ANALISIS VARIASI UKURAN DIAMETER LEHER (THROAT)

DAN PANJANG BAGIAN KONVERGEN DAN DIVERGEN TERHADAP KARAKTERISTIK VENTURIMETER

SKRIPSI

Diajukan Dalam Rangka Penyelesaian Studi Strata 1 Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik

Oleh :

Nama : Priyo Prayogo

NIM : 5250401047

Prodi : Teknik Mesin S1

Jurusan : Teknik Mesin

FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG

2006

ii

HALAMAN PENGESAHAN

Telah dipertahankan dihadapan sidang panitia ujian skripsi Jurusan Teknik Mesin,

Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang :

Hari : Sabtu Tanggal : 18 Maret 2006

Panitia Ujian

Ketua Sekretaris

Drs. Supraptono, M.Pd. Basyirun, S.Pd., M.T. NIP. 131125645 NIP. 132094389

Anggota Penguji,

Pembimbing I Penguji I

Ir. Hermawan, M.Si. Ir. Hermawan, M.Si. NIP. 130935062 NIP. 130935062 Pembmbing II Penguji II

Basyirun, S.Pd., M.T. Basyirun, S.Pd., M.T. NIP. 132094389 NIP. 132094389 Penguji III

Wirawan Sumbodo, MT. NIP. 13187623

Mengetahui,

Prof. Dr. Soesanto NIP. 130875753

iii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN Motto:

- Sesungguhnya Allah tidak akan merubah keadaan suatu kaum, sehingga

mereka merubah keadaannya sendiri (Q.S ArRodu: 11).

- Allah tidak memikulkan beban (kewajiban) kepada seseorang kecuali sekuat

kekuatan yang terpikul olehnya (Q.S Al Baqoroh: 286).

- Sesungguhnya setelah kesulitan itu ada kemudahan (Q.S Alam Nasyroh: 6).

- Hidup adalah perjuangan.

Persembahan :

Dengan ridho-Mu ya Allah, kupersembahkan

skripsi ini kepada:

1. Kedua orang tuaku yang ku-sayangi dan

ku-hormati.

2. Kakak-kakak dan keluargaku yang ku-

sayangi dan ku-hormati.

3. Semua teman dan sahabatku yang ku-

hormati.

iv

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah, puji syukur peneliti sampaikan kehadirat Allah SWT yang

telah melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya, sehingga peneliti dapat

menyelesaikan skripsi yang berjudul Analisis Variasi Ukuran Diameter Leher

(Throat) Dan Panjang Bagian Konvergen Dan Divergen Terhadap Karakteristik

Venturimeter. Adapun skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh

gelar Sarjana Teknik pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas

Negeri Semarang.

Selesainya penulisan skripsi ini tidak terlepas dari bantuan berbagai pihak,

untuk itu peneliti menyampaikan ucapan terima kasih kepada :

1. Dekan Fakultas Teknik Universitas Negeri Semarang.

2. Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Negeri Semarang.

3. Ir. Hermawan, M.Si., selaku Dosen Pembimbing I yang telah membimbing,

memberikan arahan dan motivasi dalam penyusunan skripsi.

4. Basyirun, S.Pd., M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin S1

Universitas Negeri Semarang dan selaku Dosen Pembimbing II yang telah

memberikan bimbingan, arahan dan motivasi dalam penyusunan skripsi.

5. Seluruh sahabat/kakak seperjuangan (Mas Agus, Mas Annas, Mba Bakoh,

Aan, DeRus) yang telah memberikan bimbingan, motivasi dan semangat

dalam menyelesaikan skripsi.

6. Teman Terbaik dan Seperjuangan (Anggun dan teman-teman sekelas) terima

kasih atas bantuan, motivasi, masukan, semangat, dorongan dan

kebersamaannya selama ini.

v

7. Teman-teman di Yogyakarta (Adief, Berlin, Nandar, Sony, Wisnu) yang telah

memberikan fasilitas, dorongan dan semangat dalam menyelesaikan skripsi.

8. Semua pihak yang telah memberikan motivasi, bantuan, dan masukan dalam

penyusunan skripsi yang tidak dapat disebutkan satu persatu.

Semoga Allah SWT selalu memberikan rahmat serta hidayah-Nya kepada

semua pihak yang telah memberikan bantuan apapun bentuknya. Saran dan kritik

yang bersifat membangun sangat peneliti harapkan untuk menambah wawasan

pengetahuan penulis. Selanjutnya peneliti berharap semoga skripsi ini bermanfaat

bagi peneliti pada khususnya dan pembaca pada umumnya.

Semarang, Maret 2006

Peneliti

vi

DAFTAR ISI

JUDUL ............................................................................................................ i

HALAMAN PENGESAHAN ......................................................................... ii

MOTTO DAN PERSEMBAHAN .................................................................. iii

KATA PENGANTAR .................................................................................... iv

DAFTAR ISI ................................................................................................... vi

DAFTAR TABEL ........................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR ...................................................................................... x

DAFTAR GRAFIK ......................................................................................... xi

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xii

INTISARI ........................................................................................................ xiii

BAB I. PENDAHULUAN ........................................................................... 1

1.1. Alasan Pemilihan Judul .............................................................. 1

1.2. Permasalahan ............................................................................. 2

1.3. Batasan Operasional ................................................................... 2

1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian .................................................. 3

1.5. Sistematika Penulisan Skripsi .................................................... 4

BAB II. LANDASAN TEORI DAN HIPOTESIS ....................................... 5

2.1. Landasan Teori ........................................................................... 5

2.1.1. Venturimeter .................................................................. 5

2.1.2. Sifat-sifat fluida .............................................................. 6

2.1.2.1. Kerapatan () ................................................... 6

2.1.2.2. Berat jenis () .................................................. 7

2.1.2.3. Volume jenis (v) .............................................. 7

2.1.2.4. Viskositas ........................................................ 8

2.1.2.5. Tekanan (p) ..................................................... 10

vii

2.1.3. Jenis-jenis aliran.............................................................. 11

2.1.3.1. Aliran laminer dan turbulen ............................ 11 2.1.3.2. Aliran mantap (steady flow) dan aliran tak

mantap (unsteady flow) ................................... 12

2.1.3.3. Aliran fluida ideal dan riil ............................... 13 2.1.4. Persamaan Kontiniutas ................................................... 13 2.1.5. Persamaan Bernoulli ...................................................... 14

2.2. Hipotesis ..................................................................................... 17

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN .................................................... 18

3.1. Variabel Penelitian ..................................................................... 18 3.1.1. Variabel bebas ................................................................ 18 3.1.2. Variabel berikat .............................................................. 18

3.2. Pengumpulan Data ..................................................................... 18 3.2.1. Metode pengumpulan data ............................................. 18

3.2.1.1. Studi literatur ................................................... 18 3.2.1.2. Eksperimental .................................................. 18 3.2.1.3. Metode Analisis .............................................. 19

3.2.2. Instumen penelitian ........................................................ 19 3.2.2.1. Alat kerja ......................................................... 19 3.2.2.2. Alat ukur ......................................................... 21 3.2.2.3. Lembar observasi ............................................ 21

3.2.3. Proses pengambilan data ................................................ 21 3.2.3.1. Persiapan ......................................................... 21 3.2.3.2. Pelaksanaan ..................................................... 21

3.2.4. Diagram Alir Penelitian ................................................. 22 3.3. Analisa Data ............................................................................... 23

BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ............................ 24

4.1. Hasil Penelitian .......................................................................... 24 4.1.1. Venturimeter I ............................................................... 24 4.1.2. Venturimeter II .............................................................. 25 4.1.3. Venturimeter III ............................................................ 25 4.1.4. Venturimeter IV ............................................................ 26

viii

4.2. Pembahasan Hasil Penelitian ..................................................... 27

4.2.1. Variasi diameter leher (throat) venturimeter ................. 27

4.2.1.1. Untuk panjang bagian konvergen dan divergen 18 mm ............................................................. 27

4.2.1.2. Untuk panjang bagian konvergen dan divergen

5 mm ................................................................ 28

4.2.2. Variasi panjang bagian konvergen dan divergen ............ 29

4.2.2.1. Untuk diameter 18 mm .................................... 29

4.2.2.2. Untuk diameter 12 mm ................................... 30

4.3. Keterbatasan Penelitian .............................................................. 33

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ...................................................... 35

5.1. Kesimpulan ................................................................................ 35

5.2. Saran ........................................................................................... 36

DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 37

LAMPIRAN LAMPIRAN ........................................................................... 38

ix

DAFTAR TABEL

Tabel 3.1. Lembar Observasi ...................................................................... 21

Tabel 4.1. Data beda ketinggian air raksa pada manometer U untuk venturimeter I dengan 5 (lima) variasi debit .............................. 24

Tabel 4.2. Data beda ketinggian air raksa pada manometer U untuk

venturimeter II dengan 5 (lima) variasi debit ............................. 25 Tabel 4.3. Data beda ketinggian air raksa pada manometer U untuk

venturimeter III dengan 5 (lima) variasi debit ........................... 26 Tabel 4.4. Data beda ketinggian air raksa pada manometer U untuk

venturimeter IV dengan 5 (lima) variasi debit ........................... 26

x

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Venturimeter ........................................................................... 5

Gambar 2.2. Profil kecepatan dan gradien kecepatan .................................. 8

Gambar 2.3. Manometer Diferensial ............................................................ 11

Gambar 3.1. Instalasi penelitian ................................................................... 19

Gambar 3.2. Diagram alir penelitian ............................................................ 22

Gambar 4.1. Venturimeter I ........................................................................ 24

Gambar 4.2. Venturimeter II ....................................................................... 25

Gambar 4.3. Venturimeter III ..................................................................... 25

Gambar 4.4. Venturimeter IV ..................................................................... 26

xi

DAFTAR GRAFIK

Grafik 4.1. Hubungan antara debit aktual (Q) dengan selisih tinggi air raksa (h) dari venturimeter I dan venturimeter II ................. 28

Grafik 4.2. Hubungan antara debit aktual (Q) dengan selisih tinggi air

raksa (h) dari venturimeter III dan venturimeter IV ............. 28 Grafik 4.3. Hubungan antara debit aktual (Q) dengan selisih tinggi air

raksa (h) dari venturimeter I dan venturimeter III ................ 30 Grafik 4.4. Hubungan antara debit aktual (Q) dengan selisih tinggi air

raksa (h) dari venturimeter II dan venturimeter IV .............. 30 Grafik 4.5. Hubungan antara debit aktual yang diberikan dengan selisih

tinggi air raksa (h) ................................................................ 32

xii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Gambar Venturimeter............................................................... 38

Lampiran 2. Contoh perhitungan ................................................................. 39

Lampiran 3. Perhitungan dengan menggunakan Microsoft Excel ............... 49

Lampiran 4. Tabel hasil perhitungan ........................................................... 51

Lampiran 5. Grafik-grafik hasil perhitungan ............................................... 52

Lampiran 6. Foto-Foto Penelitian ................................................................ 55

xiii

INTISARI

Analisis Variasi Ukuran Diameter Leher (Throat) Dan Panjang Bagian Konvergen Dan Divergen Terhadap Karakteristik Venturimeter. Priyo Prayogo, Ir. Hermawan, M.Si., Basyirun, S.Pd., M.T., 2006.

Salah satu penerapan prinsip Bernoulli adalah venturimeter. Venturimeter adalah salah satu alat pengukur laju aliran volume (debit). Penelitian ini adalah untuk mengetahui secara aktual tentang venturimeter. Permasalahannya adalah bagaimanakah pengaruh perbedaan diameter leher (throat) dan pengaruh perbedaan panjang bagian konvergen dan divergen terhadap karakteristik venturimeter. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh ukuran diameter leher (throat) dan pengaruh panjang bagian konvergen dan divergen terhadap karakteristik venturimeter.

Instrumen penelitian ini adalah 4 (empat) buah venturimeter yang terbuat dari bahan resin yang di cor. Venturimeter I dengan diameter leher 18 mm, panjang bagian konvergen dan divergen 18 mm. Venturimeter II dengan diameter leher 12 mm, panjang bagian konvergen dan divergen 18 mm. Venturimeter III dengan diameter leher 18 mm, panjang bagian konvergen dan divergen 5 mm. Venturimeter IV dengan diameter leher 12 mm, panjang bagian konvergen dan divergen 5 mm.

Variabel bebas dalam penelitian ini adalah diameter leher dan panjang bagian konvergen dan divergen serta laju aliran volume yang diberikan. Sedangkan variabel terikat dalam penelitian ini adalah selisih tinggi air raksa, tekanan fluida, debit teoritis dan kecepatan fluida. Untuk memudahkan dalam menganalisa, maka dalam penelitian ini penulis membagi dalam beberapa tahap, (a). Variasi diameter leher (throat) venturimeter yaitu untuk panjang bagian konvergen dan divergen 18 mm dan untuk panjang bagian konvergen dan divergen 5 mm, (b). Variasi panjang bagian konvergen dan divergen yaitu untuk diameter leher (throat) 18 mm dan untuk diameter leher (throat) 12 mm.

Dari pembahasan diperoleh kesimpulan bahwa venturimeter dengan diameter leher (throat) 12 mm memiliki selisih tinggi air raksa (h) lebih tinggi dari pada venturimeter dengan diameter leher (throat) 18 mm, venturimeter dengan panjang bagian konvergen dan divergen 5 mm memiliki selisih tinggi air raksa (h) lebih tinggi dari pada venturimeter dengan panjang bagian konvergen dan divergen 18 mm, selisih tinggi air raksa (h) yang paling tinggi adalah venturimeter IV dengan diameter leher 12 mm dan panjang bagian konvergen dan divergen 5 mm. Hal tersebut menunjukan bahwa venturimeter IV lebih responsif.

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Alasan Pemilihan Judul

Prinsip Bernoulli yang menyelidiki perilaku dari suatu aliran

fluida ideal yang melintas pada suatu pipa menyatakan bahwa ketika

aliran fluida dengan cepat melalui bagian yang sempit maka tekanan

pada fluida tersebut akan menurun. Salah satu penerapan dari prinsip

Bernoulli adalah aliran yang melalui venturimeter.

Pada kehidupan sehari-hari sering kita menjumpai berbagai alat

yang cara kerja atau prinsipnya menggunakan venturi, misalnya pada

penyemprot anti nyamuk, spet (spray) untuk mengecat, karburator pada

kendaraan bermotor, venturimeter, dan lain-sebagainya. Prinsip kerja

pada peralatan tersebut pada dasarnya menggunakan prinsip kerja

venturi yaitu memanfaatkan perbedaan tekanan pada aliran fluida.

Salah satu penerapan prinsip kerja venturi adalah Venturimeter.

Venturimeter adalah salah satu alat yang digunakan untuk mengukur laju

aliran volume (debit). Alat ini terdiri dari bagian hulu yang berukuran

sama dengan pipa, bagian kerucut konvergen, bagian leher yang

berdiameter lebih kecil dari diameter hulu, dan bagian kerucut divergen

yang secara berangsur-angsur berukuran sama dengan bagian hulu.

Aliran pada venturimeter akan mengalami perubahan tekanan dan

kecepatan. Perubahan tersebut dikarenakan adanya perubahan luas

penampang saluran dari luasan yang besar (hulu) menuju luasan kecil

(leher).

2

Untuk mengetahui secara aktual tentang venturimeter, maka

penulis melakukan penelitian dengan judul Analisis Variasi Ukuran

Diameter Leher (Throat) Dan Panjang Bagian Konvergen Dan

Divergen Terhadap Karakteristik Venturimeter.

1.2. Permasalahan

Berdasarkan uraian di atas, dapat dirumuskan permasalahan

sebagai berikut:

1.2.1. Bagaimanakah pengaruh perbedaan diameter leher (throat) terhadap

karakteristik venturimeter.

1.2.2. Bagaimanakah pengaruh perbedaan panjang bagian konvergen dan

divergen terhadap karakteristik venturimeter.

1.3. Batasan Operasional

1.3.1. Analisis

Adalah suatu penyelidikan terhadap suatu peristiwa untuk

mengetahui keadaan yang sebenarnya (KBBI, 1998). Pada penelitian

ini menyelidiki pengaruh dari variasi diameter leher (throat) dan

panjang bagian konvergen dan divergen terhadap karakteristik

venturimeter.

1.3.2. Variasi

Adalah keadaan atau hasil perubahan dari keadaan semula (KBBI,

1998). Pada penelitian ini perubahan yang dimaksud adalah ukuran

diameter leher (throat) yaitu 18 mm dan 12 mm, dan panjang bagian

konvergen dan divergen yaitu 18 mm dan 5 mm.

3

1.3.3. Karakteristik

Adalah mempunyai sifat khas sesuai dengan perwatakan tertentu

(KBBI, 1990). Karakteristik pada penelitian ini adalah mengenai

perbedaan-perbedaan atau perubahan-perubahan yang terjadi pada

kinerja venturimeter. Kinerja venturimeter itu sendiri dapat diketahui

pada pengukuran selisih tinggi air raksa (h), yang mencerminkan

besarnya selisih tekanan (p) dan selisih kecepatan (V) yang terjadi

pada venturimeter.

1.3.4. Venturimeter

Adalah salah satu alat yang digunakan untuk mengukur laju aliran

volume (debit).

1.4. Tujuan dan Manfaat Penelitian

1.4.1. Tujuan

Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui

pengaruh ukuran diameter leher (throat) dan panjang bagian konvergen

dan divergen terhadap karakteristik venturimeter.

1.4.2. Manfaat

Manfaat dari penelitian ini adalah secara teoritis dapat

menambah pengetahuan tentang prinsip kerja venturimeter dan secara

praktis dapat dipergunakan sebagai dasar dan pertimbangan untuk

mendesain suatu peralatan yang cara kerjanya menggunakan prinsip

kerja venturi.

Diperoleh seperangkat peralatan yang dapat mengungkapkan

salah satu fenomena venturimeter.

4

1.5. Sistematika Penulisan

Penulisan tugas akhir ini dibuat dengan sistematika sebagai

berikut:

Bagian awal dari tugas akhir ini berisi: halaman judul, halaman

pengesahan, motto dan persembahan, kata pengantar, daftar isi, daftar

tabel, daftar gambar, daftar lampiran dan intisari.

Bagian isi terdiri dari lima bab yang meliputi: BAB I.

Pendahuluan yang berisi tentang alasan pemilihan judul, permasalahan,

batasan operasional, tujuan dan manfaat penelitian, dan sistematika

penulisan. BAB II. Landasan teori dan hipotesis yang membahas teori-

teori yang berhubungan dengan permasalahan skripsi, yaitu teori tentang

venturimeter, sifat-sifat fluida, jenis-jenis aliran, persamaan kontinuitas,

persamaan Bernoulli dan hipotesis. BAB III. Metodologi penelitian,

yang menjelaskan tentang metode penelitian yaitu variabel penelitian,

metode pengumpulan data dan metode analisa data. BAB IV. Hasil

penelitian dan pebahasan. BAB V. Simpulan dan saran.

Bagian akhir dari tugas akhir ini berisi daftar pustaka dan

lampiran-lampiran.

5

BAB II

LANDASAN TEORI DAN HIPOTESIS

2.1. Landasan Teori

2.1.1. Venturimeter

Venturimeter adalah suatu alat yang digunakan untuk

mengukur laju aliran dalam pipa. Alat ini terdiri dari : (1) bagian hulu,

yang berukuran sama dengan pipa. Pada bagian ini dipasang

manometer diferensial. (2) bagian kerucut konvergen. (3) bagian leher

yang berbentuk silinder dengan ukuran diameter lebih kecil dari

diameter hulu. Pada bagian ini juga dipasang manometer diferensial.

(4) bagian kerucut divergen yang secara berangsur-angsur berukuran

sama dengan bagian hulu atau sama dengan pipa (Sudarja, 2002).

Gambar 2.1. Venturimeter

l1 l2 l3 l4

D1 D2

Manometer diferensial

Keterangan gambar :

D1 = diameter hulu venturi

D2 = diameter throat (leher venturi)

l1 = panjang hulu venturi

l2 = panjang bagian konvergen

l3 = panjang throat (leher

venturi) l4 = panjang bagian divergen

6

2.1.2. Sifat-sifat Fluida

2.1.2.1. Kerapatan ()

Kerapatan (density) adalah massa per satuan volume. Dapat

juga diartikan sebagai ukuran untuk konsentrasi zat tersebut dan

dinyatakan dengan massa per satuan volume (Sudarja, 2002).

Vm= ............................................................ (2.1)

dengan :

= kerapatan (kg/m3)

m = massa (kg)

V = volume (m3)

Kerapatan relatif atau Spesific Grafity (SG) adalah

perbandingan kerapatan fluida tersebut dengan kerapatan air pada

sebuah temperatur tertentu. Biasanya temperatur tersebut adalah 4 oC

dengan kerapatan air 1000 kg/m3 (Bruce R. Munson, Donald F.

Young, Theodore H. Okiishi, 2004):

air

SG = ...................................................... (2.2)

dengan:

SG = Spesific Grafity atau kerapatan relatif

= kerapatan (density) (kg/m3)

air = kerapatan (density) air = 1000 kg/m3

7

2.1.2.2. Berat jenis ()

Berat jenis atau specific weight () suatu zat adalah berat per

satuan volume zat tersebut, atau merupakan perkalian dari kerapatan

( ) dengan percepatan gravitasi bumi (g) (Sudarja, 2002).

VWg == ................................................... (2.3)

dengan :

= berat jenis (N/m3)

= kerapatan (kg/m3) g = percepatan gravitasi (m/s2)

W = berat (N)

V = volume (m3)

2.1.2.3. Volume jenis (v)

Volume jenis atau specific volume (v) dari suatu zat adalah

volume yang ditempati oleh satu satuan massa zat tersebut atau

merupakan kebalikan dari kerapatan.

v = mV ........................................................... (2.4)

atau

v = 1 ............................................................. (2.5)

dengan :

v = volume jenis (m3/kg)

= kerapatan (kg/m3)

V = volume (m3)

m = massa (kg)

8

2.1.2.4. Viskositas

Viskositas dinamis atau viskositas absolute () adalah ukuran

ketahanan fluida terhadap deformasi (perubahan bentuk) terhadap

tegangan geser ataupun deformasi sudut (angular deformation).

Timbulnya viskositas disebabkan oleh gaya kohesi dan pertukaran

momentum dari molekul-molekul fluida.

Gambar 2.2. Profil kecepatan dan gradien kecepatan

(Sudarja, 2002)

Tegangan geser yang timbul :

dydu = atau

dydu = ............................. (2.6)

dengan :

= tegangan geser (N/m2)

= viskositas dinamis (Ns/m2)

dydu = gradien kecepatan setiap harga y

u

y

y

9

Perubahan tekanan dan suhu dapat mempengaruhi besarnya

viskositas. Dalam perhitungan praktis, perubahan viskositas karena

perubahan tekanan bisa diabaikan karena sangat kecil. Yang sangat

berpengaruh adalah karena perubahan suhu.

Untuk zat cair (liquid), viskositas banyak dipengaruhi oleh

gaya kohesi antar molekul. Bila suhu naik, gaya kohesi akan

berkurang sehingga viskositasnya akan berkurang. Jadi kenaikan

suhu pada zat cair akan menurunkan viskositasnya.

Untuk gas, viskositas banyak dipengaruhi oleh pertukaran

momentum antar molekul. Bila suhu naik, pertukaran momentum

antar molekul akan bertambah. Jadi kenaikan suhu pada gas akan

menaikan viskositasnya.

Viskositas kinematis () adalah perbandingan (ratio) antara

viskositas dinamis dengan massa jenis.

= .....(2.7)

dengan :

= viskositas kinematis (m2/s)

= viskositas dinamis (Ns/m2)

= kerapatan (kg/m3)

10

2.1.2.5. Tekanan (p)

Tekanan fluida dipancarkan dengan kekuatan sama ke semua

arah dan bekerja tegak lurus pada suatu bidang. Dalam bidang datar

yang sama kekuatan tekan dalam suatu cairan sama (Ranald V.Giles,

1984).

Tekanan dinyatakan sebagai gaya dibagi oleh luas. Untuk

keadaan-keadaan dimana gaya (P) terdistribusi merata diatas suatu

luas (A), maka:

APp = ............................................................. (2.8)

dengan :

p = tekanan fluida (Pa atau N/m2)

P = gaya (N)

A = luas (m2)

Perbedaan tekanan pada dua titik, pada ketinggian yang

berbeda dalam suatu fluida adalah:

)( 1212 hhgpp = .................................... (2.9) dengan :

g = satuan berat cairan (N/m3)

h1 dan h2 = perbedaan ketinggian (m)

Untuk mengetahui perbedaan tekanan antara dua titik

menggunakan manometer diferensial.

11

Dari gambar (a) :

pA + h11 = pB + h22 + h33

pA - pB = h22 + h33 - h11 ....................................... (2.10)

Dari gambar (b) :

pA + h11 + h33 = pB + h22

pA - pB = h22 - h11 - h33 ....................................... (2.11)

2.1.3. Jenis-jenis Aliran

2.1.3.1. Aliran laminer dan turbulen

Pada aliran laminer partikel fluida bergerak pada lintasan

yang halus (smooth) berbentuk lapisan-lapisan dimana satu lapis

fluida bergerak secara smooth diatas lapisan yang lain. Dalam aliran

laminer pengaruh viskositas akan meredam kecenderungan adanya

turbulensi (Sudarja, 2002).

Gambar 2.3. Manometer Diferensial (Sudarja, 2002)

z

1 2

3

A B

(a)

z

2 1

3

B A

(b)

12

Aliran turbulen merupakan hal yang paling banyak kita

jumpai dalam bidang teknik. Pada aliran turbulen partikel fluida

bergerak dalam lintasan yang tidak teratur yang menyebabkan

terjadinya pertukaran momentum dari satu bagian fluida ke bagian

fluida yang lain. Pada aliran turbulen, tegangan geser yang timbul

akan relatif lebih besar dari pada aliran laminer, sehingga

kerugiannyapun juga lebih besar.

Suatu aliran termasuk aliran laminer atau turbulen,

tergantung bilangan Reynold (Reynold number)nya.

VdVd ==Re ......................................... (2.12)

dengan :

V = kecepatan rata-rata (m/s)

d = diameter dalam pipa (m)

= viskositas kinematik (m2/s)

= viskositas dinamis (Ns/m2)

= kerapatan (kg/m3)

Bilangan Reynold (Re) < 2000 : aliran laminer

Re = 2000 ds 4000 : transisi, cenderung berubah menjadi

turbulen. Re > 4000 : aliran turbulen penuh

2.1.3.2. Aliran mantap (steady flow) dan aliran tak mantap (unsteady flow)

Aliran mantap yaitu apabila jumlah fluida yang mengalir per

satuan waktu adalah konstan.

Aliran tak mantap yaitu apabila jumlah fluida yang mengalir

per satuan waktu adalah tidak konstan atau berubah.

13

2.1.3.3. Aliran fluida ideal dan riil

Fluida ideal adalah fluida tanpa gesekan (frictionless),

sehingga proses alirannya tanpa kerugian (lossfree). Pengasumsian

suatu fluida sebagai fluida ideal dimaksudkan untuk membantu

menganalisis kondisi aliran.

Sedangkan fluida riil adalah fluida dengan gesekan, sehingga

alirannya mengalami kerugian.

2.1.4. Persamaam Kontinuitas

Untuk aliran mantap, massa fluida yang melalui semua bagian

dalam aliran fluida per satuan waktu adalah sama. Persamaannya

adalah (Ranald V.Giles, 1984) :

1A1V1 = 2A2V2 ......................................... (2.13)

Untuk fluida inkomkompresibel dan bila 1 = 2 maka

persamaan tersebut menjadi :

A1V1 = A2V2 atau Q1 = Q2 ........................ (2.14)

dengan :

A1 = luas penampang bagian satu (m2)

A2 = luas penampang bagian dua (m2)

V1 = kecepatan rata-rata penampang bagian satu (m/s)

V2 = kecepatan rata-rata penampang bagian dua

(m/s) Q = laju aliran volume (m3/s)

14

2.1.5. Persamaan Bernoulli

Persamaan ini merupakan salah satu yang tertua dalam

mekanika fluida dan asumsi yang digunakan dalam menurunkannya

sangat banyak, tetapi persamaan tersebut dapat secara efektif untuk

menganalisis suatu aliran (Bruce R. Munson, Donald F. Young,

Theodore H. Okiishi, 2004). Persamaan tersebut adalah sebagai

berikut:

zVp ++ 221 = konstan ............................ (2.15)

atau

=++ gzVp2

2

konstan ................................ (2.16)

atau

=++ zg

Vp2

2

konstan .................................. (2.17)

dengan :

V = kecepatan rata-rata (m/s)

p = tekanan (N/m2)

= kerapatan (kg/m3)

z = ketinggian (m)

= berat jenis (N/m3)

g = percepatan gravitasi bumi (m/s2)

Persamaan Bernoulli untuk dua titik :

22

2212

11 21

21 zVpzVp ++=++ .. ........ (2.18)

atau

15

2

222

1

211

22z

gVpz

gVp ++=++ ..................... (2.19)

dengan :

V1 = kecepatan rata-rata di titik satu (m/s)

V2 = kecepatan rata-rata di titik dua (m/s)

p1 = tekanan di titik satu (N/m2)

p2 = tekanan di titik dua (N/m2)

= kerapatan (kg/m3)

= berat jenis (N/m3)

z1 = elevasi di titik satu (m)

z2 = elevasi di titik dua (m)

Untuk menggunakan persamaan Bernoulli, kita harus

mengingat asumsi-asumsi (1) fluidanya ideal, (2) alirannya

mantap/steady flow, (3) alirannya tak mampu mampat. Persamaan

Bernoulli dapat diterapkan hanya sepanjang sebuah garis-arus.

Bila alirannya horisontal (z1 = z2), maka persamaan Bernoulli

menjadi :

222

211 2

121 VpVp +=+ ........................... (2.20)

dengan :

V1 = kecepatan rata-rata di titik satu (m/s)

V2 = kecepatan rata-rata di titik dua (m/s)

p1 = tekanan di titik satu (N/m2)

p2 = tekanan di titik dua (N/m2)

= kerapatan (kg/m3)

16

Efek ketidakhorisontalan aliran dapat disatukan dengan mudah

dengan menyertakan perubahan ketinggian (z1z2) kedalam persamaan.

Kombinasi dari persamaan kontinuitas (2.14) dengan

persamaan Bernoulli (2.20) menghasilkan persamaan laju aliran

teoritis:

Q = A2 ])(1[

)(22

1

2

21

AA

pp

.............................. (2.21)

dengan:

Q = laju aliran (m3/s)

A1 = luas penampang bagian satu (m2)

A2 = luas penampang bagian dua (m2)

p1-p2 = p = perbedaan tekanan

= kerapatan (kg/m3) Catatan: A2 < A1

Hasil dari laju aliran teoritis ini akan lebih besar daripada laju

aliran yang terukur sebenarnya, ini karena berbagai perbedaan antara

dunia nyata dengan asumsi-asumsi yang digunakan dalam

penurunan/penggunaan persamaan Bernoulli. Perbedaan ini dapat

mencapai 1 40 % (Bruce R. Munson, Donald F. Young, Theodore H.

Okiishi, 2004).

17

2.2. Hipotesa

Bahwa dalam aliran fluida yang melewati venturi atau

venturimeter akan mengalami perubahan tekanan. Tekanan fluida pada

leher (throat) venturi akan lebih rendah dibandingkan pada hulu venturi.

18

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Variabel Penelitian

3.1.1. Variabel bebas

Adalah variabel yang menjadi sebab berubahnya variabel

terikat. Dalam penelitian ini, yang merupakan variabel bebas adalah

diameter leher venturimeter serta panjang bagian konvergen dan

divergen.

3.1.2. Variabel berikat

Adalah variabel yang dipengaruhi oleh adanya variabel bebas.

Dalam penelitian ini yang merupakan variabel terikat adalah selisih

tinggi air raksa (h), selisih tekanan (p), debit teoritis dan selisih

kecepatan (V).

3.2. Pengumpulan Data

3.2.1. Metode pengumpulan data

3.2.1.1. Studi literatur

Studi literatur yaitu suatu metode yang dilakukan untuk

mendapatkan bahan-bahan acuan guna mendukung penyelesaian

penelitian dengan cara mempelajari buku-buku referensi yang

berhubungan dengan penelitian.

3.2.1.2. Eksperimental

Studi eksperimental untuk mengambil data-data secara

langsung dari pengujian yang dilakukan.

19

3.2.1.3. Metode Analisis

Adalah suatu metode yang dilakukan dengan cara

menganalisa data-data dari hasil pengujian dengan menggunakan

rumus-rumus dari buku referensi yang relevan.

3.2.2. Instumen penelitian

3.2.2.1. Alat kerja

- Rangkaian pompa

Adapun instalasi alat yang digunakan dalam penelitian ini

adalah :

Gambar 3.1. Instalasi penelitian

Keterangan gambar :

1. Tandon air / reservoar

2. Pipa hisap

3. Pompa

4. Pipa tekan

5. Katup / pengatur debit

6. Rotameter / flowmeter

7. Seksi uji (venturimeter)

8. Manometer Diferensial

20

- Spesifikasi pompa:

Power Source = 220 V, 50 Hz, 1

Capacity = 43 LPM

Suction Lift = max 9 m

Suction and discharge pipe = 1"

Out put = 125 watt

Total Head = max 33 m

Rpm = 2850

- Venturimeter

a. Diameter hulu 28 mm, diameter leher 18 mm, panjang leher

20 mm, panjang bagian konvergen dan divergen 18 mm.

Selanjutnya disebut venturimeter I.

b. Diameter hulu 28 mm, diameter leher 12 mm, panjang leher

20 mm, panjang bagian konvergen dan divergen 18 mm.

Selanjutnya disebut venturimeter II.

c. Diameter hulu 28 mm, diameter leher 18 mm, panjang leher

20 mm, panjang bagian konvergen dan divergen 5 mm.

Selanjutnya disebut venturimeter III.

d. Diameter hulu 28 mm, diameter leher 12 mm, panjang leher

20 mm, panjang bagian konvergen dan divergen 5 mm.

Selanjutnya disebut venturimeter IV.

21

3.2.2.2. Alat ukur

- Penggaris

- Rotameter/flowmeter

- Manometer diferensial

3.2.2.3. Lembar observasi

Pada tiap-tiap venturimeter akan didapat data sebagai berikut:

Tabel 3.1. Lembar Observasi

h (mmHg) Q aktual (LPM) 1 2 3

h rata-rata

(mmHg)

30

25

20

15

10

3.2.3. Proses pengambilan data

3.2.3.1. Persiapan

Yaitu mempersiapkan peralatan untuk penelitian, baik alat uji

maupun alat ukur serta melakukan uji coba peralatan tersebut.

3.2.3.2. Pelaksanaan

- Pasang tabung venturimeter.

- Pompa dihidupkan.

- Atur katup sehingga debit pada rotameter 30 LPM, 25 LPM, 20

LPM, 15 LPM, 10 LPM.

22

- Pengukuran selisih ketinggian air raksa manometer diferensial

pada setiap debit yang ditentukan.

- Pengukuran tersebut diulangi pada setiap venturimeter.

3.2.4. Diagram alir penelitian

Gambar 3.2. Diagram alir penelitian

Studi Literatur

Persiapan

Aliran Air

Pembahasan

Kesimpulan

Venturimeter I Venturimeter II Venturimeter III Venturimeter IV

Data Data Data Data

Analisa Data

23

3.3. Analisa Data

Analisa data dalam penelitian ini adalah dengan teknik statistik

deskriptif, yaitu suatu teknik yang digunakan untuk mendeskriptifkan

atau menyampaikan hasil penelitian dalam bentuk grafik.

24

BAB IV

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Penelitian

Penelitian ini dilakukan dengan seksi uji (venturimeter) yang terbuat

dari bahan resin yang dicor. Berdasarkan penelitian yang dilakukan terhadap

4 (empat) venturimeter dengan variasi diameter leher venturimeter dan

panjang bagian konvergen dan divergen diperoleh data-data sebagai berikut :

4.1.1. Venturimeter I

Gambar 4.1. Venturimeter I

Venturimeter ini memiliki diameter hulu 28 mm, diameter leher 18

mm, panjang leher 20 mm, panjang bagian konvergen dan divergen 18

mm.

Tabel 4.1. Data beda ketinggian air raksa pada manometer U untuk venturimeter I dengan 5 (lima) variasi debit.

h (mmHg) Q aktual

(LPM) 1 2 3

h rata-rata

(mmHg)

36.036 21 23 23 22.333

30.03 18 18 18 18

24.024 13 13 14 13.333

18.018 10 10 10 10

12.012 7 7 7 7

24

25

4.1.2. Venturimeter II

Gambar 4.2. Venturimeter II

Venturimeter ini memiliki diameter hulu 28 mm, diameter leher 12

mm, panjang leher 20 mm, panjang bagian konvergen dan divergen 18

mm.

Tabel 4.2. Data beda ketinggian air raksa pada manometer U untuk venturimeter II dengan 5 (lima) variasi debit.

h (mmHg) Q aktual

(LPM) 1 2 3

h rata-rata

(mmHg)

36.036 118 118 119 118.33

30.03 82 82 83 82.333

24.024 55 55 56 55.333

18.018 34 34 35 34.333

12.012 20 21 21 20.667

4.1.3. Venturimeter III

Gambar 4.3. Venturimeter III

Venturimeter ini memiliki diameter hulu 28 mm, diameter leher 18

mm, panjang leher 20 mm, panjang bagian konvergen dan divergen 5 mm.

26

Tabel 4.3. Data beda ketinggian air raksa pada manometer U untuk venturimeter III dengan 5 (lima) variasi debit.

h (mmHg) Q aktual

(LPM) 1 2 3

h rata-rata

(mmHg)

36.036 26 26 25 25.667

30.03 20 21 21 20.667

24.024 15 16 17 16

18.018 13 13 12 12.667

12.012 10 10 10 10

4.1.4. Venturimeter IV

Gambar 4.4. Venturimeter IV

Venturimeter ini memiliki diameter hulu 28 mm, diameter leher 12

mm, panjang leher 20 mm, panjang bagian konvergen dan divergen 5 mm.

Tabel 4.4. Data beda ketinggian air raksa pada manometer U untuk venturimeter IV dengan 5 (lima) variasi debit.

h (mmHg) Q aktual

(LPM) 1 2 3

h rata-rata

(mmHg)

36.036 123 125 122 123.33

30.03 89 93 91 91

24.024 63 69 66 66

18.018 44 47 45 45.333

12.012 29 28 29 28.667

27

4.2. Pembahasan Hasil Penelitian.

Untuk memudahkan dalam menganalisa, maka dalam penelitian ini

penulis membagi dalam beberapa tahap sebagai berikut :

Variasi diameter leher (throat) venturimeter. - Untuk panjang bagian konvergen dan divergen 18 mm (D = 18 mm

dengan D = 12 mm) yaitu venturimeter I dengan venturimeter II.

- Untuk panjang bagian konvergen dan divergen 5 mm (D = 18 mm

dengan D = 12 mm) yaitu venturimeter III dengan venturimeter IV.

Variasi panjang bagian konvergen dan divergen. - Untuk diameter leher (throat) 18 mm (L = 18 mm dengan L = 5 mm)

yaitu venturimeter I dengan venturimeter III.

- Untuk diameter leher (throat) 12 mm (L = 18 mm dengan L = 5 mm)

yaitu venturimeter II dengan venturimeter IV.

Berdasarkan data-data yang telah diperoleh dari pengujian dan

setelah dilakukan perhitungan, maka didapatkan grafik sebagai berikut :

4.2.1. Variasi diameter leher (throat) venturimeter.

4.2.1.1. Untuk panjang bagian konvergen dan divergen 18 mm.

Venturimeter I dan venturimeter II.

28

Grafik Hubungan Antara Q (m/s) Dengan h (mmHg)

0102030405060708090

100110120130

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007Debit Aktual (m/s)

Selis

ih T

ingg

i Air

Rak

sa (m

mH

g)Venturimeter I (D 18,L 18)Venturimeter II (D 12,L 18)

Grafik 4.1. Hubungan antara debit aktual (Q) dengan selisih tinggi air

raksa (h) dari venturimeter I dan venturimeter II.

4.2.1.2. Untuk panjang bagian konvergen dan divergen 5 mm.

Venturimeter III dan venturimeter IV.

Grafik Hubungan Antara Q (m/s) Dengan h (mmHg)

0102030405060708090

100110120130

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007Debit Aktual (m/s)

Selis

ih T

ingg

gi A

ir R

aksa

(mm

Hg)

Venturimeter III ( D 18,L 5)Venturimeter IV (D 12,L 5)

Grafik 4.2. Hubungan antara debit aktual (Q) dengan selisih tinggi air

raksa (h) dari venturimeter III dan venturimeter IV.

29

Berdasarkan grafik 4.1 dan 4.2 untuk grafik hubungan antara debit

aktual (Q) dengan selisih tinggi air raksa (h) dari dua venturimeter dengan

diameter leher (throat) yang berbeda dan panjang bagian konvergen dan

divergen sama, diketahui bahwa dari perlakuan debit aktual yang sama

diperoleh selisih tinggi air raksa (h) yang berbeda. Hal itu dikarenakan

dengan diameter leher (throat) yang berbeda, maka kecepatan aliran yang

mengalir melaluinya juga berbeda sehingga tekanannya juga berbeda.

Sehingga mengakibatkan selisih tinggi air raksa (h) yang berbeda pula.

Dari dua grafik tersebut dapat dilihat bahwa selisih tinggi air raksa

(h) yang terendah adalah pada debit 0.0002 meterkubik per detik dan

tertinggi pada debit 0.0006 meterkubik per detik. Berarti dengan

bertambahnya debit yang diberikan maka bertambah juga selisih tinggi air

raksa (h) yang dihasilkan.

Dari grafik 4.1 dan 4.2 juga dapat diketahui bahwa venturimeter

dengan diameter leher (throat) 12 mm memiliki selisih tinggi air raksa (h)

lebih tinggi dibanding venturimeter dengan diameter leher (throat) 18 mm.

Hal tersebut sejalan dengan hukum kontinuitas atau sesuai persamaan 2.14.

4.2.2. Variasi panjang bagian konvergen dan divergen.

4.2.2.1. Untuk diameter leher (throat) 18 mm.

Venturimeter I dan venturimeter III

30

Grafik Hubungan Antara Q (m/s) Dengan h (mmHg)

0102030405060708090

100110120130

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007Debit Aktual (m/s)

Selis

ih T

ingg

i Air

Rak

sa (m

mH

g)

Venturimeter I (D 18,L 18)Venturimeter III (D 18,L 5)

Grafik 4.3. Hubungan antara debit aktual (Q) dengan selisih tinggi air

raksa (h) dari venturimeter I dan venturimeter III

4.2.2.2. Untuk diameter leher (throat) 12 mm.

Venturimeter II dan venturimeter IV.

Grafik Hubungan Antara Q (m/s) Dengan h (mmHg)

0102030405060708090

100110120130

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007

Debit Aktual (m/s)

Selis

ih T

ingg

i Air

Rak

sa (m

mH

g)

Venturimeter II ( D 12,L 18)Venturimeter IV (D 12,L 5)

Grafik 4.4. Hubungan antara debit aktual (Q) dengan selisih tinggi air

raksa (h) dari venturimeter II dan venturimeter IV

31

Berdasarkan grafik 4.3 dan 4.4 untuk grafik hubungan antara debit

aktual (Q) dengan selisih tinggi air raksa (h) dari dua venturimeter dengan

jarak bagian konvergen dan divergen yang berbeda dan diameter leher

(throat) sama, diketahui bahwa dari perlakuan debit aktual yang sama

diperoleh selisih tinggi air raksa (h) yang berbeda. Hal itu berarti adanya

perbedaan panjang bagian konvergen dan divergen dapat mempengaruhi

selisih tinggi air raksa (h).

Dari grafik tersebut dapat diketahui bahwa venturimeter dengan

panjang bagian konvergen dan divergen 5 mm memiliki selisih tinggi air

raksa (h) yang lebih tinggi dibanding venturimeter dengan panjang bagian

konvergen dan divergen 18 mm. Hal tersebut dikarenakan dengan panjang

bagian konvergen dan divergen yang pendek maka terjadi pengecilan

penampang/diameter yang lebih mendadak dibandingkan dengan panjang

bagian konvergen dan divergen yang panjang. Dengan adanya perubahan

penampang/diameter yang mendadak maka aliran yang terjadi seperti

tertahan, sehingga pada hulu venturimeter dengan panjang bagian konvergen

dan divergen pendek memiliki tekanan venturimeter lebih tinggi dibanding

hulu venturimeter dengan panjang bagian konvergen dan divergen yang

panjang. Hal tersebut mengakibatkan selisih tinggi air raksa (h) pada

venturimeter dengan panjang bagian konvergen dan divergen pendek

memiliki selisih tinggi air raksa yang lebih besar dibandingkan dengan

venturimeter dengan panjang bagian konvergen dan divergen yang panjang.

32

Grafik Hubungan Antara Q (m/s) Dengan h (mmHg)

0102030405060708090

100110120130

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007

Debit Aktual (m/s)

Selis

ih T

ingg

i Air

Rak

sa

(mm

Hg)

Venturimeter I (D 18, L 18)

Venturimeter II (D 12, L 18)

Venturimeter III (D 18, L 5)

Venturimeter IV (D 12, L 5)

Grafik 4.5. Hubungan antara debit aktual (Q) dengan selisih tinggi air raksa

(h).

Berdasarkan grafik keempat venturimeter yang digabungkan dapat

diketahui bahwa:

- Dengan perlakuan debit aktual (Q) yang sama pada keempat

venturimeter diperoleh selisih tinggi air raksa (h) yang berbeda. Selisih

tinggi air raksa (h) yang terendah adalah pada debit 0.0002 meterkubik

per detik dan tertinggi pada debit 0.0006 meterkubik per detik. Berarti

dengan bertambahnya debit yang diberikan maka bertambah juga selisih

tinggi air raksa (h) yang dihasilkan.

- Dari dua jenis venturimeter dengan diameter diameter leher (throat)

yang berbeda dapat diketahui bahwa venturimeter dengan diameter leher

(throat) 12 mm memiliki selisih tinggi air raksa (h) lebih tinggi

dibandingkan dengan venturimeter dengan diameter leher (throat) 18

mm.

33

- Dari dua jenis venturimeter dengan panjang bagian konvergen dan

divergen yang berbeda dapat diketahui bahwa venturimeter dengan

panjang bagian konvergen dan divergen 5 mm memiliki selisih tinggi air

raksa (h) lebih tinggi dibandingkan dengan venturimeter dengan

panjang bagian konvergen dan divergen 18 mm.

- Venturimeter IV (diameter leher 12 mm; panjang bagian konvergen dan

divergen 5 mm) memiliki selisih tinggi air raksa (h) paling tinggi

dibanding venturimeter I, II, dan III. Hal tersebut menunjukan bahwa

venturimeter IV lebih responsif dibanding yang lain, karena dengan

perubahan debit yang kecil, sudah menunjukan perubahan selisih tinggi

air raksa (h) yang dapat terlihat. Atau sebaliknya, dengan perubahan

selisih tinggi air raksa (h) yang kecil, sudah menunjukan perubahan

debit yang dapat terlihat.

4.3. Keterbatasan Penelitian

Penelitian ini memiliki keterbatasan-keterbatasan karena beberepa

faktor, yaitu:

Faktor pertama adalah pada manusia (peneliti), meskipun sudah

berusaha seteliti dan secermat mungkin, namun konsistensi, kelelahan dan

daya tahan tubuh pada saat proses penelitian atau pengambilan data.

Misalkan pada pengamatan selisih tinggi air raksa (h) pada manometer

diferensial, dimungkinkan terjadi kekurang telitian dalam membaca

milimeter kolom, walaupun kemungkinannya sangat kecil.

34

Faktor kedua yaitu waktu pengambilan data, hal ini berhubungan

dengan tegangan listrik yang masuk ke pompa. Pengambilan data dilakukan

pada hari Sabtu dan Minggu antara pukul 14.00 hingga pukul 16.00 WIB,

dengan tujuan tegangan listrik bisa stabil. Namun masih ada kemungkinan

tegangan listrik yang masuk ke pompa berubah.

Faktor ketiga adalah pada instalasi penelitian, yaitu kehorisontalan

seksi uji. Meskipun seksi uji sudah disejajarkan dengan rangka besi

mendatar, namun dimungkinkan seksi uji tidak horisontal, walaupun

kemungkinannya sangat kecil. Pada instaslasi penelitian, peneliti tidak

menggunakan saluran by pass. Karena pada saat menggunakan by pass debit

yang masuk seksi uji lemah. Hal tersebut disebabkan bila katup/kran

pengatur debit pada saluran by pass dibuka, maka aliran cenderung masuk ke

saluran by pass sehingga debit yang masuk ke seksi uji kecil.

35

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan.

Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan tentang Analisis

Variasi Ukuran Diameter Leher (Throat) Dan Panjang Bagian

Konvergen dan Divergen Terhadap Karakteristik Venturimeter dapat

diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Dari perlakuan debit aktual yang sama pada keempat venturimeter

diperoleh selisih tinggi air raksa yang berbeda.

2. Dari dua jenis venturimeter dengan diameter diameter leher (throat)

yang berbeda dapat diketahui bahwa venturimeter dengan diameter leher

(throat) 12 mm memiliki selisih tinggi air raksa (h) lebih tinggi dari

pada venturimeter dengan diameter leher (throat) 18 mm.

3. Dari dua jenis venturimeter dengan panjang bagian konvergen dan

divergen yang berbeda dapat diketahui bahwa venturimeter dengan

panjang bagian konvergen dan divergen 5 mm memiliki selisih tinggi air

raksa (h) lebih tinggi dari pada venturimeter dengan panjang bagian

konvergen dan divergen 18 mm.

4. Dari 4 (empat) venturimeter yang diuji, venturimeter IV dengan diameter

leher (throat) 12 mm dan panjang bagian konvergen dan divergen 5 mm

memiliki selisih tinggi air raksa (h) paling tinggi dibanding

venturimeter yang lain. Hal tersebut menunjukan bahwa venturimeter IV

lebih responsif dibanding yang lain.

35

36

5.2. Saran

1. Bagi peneliti yang tertarik pada kajian di bidang aliran fluida melalui

venturimeter, disarankan untuk melakukan penelitian lebih lanjut tentang

pola aliran pada venturimeter.

2. Paparan dalam skripsi ini adalah aliran fluida satu fase, maka bagi

peneliti yang tertarik pada bidang kajian ini disarankan untuk dapat

melakukan penelitian lebih lanjut pada aliran dua fase.

37

DAFTAR PUSTAKA

Giles, Ranald V., 1984, Mekanika Fluida dan Hidaulika, Edisi Kedua, Jakarta: Erlangga.

Munson, Bruce R., Young, Donald F., Okiishi, Theodore H., 2004, Mekanika Fluida, Jilid I, Edisi Keempat, Jakarta: Erlangga.

Orianto, M dan Pratikno, 1989, Mekanika Fluida I, BPFE, Yogyakarta

Sudarja, Mekanika Fluida Dasar, Bahan Kuliah, Universitas Muhammadiyah Yogyakarta, Yogyakarta: UMY.

38

Lampiran 1.

39

Lampiran 2.

Contoh Perhitungan

Dari data-data yang telah diperoleh dari penelitian, dicari selisih tekanan

(h), debit teoritis (Qteori) dan kecepatan aliran (V) dengan menggunakan

persamaan yang terdapat pada BAB II skripsi ini :

1. Menentukan berat jenis ()

air = 1000 3mkg

Hg = 13570 3mkg

Dari persamaan (2.3) : VWg ==

gHgHg = = 13570 9,8

= 132986 3mN

gairair = = 1000 9,8

= 9800 3mN

2. Menentukan selisih tekanan (p)

Dari persamaan (2.10) :

pA - pB = h22 + h33 - h11

atau

40

p = h2 2 + h3 3 - h1 1

= h2 2 - h1 1 + h3 3

= (h2 h1) 1 + h3 3

= (- h3 ) 1 + h3 3

= h3 3 h3 1

= (3 - 1) h3

= (Hg air) h

p = (132986 9800) h

= 123186 h 2mN

3. Menentukan laju aliran (debit) teoritis.

a. Untuk venturimeter I dan III :

D1 = 28 mm = 28 x 10-3 m 211 41 DA =

= 0,25 3,14 (28 x 10-3)2

= 6,154 x 10-4 m2

D2 = 18 mm = 18 x 10-3 m 222 41 DA =

= 0,25 3,14 (18 x 10-3)2

= 2,543 x 10-4 m2

41

Dari persamaan (2.21) :

=

2

1

2

2

1

2

AA

pAQ

=

2

4

4

4

10154,610543,211000

210543,2 pQ

( )[ ]24 413,011000 210543,2 = pQ [ ]170,011000210543,2 4

= pQ

8292,01000210543,2 4

= pQ

212,829210543,2 4 pQ =

b. Untuk venturimeter II dan IV

D1 = 28 mm = 28 x 10-3 m 211 41 DA =

= 0,25 3,14 (28 x 10-3)2

= 6,154 x 10-4 m2

D2 = 12 mm = 12 x 10-3 m 222 41 DA =

= 0,25 3,14 (12 x 10-3)2

= 1,13 x 10-4 m2

42

Dari persamaan (2.21) :

=

2

1

2

2

1

2

AA

pAQ

=

2

4

4

4

10154,61013,111000

21013,1 pQ

( )[ ]24 184,011000 21013,1 = pQ [ ]0337,01100021013,1 4

= pQ

96626,0100021013,1 4

= pQ

264,96621013,1 4 pQ =

4. Menentukan kecepatan (V)

Dari persamaan (2.4):

Q = A V

Q = A1 V1 = A2 V2

V1 = 1A

Q

V2 = 2A

Q

5. Menentukan Koefisian venturimeter (Cv)

Cv = teori

aktual

QQ

43

Contoh perhitungan secara manual untuk mengetahui selisih tekanan (h),

debit teoritis (Qteori) dan kecepatan aliran (V) adalah sebagai berikut :

1. Menentukan berat jenis ()

air = 1000 3mkg

Hg = 13570 3mkg

Dari persamaan (2.3) : VWg ==

gHgHg = = 13570 9,8

= 132986 3mN

gairair = = 1000 9,8

= 9800 3mN

2. Menghitung selisih tekanan (p)

Dari persamaan (2.10) :

pA - pB = h22 + h33 - h11

atau

p = h2 2 + h3 3 - h1 1

= h2 2 - h1 1 + h3 3

= (h2 h1) 1 + h3 3

= (- h3 ) 1 + h3 3

= h3 3 h3 1

= (3 - 1) h3

= (Hg air) h

p = (132986 9800) h

= 123186 h 2mN

44

Misal menghitung selisih tekanan (p) antara hulu dan leher venturimeter I

pada debit yang diberikan 36,036 LPM.

Diketahui h rata-rata = 22,333 mmHg

Dikonversikan ke mHg : h = 22,333/1000 mHg

= 0,022333 mHg

Jadi p = 123186 0,022333 = 2751,154 2mN

= 2751,2 2mN

Perhitungan diatas berlaku untuk semua venturimeter (I, II, III dan IV).

3. Menghitung laju aliran (debit) teoritis.

a. Untuk venturimeter I dan III :

D1 = 28 mm = 28 x 10-3 m 211 41 DA =

= 0,25 3,14 (28 x 10-3)2

= 6,154 x 10-4 m2

D2 = 18 mm = 18 x 10-3 m 222 41 DA =

= 0,25 3,14 (18 x 10-3)2

= 2,543 x 10-4 m2

45

Dari persamaan (2.21) :

=

2

1

2

2

1

2

AA

pAQ

=

2

4

4

4

10154,610543,211000

210543,2 pQ

( )[ ]24 413,011000 210543,2 = pQ [ ]170,011000210543,2 4

= pQ

8292,01000210543,2 4

= pQ

212,829210543,2 4 pQ =

Menghitung Debit teoritis pada venturimeter I pada debit yang diberikan

36,036 LPM.

Diketahui p = 2751,154 2mN

Jadi Qteoritis = 8292,01000154,2751210543,2 4

= 0,000655 sm3

= 0,0007 sm3

Dikonversikan ke LPM : Q = 0,000655 60000 LPM

= 39,304 LPM

Perhitungan Qteoritis diatas berlaku untuk venturimeter I dan III (diameter

hulu 28 mm dan diameter leher (throat) 18 mm).

46

b. Untuk venturimeter II dan IV

D1 = 28 mm = 28 x 10-3 m 211 41 DA =

= 0,25 3,14 (28 x 10-3)2

= 6,154 x 10-4 m2

D2 = 12 mm = 12 x 10-3 m 222 41 DA =

= 0,25 3,14 (12 x 10-3)2

= 1,13 x 10-4 m2

Dari persamaan (2.21) :

=

2

1

2

2

1

2

AA

pAQ

=

2

4

4

4

10154,61013,111000

21013,1 pQ

( )[ ]24 184,011000 21013,1 = pQ [ ]0337,01100021013,1 4

= pQ

96626,0100021013,1 4

= pQ

264,96621013,1 4 pQ =

47

Menghitung Debit teoritis pada venturimeter II pada debit yang diberikan

36,036 LPM.

Diketahui p = 14577 2mN

Jadi Qteoritis = 8292,0100014577210543,2 4

= 0,000620 sm3

= 0,0006 sm3

Dikonversikan ke LPM : Q = 0,000620 60000 LPM

= 37,242 LPM

Perhitungan Qteoritis diatas berlaku untuk venturimeter II dan IV (diameter

hulu 28 mm dan diameter leher (throat) 12 mm).

4. Menghitung kecepatan (V)

Dari persamaan (2.4):

Q = A V

Q = A1 V1 = A2 V2

V1 = 1A

Q

V2 = 2A

Q

Menghitung kecepatan aliran pada hulu (V1), mialkan pada venturimeter I

dengan debit yang diberikan 36,036 LPM.

Diketahui Qteoritis = 0,000655 sm3

A1 = 6,154 x 10-4 m2

48

Maka : V1 = 1A

Q

= 10 6,154000655,0

4-

= 1,064 sm

Menghitung kecepatan aliran pada leher (throat) (V2), misalkan pada

venturimeter I dengan debit yang diberikan 36,036 LPM.

Diketahui Qteoritis = 0,000655 sm3

A2 = 2,543 x 10-4 m2

Maka : V2 = 2A

Q

= 10 2,543000655,0

4-

= 2,576 sm

Jadi selisih kecepatan (V) antara hulu dan leher (throat) venturimeter I

pada debit yang diberikan 36,036 LPM adalah :

V = V2 - V1

= 2,576 - 1,064

= 1,512 sm

5. Menentukan Koefisian venturimeter (Cv)

Cv = teori

aktual

QQ

Misalkan pada venturimeter I dengan debit yang diberikan 36,036 LPM.

Diketahui Qaktual = 36,036 LPM

Qteoritis = 39,304 LPM

Maka Cv = 304,39036,36

= 0,9169

49

50

51

52

Lampiran 5. Grafik-grafik Hasil Perhitungan.

Grafik Hubungan Antara Q (LPM) Dengan h (mmHg)

0102030405060708090

100110120130

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Debit Aktual (LPM)

Selis

ih T

ingg

i Air

Rak

sa

(mm

Hg)

Venturimeter I (D 18, L 18)

Venturimeter II (D 12, L 18)

Venturimeter III (D 18, L 5)

Venturimeter IV (D 12, L 5)

Grafik hubungan antara debit aktual (Q) dengan selisih tinggi air raksa (h).

Grafik Hubungan Antara Q (m/s) Dengan h (mmHg)

0102030405060708090

100110120130

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007

Debit Aktual (m/s)

Selis

ih T

ingg

i Air

Rak

sa

(mm

Hg)

Venturimeter I (D 18, L 18)

Venturimeter II (D 12, L 18)

Venturimeter III (D 18, L 5)

Venturimeter IV (D 12, L 5)

Grafik hubungan antara debit aktual (Q) dengan selisih tinggi air raksa (h).

53

Hubungan Antara Q (LPM) dengan p (Pa)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Debit Aktual (LPM)

Selis

ih T

ekan

an (P

a)

Venturimeter I (D 18, L 18)

Venturimeter II (D 12, L 18)

Venturimeter III (D 18, L 5)

Venturimeter IV (D 12, L 5)

Grafik hubungan antara debit aktual (Q) dengan selisih tekanan (p).

Grafik Hubungan Antara Q (m/s) dengan p (Pa)

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007

Debit Aktual (m/s)

Selis

ih T

ekan

an (P

a)

Venturimeter I (D 18, L 18)

Venturimeter II (D 12, L 18)

Venturimeter III (D 18, L 5)

Venturimeter IV (D 12, L 5)

Grafik hubungan antara debit aktual (Q) dengan selisih tekanan (p).

54

Grafik Hubungan Antara Q (LPM) Dengan V (m/s)

0

1

2

3

4

5

0 5 10 15 20 25 30 35 40

Debit Aktual (LPM)

Kec

epat

an p

ada

Lehe

r (m

/s) Venturimeter I (D 18, L18)

Venturimeter II (D 12, L 18)

Venturimeter III (D 18, L 5)

Venturimeter IV (D 12, L 5)

Grafik hubungan antara debit aktual (Q) dengan selisih kecepatan (V).

Grafik Hubungan Antara Q (m/s) Dengan V (m/s)

0

1

2

3

4

5

0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006 0.0007

Debit Aktual (m/s)

Kec

epat

an p

ada

Lehe

r (m

/s)

Venturimeter I (D 18, L18)

Venturimeter II (D 12, L 18)

Venturimeter III (D 18, L 5)

Venturimeter IV (D 12, L 5)

Grafik hubungan antara debit aktual (Q) dengan selisih kecepatan (V).

55

Lampiran 6. Foto-foto Penelitian

Foto 1. Instalasi Penelitian

56

Foto 2. Flowmeter

Foto 3. Manometer U

57

Foto 4. Katup/kran pengatur debit

Foto 5. Pemasangan Seksi uji

58

Foto 6. Venturimeter I dan II

Foto 7. Venturimeter III dan IV

Bagian Depan.pdfIsi & Lamp 2, 5, 6.pdf