Aliran Di Bawah Pintu

(1)

BAB VIII

ALIRAN DI BAWAH PINTU

VIII.1. TUJUAN PERCOBAAN

Mengamati aliran didasarkan atas pemakaian persamaan Bernouli untuk aliran di bawah pintu.

VIII.2. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN

1. Flume beserta perlengkapanya 2. Model pintu sorong

3. Alat ukur Parshall 4. Penggaris / roll meter 5. Waterpass

Sket Percobaan Aliran di bawah pintu y1

ycr

He y0

(2)

VIII.3. TEORI

Besarnya debit Q (m3_{/dt) yang lewat dibawah pintu :}

Q=Cd ×b×y×2gHe

dimana :

Cd = Koefisien debit

b = Lebar bukaan pintu (m) ycr = tinggi bukaan pintu (m)

y0 = tinggi air di depan pintu terhadap as bukaanm (m)

y = tinggi air di hulu (sebelum pintu sorong) (m) y1 = tinggi air di hilir ( setelah pintu sorong ) (m)

He = tinggi energi di depan pintu = Y v_g

2

2 0 + (m)

V = Kecepatan aliran di depan pintu (m/dt)

Ada dua macam aliran yang dapat terjadi lewat di bawah pintu. Pertama aliran bebas, dapat dilihat dengan terjadinya loncatan air di belakang pintu. Kedua aliran tidak bebas, dimana loncatan air tidak terjadi dan tinggi muka air di belakang pintu > tinggi bukaan pintu (pintu tenggelam).

Untuk aliran bebas berlaku persamaan debit di atas. Sedang untuk aliran tidak bebas, persamaan di atas tidak berlaku, harus diturunkan dari persamaan Bernoulli.

Untuk w = 3 inci  Qparshall = 0,992 . Ha1,547 (ft3/dt)

1 m = 3,28 ft y0 = y- 1/2 yct

V = (2.g.He)0.5

Qt = b.Yct.(2.g.He)0.5

Cd = Qparshall / Qteoritis

NB : Dalam perhitungan debit dipergunakan He → karena kita memperhitungkan adanya kecepatan awal di hulu saluran.

(3)

1 0 2 1 0 1 0 2 1 2 0 1 0 1 0 1 0 2 1 2 1 2 0 1 0 2 1 2 0 2 0 1 0 2 1 2 0 2 0 2 0 1 0 1 0 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 0 2 0 1 0 1 2 0 1 0 2 1 2 0 2 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 0 0 2 0 2 1 1 0 1 2 1 1 2 0 0 . 2 . 2 ) )( ( ) ( . 2 ) ( ) ( . 2 } ) ( 2 { . ) ( 2 . . . . . . . . * ) ( 2 ) ( 2 2 ) ( . * . . . . * 2 ) ( 2 2 * Y Y Y g V Y Y Y g V Y Y Y Y Y Y Y g Y Y Y Y Y g V V Y Y g Y V Y V Y Y g Y V Y V V Y b V Y b V A V A V Mencari V Y Y g V V Y Y g V g V V Y Y V Mencari V A V A Y b A Y b A s Kontinuita Persamaan g V V Y Y Y g V P Yo g V P Bernoulli Persamaan + = + = + − − = − − = + − = + − = = = = + − = + − = − = − = = = − = − + + = + + γ γ Keterangan:

A0 = Luas penampang di depan pintu

A1 = Luas penampang di belakang pintu

(4)

1. Atur dasar flume dalam kedudukan horisontal (sudah diatur oleh laboran);

2. Letakkan model pintu sorong pada flume yang akan digunakan (dilakukan oleh laboran);

3. Ukur dimensi bukaan pintu ( dalam percobaan ini bukaan pintu selalu tetap untuk semua debit );

4. Alirkan air lewat pintu dengan debit tertentu dan buat kondisi aliran bebas dengan cara mengatur tinggi bukaan tail gate;

5. Ukur tinggi muka air di depan dan di belakang pintu tersebut. Masing-masing dilakukan 5 kali.

6. Ukur debit percobaan ini dengan alat ukur Parshall ( tanpa skotbalk ) dengan prosedur seperti pada pengukuran debit dengan alat parshall.

7. Ulangi percobaan ini dengan debit yang berbeda minimum 5 kali.

VIII.5. TUGAS

1.

Nyatakan hubungan antara tinggi muka air di depan pintu Y0 dengan debit

lewat bawah pintu Q untuk aliran bebas

2. Nyatakan hubungan antara rasio y dan yo dengan koefisien debit Cd untuk aliran bebas

3. Nyatakan hubungan antara rasio y dan yo dengan koefisien koreksi debit Cs untuk aliran tak bebas

(5)

VIII.6. DATA PERCOBAAN

yct = 5 cm

B = 45.7 cm g = 9,81 m/dt2

Data Pengukuran Percobaan Aliran di Bawah Pintu

Percobaan Aliran Bebas y1 (cm) y2 (cm) I 30 4,5 29,5 3,5 29,8 3,7 29,6 3,2 29 3 II 25 3,5 24,5 3,7 23,2 3 23,6 3,8 23 3 III 23 4,2 20 3,5 19,8 3,8 19,5 2,9 19,3 3 IV 11 3,2 11,2 3,4 11 3,5 11,2 3,2 11 2,9 V 10,6 3,5 11,2 3,6 10,7 3,2 10,8 2,8 10,9 2,7

(6)

Data Pengukuran percobaan Parshall Flume Percobaan Ha H1b (inchi) (cm) I 12,4 28,27 12,3 28,27 12,3 28,84 12,6 28,93 12,6 28,88 II 12,5 28,82 12,4 28,73 12,3 28,41 12,0 28,49 12,0 27,50 III 11,7 26,78 11,5 26,25 11,2 25,82 11,0 25,52 11,0 25,60 IV 10,7 24,76 10,5 24,10 10,2 23,39 10,0 22,02 9,9 22,65 V 9,5 21,88 9,2 21,50 9,2 21,23 9,0 21,05 9,0 20,78

(7)

VIII.7. PERHITUNGAN

Data Parshall Untuk Aliran Bawah Pintu

Percobaan Ha H1b Ha (inchi) (cm) (feet) I 12,4 28,27 1,033 12,3 28,27 1,025 12,3 28,84 1,025 12,6 28,93 1,050 12,6 28,88 1,050 II 12,5 28,82 1,042 12,4 28,73 1,033 12,3 28,41 1,025 12,0 28,49 1,000 12,0 27,50 1,000 III 11,7 26,78 0,975 11,5 26,25 0,958 11,2 25,82 0,933 11,0 25,52 0,917 11,0 25,60 0,917 IV 10,7 24,76 0,892 10,5 24,10 0,875 10,2 23,39 0,850 10,0 22,02 0,833 9,9 22,65 0,825 V 9,5 21,88 0,792 9,2 21,50 0,767 9,2 21,23 0,767 9,0 21,05 0,750 9,0 20,78 0,750 Contoh Perhitungan:

1. Mencari Koefisien Debit (Cd) untuk Percobaan 1 :

Untuk Parshall Ha (rata-rata) = 5 60 . 12 60 . 12 3 . 12 30 . 12 4 . 12 + + + + = 12,4 inci

(8)

= 12₁₂.4 = 1.0367 ft

Untuk lebar tenggorokan w = 3” digunakan rumus Q = 0,992 x Ha1,547

Sehingga diperoleh : Q = 0,992 x 1.03671,547_{= 1.0488ft}3_/dt

= 0.0297 m3_/dt

Untuk percobaan aliran bawah pint u

Tinggi muka air rata-rata dihulu (y) : 0.296 m Tinggi muka air rata-rata dihilir (y1) : 0.037 m

y0 = y – 0.5 (yct) = 0.296 – 0.5 (0.05) = 0,271 m

V = 2gY0 = 2(9.81)(0.271 )=2.306 m/dt

He = 0,271 + 0.00254 = 0,273 m

Sehingga diperoleh : Q perc. = 0,46 x 0,05 x 2(9,81)(0,273

= 0.0521 m3_/dt

Koefisien debit (Cd) didapatkan : Cd = Qparshall_Qt =0₀,_,0297₀₅₂₁ = 0.57

2. Mencari Koefisien Koreksi Debit (Cs) untuk Percobaan 1 :

Qaliran bawah pintu = Cd ×b×y× 2gHe

= 0.57x 0,46x 0,05 x 2(9,81)(0,271 )

= 0,03 m3_/dt

Q percobaan Parshall = 0,0297 m3/dt

Koefisien dedit (Cs) didapatkan:

Cs = Q_Qpercobaan _percobaanbawah _Parshallpintu = =

0297 . 0 03 . 0 1.022

3. Mencari variabel yang mempengaruhi pembuatan garis energi untuk Percobaan 1 :

A1 = b x y = 0,457 x 0.296 = 0.1331 m2

(9)

V1 (depan pintu) = 0₀._,₁₃₃₁0297 = 0.223m/dt

V2 (belakang pintu) = 0₀_,,0297₀₁₆₁ = 1.844m/dt

h1 (di depan pintu) =

) 81 , 9 ( 2 223 , 0 2 = 0.0025 m h2(dibelakang pintu) = 1₂₍.844₉_.₈₁₎ 2 = 0.1734 m

Sehingga dengan cara yang sama untuk Perhitungan debit yang lain didapatkan pada tabel perhitungan sebagai berikut:

Koefisien Debit (Cd):

Perc

y rata ratay1 ratayo v He Q perc. ParshallQ di

Cd y/y0 (m) (m) (m) (m/dt) (m) (m^3/dt) (m^3/dt) I 0,29 6 0,036 0,271 1,844 0,273 0,052 0,030 0,570 1,092 II 0,23 9 0.034 0,214 1,893 0,217 0,046 0,029 0,624 1,117 III 0,20 3 0.035 0,178 1,630 0,182 0,043 0,026 0,600 1,140 IV 0,11 1 0.032 0,086 1,512 0,096 0,031 0,022 0,715 1,291 V 0,10 8 0.032 0,083 1,305 0,091 0,030 0,019 0,618 1,300

Koefisien Koreksi Debit (Cs):

Perc

Q bawah

pintu ParshallQ _Cs

(m^3/dt) (m^3/dt)

(10)

III 0,026 0,026 1.000

IV 0,022 0,022 1.000

V 0,019 0,019 1.000

Perc y rata y1 rata B A A1

(m) (m) (m) (m^2) (m^2) I 0,296 0,036 0.457 0,133 0,016 II 0,239 0.034 0,107 0,015 III 0,203 0.035 0,091 0,016 IV 0,111 0.032 0,050 0,015 V 0,108 0.032 0,049 0,014 Perc v v1 h h1 (m/dt) (m/dt) (m) (m) I 0,223 1,844 0,003 0,173 II 0,270 1,893 0,004 0,183 III 0,279 1,630 0,004 0,136 IV 0,442 1,512 0,010 0,117 V 0,380 1,305 0,007 0,087

(11)

Grafik Hubungan Antara Yo Dengan Q

(12)

VIII.8.KESIMPULAN

1. Besarnya koefisien pengaliran (Cd) dalam percobaan ini didapat dengan cara mengkalibrasikan alat ukur parshall dengan alat ukur aliran dibawah pintu.

2. Koefisien pengaliran (Cd) ini merupakan perbandingan antara Qactual (dari alat ukur Pharshall) dengan Qteoritis (dari perumusan).

3. Harga Cd yang diperoleh berkisar antara 0.40695- 0.46465 (tidak konstan). Hal ini membuktikan adanya perbedaan antara Qactual dengan

Qteoritis ini karena pada perhitungan teoritis tidak diperhitungkan

kehilangan energi akibat geseran yang terjadi dan akibat perubahan bentuk penampang saluran.

4. Semakin tinggi muka air di depan ambang pintu maka semakin besar pula debit yang mengalir, karena dengan bertambahnya tekanan maka kecepatan juga akan bertambah.