Modul MekFluida

8/18/2019 Modul MekFluida

1/26

Laboratorium Hidrolika UNHAS

1. PANCARAN FLUIDA

1.1. Maksud dan Tujuan

1. Menentukan besarnya gaya yang dihailkan pleh pancaran air pada plat datar dancekung.

2. Membandingkan besarnya gaya pancaran dan besarnya momentum antara platdatar dan plat cekung.

1.2. Alat yang digunakan

1. Plat atar 2. Plat !ekung". Alat pancaran #luida satu set$. %eban&. 'elas Ukur

(. Stop)atch

1.3. Teori Dasar

Ada beberapa cara yang digunakan untuk mengubah energi potensial men*adienergi kinetik+ salah satunya adalah dengan meman#aatkan tekanan potensial untuk menghasilkan kecepatan tinggi dengan demikian akan men*adi energi kinetik.

Sistem ini digunakan pada turbin PL,A+ dengan cara pancaran air diarahkan pada baling-baling roda turbin yang berputar oleh adanya gaya pada baling-baling akibat perubahan momentum yang ter*adi pada ssat pancaran tersebut menumbik plat.

Pada percobaan ini gaya yang dihasilkan oleh pancaran air yang menumbuk pelat

dapat diukur dan dibandingkan besarnya aliran momentum.

Gambar 1. 1. Pancaran Fluida

engan memperhatikan gambar di atas+ pancaran yang dihasilkan sebesar /kg0det mengalir dengan kecepatan 3 /m0det. 4leh plat dibelokkan sehingga #luida

mempunyai kecepatan 1 /m0det pada arah 5 terhadap sumbu 6. Perubahan-

1


2/26


perubahan ele7asi dan tekanan pie8ometrik pancaran yang mungkin ter*adi mulai saattertumbuknya pelat sampai saat pancaran meninggalkan pelat diabaikan.

%esarnya momentum yang masuk ke alat adalah 9 . 3 /kgm0det2:::::::::::::: dalam arah sumbu 6 .

%esarnya momentum pada saat menumbuk pelat adalah 9 . 1 /kgm0det2

%esarnya momentum pada saat meninggalkan pelat adalah 9 . 1 . cos 5 /kgm0det::::::::.: dalam arah sumbu ;

'aya pada pancaran #luida arah sumbu 6 besarnya sama dengan perubahanmomentum pada arah sumbu 6+ yaitu 9

< = . 1 . cos 5 - . 3 ::::::::: /kgm0det2 = Ne)ton'aya /33

+ sehingga cos >3 = 3


3/26


3

PERCOBAAN PANCARAN

FOTO ALAT


4/26


2. SISTEM

JARINGAN PIPA

2.1. Maksud dan Tujuan 1. Mampu menggunakan alat Sistem aringan Pipa baik secara indi7idu maupun

berkelompok.2. Mengetahui besarnya kehilangan energi mayor dan minor yang ter*adi pada

sistem *aringan pipa.

2.2. Alat yang digunakan

1. Satu set alat Gesekan Aliran dalam Pipa dengan Sistem Dasar Hidrolik yang pada dasarnya terdiri dari & bagian yaitu9a. %ak penampungan air untuk tempat pengambilan air dan untuk tempat

keluaran air dari Sistem aringan Pipa pada alat Gesekan Aliran dalam Pipadengan Sistem Dasar Hidrolik.

b. Mesin pompa air sentri#ugal untuk mengambil air dari bak penampungan danmengalirkan air ke sistem *aringan pipa pada alat Gesekan Aliranj dalam Pipadengan Sistem Dasar Hidrolik.

4


5/26


c.


6/26


e. Alat Manometer yaitu alat untuk mengukur tinggi tekanan pada pipa. Pada alatGesekan Aliran dalam pipa dengan Sistem Dasar Hidrolik, alat manometer terdiri dari 2 yaitu manometer air untuk mengukur tekanan rendah danmanometer udara untuk mengukur tekanan tinggi.

2. Stop)atchAlat ini ber#ungsi untuk mengukur )aktu yang digunakan pada setiap 7ariasi

pecobaan yang dilakukan.". 'elas Ukur

'elas ukur yang digunakan berdaya tampung 1333 ml+ alat ini digunakan untuk menentukan *umlah 7olume air yang keluar pada do)nstream saluran untuk setiap 7ariasi debit yang sedang diteliti.

$. Bmber Alat ini ber#ungsi untuk menampung air yang keluar sebelum diukur 7olumenya

dengan gelas ukur.&. ,ermometer ,ermometer ini ber#ungsi unuk mengukur temperatur ari pada saat percobaan

berlangsung+ dimana data ini penting untuk perhitungan angka Reynolds.(. Meteran

Alat ini digunakan mengukur pan*ang pipa yang diamati.

6


7/26


%erikut ini adalah gambar Gesekan Aliran dalam Pipa dengan Sistem Dasar Hidrolik beserta bagian-bagiannya.

'ambar 2.( Alat Gesekan Aliran dalam pipa dengan sistem dasar hidrolik Ceterangan91. 3D2. Pipa plastik kasar = 1E mm 1E. %elokan , >3D". Pipa plastik kasar = 2" mm 1?. Clep bola$. Pipa kaca halus = (.& mm 1>. %elokan $&D&. Pipa plastik P! halus = 1(.& mm 23. Simpangan , $&D

(. Pipa plastik P! halus = 2(.& mm 21. Manometer air E. Clep 22. Manometer udara?. Pintu Air 2". Clep pengatur debit masuk >. Saringan 2$. ,ombol menghidupkan pompa13. Slaput Clep 2&. Pompa air 11. Perbesaran pipa kasar 2(. %ak penampungan air 12. enturimeter 2E. Clep pengatur debit keluar 1". Sekat rongga 2?. Selang air keluar menu*u bak 1$. Pengecilan pipa kasar 2>. ,abung #leksibel1&. Saluran paralel "3. %elokan siku >3D

2.3. Teori Dasar

2.3.1. De"inisi Aliran Pi#a

7


8/26

F


Pipa adalah saluran tertutup yang biasanya berpenampang lingkaran dandigunakan untuk mengalirkan #luida yang dapat berupa 8at cair atau gas. Aliran pipaadalah aliran yang tidak memiliki permukaan yang bebas dan mengalir diba)ahtekanan. ,ekanan yang beker*a bisa lebih besar atau lebih kecil dari tekanan atmos#er.

%erbeda halnya pada saluran terbuka yang memiliki permukaan yang bebas

berupa udara dan mengalir tidak diba)ah tekanan tetapi ditentukan oleh gaya berat/gra7itasi dan tekanan atmos#er. ,ekanan di permukaan 8at cair di sepan*ang saluranterbuka adalah tekanan atmos#er. ika pada pipa alirannya tidak penuh sehingaterdapat rongga yang berisi udara maka si#at dan karakteristik alirannya sama denganaliran pada salruan terbuka. !ontohnya adalah aliran air pada gorong-gorong. Padakondisi penuh alirannya mengikuti si#at dan karakteristik aliran pipa. Namun *ikaairnya tidak penuh maka si#at alirannya sama dengan aliran pada saluran terbuka.

Pada saluran terbuka kedalaman air dinyatakan dengan y+ sedangkan padasaluran pipa kedalaman air tersebut ditrans#ormasikan men*adi p/y.

BL BLH'L H'L

#$

; H

dasar saluran

a. Saluran terbuka b. Pipa

'ambar 13.E. Potongan melintang aliran pada saluran terbuka dan pipa.engan 9BL = garis energiH'L = garis gradient hidrolik (hydraulic grade liney % Cedalama air g = gra7itasiG = tekanan air = .yᵞᵞ % berat *eni air 8 = ketinggian dasar saluran /saluran terbuka+ titik berat pipa /pipa

sehingga total energi masing-masing aliran dapat ditulis9

1. Aliran pada saluran terbuka

H = @ y @ 8

2. Aliran pada pipa

H = & & F

Secara umum+ persamaan dasar yang dipakai dalam menentukan kecepatan /7

dalam saluran pipa adalah sebagai berikut9

8

7 20 2g

F H


9/26


= 0A ......................................................................................................./2.1engan9

= Cecepatan rata-rata /m0dtk = ebit /m"0dtkA = Luas penampang saluran /m2

Luas penampang /A dan keliling /P saluran pipa pada kondisi pengaliran penuh dapat dihitung dengan persamaan berikut9

A = ....................................................................................................../2.2

P = . ...................................................................................................../2."

engan9 = diameter pipa /m

P = Celiling basah /m

Untuk menghitung *ari-*ari hidrolis /I digunakan persamaan berikut9

I = ........................................................................................................../2.$

2.3.2. Aliran 'aminer dan Turbulen dalam Pi#a

Aliran #luida khususnya air dapat diklasi#ikasikan men*adi dua macam+ yaitualiran laminer dan turbulen. Aliran laminer ter*adi apabila kekentalan besar dankecepatan aliran kecil. alam aliran laminer partikel-partikel air bergerak teratur mengikuti lintasan yang saling se*a*ar. Sedangkan aliran turbulen ter*adi akibat

berkurangnya pengaruh kekentalan atau bertambahnya kecepatan. alam aliran ini+ partikel-partikel air bergerak secara tidak teratur.

Clasi#ikasi aliran menurut bilangan Ieynold adalah sebagai berikut9Ie J 2333 9 aliran laminer 2333 J Ie J $333 9 aliran transisi

Ie K $333 9 aliran turbulen

Angka Ieynold dapat ditentukan dengan persamaan berikut9

Ie = .............................................................................../2.&

engan9 = Cecepatan aliran rata-rata /m0det = dimater pipa /m = Cekentalan kinematik

Cehilangan tenaga pada aliran turbulen melalui pipa adalah lebih besar dari padaaliran laminer. Cehilangan tenaga tersebut disebabkan oleh tegangan geser yangter*adi di dalam aliran.

,egangan geser pada aliran turbulen lebih besar dari tegangan geser pada aliran

laminer. !oussines"+ menyatakan bah)a tegangan geser total dalam aliran turbulenmerupakan gabungan dari tegangan geser karena turbulensi dan kekentalan+ sedang

9


10/26


pada aliran laminer+ kehilangan tenaga diakibatkan oleh tegangan geser karena #aktor kekentalan sa*a. Cekentalan kinematik dapat ditentukan dengan melihat temperatur air.

2.3.3. (ece#atan Geser

Cecepatan geser adalah kecepatan yang timbul akibat adanya tegangan geser antara air dengan dinding pipa. Cecepatan geser merupakan kecepatan aliran padadaerah batas /dekat dinding pipa. Cecepatan geser dapat dihitung dengan persamaan

berikut9

= ......................................................................................................./2.(

engan9# = Coe#isien gesekan7 = Cecepatan pengaliran

2.3.4. (ekasaran Permukaan

Apabila permukaan bidang batas diperbesar+ akan terlihat bah)a permukaantersebut tidak halus. ,inggi e#ekti# ketidakteraturan permukaan yang membentuk kekasaran disebut tinggi kekasaran k. Perbandingan antara tinggi kekasaran dan *ari-

*ari hidrolis /k0I atau diameter pipa /k0 disebut kekasaran relati#.

'ambar 2.?. Pengaruh Cekasaran pada sub lapis

Pada gambar 2.?.a. tinggi kekasaran lebih kecil dari tebal lapis laminer/k

sehingga ketidak-teraturan permukaan akan sedemikian kecil maka kekasaranmempunyai pengaruh terhadap aliran di luar sub lapis laminer+ dan permukaan batasdisebut dengan hidraulis licin.

Pada gambar 13.?.b. tinggi kekasaran berada di daerah transisi / dan

aliran adalah dalam kondisi transisi.

Pada gambar 13.?.c. tinggi kekasaran berada di luar lapis transisi /k + maka

kekasaran permukaan akan berpengaruh di daerah turbulen sehingga akan

mempengaruhi aliran di daerah tersebut. Permukaan ini disebut dengan hidrauliskasar.

10


11/26

BLV2/2

g V2/2

g

H2

F2

1 2


2.3.. Persamaan )nergi

HL

P10 H1

F1

'ambar 2.". Potongan meman*ang pipa

- - = 3 ..................................................../2.E

h1 h2 h# Cehilangan energiAkibat gesekan

2.3.!. (e*ilangan )nergi Mayor

Salah satu #aktor yang harus diperhatikan dalam aliran pipa adalah tinggikehilangan energi. Secara umum kehilangan energi pada aliran pipa dikelompokkan

men*adi kehilangan energi utama /ma*or loss akibat gesekan dengan dinding pipa dankehilangan energi minor akibat perubahan panampang+ sambungan-sambungan+ belokan-belokan dan katup.

Pada pipa pan*ang+ kehilangan energi mayor biasanya *auh lebih besar dari padakehilangan energi minor. Sedangkan pada keadaan tersebut kehilangan tenaga minor dapat diabaikan. Pada pipa pendek kehilangan tenaga minor harus diperhitungkan.

Cehilangan energi akibat gesekan dapat dicari berdasarkan persamaan yangdikemukakan oleh Ha$en%&illiams (Ro'ertson dkk, )**.

HL = Cehilangan energi akibat gesekanL = Pan*ang pipa

= iameter Pipa = Cecepatan rata-rata!h = Coe#isien gesekan Ha$en%&illiam /tergantung kekasaran

Cehilangan energi akibat gesekan dengan dinding pipa di aliran seragam dapat *uga dihitung dengan persamaan Darcy%&eis'ach sebagai berikut 9

H# = #. .........................................................................................../2.>

engan9h# = tinggi kehilangan energi akibat gesekan /#riction

# = #actor gesek L = Pan*ang Pipa

11

H'L

P2/


12/26


= iameter Pipa = Cecepatan Alirang = gra7itasi


13/26


%erdasarkan diagram oody+ epsen /1>E( membuat ikhtisar untuk bermacam-macam #aktor gesekan # yaitu9a. aerah laminer

# = IeJ2133......................................../2.1&

b. Hydraucally Smooth /pipa dengan dinding halus

# = $333JIeJ13⁵................................/2.1(

c. ,urbulent Smooth

= 2 log /Ie -3.? IeK$333......................................../2.1E

d. ,ransisi antara Hydraucally Smooth and hooly Iough

= 1+1$-2 log

e. Hydraucally Iough or ,urbulent Iough

= 1+1$-2 log /k0

'ra#ik Moody mempunyai empat daerah+ yaitu daerah pengaliran laminer+ daerahkritis dimana nilainya tidak tetap karena pengaliran mungkin laminer atau turbulen+daerah transisi dimana # merupakan #ungsi dari angka Ieynold dan kekasaran dinding

pipa+ dan daerah turbulen sempurna dimana nilai # tidak tergantung pada angkaIeynold tetapi hanya pada kekasaran relati#.

Untuk pengaliran turbulen sempurna+ dimana gesekan berbanding langsung

dengan 72 dan tidak tergantung pada angka Ieynold+ nilai # dapat ditentukan berdasarkan kekasaran relati#. Pada umumnya+ masalah-masalah pada pengalirandalam pipa berada pada daerah transisi+ dimana nilai # ditentukan *uga oleh angkaIeynold. Sehingga *ika pipa mempunyai ukuran dan ke#epatan aliran tertentu dapatlangsung dihitung. ,etapi *ika diameter atau kecepatan tidak diketahui maka angkaIeynold *uga tidak diketahui. engan perubahan nilai angka Ieynold yang besar+

perubahan nilai # sangat kecil. Sehingga perhitungan dapat diselesaikan denganmenghitung secara sembarang nilai angka Ieynold atau # pada a)al hitungan dandengan cara coba banding /trial and error akhirnya dapat dihitung nilai # yang

terakhir.%erikut adalah tabel nilai k yang dapat digunakan pada gra#ik oody

enis Pipa /baru Nilai k /mmCaca%esi dilapis aspal%esi tuangPlester semen%eton%a*a%a*a dikeling

Pasangan batu

3.331& 3.3( 3.2$ 3.1? 3.>3 3.2E 1.23 3."3 ".33 3.3" 3.3> 3.3> >.33

(

13


14/26


,abel 2.1. ,inggi Cekasaran pipa

1+.3.,. (e*ilangan )nergi Minor

isamping adanya kehilangan energi akibat gesekan pipa+ ter*adi pula kehilanganenergi dalam pipa yang disebabkan karena perubahan penampang pipa+ belokan danakibat katup.

Cehilangan energi mayor pada pipa pan*ang biasanya *auh lebih besar dari padakehilanga energi minor+ sehingga pada keadaan tersebut biasanya kehilangan energiminor diabaikan. ,api pada pipa pendek kehilangan energi harus diperhitungkan+apabila kehilangan energi minor kurang dari & kehilangan energi akibat gesekanmaka kehilangan energi tersebut diabaikan. Untuk memperkecil kehilangan energiminor perubahan penampang atau belokan *angan dibuat mendadak+ tetapi berangsur-angsur.

a. Perbesaran Penampang

he = C k ........................................................................................./2.23

C k = /1- 2

Cehilangan energi pada perbesaran penampang akan berkurang apabila perbesarandibuat secara berangsur-angsur.

Cehilangan energi diberikan oleh persamaan berikut9

he = C k ..................................................................................../2.21

,abel 2.2 Nilai CO sebagai #ungsi dari

13D 23D "3D $3D &3D (3D E&D

CO 3.3E? 3."1 3.$> 3.( 3.&E 3.E2 3.E2

b. Pengecilan PenampangPada pengecilan penampang yang mendadak garis aliran pada bagian hulu dari

sambungan akan menguncup dan akan mengecil pada 0ena kontrakta.

Luas penampang pada 0ena kontrakta berkisar 3.( A2. %erdasarkan nilai ini makakehilangan energi diperoleh9

he = /1- 2

engan Ac dan c adalah luas penampang dan kecepatan pada 0ena kontraktadan berdasarkan persamaan kontinuitas di daerah 0ena kontrakta.

Ac c = A2 2 atau c = 2 =

Maka9 he = /1-3.(2

14


15/26


Atau9 he = 3.$$ ......................................................................................../2.22

Cehilangan energi pada pengecilan penampang dapat dikurangi dengan membuat pengecilan penampang yang berangsur-angsur.

Cehilangan energi diberikan oleh persamaan berikut9

he = C k .................................................................................../2.2"

c. %elokan%elokan energi yang ter*adi pada belokan tergantung pada sudut belokan pipa.

Iumus kehilangan energi yang ter*adi pada belokan adalah sama denganrumus pada perubahan penampang+ yaitu9

he = C b 6 ......................................................................./2.2$

dengan C b adalah koe#isien kehilangan energi pada belokan yang diberikan olehtabel berikut.

,abel 2.". Coe#isien C b sebagai #ungsi sudut belokan

23 $3 (3 ?3 >3

k b 3.3& 3.1$ 3."( 3.E$ 3.>?

d. Catup yang terbuka atau tertutup sebagianCehilangan energi akibat adanya katup biasanya diukur secara eksperimental

dan dikorelasikan dengan parameter-parameter aliran pipa. ata untuk katupsedikit banyak tergantung pada rancangan dari pabrik tertentu.

Iumus untuk kehilangan energi untuk katup+ yaitu9

hk = C k .............................................................................../2.2$

dengan C adalah koe#isien hambatan yang dapat dilihat pada tabel berikut.,abel 2.$ Coe#isien Hambatan untuk Catup ,erbuka

'aris ,engah Nominal

/Qnch

engan Skrup engan Cran

102 1 2 $ 1 2 $ ? 23

%ola 1$ ?.2 (.> &.E 1" ?.& ( &.? &.&

'erbang 3." 3.2$ 3.1( 3.11 3.? 3."& 3.1( 3.3E 3

15


16/26


Bngsel Searah &.1 2.> 2.1 2 2 2 2 2 2

Sudut 3 $.E 2 1 $.& 2.$ 2 2 2

Coe#isien kehilangan energi pada katup yang diperlihatkan pada tabel diatasadalah untuk keadaan katup yang terbuka penuh. Sedangkan kehilangan energi yanglebih besar ter*adi pada katup yang terbuka sebagian. Cenaikan kehilangan energiuntuk katup yang terbuka sebagian diperlihatkan pada tabel diba)ah ini.

,abel 2.& Cenaikan Cehilangan Bnergi Catup yang ,erbuka Sebagian

Ceadaan Catup 'erbang Catup %ola,erbuka

,ertutup+ 2& &3 E&

1".3 &12 22E3 123

11.& 2.32.3 ".3(.3 ?.3

2.4 Prosedur Percobaan-. Meng*itung (e*ilangan )nergi Akibat Gesekan Aliran dalam Pi#a

1. Membersihkan bak penampungan air dari kotoran agar nantinya tidak mengganggu aliran air ketika pompa dinyalakan.

2. Mengisi bak penampungan air dengan air yang bersih sampai bak penampunganterisi kurang dari 20" dari 7olume bak.

". Sambungkan alat Gesekan Aliran dalam Pipa dengan Sistem Dasar Hidrolik dengan #lo) meter yang tersambung langsung dengan pompa air. Alat inidisambungkan dengan selang plastik.

$. Pastikan sambungan alat kuat dan kedap air.

&. Menutup semua klep atau katup pada *aringan pipa.(. Menyambungkan alat manometer pada pipa yang akan diteliti. Alat untuk tekananrendah 1P /Lo) Pressure dipakai manometer air+ maka 1P dipasang pada a)al

pipa /inlet dan 1P2 dipasang pada u*ung akhir pipa /outlet. Sedang untuk tekanan tinggi HP /High Pressure dipakai manometer udara+ maka HP dipasang

pada a)al pipa /inlet dah HP2 dipasang pada u*ung akhir pipa /outlet.E. Untuk manometer air+ pada tabungnya diusahakan tidak ada gelembung udara di

dalamnya. Mengosongkan gelembung udara pada tabung dapat dilakukan denganmenggunakan pompa udara yang telah tersambung dengan manometer air.

?. Menyalakan mesin pompa dengan menekan tombol on0o## pada bak

penampungan.>. Mengatur debit yang masuk ke *aringan pipa /ditentukan oleh asisten denganmemutar klep pengatur debit pada pompa dan lihat debit yang masuk pada #lo)meter dalam satuan liter0*am.

13.Membuka klep pipa yang akan diamati dan klep pengatur debit keluar secara penuh. Clep yang lain tetap tertutup.

11.Air akan masuk kedalam pipa+ diamkan beberapa saat sampai aliran air stabil.12.Setelah aliran stabil buka klep manometer air 1P dan 1P2 dan lihat penun*ukan

nilai tinggi tekanan pada tabung manometer. Carena tekanan yang tinggi makamanometer air tidak dapat membaca tekanan dalam pipa dengan baik. 4leh

karena itu digunakan manometer udara. !atat pembacaan manometer udarasetelah stabil yaitu HP dan HP2.

16


17/26


1".Menampung air yang keluar dari outlet saluran tersebut dalam )adah berupaember sebanyak " kali dengan 7ariasi )aktu berkisar kurang lebih 13 detik kemudian mengukur 7olumenya dengan gelas ukur. !atat hasil pengukuran7olume dan lama )aktu penampungan untuk mendapatkan debit keluar.

1$.Menentukan besarnya debit rata-rata dari " kali pengukuran debit dan catat

sebagai out.1&.Ukur suhu air dalam bak penampungan dengan termometer dan ukur pan*ang pipadengan meteran serta catat hasilnya.

1(.Ulangi percobaan di atas pada point /> sampai /1$ dengan debit yang berbeda.1E.Mematikan mesin pompa dalam kondisi semua klep tertutup.

--. Meng*itung (e*ilangan )nergi Akibat elokan /belokan 4 dan 0+

1. Menutup semua klep atau katup pada *aringan pipa.

2. Menyambungkan alat manometer pada pipa belokan $& dan >3 . Alat untuk

tekanan rendah 1P /Lo) Pressure dipakai manometer air+ maka 1P dipasang pada a)al pipa /inlet dan 1P2 dipasang pada u*ung akhir pipa /outlet. Sedanguntuk tekanan tinggi HP /High Pressure dipakai manometer udara+ maka HPdipasang pada a)al pipa /inlet dan HP2 dipasang pada u*ung akhir pipa /outlet.

". Untuk manometer air+ pada tabungnya diusahakan tidak ada gelembung udaradidalamnya. Mengosongkan gelembung udara pada tabung dapat dilakukandengan menggunakan pompa udara yang telah tersambung dengan manometer air.

$. Menyalakan mesin pompa dengan menekan tombol on/o## pada bak penampungan.

&. Mengatur debit yang masuk ke *aringan pipa /ditentukan oleh asisten dengan

memutar klep pengatur debit pada pompa dan lihat debit yang masuk pada #lo)meter dalam satuan liter0*am.

(. Membuka klep pipa yang akan diamati dan klep pengatur debit yang keluar secara penuh+ klep yang lain tetap tertutup.

E. Air akan masuk kedalam pipa+ diamkan beberapa saat sampai aliran air stabil.?. Setelah aliran stabil buka klep manometer air 1P dan 1P2 dan lihat penun*ukan

nilai tinggi tekanan pada tabung manometer. Carena tekanan yang tinggi makamanometer air tidak dapat membaca tekanan dalam pipa dengan baik. 4lehkarena itu digunakan manometer udara. !atat pembacaan manometer udarasetelah stabil yaitu HP dan HP2.

>. Menampung air yang keluar dari outlet saluran tersebut dalam )adah berupaember sebanyak " kali dengan 7ariasi )aktu berkisar kurang lebih 13 detik kemudian mengukur 7olumenya dengan gelas ukur. !atat hasil pengukuran7olume dan lama )aktu penampungan untuk mendapatkan debit keluar.

13.Menentukan besarnya debit rata-rata dari " kali pengukuran debit dan catatsebagai out.

11.Ukur suhu air dalam bak penampungan dengan termometer dan ukur pan*ang pipadenga meteran serta catat hasilnya.

12.Ulangi percobaan di atas pada point /& sampai /13 dengan debit yang berbeda.1".Mematikan mesin pompa dalam kondisi semua klep tertutup.

---. Meng*itung (e*ilangan )nergi Akibat Pengecilan Penam#ang Pi#a

17


18/26


1. Menutup semua klep atau katup pada *aringan pipa.2. Menyambungkan alat manometer pada pipa yang mengalami pengecilan

penampung. Alat untuk tekanan rendah 1P /Lo) Pressure dipakai manometer air+ maka 1P dipasang pada a)al pipa /inlet dan 1P2 dipasang pada u*ung akhir

pipa /outlet. Sedang untuk tekanan tinggi HP /High Pressure dipakai manometer

udara+ maka HP dipasang pada a)al pipa /inlet dan HP2 dipasang pada u*ungakhir pipa /outlet.". Untuk manometer air+ pada tabungnya diusahakan tidak ada gelembung udara di

dalamnya. Mengosongkan gelembung udara pada tabung dapat dilakukan denganmenggunakan pompa udara yang telah tersambung dengan manometer air.


&. Mengatur debit yang masuk ke *aringan pipa /ditentukan oleh asisten denganmemutar klep pengatur debit pada pompa dan lihat debit yang masuk pada #lo)meter dalam satuan liter0*am.

(. Membuka klep pipa yang akan diamati dan klep pengatur debit keluar secara penuh. Clep yang lain tetap tertutup.

E. Air akan masuk kedalam pipa+ diamkan beberapa saat sampai aliran air stabil.?. Setelah aliran stabil buka klep manometer air 1P dan 1P2 dan lihat penun*ukan

nilai tinggi tekanan pada tabung manometer.karena tekanan yang tinggi makamanometer air tidak dapat membaca tekanan dalam pipa dengan baik. 4lehkarena itu digunakan manometer udara. !atat pembacaan manometer udarasetelah stabil yaitu HP dan HP2.

>. Menampung air yang keluar dari outlet saluran tersebut dalam )adah berupaember sebanyak " kali dengan 7ariasi )aktu berkisar kurang lebih 13 detik

kemudian mengukur 7olumenya dengan gelas ukur. !atat hasil pengukuran7olume dan lama )aktu penampungan untuk mendapatkan debit keluar.


11.Ukur suhu air dalam bak penampungan dengan termometer dan ukur pan*ang pipadengan meteran serta catat hasilnya.

12.Ulangi percobaan di atas pada point /& sampai /13 dengan debit yang berbeda.1".Mematikan mesin pompa dalam kondisi semua klep tertutup.

-. Meng*itung (e*ilangan )nergi Akibat Perbesaran Penam#ang Pi#a

1. Menutup semua klep atau katup pada *aringan pipa.2. Menyambungkan alat manometer pada pipa yang mengalami perbesaran penampang. Alat untuk tekanan rendah 1P /Lo) Pressure dipakai manometer air+maka 1P dipasang pada a)al pipa /inlet dan 1P2 dipasang pada u*ung akhir

pipa /outlet. Sedang untuk tekanan tinggi HP /High Pressure dipakai manometer udara+ maka HP dipasang pada a)al pipa /inlet dan HP2 dipasang pada u*ung

pipa /outlet.". Untuk manometer air+ pada tabungnya diusahakan tidak ada gelembung udara di

dalamnya. Mengosongkan gelembung udara pada tabung dapat dilakukan dengnamenggunakan pompa udara yang telah tersambung dengan manometer air.


18


19/26


&. Mengatur debit yang masuk ke *aringan pipa /ditentukan oleh asisten dnegnamemutar klep pengatur debit pada pompa dan lihat debit yang masuk pada #lo)meter dalam satuan liter0*am.

(. Membuka klep pipa yang akan diamati dan klep pengatur debit keluar secara penuh+ klep yang lain tetap tertutup.

E. Air akan masuk ke dalam pipa+ diamkan beberapa saat sampai aliran air stabil.?. Setelah aliran stabil buka klep manometer air 1P dan 1P2 dan lihat penun*ukannilai tinggi tekanan pada tabung manometer. Carena tekanan yang tinggi makamanometer air tidak dapat membaca tekanan dalam pipa dengan baik. 4lehkarena itu digunakan manometer udara. !atat pembacaan manometer udarasetelah stabil yaitu HP dan HP2.

>. Menampung air yang keluar dari outlet saluran tersebut dalam )adah berupaember sebanyak " kali dengan 7ariasi )aktu berkisar kurang lebih 13 detik kemudian mengukur 7olumenya dengan gelas ukur. !atat hasil pengukuran7olume dan lama )aktu penampungan untuk mendapatkan debit keluar.


11.Ukur suhu air dalam bak penampungan denga termometer dan ukur pan*ang pipadenga meteran serta catat hasilnya.

12.Ulangi percobaan diatas pada point /& sampai /13 dengan debit yang berbeda.1".Mematikan mesin pompa dalam kondisi semua klep tertutup.

2. Tabel Pengamatan

,erlampir

2.! Foto Alat

,erlampir

19


20/26


20

PERCOBAAN JARINGAN

FOTO ALAT


21/26


3. OSBORNE REYNOLDS

3.1 Maksud dan Tujuan

1. Mengamati *enis-*enis aliran #luida2. Menentukan bilangan Ieynolds berdasarkan debit". Mencari hubungan antara bilangan Ieynolds dengan *enis aliran$. Mengamati pro#il parabolik dari aliran laminer

3.2 Alat yang Digunakan

1. Pesa)at 4sborne Ieynolds2. ,inta

". 'elas ukur $. Stop)atch&. ,ermometer

3.3 Teori Dasar

Alat ini merupakan tiruan alat yang dipakai oleh Pro#. 4sborne Ieynold /ahli#isika inggris 1?$2-1>12 untuk mengamati si#at-si#at aliran #luida di dalam pipa yang

bisa dibedakan men*adi 9

a. Aliran laminer

b. Aliran turbulenc. Aliran transisi

Aliran laminer adalah kondisi aliran dengan garis-garis aliran mengikuti *alur yang se*a*ar+ sehingga tidak ter*adi percampuran antara bidang-bidang geser didalam#luida+ sedangkan aliran turbulen merupakan kondisi aliran dengan garis-garis aliranyang saling bersilang sehingga ter*adi percampuran antara bidang-bidang geser didalam #luida. Salah satu kriteria yang menun*ukkan tingkat turbulensi aliran adalah

bidang Ieynolds /Ie yang dide#inisikan sebagai perbandingan antara kecepatanaliran rata-rata /U+ diameter karakteristik pipa /+ dan 7iskositas kinetik #luida /7.

%ila bilangan Ieynolds dari aliran #luida tertentu dalam suatu pipa nilainyakurang dari R 2333+ maka aliran yang ter*adi adalah aliran laminer+ sedangkan bilalebih dari R $333+ maka aliran yang ter*adi adalah aliran turbulen.

Apabila suatu #luida dialirkan diantara batas-batas yang tetap+ maka hambatan

terhadap gerakan aliran akan mempunyai nilai terbesar pada permukaan-permukaan

21


22/26


batasnya. Hal tersebut akan menyebabkan ter*adinya perlambatan kecepatan partikel#luida pada permukaan batas+ sehingga akan membentuk suatu pro#il kecepatan padaaliran laminer yang berbentuk parabola bisa melalui percobaan ini.

Ceterangan 91. ,abung tinta2. Catup pengatur tinta3. Skrup

4. arum5. Qnlet6. ,abung 7isualisasi aliran7. Catup pengatur 8. Pipa inlet9. Pipa pembuangan10. 47er #lo)

Gambar 3.1 Pesaat sborne 5ynolds

3.4 Prosedur Percobaan

1. Alat diatur hingga kedudukan mendatar+ semua pipa pemberi dan pembuangdihubungkan.

22


23/26


2. Ieser7oir diisi dengan 8at )arna /tinta+ dan turunkan in*ektor ber)arna hinggau*ungnya mencapai mulut inlet bagian atas.

3. %ukalah katup pemasukan dan biarkan memasuki tangki penenang. Usahakantercapainya muka air yang konstan dengn membuang kelebihan air le)at pipa

pembuang sebelah atas.4. iamkan air selama & menit dan ukur temperatur air dengan memasukkan

termometer kedalamnya.5. %ukalah katup pengontrol aliran sedikit demi sedikit dan aturlah katup *arum

pengontrol 8at )arna sampai tercapai aliran lambat dengan 8at )arna terlihat *elas.6. ,entukan besarnya debit yang le)at dengan menampung aliran yang le)at pipa

pembung selama selang )aktu tertentu ke dalam gelas ukur.7. Ulangi prosedur di atas untuk debit yang berubah-ubah dari kecil kebesar

hingga tercapai aliran kritik dan aliran turbulen.8. Cer*akan kebalikan dari proses tersebut diatas untuk debit yang berubah-ubah dari

besar ke kecil hingga tercapai aliran kritik dan aliran laminer.9. Untuk mengamati pri#il kecepatan+ turunkan in*ektor 8at )arna kedalam mulut

inlet+ dan dalam keadaan tidak ada aliran bukalah katup *arum dari reser7oir 8at)arna dan teteskan 8at )arna dalam air. %ukalah katup pengontrol aliran danamati tetesan 8at )arna tersebut.

10. Pada setiap akhir percobaan temperatur diukur kembali.11. 'ambarlah gra#ik hubungan antara kecepatan aliran /7 dan bilangan Ieynolds

/Ie.

3. Tabel Pengamatan,erlampir

3.! Foto Alat

,erlampir

23


24/26


24

PERCOBAAN OSBORNE

FOTO ALAT


25/26


'AMP-5A6

Tabel (oe"isien Manning

Tabel 6ilai (ekasaran Permukaan

25


26/26


Tabel 6ilai (ekentalan (inematik Pada Air

,emperature% t %( o-

ynamic iscosity % 3 %(Pa s, s/m2 4 5%6

Cinematic iscosity % 7 %(m2 /s 4 5%8

3 1.E?E 1.E?E& 1.&1> 1.&1>13 1."3E 1."3E23 1.332 1.33$"3 3.E>? 3.?31$3 3.(&" 3.(&?&3 3.&$E 3.&&"

(3 3.$(E 3.$E&E3 3.$3$ 3.$1"?3 3."&& 3."(&>3 3."1& 3."2(

133 3.2?2 3.2>
http://www.engineeringtoolbox.com/dynamic-absolute-kinematic-viscosity-d_412.htmlhttp://www.engineeringtoolbox.com/dynamic-absolute-kinematic-viscosity-d_412.htmlhttp://www.engineeringtoolbox.com/dynamic-absolute-kinematic-viscosity-d_412.htmlhttp://www.engineeringtoolbox.com/dynamic-absolute-kinematic-viscosity-d_412.htmlhttp://www.engineeringtoolbox.com/dynamic-absolute-kinematic-viscosity-d_412.html

Modul MekFluida

Documents

Transcript of Modul MekFluida