BAB IXPENGKURAN ALIRAN FLUIDA

9.1. PENDAHULUAN

Piranti yang telah digunakan dalam praktek perekayasaan untuk mengukur

aliran fluida.

Pengukuran kecepatan dilakukan dengan :

tabung pitot.,

meteran arus, dan

anemometer putar

Cara-cara fografi seringkali digunakan dalam mempelajari model.

Pengukuran besaran telah dilaksanakan dengan menggunakan :

mulut sempit (orifices),

tabung-tabung, nosel-nosel,

venturi meter,

dan saluran-saluran bendungan-bendungan.

Bermacam-macam modifikasi dari alat-alat tersebut dan berbagai meteran yang

telah dipatenkan. 06/14/14 1srihanto

Lanjutan.

• Agar dapat memakai pelaratan hidraulik secara ahli, penggunaan

persamaan bernoulli dan pengetahuan tambahan mengenai sifat-dan

kofisien dari setiap alat menjadi sangat penting.

• Dalam hal dimana tidak tersedia harga dan koefisien yang bisa dipercaya,

sebuah piranti harus dikalibrasi untuk kondisi-kondisi penggunaan yang

diharapkan.

• Rumus-rumus yang telah dikembangkan untuk fluida tak kompresibel bisa

digunakan untuk fluida kompresibel bilamana perbedaan tekanan dengan

tekanan totalnya relatif kecil.

06/14/14 2srihanto

9.2.TABUNG PITOT

• Tabung pitot mengukur kecepatan disuatu titik berdasarkan kenyataan bahwa

tabung tersebut mengukur tekanan dengan staknasinya, yang melampaui

tekanan statik setempat sebesar ρ(V2 / 2 ).

• Dalam suatu arus fluida terbuka, karena tekanan setempatnya adalah nol

meteran, maka head kecepatanya diukur sesuai dengan ketinggian mana

cairanya naik dalam tabung tersebut.

9.3. KOEFISIEN PEMBUANGAN

Koefisien pembuangan (C) adalah perbandingan dari pembuangan sebenarnya

dari alat tersebut terhadap pembuangan idealnya.

06/14/14 3srihanto

Koefisien itu dapat dinyatakan sebagai :

06/14/14 4srihanto

Koefisien pembuangan tidaklah tetap. Untuk suatu piranti tertentu, berubah-

ubah bersama bilangan Reynolds. Dalam apendiks akan dijumpai keterangan

berikut ini ;

1. Tabel 7 berisi koefisien pembuangan untuk mulut-sempit bundar yang

membuang air kira-kira 15,6oC kedalam admosfir.

2. Diagram C menunjukkan perubahan c1 bersama bilangan Reynolds, untuk

tiga perbandingan pipa mulut-sempit. Tidak terdapat data yang bisa

dipercaya dibawah bilangan reynolds sebesar kira-kira 10.000.

3. Diagram D memperlihatkan perubahan c bersama bilangan reynolds, untuk

tiga perbandingan aliran nosel berjari-jari panjang ( nosel-nosel jalur pipa ).

4. Diagram E menunjukkan perubahan c bersama bilangan reynolds, untuk

lima ukuran venturi meter dgn perbandingan garis tengah sebesar 0.500.

06/14/14 5srihanto

9.4. KOEFISIEN KECEPATAN

06/14/14 6srihanto

9.5. HEAD TURUN

Head turun dalam mulut-sempit, tabung, nosel dan venturimeter dinyatakan

sebagai :

head turun dalam meter fluidanya = 1/2cc – 1 V2 semburan (6)

2 g

Bila pernyataan ini diterapkan kesebuah venturimeter,

V sembura n = kecepatan leher dan cv = c .

06/14/14 7srihanto

9.6. BENDUNGAN

Bendungan-bendungan (weirs ) mengukur aliran cairan pada saluran-

saluran terbuka, biasanya air.

Sejumlah rumus-rumus empiris terdapat dalam literatur teknik, masing-

masing dalam batasanya sendiri.

06/14/14 srihanto 8

Koefisien itu dapat dinyatakan sebagai :

06/14/14 9srihanto

Kebanyakan bendungan berbentuk segi empat : bendungan tertahan tanpa

penyusutan pinggir dan umumnya digunakan untuk aliran yang lebih besar,

06/14/14 10srihanto

Dimana :

Q = aliran m3 / dtk

c= koefisien ( ditentukan dalam percobaan )

b = panjang puncak bendungan dalam meter

h = head pada bendungan dalam meter (tinggi permukaan cairan di atas

puncak )

V = kecepatan pendekatan rata-rata dalam m/dtk

9.7. RUMUS FRANCIS

Rumus Fransic, yang didasarkan atas percobaan-percobaan pada

bendungan segiempat yang panjangnya dari 1.07 m sampai 5.18 di bawah

head sebesar 183 mm sampai 488mm, adalah:

06/14/14 11srihanto

Q = 1,85 ( b-nH/10 ) [ ( H+V2 / 2g )3/2 - ( V2/2g )3/2 ]

Dimana keteranganya sama seperti diatas dan :

n = 0 untuk suatu bendungan tertahan

n = 1 untuk suatu bendungan dengan satu penyusutan

n = 2 untuk suatu bendungan yang susut sepenuhnya

9.7. RUMUS BAZIN.

Rumus bazin (panjang dari 0.5 m sampai 2.0 m dibawah head dari 50

mm sampai 600 m ) adalah :

Q = 0,5518( 3,25 + 0,021 61 ) [ 1 + 0,55 ( H ) 2 ] bH

H H + Z

06/14/14 12srihanto

Dimana Z = tinggi puncak bendungan di atas dasar saluran

06/14/14 13srihanto

9.8. 9.8. RUMUS BENDUNGAN SEGITIGA RUMUS BENDUNGAN SEGITIGA (dikembangkan dalam soal 30 ) adalah :(dikembangkan dalam soal 30 ) adalah :

06/14/14 14srihanto

Dimana m = faktor percobaan, biasanya dari studi model.

WAKTU KE TANGKI-TANGKI KOSONG dengan menggunakan bendungan

dihitung dengan menggunakan :

t = 2AT/mL ( H1-1/2 - H2 -1/2 )……………….(17)

WAKTU dan MEMBUAT LIRAN dalam sebuah jalur pipa adalah

t = LVf 1n ( Vf + V ) (18)

2gH Vs - V

06/14/14 15srihanto

Soal-soal :

1. Sebuah tabung pilot yang mempunyai koefisien 0.98 digunakan untuk

mengukur kecepatan air ditengah sebuah pipa. Head tekanan stagnasinya

adalah 5,61 m da head tekanan statik dalam pipa tersebut adalah 4,72 m.

Berapakah kecepatanya?

Jawab:

Jika tabung dibentuk dan berkedudukan tepat, sebuah titik kecepatan nol

(titik stagnasi)dibuat di b didepan ujung tabung yang terbuka ( lihat gbr 9-

1 ).

Dengan menerapkan teorema bernoulli dari A di dalam cairan yang tak

terganggu ke b memberikan :

( Pa/pg + V2A/2g + 0 ) - tanpa penurunan = (PB / pg + 0 + 0 ) (1)

06/14/14 16srihanto

Maka, untuk suatu fluida “tanpa gesekan” yang ideal

06/14/14 17srihanto

Soal2;

Sebuah mulut sempit patokan bergaris tengah 102 mm membuang aair dibawah suatu head sebesar 6,1 m. Berapakah alirannya dalam m3/dt?

Penyelesaian :

Dengan menerapkan Bernoulli , A ke B datum B.

(Pa/ρg +V2/2g + H )- (1/cv2 -1)V2semb./2g.= V2

semb./2g + Pb/ρg +o

bila Pb = nol. Maka diperoleh :

V semb = vc Ѵ 2g x 6,1.

Dan Q = A semburasn x V semburan.

= (CcAb) x Cv Ѵ 2g x 6,1.

= c A0 Ѵ 2g x 6,1.

06/14/14 srihanto 18

A

B

6,1m

Soal 3.

Sebuah bendungan susut, tingginya 1,22 m, harus didirikan pada saluran yang lebarnya 2,44 m. Kecepatan aliran = 0,237 m/dt. Bila kedalaman total belakang bendungan 2,13 m. Berapakah panjang bendungan yang harus didirikan jika m ( faktor percobaan) = 1,85?

Penyelesaian : kapasitas aliran Q = V.A. ( penurunan head kecepatan diabaikan). Rumus Prancis :

Q = 1,85 (b-2/10 H)(H)3/2. maka b = ……………… m ( didapat.).

06/14/14 19srihanto

Latihan 1 :

Suatu Aliran fluida melalui pipa diameter 100mm pada laju 0,027 m3/dt, tekanan 4 bar. kemudian melalui sebuah nosel yang dipasang di ujung pipa bergaris tengan 50mm, tekanan keluatan 1 bar. Koefisien kecepatan 0,950. dan koefisien penyusutan 0,930. Hitung berapa kecepatan aliran di pipa dan nosel seta kapasitas penbuangan ?

gunakan : Hk bernoulli !!.

06/14/14 srihanto 20

Latihan 2.

Pembuangan dari mulut sempit bergaris tengah 150 mm, dibawah head 3,05 m , c = 0,6 mengalir ke dalam sebauh saluran bendungan segi empat dan melewati sebuah bendungan susut. Saluran tersebut lebarnya 1,83 m, dan untuk bendungan Z (kedalaman) =1,50m dan b= 0,31 m.

Tentukanlah kedalaman air dalam saluran tersebut jika m = 1,82.

06/14/14 srihanto 21

Z

H

Q= cAѴ2gh.Q=m(b-2/10H)H3/2

06/14/14 srihanto 22