Modul III Aliran Melalui Orifice

7/17/2019 Modul III Aliran Melalui Orifice

http://slidepdf.com/reader/full/modul-iii-aliran-melalui-orifice 1/11

Kelompok 14

MODUL III

ALIRAN MELALUI ORIFICE

3.1 Pendahuluan

Fluida yang mengalir melalui sebuah penyempitan seperti lubang berujung tajam

atau di atas ambang mengalami pengurangan jumlah aliran bila dihitung dengan asumsi

bahwa energi bersifat kekal dan aliran yang melalui penyempitan terus-menerus sepanjang

aliran tersebut. Untuk menjelaskan kekekalan energi tersebut, digunakan persamaan

Bernoulli.

er!obaan ini menggunakan orifi!e untuk mengamati kejadian berkurangnya aliran

saat melewati penyempitan tersebut. "elalui per!obaan ini akan ditentukan besarnya

reduksi pada aliran, kontraksi aliran dan kehilangan energi pada aliran air ke udara dari

orifi!e ujung tajam di dasar tangki.

3.2 Tujuan Praktiku

1. "engukur dan menghitung besarnya reduksi aliran yang terjadi, dilambangkan

dengan koefisien aliran #$d%&. "engukur dan menghitung koefisien kontraksi #$!% dan koefisien ke!epatan #$u%'. "enentukan hubungan antara debit aliran #(% dengan muka air pada orifi!e #)o%

3.3 Alat!alat Praktiku

1. *rifi!e apparatus&. Bangku hiraulik #tangki timbangan dan anak timbangan%'. ipa pitot4. engukur waktu (stopwatch)

3." Da#ar Te$ri dan Penurunan Ruu#

3.".1 De%it Aliran &'(

Bangku hidraulik digunakan untuk menghitung debit aliran air yang digunakan pada

per!obaan ini. Bangku hidraulik menggunakan prinsip kesetimbangan momen dan gaya.

enjelasan lebih lanjut mengenai bangku hidraulik dapat dilihat pada lampiran.

Besarnya debit dapat diperoleh dengan menggunakan rumus +

Q =v

t

di mana +

aporan raktikum "ekanika Fluida



Kelompok 14

( debit aliran #m' detik%

/ /olume aliran #m'%

t waktu #detik%

sedangkanv=

m

ρ

subtitusikan / ke dalam persamaan debit ( dan dengan menggunakan nilai 01 kgm'

untuk air, didapatkan+

Q= W 1000×t

2engan +

( debit aliran #m' detik%

3 massa air yang mengalir dengan prinsip bangku hidraulik didapatkan bahwa 3 ' kali

massa beban

t waktu yang dibutuhkan untuk setimbang #detik%

3.".2 )$e*i#ien )e+e,atan &Cu(

Koefisien ke!epatan merupakan rasio antara ke!epatan aktual #5!% dengan ke!epatan ideal

#5o%.


P



Kelompok 14

2engan asumsi bahwa aliran fluida bersifat tunak (steady), tidak kental, tidak

termampatkan, dan laminer, digunakan persamaan Bernoulli untuk perhitungan. 6injau

titik " dan 7, dengan titik 7 sebagai titik a!uan+

v M 2

2 g+

P M

ρg +

Z M =

v N 2

2 g+

P N

ρg+

Z N

6itik " dan 7 berhubungan langsung dengan udara luar sehingga tekanan pada " sama

dengan tekanan pada 7, yaitu tekanan atmosfer. 8ehingga, persamaan diatas menjadi +

vm2

2 g+Z m=

v n2

2 g+Z n

uas penampang pada titik " sangat besar jika dibandingkan dengan luas penampang pada

titik 7. *leh karena itu, ke!epatan aliran fluida pada " sangat ke!il dibanding aliran fluida

pada titik 7 sehingga dapat diabaikan, dan persamaan menjadi +

Z m=vn2

2 g+Z n

ada gambar diatas diperlihatkan bahwa 9m : 9n )o dan /n adalah /o. 8ehingga didapatkan

persamaan +

H o=vo2

2g

"aka, didapat /o +

vo=√ 2g H o

8elanjutnya tinjau titik dan 7 #titik 7 sebagai a!uan%, dengan menggunakan persamaan

Bernoulli+

v P2

2 g+

P P

ρ g+Z P=

v N 2

2g+

P N

ρ g+Z N




Kelompok 14

ada gambar diperlihatkan bahwa titik dan 7 sama-sama berhubungan langsung dengan

udara luar sehingga tekanan pada kedua titik tersebut adalah tekanan atmosfer.

8ementara itu, 9: 9n )! serta fluida pada adalah fluida statis dimana ke!epatannya

sama dengan nol sehingga persamaan Bernoulli kedua titik tersebut menjadi +

H c=vc2

2g

"aka didapatkan /! +

vc=√ 2 gH c

Koefisien ke!epatan #$u%merupakan perbandingan antara ke!epatan aktual #/!% dengan

ke!epatan ideal #/o% sehingga+

C u=vc

vo

C u=√2 g H c2g H o

=√ H c H o

3.".3 )$e*i#ien )$ntrak#i &C+(

Koefisien kontraksi #$!% merupakan rasio antara potongan melintang vena contracta #a!%

dengan potongan melintang orifi!e #ao% sehingga +

C c=ac

ao




Kelompok 14

dengan + a! luas potongan melintang semburan jet #m&%

ao luas potongan melintang orifi!e #m&%

3."." )$e*i#ien Aliran &Cd(

Koefisien aliran #$d% merupakan rasio antara debit aktual #(% dengan debit #( o% yang

terjadi bila aliran semburan pada ke!epatan ideal #/o%. 2ebit aktual +

Q=vc x ac

2ebit ideal, yaitu bila aliran semburan pada ke!epatan ideal #/o% tanpa terjadinya

penyempitan permukaan +

Qo=vo x ao

"aka perbandingan debit aktual #(% dan debit ideal #( o%+

C d= Q

Qo

=v c x ac

vo x ao

;tau pada eksperimen pengukuran kuantitas +

C d=Q

√ 2gH o x 1

ao

2ari persamaan diatas didapatkan +

C d=C u x C c

3.- Pr$#edur Per+$%aan

1. ;ir dibiarkan mengisi tangki sampai di atas ketinggian pipa pengalir kelebihan air di

bagian atas, dan air yang masuk diatur sehingga aliran bersifat konstan yang

diperhatikan melalui aliran yang keluar&. Kumpulkan dan ukur berat air melalui tangki timbangan'. $atat waktu pengukuran ketika timbangan naik saat pertama #sebelum diberi

beban% dan naik untuk kedua kalinya #setelah diberi beban%4. Ukur dan !atat nilai )o pada orifi!e




Kelompok 14

<. Ukur dan !atat nilai )! dengan menggunakan pipa pitot yang dimasukkan ke dalam

semburan yang timbul pada bagian bawah tangki=. "engukur dan men!atat diameter semburan yang terjadi pada /ena !ontra!ta

dengan menggunakan pipa pitot yang berujung tajam dengan menggunakan selisih

jarak dalam dan luar

>. ;liran masuk diubah dengan memperke!il atau memperbesar debit air yang masuk?. er!obaan dilakukan berulang sebanyak < kali, dengan tiap per!obaan dilakukan

pengambilan data & kali@. Ukur diameter orifi!e dan hitung luas potongan melintang orifi!e #ao%

3. Data Pen/aatan

7o.er!obaan engukuran 2ebit

)o #m% )! #m%

2iameter Aet #m%

3aktu t #detik% Berat 3 #kg% 2ebit ( #dt% C1 C& DC

1

4@.& &.< .1<&@@@ .&<< .&< .'&@ .&'1 .@?

4@.& &.< .1<&@@@ .&& .&< .4@ .'1' .@=

Eata& er!obaan 1 &.< .1<&@@@ .&'>< .&&>< .'=@ .&>& .@>

&

=.4? &.< .1&4? .&? .&>> .'@< .'4 .@1

=.4? &.< .1&4? .1> .1> .4'= .'4= .@

Eata& er!obaan & &.< .1&4? .&&< .&&'< .41<< .'&< .@<

'

44.'4 &.< .1=@14> .&<4 .&< .44 .'1@ .?<

44.'4 &.< .1=@14> .&4 .&4 .'? .&@@ .?1

Eata& er!obaan ' &.< .1=@14> .&4> .&4< .'@& .'@ .?'

4

11.&< < .14?14? .&' .&&@ .'@' .'& .@1

11.&< < .14?14? .& .1@? .4 .'1= .?4

Eata& er!obaan 4 < .14?14? .&1< .&1'< .'@=< .'@ .?><

<

11.4& < .14>@ .1?< .1? .'> .&@& .>?

11.4& < .14>@ .&' .& .'> .&@ .?

Eata& er!obaan < < .14>@ .1@4 .1@ .'> .&@1 .>@

Eata&6*6; >1.'& '.< .14?44 .&&'> .&1@@ .'??= .'1& .?>4

3.0 C$nt$h Perhitun/an

2ari data nomor 1 didapat +

t 4@,& detik

3 #' C &,<% kg >,< kg

)o ,&'><m




Kelompok 14

)! ,&&>< m

2iameter aliran ,@> m

2iameter orifi!e ,1'm

• "en!ari (

Q=W

1000 x t

Q= 7,5

1000 x 49,02

Q=0,000152999m3/detik

• Koefisien ke!epatan #$u%

C u=

√ H c H o

C u=√0,2275

0,2375

C u=¿,@>?

•

Koefisien kontraksi #$!%

C c=ac

ao

C c= 0,00007386

0,000132665

C c=0,5567

• Koefisien aliran #$d%




Kelompok 14

C d=Q

√ 2gH o x 1

ao

C d

=0,000152999

√ 2 x 9,8 x0,2375 x

1

0,000132665

C d=0,5448




Kelompok 14

3. Ta%el Perhitun/an

7o.er!obaan engukuran 2ebit

)o #m% )! #m%

2iameter Aet #m% a! #m&% ao #m&% $u $! $d

t #detik% 3 #kg% ( #dt% C1 C& DC.1'&=

>

1

4@.& &.< .1<&@@@ .&<< .&< .'&@ .&'1 .@?

4@.& &.< .1<&@@@ .&& .&< .4@ .'1' .@=

Eata&

er!obaan1 &.< .1<&@@@ .&'>< .&&>< .'=@ .&>& .@>

.>'?= .@>?>&@> .<<=>4<<= .<44?@?<=

&

=.4? &.< .1&4? .&? .&>> .'@< .'4 .@1

=.4? &.< .1&4? .1> .1> .4'= .'4= .@

Eata&er!obaan& &.< .1&4? .&&< .&&'<

.41<< .'&< .@<

.=4&@

.@@===1@' .4?4='1? .4?'1&4

'

44.'4 &.< .1=@14> .&<4 .&< .44 .'1@ .?<

44.'4 &.< .1=@14> .&4 .&4 .'? .&@@ .?1

Eata&er!obaan' &.< .1=@14> .&4> .&4< .'@& .'@ .?'

.<4?

.@@<@4'1?? .4>=''14 .4<@>@4<

4

11.&< < .14?14? .&' .&&@ .'@' .'& .@1

11.&< < .14?14? .& .1@? .4 .'1= .?4

Eata&er!obaan4 < .14?14? .&1< .&1'<

.'@=< .'@ .?><

.=1

.@@=<<<&& .4<''&<4 .4<144@4'

<

11.4& < .14>@ .1?< .1? .'> .&@& .>?

11.4& < .14>@ .&' .& .'> .&@ .?

Eata&er!obaan< < .14>@ .1@4 .1@ .'> .&@1 .>@

.4?@@

.@?@='>&= .'=@&?@@4 .'=<4='

Eata&6*6; >1.'& '.< .14?44 .&&'> .&1@@

.'??= .'1 .?>4

.=&> .@@14@'<= .4<4&==&> .4<1=4@




Kelompok 14

3. ra*ik dan Anali#i#

0.4300 0.4400 0.4500 0.4600 0.4700 0.4800 0.4900 0.5000 0.5100

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

f(x) = 0x + 0

Grafk Q vs Ho1/2

Q

Linear (Q)

2ari data pada table perhitungan, didapatkan nilai $d rata-rata ,4<1=4@

8edangkan dari hasil regresi grafik hubungan antara ( dengan )o1& didapat persamaan

garis linear +

y = 0,0002850922x + 0,0000137168

ersamaan garis ini menunjukkan hubungan antara /ariabel bebas #)o1&% dan /ariabel

terikat (.

2engan kemiringangradien #m% adalah + ,&?<@&&

"asukkan gradien se!ara ke rumus +

C d= 1

ao .√ 2g x Q

√ H O

dengan gradien #m%

Q

√ H O

didapatkan nilai $d ,4?<41




Kelompok 14

6erdapat perbedaan antara nilai $d yang didapatkan melalui hasil per!obaan dengan nilai

$d yang didapatkan melalui perhitungan se!ara teoritis. 8eharusnya kedua nilai $d tersebut

adalah sama. ;dapun perbedaan ini dapat disebabkan karena beberapa faktor, seperti +

1. Kekurangtelitian dalam pemba!aan pada pipa yang menunjukkan ketinggian air

&. Kekurangtelitian dalam pengukuran diameter air yang mengalir melalui orifi!e

3.14 )e#i,ulan dan 5aran

3.14.1 )e#i,ulan

1. Koefisien ke!epatan #$u% merupakan rasio antara ke!epatan a!tual #/!% dengan

ke!epatan teoretisideal #/o%&. Koefisien kontraksi #$!% merupakan rasio antara luas potongan melintang /ena

!ontra!ta #a!% dengan luas penampang orifi!e #ao%'. Koefisien aliran #$d% merupakan perbandingan antara debit aktual #(% dengan debit

semburan aliran yang melalui orifi!e dengan ke!epatan ideal tanpa terjadi

penyempitan permukaan #( o%. perbandingan tersebut sama dengan $d $u C $!

4. rafik yang didapat dari perbandingan ( dengan )o1& menunjukkan bahwa ( dan

)o berbanding lurus, semakin besar )o maka semakin besar pula (

3.14.2 5aran

1. 8aat pengambilan data khususnya pada pemba!aan skala, sebaiknya dilakukan

dengan sangat teliti untuk meminimalisasi kesalahan pemba!aan

&. ;lat yang digunakan untuk per!obaan sebaiknya diperiksa terlebih dahulu apakahberfungsi seperti seharusnya. )al ini juga perlu untuk mengurangi kesalahan dalam

pengambilan data

3.11 Re*eren#i

3hite, Frank ". Mekanika Fluida. 1@@4. Aakarta + Grlangga


Modul III Aliran Melalui Orifice

Documents

Transcript of Modul III Aliran Melalui Orifice