h08 mekflu

Download h08 mekflu

Post on 25-Jul-2015

266 views

Category:

Documents

11 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA

KELOMPOK 26: Rury Fuadhilah Sutan Hamda Syifarahma Ayu Winny Laura C H Yuliana S PJ Kelompok Asisten Modul Tanggal Praktikum Tanggal Disetujui Nilai Laporan Paraf Asisten (0806338903) (0806338935) (0806338941) (0806338954) (0806338960) : Syifarahma Ayu : Feri Frastiansyah : 12 Maret 2010 : : :

LABORATORIUM HIDROLIKA, HIDROLOGI, DAN SUNGAI DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS INDONESIA 2010

H08 GESEKAN DALAM PIPA

8.1 TUJUAN PRAKTIKUM Menyelidiki perubahan tekanan akibat adanya gesekan dalam pipa bundar dengan kecepatan aliran rata-rata. Menunjukkan adanya aliran laminar dan turbulen.

8.2 TEORI DASAR Kehilangan tekanan aliran di dalam pipa timbul akibat adanya gesekan di dalam pipa. Semakin tinggi kecepatan aliran, maka kehilangan energi akan semakin besar.

Gambar 8.1 Gesekan dalam pipa

Pada gambar di atas tampak kehilangan energi (hf) = kehilangan tekanan (h2-h1), karena kecepatan sepanjang pipa adalah konstan. Menurut Poiseuille untuk aliran laminar, rumusannya :

hfdimana: hf k : h1-h2 : Dynamic viscosity V v

=

: kinematic viscosity : kecepatan aliran rata-rata

D

: massa jenis zat cair : diameter pipa

L g

: panjang pipa : percepatan gravitasi bumi

Darcy and Weisback memberikan hubungan antara kehilangan tekanan dan kecepatan aliran turbulen, sebagai berikut:

hf =f : faktor gesekan

Bila persamaan Poiseuille dan Darcy-weisback disatukan, maka:

=

f =Re : Bilangan Reynold

=

8.3 ALAT DAN BAHAN 1. 2. 3. 4. 5. Meja Hidrolika Stopwatch Gelas ukur Alat peraga gesekan dalam pipa Pompa

Gambar 8.2 Alat peraga gesekan dalam pipa

Keterangan Gambar : 1. Pipa aliran masuk 2. Pipa masuk tangki 3. Pipa pengalir keluar tangki 4. Pengatur tekanan 5. Pipa uji ( 2 mm) 6. Manometer air raksa 7. Manometer air 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. Pengatur tekanan Katup pengatur aliran Kaki penyangga Tangki Katup keluar/masuk udara Pompa tangan Pipa pelimpas

8.4 CARA KERJA a. Pembacaan Manometer Air 1. Mengukur panjang pipa uji (5) dan temperatur air 2. Menghubungkan saluran alat uji dengan meja hidrolika 3. Menyambungkan ujung pipa (3) dengan suplai air dari meja hidrolika 4. Membuka katup pengatur aliran pada ujung pipa (9) ke meja hidrolika sehingga air dapat mengalir sampai seluruh udara dapat terdesak keluar 5. Menutup kembali kedua katup, ketika manometer air raksa (6) sudah dalam keadaan setimbang

6. Membuka katup pengatur aliran pada meja hidrolika 7. Membuka katup pada ujung pipa (9) sedikit demi sedikit 8. Mencatat beda tinggi manometer air raksa 9. Mengukur debit aliran dengan menggunakan gelas ukur dan stopwatch 10. Melakukan langkah 7 s.d. 10 untuk berbagai beda tekanan b. Pembacaan Manometer Air Raksa 1. Menutup kedua katup kembali, melepaskan pipa masuk dari meja hidrolika (3) kemudian menyambungkannya dengan aliran masuk dari tangki 2. Menghubungkan suplai air dari meja hidrolika ke tangki 3. Membuka katup pengatur aliran pada meja hidrolika, sehingga air melimpas melalui pipa pelimpas (14) 4. Mengatur tinggi thermometer air (7) sehingga berada di tengah-tengah skala dengan menggunakan pompa (13) 5. Membuka katup pengatur aliran pada ujung pipa (9) sedikit demi sedikit 6. Mencatat beda tinggi manometer air 7. Mengukur debit aliran dengan menggunakan gelas ukur dan stopwatch 8. Melakukan langkah 1 s.d. 8 untuk berbagai beda tekanan

8.5 PENGOLAHAN DATA Data PraktikumMercury Manometer Reading (mm) 1 2 205 190 210 185 215 182 220 176 225 172 230 166

No. 1 2 3 4 5 6

Water Manometer Reading (mm) 1 2 205 190 210 185 215 182 220 176 225 172 230 166

Volume (mL) Water Mercury 86 86 116 116 138 138 168 168 96 96 110 110

Time (s) Water Mercury 10 10 10 10 10 10 10 10 5 5 5 5

Tabel 8.1 Tabel hasil praktikum

8.6 ANALISA a. Analisa Praktikum Praktikum kali ini mempunyai kode H-08 dengan judul Gesekan dalam Pipa. Praktikum ini bertujuan untuk menyelidiki perubahan tekanan akibat adanya gesekan dalam pipa bundar dengan kecepatan aliran rata-rata dan menunjukan adanya aliran laminar dan turbulen. Selanjutnya, praktikum ini terdiri dari dua tahap yaitu untuk pembacaan pada manometer air dan dilanjutkan dengan manometer raksa. Untuk pembacaan pada manometer air, hal yang pertama dilakukan adalah mengukur panjang pipa dan temperatur air. Pengukuran panjang pipa dimaksudkan untuk memperoleh luas permukaan dari pipa yang akan digunakan untuk mendapatkan besarnya kecepatan aliran dalam pipa. Lalu, menghubungkan ujung pipa pada alat praktikum gesekan dalam pipa, dengan suplai dari meja hidrolika. Setelah dihubungkan dengan meja hidrolika, katup pengatur aliran pada ujung pipa dibuka agar udara dalam pipa terdesak keluar. Apabila semua udara dalam pipa belum juga berhasil terdesak keluar (di dalam pipa masih ada kandungan udara), maka dilakukan pemompaan. Hal ini dilakukan karena dengan adanya kandungan udara dalam pipa akan memperlambat laju/kecepatan aliran di dalam pipa. Sehingga bila terdapat udara di dalam pipa, kecepatan aliran akan berkurang dan tekanan yang terukur menjadi lebih kecil dari yang seharusnya. Setelah itu menutup kembali kedua katup. Penutupan kembali kedua katup ini dilakukan ketika kedua manometer berada dalam keadaan setimbang (tinggi permukaan air yang terbaca sama). Setelah manometer berada dalam keadaan setimbang, katup pengatur aliran pada meja hidrolika dibuka sedikit demi sedikit. Pembacaan manometer air dilakukan pada setiap kenaikan 10 mm pada manometer 1 atau manometer acuan (penentuan 10 mm ini ditetapkan sesuai keinginan praktikan). Pada praktikum kali ini kami memutuskan untuk memulainya dari 290 mm. Setiap kenaikan 10 mm permukaan air pada manometer 1, maka dilakukan pembacaan tinggi air pada manometer 2 atau manometer pembanding dan diukur perbedaan tinggi air antara manometer 1 dan manometer 2. Pada manometer air, yang mengukur tekanan pada pipa bagian atas adalah manometer 1 sedangkan yang mengukur tekanan pada pipa bagian bawah adalam manometer 2. Setelah itu, praktikan mengukur debit aliran dengan cara mengukur volume

air yang keluar dari pipa keluar aliran selama beberapa detik sesuai dengan keinginan praktikan dengan menggunakan gelas ukur dan stopwatch. Kami sepakat untuk mengukurnya selama 60 detik, namun karena gelas ukur kurang besar digunakan pula waktu 25 detik. Untuk pembacaan pada manometer raksa sama seperti pada pembacaan manometer air. Pembacaan manometer raksa dilakukan pada setiap penurunan 5 mm pada manometer 1 (penentuan 5 mm ini ditetapkan sesuai keinginan praktikan). Setiap penurunan 5 mm permukaan air pada manometer 1 atau disebut juga manometer acuan, maka dilakukan pembacaan tinggi air pada manometer 2 atau manometer pembanding dan diukur perbedaan tinggi air antara manometer 1 dan manometer 2. Pada manometer raksa, yang mengukur tekanan pada pipa bagian atas adalah manometer 1 sedangkan yang mengukur tekanan pada pipa bagian bawah adalah manometer 2. Setelah itu, praktikan mengukur debit aliran dengan cara mengukur volume air yang keluar dari pipa keluar aliran dengan menggunakan gelas ukur serta stopwatch Kami sepakat untuk mengukurnya selama 10 detik, namun karena gelas ukur kurang besar digunakan pula waktu 5 detik. Perbedaan tinggi antara kedua manometer tersebut menunjukan bahwa adanya perbedaan tekanan pada pipa bagian atas dengan pipa bagian bawah. Selain itu, pemakaian dua manometer pada praktikum ini yaitu manometer raksa dan manometer air dimaksudkan untuk membandingkan besarnya total head (hf) hasil pembacaan dari manometer air dengan hasil pembacaan dari manometer raksa yang seharusnya bernilai sama apabila debit aliran sama. Bila ternyata hasilnya tidak sama (terdapat perbedaan), hal ini diakibatkan karena adanya kesalahan-kesalahan yang dilakukan praktikan saat praktikum sehingga menyebabkan data hasil praktikum tidak tepat.

b. Analisa Hasil dan Grafik Pada praktikum gesekan dalam pipa ini, terdapat 6 buah grafik yang terdiri dari grafik hubungan logaritma dari kuadrat kecepatan aliran dengan logaritma total head (log 2 terhadap log hf) untuk manometer air dan raksa, grafik hubungan logaritma bilangan reynold dengan logaritma frekuensi gesekan (log Re terhadap log f) untuk manometer air

dan raksa, grafik hubungan logaritma kecepatan dengan logaritma total head (log terhadap log hf) untuk manometer air dan raksa. Keenam grafik tersebut dibuat dengan menggunakan metode persamaan regresi linear (metode least square) berdasarkan data-data praktikum yang diperoleh. Biasanya data-data yang diukur dinamakan variabel bebas. Metode persamaan regresi linear ini merupakan suatu metode pendekatan terhadap persebaran data-data yang diplot ke dalam grafik. Dan terdiri dari dua variabel yang masing mewakili suatu sumbu tersendiri. Misalkan saja sumbu x, searah bidang diagonal dan sumbu y, searah bidang vertikal. Agar memudahkan kita dalam mengamati hasil praktikum ini, maka kita tetapkan variabel yang searah denga sumbu x adalah merupakan variabel yang bebas. Sebagai contoh, untuk grafik hubungan log 2 terhadap log hf, variabel bebasnya adalah kecepatan aliran dan variabel terikat adalah total head. Dari grafik pertama dengan manometer air terlihat bahwa persamaan regresinya adalah y = 0.623x - 0.732 serta R = 0.976. Artinya, persebaran data-data antara kecepatan aliran dan total head bila diplot ke dalam grafik dapat ditarik suatu pendekatan/diwakili dengan persamaan regresi linear y = 0.623x - 0.732. Selain itu, pada grafik juga terlihat nilai R2 yaitu 0.976. Nilai R ini menunjukan nilai koefisien korelasi antara persamaan regresi linear terhadap sebaran data-datanya. Tujuan mencari nilai koefisien korelasi ini untuk mengetahui apakah persamaan regresi linear yang dipilih tepat untuk mewakili persebaran data yang diperoleh. Jika nilai R = 1 berar