 * 6 konstan

/ehingga didapat %

ρ1γ :

z1 : υ12

2 g 6 ρ2γ :

z2 : υ2

2

2 g

(. .) Persamaan Energi Primer

/alah satu bentuk kehilangan energy pada saluran pipa adalah kehilangan

energy primer 1major losses2. ehilangan energy primer dalam pipa ini

disebabkan oleh gesekan. Besarnya kehilangan energy primer ini dapat dihitungmenggunakan rumus Darcy& eisbach sebagai berikut %

h f = f L D

υ2

2 g

Dimana %

hf 6 ehilangan energy dalam pipa akibat gesekan 1m2

f 6 oefisien gesekan Darcy& eisbach

@ 6 Panjang pipa 1m2

D 6 Diameter pipa bagian dalam 1m2



21/63


v 6 ecepatan aliran dalam pipa 1m4detik2

g 6 Percepatan gravitasi 1m4detik (

2 6 ,? m4det(

oefisien gesekan f merupakan fungsi dari bilangan Ieynold 1Ie 6v Dυ 2

dan kekasaran relative pipa 1e4D2, dimana L adalah kekentalan air , e adalah

kekasaran pipa 1m2 dan D adalah diameter pipa 1m2.

+ntuk menentukan f dapat dipergunakan diagram oody 1"ambar (&(2 ataumenggunakan persamaan $olebrook dan hite yang dibedakan berdasarkan

jenis kekasaran pipa

Persamaan&persamaan tersebut dapat dituliskan sebagai berikut %

• Pipa *idraulik @icin

1√ f

= 2log ℜ √ f 2,51

• Pipa *idraulik asar

1√ f

= 2log 3,7 De

• Pipa 7ransisi

1√ f

=− 2log [ e3,7 D + 2,51ℜ √ f ]



22/63


(. . ehilangan Energi /ekunder

ehilangan energy sekunder bersifat local, terjadi akibat adanya perubahan

penampang, misalnya pada penyempitan4kontraksi, pelebaran4ekspansi, belokan

dan pada katub, dll

(. . .' ehilangan Energi Akibat Penyempitan 7iba&tiba

ehilangan energy sekunder akibat penyempitan tiba&tiba antara titik 1'2

dan titik 1(2 dapat di lukiskan sbb %

ehilangan energy sekunder dapat dihitung dengan menggunakan rumus,

sbb %

Dimana %

* c 6 ehilangan energy pada penyempitan tiba&tiba 1m2

# 6 ecepatan dalam pipa kecil 1m4detik2



23/63


c 6 oefisien kehilangan energy pada penyempitan

oefisien kehilangan energy pada penyempitan merupakan fungsi darikecepatan pada pipa diameter yang lebih kecil dan perbandingan antara

diameter pipa kecil dan diameter pipa besar seperti ditunjukkan pada

tabel berikut %

Tabel %-1 5oe;i ien 5 c )ada Pen*em)itan Tiba-tiba

5ec dlm

)i)a

kecil < 10m7det

=a io Diameter Pi)a 5ecil dan Pi)a &e ar D 27D1

%/%% %/1

%

%/2

%

%/3% %4% %/!% %/$% %/'% %/ % %/8%

1 %/48 %/4

8

%/4 %/4! %/42 %/3 %/2 %/1 %/%' %/%3

2 %/4 %/4 %/4

'

%/44 %/41 %/3' %/2 %/1 %/%8 %/%4

3 %/4' %/4

$

%/4

!

%/43 %/4% %/3$ %/2 %/1 %/1% %/%4

$ %/44 %/4

3

%/4

2

%/4% %/3' %/33 %/2' %/18 %/11 %/%!

12 %/3 %/3

$

%/3

!

%/33 %/31 %/28 %/2! %/2% %/13 %/%$

(. . .( ehilangan Energi Akibat Pelebaran 7iba&tiba

ehilangan energy sekunder akibat pelebaran tiba&tiba dapat dilihat pada

gambar (& dan dihitung mengikuti rumus persamaan berikut %



24/63


"ambar -& Pelebaran 7iba&tiba pada Pipa seri

Dimana %

hc 6 ehilangan energy pada pelebaran tiba&tiba 1m2

v ' 6 ecepatan air dalam pipa diameter kecil 1m4detik2

v( 6 ecepatan air dalam pipa diameter besar 1m4detik2

(. . .( ehilangan Energi Akibat 7ikungan

Perhitungan kehilangan energy akibat tikungan pada pipa dapat

menggunakan rumus yang sama dengan perhitungan kehilangan energy

akibat perubahan penampang 1konstraksi4ekspansi2, yaitu %

h@6 @.v2

2 g

Dimana %

h@ 6 ehilangan energy akibat tikungan 1m2

@ 6 oefisien kehilangan energy akibat tikunganM



25/63


v 6 ecepatan air 1m4detik2

g 6 Percepatan gravitasi 1m4detik ( 2

Dengan subskrip menunjukkan tipe kehilangan energy.

ehilangan tinggi tekan yang timbul pada aliran dalam pipa akibat

tikungan dibedakan atas dua macam %

'2 Akibat geometri pipa 1h @B2 dengan koefisien kehilangan energy

B(2 Akibat geometri dan gesekan pada tikungan N lingkaran 1h @@2

dengan koefisien kehilangan energy @

Ad. '2 ehilangan energy akibat geometri pipa%

ehilangan energy di dalam pipa di tikungan dan sepanjang pipa yang

diamati 1h t2

ht 6 h @B : h f

Dimana %

ht 6 ehilangan energy total 1m2h@B6 ehilangan energy akibat geometri pipa 1m2

hf 6 ehilangan energy pada pipa lurus 1m2

dengan %

hf 6f .L .v2

D .2 g

Atau dapat ditulis %

f 6 D .2 g . h f

L . v2

Dimana %



26/63


@ 6 Panjang lintasan fluida pada pipa lurus

f 6 oefisien gesekan pipa

aka, kehilangan energy akibat bentuk geometri pipa adalah %

h@B6 h t & hf

/ementara rumus kehilangan energy akibat tikungan tikungan adalah %

h@B6 B .v2

2 g

maka %

B 6 (g .h LBv

2

Ad. (2 ehilangan energy akibat geometrid an gesekan pada tingkungan

N @ingkaran %

ehilangan energy akibat gesekan pada tikungan 1h @@2 adalah %

h@@6 h @B: h s

/ementara %

hs 6f .L .v2

D .2 g

Dengan @s 6 eliling N @ingkaran 6 O .I ᴫ

aka %

hs 6 [ L . v2 . h f D .2 g ]H [ D .2 g L . v2 ]arena %



27/63


h LB= ht − hf

aka %

h¿ = (h t − h f )+ hs

Dimana %

h@@6 ehilangan energy akibat geometri dan gesekan pada tikungan 1m2

hs 6 ehilangan energy akibat gesekan pada tikungan 1m2

arena itu %

ht =f .L . v2

D .2 g + f .L . v

2

D .2 g

ht = (1 − πR2 L).(f . L v2

D .2 g )

h¿ = ht − (1−πR2 L). h

f

etika koefisien energy @adalah %

L= 2 g .h ¿v2

Dengan mensubstitusikan persamaan&persamaan diatas, akan didapatkan %

L=2 gv2 (ht − [1− πR2 L ]hf )

(. .; Persamaan Bilangan Ieynolds



28/63


Bilangan Ieynolds adalah suatu bilangan yang tak berdimensi yang

menunjukkan sifat suatu aliran. enurut Ieynolds, ada tiga faktor yang

mempengaruhi keadaan aliran yaitu kekentalan 9at cair 1myu2, rapat massa 9at

cair 5 1rho2, dan diameter pipa D. *ubungan antara , 5 dan D yang mempunyai

dimensi sama dengan kecepatan adalah 45D.

Ieynolds menunjukkan bah0a aliran dapat diklarifikasikan berdasarkan

suatu angka tertentu. Angka tersebut diturunkan dengan membagi kecepatan

aliran di dalam pipa dengan nilai 45D, yang disebut dengan angka Ieynolds.

Angka Ieynolds mempunyai bentuk sbb %

ℜ= v !

ρD

= ρLv !

Atau,

ℜ= vDυ

Dengan L 1nu2 adalah kekentalan kinematic.

Dalam analisis disaluan tertutup, sangat penting diketahui apakah aliran tersebut

laminar atau turbulen. Penentuan ini atas bilangan Ieynolds yang didapat dari

hasil perhitungan dan dibandingkan dengan batas&batas yang telah ditentukan,

yaitu %

• Ie Q (--- aliran laminar • (--- Q Ie Q --- aliran transisi• Ie R --- aliran turbulen

ecenderungan sifat aliran apakah laminar atau turbulen ditunjukkan oleh besar

kecilnya bilangan Ieynolds, seperti pada batas&batas yang telah ditentukan

diatas.



29/63



(.;.' Pengukuran Debit

'2 osongkan bak penampung dengan jalan memutar tuas pada bangku

hidrolik. 7uas ini berguna untuk membuka dan menutup saluran

pembuang pada bak penimbang. /etelah dikosongkan, pastikan tuas

dalam posisi menutup bak penimbang dan balok penopang dalam

keadaan tak seimbang.(2 Pastikan alat percobaan sudah dikalibrasikan dan siap digunakan.)2 alan pompa dan atur debit dengan yang di inginkan dengan jalan

memutar tuas katup #.2 Air yang keluar dari alat percobaan masuk ke dalam bak penimbang

hingga t 0aktu. Pada saat tersebut balok penopang akan naik

1seimbang lagi2. 7epat pada saat balok penimbang mulai naik, mulailah

menyalakan stop0atch, kemudian masukkan beban kedalam

penggantung beban hingga balok tak seimbang;2 /aat balok penimbang mulai naik 1setimbang2, hentikan stop0atch dan

catat 0aktu tersebut sebagai t. $atat juga massa beban yang sebanding

dengan masaa air 1 2. Caitu (,; % ) % ; g=2 +ntuk pengukuran debit selanjutnya, ulangi langkah diatas. Perlu

diingat bah0a setiap percobaan sediakan interval 0aktu ' menit agar

diperoleh pengukuran yang cermat.

(.;.( 7ata Pipa

>2 $atat diameter dalam dan panjang setiap pipa seperti dapat dilihat pada

7abel berikut %

Tabel %-2 Panjan# dan Diameter Dalam 9e#men Pi)a

>omor Pi)a Diameter Pi)a 0mm Panjan# Pi)a

0mm+uar Dalam

Pi)a ?1 ';,?? ' >'),;Pi)a ?2 ';,?? ' '('?,;Pi)a ?3 ';,?? ' ;Pi)a ?4 ';,?? ' ((



30/63


Pi)a ?! ';,?? ' ' (Pi)a ?$ ';,?? ' ')==,;Pi)a ?' ';,?? ' )(-Pi)a ? ';,?? ' ?-Pi)a ?8 ';,?? ' ?);

Pi)a ?1% ';,?? ' ()-Pi)a ?11 ';,?? ' ?>,;Pi)a ?12 ';,?? ' ((-Pi)a ?13 ';,?? ' >>,;Pi)a ?14 ';,?? ' >(),;Pi)a ?1! ';,?? ' ==Pi)a ?1$ ';,?? ' );,;Pi)a ?1' ';,?? ' '-Pi)a ?1 ';,?? ' '>Pi)a ?18 ';,?? ' ' ?Pi)a ?2% ';,?? ' )>?Pi)a ?21 ';,?? ' (==Pi)a ?22 ';,?? ' ''-(Pi)a ?23 ';,?? ' ???Pi)a ?24 ';,?? ' ' -Pi)a ?2! ';,?? ' =(,;Pi)a ?2$ ';,?? ' );Pi)a ?2' ';,?? ' >>,;

emeriksa tabung&tabung pie9ometer sehingga tidak ada udara yang

terjebak didalamnya. Prosedur ini dilakukan dengan jalan mengalirkan

air ke dalam system pipa dengan membuka keran pemasukan air danmengatur bukaan keran agar seluruh segmen pipa terisi oleh air.

8 emudian tutup sirkuit outlet 1biru2, sementara sirkuit inlet 1abu&abu2

dibuka semaksimal mungkin guna mendapatkan aliran yang

maksimum disepanjang pipa.1% /etelah debit konstan bacalah dan catatlah angka pada pie9ometer dan

tabung +.11 +kur debit air yang keluar dari pipa dengan prinsip kerja bangku

hidraulik

12 erubah besar debit air dengan jalan mengatur keran pengatur masukair pada system pipa dan mencatat ketinggian tabung dan debit.

Dilakukan ) kali percobaan, debit yang dipakai adalah debit rata&rata

dari keenam pengukuran tersebut.



31/63


13 /etelah selesai pada sirkuit inlet, ganti ke sirkuit outlet dengan jalan

menutup kran pada sirkuit inlet dan buka kran pada sirkuit outlet,

emudian dilakukan langkah percobaan dari ) sampai =.14 +kur suhu air di ak pengatur tekanan dengan alat thermometer celcius.1! 7utup kran inlet, bersihkan alat yang dipakai dan kembalikan kepada

petugas laboratorium.


.


M#la$

Pe%mp#la% +a'a T$%&&$ a$* +$+alam

ma%ome'e* pa+a ko%+$s$'a%pa +a% +e%&a% al$*a% ( )

-ol#me (-) .ak'# (')

$'#%& L#as pe%ampa%& p$pa (A) Ke epa'a% Al$*a% (-) T$%&&$ 'eka% +a% '$%&&$

ke epa'a% T$%&&$ e%e*&5 +a%


32/63


Gambar %-1% Dia#ram Alir Perhitun#an dan Anali i Data Percobaan Teorema &ernoulli


Tabel %-3 Pembacaan manometer

>omor Pi)a Tin##i air di

manometer a@al

Diameter Dalam Tin##i air di

Manometer aat

tidak ada aliran

Tin##i air di

manometer aat

ada aliran0mm 0mm 0mm 0mm

Pi)a ?1 'Pi)a ?2 'Pi)a ?3 'Pi)a ?4 'Pi)a ?! 'Pi)a ?$ 'Pi)a ?' 'Pi)a ? 'Pi)a ?8 '

Pi)a ?1% 'Pi)a ?11 '



33/63


Pi)a ?12 'Pi)a ?13 '

Pi)a ?14 'Pi)a ?1! 'Pi)a ?1$ 'Pi)a ?1' 'Pi)a ?1 'Pi)a ?18 'Pi)a ?2% 'Pi)a ?21 'Pi)a ?22 'Pi)a ?23 'Pi)a ?24 '

Pi)a ?2! 'Pi)a ?2$ 'Pi)a ?2' '

Tabel %-4 Pen#ukuran Volume dan 9uhu Air

Volume 0+iter ,aktu 0Detik

9uhu Air 0 o 2! o

(.? Analisa Debit 1 2

(.?.' Perhitungan Debit 1 2


34/63


35/63


Pi)a ? 'Pi)a ?8 '

Pi)a ?1% 'Pi)a ?11 'Pi)a ?12 'Pi)a ?13 'Pi)a ?14 'Pi)a ?1! 'Pi)a ?1$ 'Pi)a ?1' 'Pi)a ?1 'Pi)a ?18 'Pi)a ?2% '

Pi)a ?21 'Pi)a ?22 'Pi)a ?23 'Pi)a ?24 'Pi)a ?2! 'Pi)a ?2$ 'Pi)a ?2' '

2. .3 Tin##i 5ece)atan

*ukum ontinuitas menyatakan bah0a di sepanjang pipa nilai debit akan sama

selama tidak mengalami gangguan. Dengan demikian, kecepatan aliran di setiap

pipa dengan diameter sama adalah tetap, sehingga tinggi kecepatan pada sebuah

segmen pipa yang berdiameter sama juga tetap.


36/63


• 7inggi kecepatan % hke$e'ata" 6v2

2 g 6 . m

*asil perhitungan tinggi kecepatan untuk seluruh pipa adalah sbb %

>omor Pi)a +ua Penam)an# 0A 5ece)atan Aliran Tin##i 5ece)atanmm 2 mm7detik m

Pi)a ?1

Pi)a ?2Pi)a ?3Pi)a ?4

Pi)a ?!Pi)a ?$

Pi)a ?'Pi)a ?Pi)a ?8

Pi)a ?1%Pi)a ?11Pi)a ?12

Pi)a ?13Pi)a ?14

Pi)a ?1!Pi)a ?1$

Pi)a ?1'Pi)a ?1Pi)a ?18

Pi)a ?2%Pi)a ?21Pi)a ?22

Pi)a ?23Pi)a ?24Pi)a ?2!

Pi)a ?2$Pi)a ?2'

2. .4 Tin##i ner#i Prakti dan 5ehilan#an ner#i Prakti

7inggi energy praktis dapat diperoleh dari penjumlahan tinggi tekan dan

tinggi kecepatan di setiap titik di dalam pipa. 7inggi energy di sepanjang pipa



37/63


dapat ditentukan berdasarkan perhitungan berikut 1contoh perhitungan untuk titik

tinjau ke&' dan ke&(.

• 7inggi tekan berdasarkan tinggi air di manometer setelah terkoreksi

pada titik ke ' adalah m dan tinggi tekan titik ke&( adalah m• 7itik ke&' dan ke&( memiliki tinggi kecepatan yang sama yaitu % m• 7inggi energy di titik ' % * ' 6 h tekan : h kecepatan 6 m• 7inggi energy di titik ( % * ( 6 h tekan : h kecepatan 6 m• ehilangan energy antara titik '&( adalah % 8* 6 * ' U * ( 6 . m

*asil perhitungan titik lainnya dapat dilihat pada tabel berikut %

Tabel %-$ Tin##i ner#i Prakti dan 5ehilan#an ner#i Prakti

>omor Pi)aTin##i Tekan Tin##i 5ece)atan

0


38/63


Pi)a ?24

Pi)a ?2!

Pi)a ?2$Pi)a ?2'

2. .! (eni 5eka aran Pi)aenis pipa yang digunakan adalah galvanized iron yang memiliki nilai

kekasaran absolute 1e2 -,'; mm. +ntuk dapat menentukan jenis kekasaran pipa,

perlu diketahui terlebih dahulu tebal lapis batas laminair berdasarkan perhitungan

berikut 1contoh untuk pipa S'2 %

•

emiringan pipa % I =

h1− h2

L1− 2 = ….• Diameter pipa % -,-' m , sehingga luas penampang 1A2 6 -,---';)?=

m ( dan keliling basah 1P2 6 -,- ) = m

• ari&jari hidraulik 6 I 6 A P 6 m

• /uhu air (( o$ sehingga kekentalan kinematiknya 1L2 6 -, ?> m ( 4detik

• 7ebal lapis batas laminair berdasarkan rumus Prandtl 6 ( =

12 υ√ gR 1 6

?,??-?( mm• enis kekasaran pipa ditentukan dengan membandingkan ( dengan

e dan '4=e.


39/63


Pi)a ?4

Pi)a ?!

Pi)a ?$Pi)a ?'Pi)a ?Pi)a ?8

Pi)a ?1%Pi)a ?11Pi)a ?12

Pi)a ?13Pi)a ?14

Pi)a ?1!Pi)a ?1$

Pi)a ?1'Pi)a ?1Pi)a ?18

Pi)a ?2%Pi)a ?21Pi)a ?22

Pi)a ?23Pi)a ?24Pi)a ?2!

Pi)a ?2$Pi)a ?2'

(.?.= enis Aliran dalam Pipaenis aliran di dalam pipa ditentukan berdasarkan nilai Bilangan Ieynolds

yang dihitung sebagai berikut 1contoh perhitungan pada pipa S'2 %• Diameter pipa 1D2 6 -,-' m• ecepatan aliran 1v2 6 . m4detik • ekentalan kinematic 1L2 6 -, ?>

• Bilangan Ieynolds 6 Ie 6v . D

υ 6

• Berdasarkan teori pada sub bab sebelumnya, nilai Ie R -- adalah

menunjukkan aliran turbulen

enis aliran di dalam segmen pipa lainnya dapat dilihat pada tabel (&? berikut %



40/63


Tabel 2- (eni Aliran dalam Pi)a

ehilangan Energi 7eoritis

/ecara teori, kehilangan energy yang terjadi disepanjang aliran pipa terdiri daridua jenis yaitu kehilangan energy primer dan sekunder. ehilangan energy

primer dapat ditentukan berdasarkan perhitungan berikut 1contoh perhitungan

pada pipa S'2 %



41/63


• Berdasarkan bilangan Ieynolds serta e4D dan menggunakan diagram

oody diperoleh koefisien kekasaran pipa 1f2 6 m

Gambar %-11 Penentuan >ilai ; &erda arkan Dia#ram Mood*

ehilangan energy primer ditentukan berdasarkan perhitungan %

ehilangan energy primer di segmen pipa yang lain dapat dilihat pada 7abel (&

diba0ah ini %Tabel %-8 5ehilan#an ner#i Primer 9ecara Teoriti

>omor Pi)a

Panjan#Pi)a 0+

DiameterPi)a 0D

5ece)atanAliran 0<

5oe;i ien5eka aran

0;

5ehilan#anner#i

PrimerTeoriti 0h ;

m m cm7detik m cmPi)a ?1 -,>'); -,-'Pi)a ?2 ',('?; -,-'Pi)a ?3 -, ; -,-'Pi)a ?4 -,(( -,-'Pi)a ?! ', ( -,-'Pi)a ?$ ',)==; -,-'Pi)a ?' -,)(- -,-'Pi)a ? -,-?- -,-'Pi)a ?8 -,?); -,-'

Pi)a ?1% -,()- -,-'

Pi)a ?11 -,-?>; -,-'Pi)a ?12 -,((- -,-'Pi)a ?13 -,->>; -,-'Pi)a ?14 -,>(); -,-'Pi)a ?1! -,-== -,-'Pi)a ?1$ -, );; -,-'Pi)a ?1' -,'- -,-'



42/63


Pi)a ?1 -, '> -,-'Pi)a ?18 -,' ? -,-'

Pi)a ?2% -,)>? -,-'Pi)a ?21 -,(== -,-'Pi)a ?22 ','-( -,-'Pi)a ?23 -,??? -,-'Pi)a ?24 -,' - -,-'Pi)a ?2! -, =(; -,-'Pi)a ?2$ -, ); -,-'Pi)a ?2' -,->>; -,-'

ehilangan energy sekunder pada aliran didalam pipa pada percobaan ini terjadi

akibat penyempitan, pelebaran dan tikungan yang ditentukan sebagai berikut %• Perbandingan diameter pipa pada penyempitan 1kontraksi2 %

B) P

D¿ 3 ¿

D¿ 16 ¿ = 0,0285

0,014 = #

dan kecepatan aliran di pipa DS'= adalah

. cm4detik , sehingga koefisien kehilangan energy pada penyempitan%

$

6 1lihat 7abel (&'2• ehilangan energy pada penyempitan dapat dihitung % h c 6 $( v22 g ) 6

m• ehilangan energy pada pelebaran dapat dihitung % h e 6

B) P

v¿ 42− v¿ 19 ¿

2 ¿

2 g

6 m

• ehilangan energy pada tikungan dapat dihitung % h @6 L . v2

2 g 6 m



43/63


Perhitungan kehilangan energy sekunder dapat dirangkumkan seperti pada tabel

(&'-

Tabel 2-1% 5ehilan#an ner#i 9ekunder 9ecara Teoriti

>omor Pi)a

5ece)atan

Aliran 0<

5ehilan#an ner#i

akibat

Pen*em)itan 0h c

5ehilan#an

ner#i akibat

Pelebaran 0h e

5ehilan#an

ner#i akibat

Tikun#an 0h tcm7detik m m m

Pi)a ?1Pi)a ?2

Pi)a ?3Pi)a ?4

Pi)a ?!Pi)a ?$Pi)a ?'

Pi)a ?Pi)a ?8

Pi)a ?1%Pi)a ?11Pi)a ?12

Pi)a ?13Pi)a ?14

Pi)a ?1!Pi)a ?1$Pi)a ?1'

Pi)a ?1Pi)a ?18Pi)a ?2%

Pi)a ?21Pi)a ?22Pi)a ?23

Pi)a ?24Pi)a ?2!

Pi)a ?2$Pi)a ?2'

2. . Perbandin#an 5ehilan#an ner#i Teoriti dan Prakti

ehilangan energy di sepanjang pipa hasil pengamatan dan perhitungan

menghasilkan suatu perbedaan. Perbedaan tersbut dinyatakan dalam suatu nilai



44/63


persentase yang ditentukan sebagai berikut 1contoh perhitungan pada titik tinjau

BJS) dan P JS'= %

*Be&a =|+ H teoritis − + H 'raktis |

+ H Praktis , 100 = #

Tabel %-11 Perbandin#an 5ehilan#an ner#i Teoriti dan Prakti

>omor Pi)a " Prakti 0m " Teoriti 0m &eda 0Pi)a ?1Pi)a ?2

Pi)a ?3Pi)a ?4Pi)a ?!

Pi)a ?$Pi)a ?'Pi)a ?

Pi)a ?8Pi)a ?1%

Pi)a ?11

Pi)a ?12Pi)a ?13

Pi)a ?14Pi)a ?1!

Pi)a ?1$Pi)a ?1'Pi)a ?1

Pi)a ?18Pi)a ?2%Pi)a ?21

Pi)a ?22

Pi)a ?23Pi)a ?24Pi)a ?2!Pi)a ?2$

Pi)a ?2'



45/63



46/63


Pi)a ?14 -,-'Pi)a ?1! -,-'

Pi)a ?1$ -,-'Pi)a ?1' -,-'Pi)a ?1 -,-'Pi)a ?18 -,-'Pi)a ?2% -,-'Pi)a ?21 -,-'Pi)a ?22 -,-'Pi)a ?23 -,-'Pi)a ?24 -,-'Pi)a ?2! -,-'Pi)a ?2$ -,-'

Pi)a ?2' -,-'

Dengan nilai kekasaran pipa absolute yang diperoleh pada setiap ruas pipa,

dilakukan kembali perhitungan 8* 7eoritis dan diperoleh perbedaan antara 8* praktis

dan * 7eoritis sebagai berikut %

Tabel 2-13 5ehilan#an ner#i 9e uai 5eka aran Pi)a Ab olute k i tin#

>omor Pi)a 0m " )rakti 0m " Teoriti 0m &eda 0Pi)a ?1Pi)a ?2Pi)a ?3

Pi)a ?4Pi)a ?!Pi)a ?$

Pi)a ?'Pi)a ?

Pi)a ?8Pi)a ?1%Pi)a ?11

Pi)a ?12Pi)a ?13Pi)a ?14

Pi)a ?1!Pi)a ?1$

Pi)a ?1'



47/63


Pi)a ?1

Pi)a ?18

Pi)a ?2%Pi)a ?21Pi)a ?22Pi)a ?23

Pi)a ?24Pi)a ?2!Pi)a ?2$

Pi)a ?2'

/elain mempengaruhi besarnya kehilangan energy, perubahan nilai kekasaran

pipa absolute juga akan mempengaruhi jenis kekasaran pipa. Dengan nilai

kekasaran pipa absolute tersebut, maka kekasaran pipa pada percobaan ini

sebagai berikut %

Tabel 2-14 (eni 5eka aran Pi)a &erda arkan 5eka aran Pi)a Ab olutek i tin#

>omor Pi)a 4e 0m 17$e 0m B 0m (eni5eka aran Pi)a

Pi)a ?1

Pi)a ?2Pi)a ?3

Pi)a ?4Pi)a ?!

Pi)a ?$Pi)a ?'Pi)a ?

Pi)a ?8Pi)a ?1%

Pi)a ?11Pi)a ?12

Pi)a ?13Pi)a ?14Pi)a ?1!Pi)a ?1$

Pi)a ?1'Pi)a ?1



48/63


Pi)a ?18

Pi)a ?2%

Pi)a ?21Pi)a ?22Pi)a ?23Pi)a ?24

Pi)a ?2!Pi)a ?2$Pi)a ?2'

2.8 Gra;ik Tin##i Tekan dan Tin##i ner#i

"ambar garis tekan dari garis energy di sepanjang pipa dapat digambarkan sebagai berikut %

Gambar 2-12 Gari Tekan dan Gari ner#i di 9e)anjan# Pi)a

2.1% 9im)ulan dan 9aran

2.1%.1 9im)ulan



49/63


2.1%.2 9aran

Modul 3 Percobaan C born =e*nold

3.1 Pendahuluan



50/63


Percobaan Jsborne&Ieynolds ini bermaksud untuk mengidentifikasi dan

mengklasifikasikan jenis aliran. Prinsip percobaannya adalah mengamati secara

langsung4visual bentuk gerakan dan arah dari gerak aliran 9at 0arna tertentu 1dalam

hal ini tinta2 dalam suatu aliran air pada debit tertentu.

7inta dipilih karena mempunyai kekentalan relatif mendekati kekentalan

relatif air. Apabila arah dan getak tinta lurus dan teratur maka aliran air tersebut

didefinisikan sebagai aliran laminar, aliran laminar ini cenderung menghasilkan debit

yang lebih sedikit secara teori yang ada. Bila tidak, gerakannya berputar dan tidak

teratur , maka disebut aliran turbule , yang mempunyai debit paling besar. Ada

kalanya tinta tersebut bergerak lurus lalu berputar sedikit dan terkadang alirannya

tebal tipis , maka kita definisikan sebagai aliran transisi, yaitu peralihan dari aliran

laminar dan turbuler. Dengan mengidentifikasikan gerakan tinta tersebut secara

visual, maka setelah debit nya dihitung pada jenis aliran tertentu dan data&data

tertentu diketahui, maka kita dapat menghitung bilangan Ieynolds. Bilangan

Ieynolds tersebut berguna untuk mengklasifikasikan jenis aliran berdasarkan

batasan&batasan nilai tertentu

/etelah bilangan Ieynolds diketahui kita juga dapat menghitung faktor

gesekan untuk masing&masing jenis aliran.


percobaan ini bertujuan untuk %

'. engamati keadaan gerak 9at 0arna dalam aliran sebagai visualisasi dari sifat

aliran(. engklasifikasikan jenis aliran berdasarkan Bilangan Ieynolds). engetahui hubungan antara Bilangan Ieynolds dan koefisien gesekan dari

masing&masing sifat aliran. ampu menganalisa grafik dari hasil percobaan



51/63



Pada percobaan ini akan digunakan alat&alat sebagai berikut %

'. Jsborne&Ieynolds apparatusJsborne&Ieynolds apparatus merupakan alat untuk merupakan suatu

eksperimen untuk menentukan sifat aliran, baik laminar, transisi dan turbulen

dengan bantuan tinta yang menggambarkan pola aliran.

Gambar 13 A)aratu C born-=e*nold

(. /top0atchStopwatch dalam percobaan ini akan dipakai dalam perhitungan 0aktu pada

pengaliran jumlah air dan debit yang masuk

). "elas +kur -- ml



52/63


"elas ukur yang di gunakan adalah yang berkapasitas -- ml yang berfungsi

untuk menghitung debit dari air yang keluar nanti.

. Fluida air dan tintaDigunakan sebagai peraga dari jenis aliran yang akan keluar dari alat

Jsborne&Ieynolds apparatus

3.4 Da ar Teori

). .' Perhitungan Debit Aliran

+ntuk menghitung debit aliran dari data volume air pada gelas ukur yang

mengalir selama selang 0aktu tertentu dinyatakan dalam hubungan %

1'2

Dengan %

6 Debit aliran 1m ) 4detik2

# 6 #olume air 1m ) 2

t 6 aktu pengukuran 1detik2



53/63


). .( Percobaan Jsborn&Ieynolds

Berdasarkan percobaan yang dilakukannya, menurut Ieynolds, ada tidak

faktor yang mempengaruhi keadaan aliran yaitu kekentalan 9at cair 1myu2,

rapat massa 9at cair 5 1rho2 dan diameter pipa D. *ubungan antara , 5 dan D

yang mempunyai dimensi setara dengan kecepatan adalah 45D.

Ieynolds menunjukkan bah0a aliran dapat diklasifikasikan berdasarkan

suatu nilai tertentu.


54/63


Apabila lapisan&lapisan yang berdekatan bergerak dengan kecepatamyang

berbeda&beda dan arah gerak dari maing&masing partikel fluida menyilang dan

saling memotong, maka aliran tersebut disebut aliran turbulen. Pertukaran

momentum terjadi dalam arah melintang.

Aliran transisi berada ditengah&tengah, dalam artian sifat&sifatnya

kadang&kadang menunjukkan laminar dan kadang&kadang turbulen

Dalam analisa aliran di saluran tertutup, sangat penting diketahui apakah

aliran tersebut laminar atau turbulen. Penentuan itu berdasarkan perhitungan

untuk memperoleh bilangan Ieynolds 1Ie2 dan di bandingkan dengan batas& batas yang telah ada, yaitu %

• Ie Q (--- aliran laminar • (--- Q Ie Q --- aliran transisi• Ie R --- aliran turbulen

). .) Persamaan 7ahanan "esek Pipa

ehilangan tenaga selama pengaliran melaui pipa tergantung pada koefisien

gesekan Darcy& eisbach 1f2.

Persamaan kehilangan tenaga pada aliran laminar memiliki bentuk %

h f = 32 vVLg D 2

1 2

Cang dapat ditulis dalam bentuk%



55/63


h f =64 vVD

L D

V 2

2 g 664ℜ

L D

V 2

2 g1;2

Cang kemudian ditulis dalam persamaan Darcy& eisbach%

h f = f L D

V 2

2 g1=2

Dengan %

h f =64ℜ

1>2

/ementara itu untuk aliran 7urbulen dengan nilai --- Q Ie Q '- ; , menggunakan

rumusan%

f = 0,316ℜ

0,251?2


Men#hitun# )erbandin#an debit )ada aliran laminar/ tran i i dan

turbuler :

'. Pertama&tama siapkan semua peralatan yang di perlukan(. !si penuh terlebih dahulu tabung air Jsborne&Ieynolds apparatus dengan air ). !silah tinta pada tabung tinta yang terletak diatas tabung air Jsborne&Ieynolds

apparatus. Aturlah perlahan kedua keran pada alat tersebut, yaitu keran pengatur debit air

turun dan juga keran pengatur debit tinta

Kelompok 12 (Kelas C) |


56/63


;. Aturlah sampai di dapatkan aliran laminer yang berbentuk seperti jarum, lurus

dan stabil yang di peragakan oleh tinta, biasanya didaptkan dengan pengaturan

keran debit yang agak pelan kecepatannya=. ika sudah di dapatkan langsung tampung air pada gelas ukur sampai ( menit

lamanya dan hitung lah volume yang di dapat dalam 0aktu ( menit>. @akukan lah percobaan nomor 1 2 sampai di dapatkan lagi aliran transisi yang

bentuk aliran dalam pipanya kadang&kadang lurus dan kadang&kadang

membelok4bergoyang biasanya di dapatkan dengan pengaturan keran debit

yang sedang kecepatannya?. /etelah mendapatkan aliran transisi lanjutkan dengan menampung air dengan

gelas ukur untuk menghitung volumenya yang di lakukan selama ( menit. @akukan lagi prcobaan nomor 1 2 sampai di dapatkan aliran turbulen yang

bentuk tintanya tidak beraturan, biasanya didapatkan dengan pengaturan keran

debit yang cepat'-. /etelah di dapat lakukan lagi perhitungan volume aliran turbulen yang

didapatkan, lakukan selama ( menit dan di tampung pada gelas ukur ''. @akukan lah percobaan mencari aliran laminer , transisi , dan turbulen tersebut

' kali lagi, sebagai perbandingan

Men#hitun# debit air erta @aktu am)ai air tidak men#alir )ada )i)a 1/

2 dan men#hitun#


57/63


=. *itung #olume dengan menggunakan gelas ukur untuk keran ' dan ( serta

untuk keran tiga>. $atalah hasil dari percobaan?. @akukan lah hal ini sebanyak ( kali lagi sehingga di dapatkan ) kali hasil

percobaan. enghitung bilangan Ieynolds 1Ie2 dengan rumus serta bandingkan dengan

yang teoritis'-. enghitung koefisien gesek 1f2 untuk aliran laminer , transisi dan turbulen''. enggambar grafik %

• Ie terhadap f • @og Ie terhadap log f


7idak

Kelompok 12 (Kelas C) | "

M#la$

Pe%mp#la% Da'a T$%&&$ a$* +$ +alam

ma%ome'e* (,)

-ol#me a$* (-) .ak'# (')

$'#%& L#as pe%ampa%&e%'#*$me'e* (A) De $' al$*a% ( )

A%al$s$s Da'a T$%&&$ e%e*&5 'eo*$'$s (

'eo*$'$s) T$% $ e%e* *ak'$s (

6e+a 7 8


58/63


Ca

Ca

Gambar %-2 Dia#ram Alir Perhitun#an dan Anali i data Percobaan Teorema &ernoulli


Tabel %-1 Pen#ukuran Volume dan 9uhu Air


59/63


V B=V 1 + V 2 + V 3 + # + V "

" 6 . @iter

V - =V 1+ V 2+ V 3+ # + V "

" 6 . @iter

).?.( aktu Iata&rata


60/63


61/63


Debit rata-rata

0mm 37detik

-,-)-?

5etelitian 0

).?. Perhitungan Bilangan Ieynolds

/etelah mendapatkan nilai debit rata&rata, maka langkah selanjutnya adalah

menghitung nilai bilangan Ieynolds %

Debit Percobaan0ml

5ece)atanAir =ata-rata

0<

Diameter0D

0mm

&ilan#an=e*nold

(eniAliran

>?- ),??' '= >')> >'(,= +aminair- (, )? '= ?)=>?',=' +aminair- , (= '= -; )'-), ; Tran i i; , ;' '= '-;(?>),;= Tran i i

'. -- =, == '= '(?''-) ,? Turbulen(. ;- '(,' ' '= (( (-(( ?, Turbulen

).?.; Perhitungan Faktor "esekan

/etelah didaptkan jenis aliran yang terjadi, maka langkah selanjutnya adalah

menentukan nilai faktor gesekan 1f2 dari jenis aliram yang ada.

Percobaan

ke-

&ilan#an =e*nold (eni Aliran aktor Ge ekan

1 >')> >'(,= +aminair -,---- )>;2 ?)=>?',=' +aminair -,---- )>;3 -; )'-), ; Tran i i -,---- )>;4 '-;(?>),;= Tran i i -,---- )>;! '(?''-) ,? Turbulen -,---- )>;$ (( (-(( ?, Turbulen -,---- )>;

Kelompok 12 (Kelas C) | !1


62/63


3.1% Gra;ik "ubun#an &ilan#an =e*nold den#an aktor Ge ekan 0;

"rafik bilangan Ieynolds dengan faktor gesekannya dapat di gambarkan sebagai

berikut %

"ambar -&'; "rafik Ie terhadap f

"ambar -&'= "rafik @og Ie terhadap f

Dari grafik tersebut dapat ditarik suatu hasil pengamatan sebagai berikut %'. /eharusnya apabila bilangan Ieynolds makin besar maka koefisien gesekan

semakin kecil untuk aliran laminar dan turbulen. *al ini di sebabkan, bilangan

Ieynolds hanya terpengaruh oleh kecepatan aliran 1D konstan2 sehingga bila

kecepatan&membesar maka bilangan Ieynolds membesar. /edangkan

koefisien gesekan 1f2 hanya dipengaruhi oleh bilangan Ieynolds 1berbanding

terbalik2 tapi pada grafik koefisien gesekan aliran turbulen seharusnya lebih

besar dari aliran laminar(. Dari grafik fungi Ie dan log f maka dapat diketahui nilai faktor gesekan 1f2

untuk aliran transisi, yaitu dengan cara menggunakan rumus untuk mencari

persamaan garis

Kelompok 12 (Kelas C) | !2


63/63


3.11 9im)ulan dan 9aran

).''.' /impulan

).''.( /aran

Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter

Documents

Transcript of Modul 1 Aliran Melalui Venturimeter