BAB II PERCOBAAN ALAT UKUR DI SALURAN TERBUKA
2.4 Percobaan Pintu Sorong dengan Peluap Rehbock
2.4.1 Tahapan Pelaksanaan Percobaan Peluap Thompson
1. Peluap Rehbock diletakkan pada segmen dimana di lokasi tersebut tidak ada kecepatan awal (π£0 = 0) aliran fluida sebelum melimpas di atas peluap, lebih tepanya di dekat hilir saluran.
Gambar 2.16 Peluap Rehbock diletakkan di dekat hilir saluran 2. Ketinggian peluap Rehbock diukur dari dasar saluran.
3. Pintu sorong dibuka dengan ketinggian 1 cm
Gambar 2.17 Membuka Pintu Sorong dengan Ketinggian 1cm 4. Aliran air ditunggu hingga stabil.
5. Mengukur ketinggian muka air, di sepanjang saluran pada segmen yang telah ditentukan, lalu dicatat.
25
Gambar 2.18 Mengukur Ketinggian Muka Air 6. Perilaku loncatan hidrolik diamati.
7. Debit diukur dengan menakar volume air selama 5 detik yang telah ditampung di ember.
Gambar 2.19 Menampung Air selama 5 detik
Gambar 2.20 Menakar Air yang sudah ditampung dengan gelas ukur 8. Percobaan diulang untuk bukaan pintu sorong 1,3 cm dan 1,5 cm.
26
2.4.2 Data Pengamatan Percobaan Peluap Rehbock
Tabel 2.8 Pengamatan pada percobaan dengan peluap Rehbock No B
(cm) p (cm)
a (cm)
H1 (cm)
Vol (liter)
t (dt)
Q (m3/dt)
X (cm)
Y (cm)
1 15 5 1 7,6 5,85 5 0,001170 0 8,5
2 15 5 1,3 8 6,81 5 0,001362 0 8,8
3 15 5 1,5 8,1 7,83 5 0,001566 0 8,9
Tabel 2.9 Pengamatan tinggi muka air di hilir pintu sorong
No Pengamatan Tinggi Muka Air di Hilir Pintu Sorong (cm) Y0,25 Y0,5 Y0,75 Y1,00 Y1,25 Y1,5 Y1,75 Y2,00 Y2,25
1 7,2 7 7,4 7,3 7,8 8 8,3 8,2 8,2
2 7,3 7,6 7,5 7,5 8 8,2 8,5 8,3 8,4
3 7,4 8 7,7 7,6 8,1 8,4 8,6 8,5 8,8
Tabel 2.9 Pengamatan tinggi muka air di hilir pintu sorong (lanjutan) No Pengamatan Tinggi Muka Air di Hilir Pintu Sorong (cm)
Y2,5 Y2,75 Y3,00 Y3,25 Y3,5 Y3,75 Y4,00 Y4,25 Y4,5
1 8,4 8,5 8,4 8,4 8,4 8,5 8,4 8,3 8,3
2 8,5 8,6 8,6 8,4 8,5 8,6 8,5 8,5 8,4
3 8,8 8,9 8,8 8,6 8,8 8,9 8,7 8,7 8,6
Tabel 2.9 Pengamatan tinggi muka air di hilir pintu sorong (lanjutan) No Pengamatan Tinggi Muka Air di Hilir Pintu Sorong (cm)
Y4,75 Y5,00 Y5,25 Y5,5 Y5,75 Y6,00 Y6,25 Y6,5 Y6,75
1 8,1 8,1 7,8 7,9 7,9 7,6 7,3 7,7 7,6
2 8,3 8,3 8 8,1 8,2 8 7,9 7,9 7,8
3 8,6 8,5 8,2 8,7 8,4 7,9 7,7 8,1 8
27
2.4.3 Hasil dan Pembahasan Percobaan Peluap Rehbock
Tabel 2.10 Perhitungan Koefisien Debit (Cd)
No. B (cm) p (cm) a (cm) HΒΉ (cm) h (cm) Q (cm3/dt) Cd
1 15 5 1 7,6 2,6 1170 0,6301
2 15 5 1.3 8 3 1362 0,5918
3 15 5 1.5 8,1 3,1 1566 0,6477
Rata - rata 0,6232
a. Perhitungan koefisien debit (Cd) dari masing-masing bukaan pintu sorong pada peluap Rehbock
Koefisien debit pada peluap Rehbock dapat dihitung dengan rumus :
Q = Debit aliran (m3/s)
H = T mu u R hb (Hβ β p)
β’ Cd untuk a = 1 cm Q = 0,001170 m3/s
H = 7,6 cm β 5 cm =26 cm = 0,026 m Cd = 2 0,001170
3 π₯ 0,15 π₯ 0,026 π₯ β2 π₯ 9,81 π₯ 0,026 = 0,6301
β’ Cd untuk a = 1,3 cm Q = 0,001362 m3/s
H = 8 cm β 5 cm = 3 cm = 0,03 m Cd = 2 0,001362
3 π₯ 0,15 π₯ 0,03 π₯ β2 π₯ 9,81 π₯ 0,03 = 0,5918
β’ Cd untuk a = 1,5 cm Q = 0,001566 m3/s
H = 8,1 cm β 5 cm = 3,1 cm = 0,031 m Cd = 2 0,001566
3 π₯ 0,15 π₯ 0,031 π₯ β2 π₯ 9,81 π₯ 0,031 = 0,6477 Cd rata-rata = 0,6301+0,5918+0,6477
3 = 0,6232
Cd = π πππππ’ππ’πππ 2
3 π₯ π΅ π₯ π» π₯ β2ππ»
28 b. Perhitungan kedalaman kritis (Ycr)
Ycr = β π2
π.π΅2 3
β’ Perhitungan kedalaman kritis (Ycr) untuk a = 1 cm Ycr = β1170,0892
(15)2 π₯ 981
3 = 1,837 cm
β’ Perhitungan kedalaman kritis (Ycr) untuk A = 1,3 cm Ycr = β1362,0922
(15)2 π₯ 981
3 = 2,033 cm
β’ Perhitungan kedalaman kritis (Ycr) untuk A = 1,5 cm Ycr = β1565,9072
(15)2 π₯ 981
3 = 2,231 cm
c. Perhitungan kecepatan kritis (Vcr) Vcr =
π πππβπ΅
β’ Perhitungan kecepatan kritis (Vcr) untuk A = 1 cm Vcr = 1170,089ππ
3/π
15 π₯ 1,837 = 42,4638 cm/s
β’ Perhitungan kecepatan kritis (Vcr) untuk A = 1,3cm Vcr
=
1362,092ππ15 π₯ 2,0333/π = 44,6661 cm/sβ’ Perhitungan kecepatan kritis (Vcr) untuk A = 1,5 cm Vcr
=
1565,907ππ3/π15 π₯ 2,231 = 46,7924 cm/s d. Perhitungan bilangan froude kritis
FrCR = Vcr
βπ.πππ 2
β’ Perhitungan bilangan froude kritis untuk A = 1 cm FrCR
=
42,4638β981 π₯ 1,837= 1,000β 1 ( )
β’ Perhitungan bilangan froude kritis untuk A = 1,3 cm FrCR
=
44,6661β981 π₯ 2,033= 1,000 β 1 (aliran kritis)
29
β’ Perhitungan bilangan froude kritis untuk A = 1,3 cm
Frcr =
46,7924β981 π₯ 2,231= 1,00
β 1 ( )
e. Perhitungan Panjang Hidrolic Jump (Loncatan Hidrolis) Pada bukaan 1 cm (y1= 1 cm)
a. Debit aliran tiap satuan lebar q = π
π΅=1170,089
15 = 78,006 cm3/s b. Kedalaman air kritis
Ycr = β Q2
(π΅)2 π₯ π
3 = β1170,0892
(15)2 π₯ 981
3 = 1,837 cm
c. Kecepatan aliran V1 = π
π¦= 78,006
1 = 78,006 cm/s
d. Angka Fraude disebelah hulu loncatan air Fr = π1
βπ π₯ π¦1 = 78,006
β981 π₯ 1 = 2,4905 e. Kedalaman air di hilir (y2)
y2 = π¦1
2 (β1 + 8(πΉπ)2β 1) = 1
2(β1 + 8(2,4905)2β 1) = 3,0574 cm f. Panjang hydrolic jump
L = π(π¦2 β π¦1)
dengan k = ketetepan dengan nilai 7 L = 7 (3,0574 β 1) = 14,4018 cm
Jadi panjang hydraulic jump (loncatan hidraulik) pada peluap Rehbock bukaan 1 cm adalah 14,4018 cm.
30 Pada bukaan 1,3 cm (y1= 1,3 cm)
a. Debit aliran tiap satuan lebar q = π
π΅=1362,092
15 = 90,806 cm3/s b. Kedalaman air kritis
Ycr = β Q2
(π΅)2 π₯ π
3 = β1362,0922
(15)2 π₯ 981
3 = 2,033 cm
c. Kecepatan aliran V1 = π
π¦= 90,806
1,3 = 69,851 cm/s
d. Angka Fraude disebelah hulu loncatan air Fr = π1
βπ π₯ π¦1 = 69,851
β981 π₯ 1,3 = 1,9560 e. Kedalaman air di hilir (y2)
y2 = π¦1
2 (β1 + 8(πΉπ)2β 1) = 1,3
2 (β1 + 8(1,9560)2 β 1) = 3,0043 cm f. Panjang hydrolic jump
L = π(π¦2 β π¦1)
dengan k = ketetepan dengan nilai 7 L = 7 ( 3,0043β 1,3) = 11,9301 cm
Jadi panjang hydraulic jump (loncatan hidraulik) pada peluap Rehbock bukaan 1,3 cm adalah 11,9301 cm
Pada bukaan 1,5 cm (y1= 1,5 cm) a. Debit aliran tiap satuan lebar
q = π
π΅=1565,907
15 = 104,3938 cm3/s b. Kedalaman air kritis
Ycr = β Q2
(π΅)2 π₯ π
3 = β1565,9072
(15)2 π₯ 981
3 = 2,231 cm
c. Kecepatan aliran V1 = π
π¦= 104,394
1,5 = 69,596 cm/s
d. Angka Fraude disebelah hulu loncatan air Fr = π1
βπ π₯ π¦1 = 69,596
β981 π₯ 1,5 = 1,8143
31 e. Kedalaman air di hilir (y2)
y2 = π¦1
2 (β1 + 8(πΉπ)2β 1) = 1,5
2 (β1 + 8(1,8143)2 β 1) = 3,1711 cm f. Panjang hydrolic jump
L = π(π¦2 β π¦1)
dengan k = ketetepan dengan nilai 7 L = 7 ( 3,1711β 1,5) = 11,6977 cm
Jadi panjang hydraulic jump (loncatan hidraulik) pada peluap Rehbock bukaan 1,5 cm adalah 11,6977 cm.
f. Perhitungan Energi Spesifik pada Tinggi Kritis a. Bukaan 1 cm
Escr = πππ + π£ππ2
2π = 1,837 + 42,46382
2 π₯ 981 = 2,7560 cm b. Bukaan 1,3 cm
Escr = πππ + πππ2
2π = 2,033 + 44,66612
2 π₯ 981 = 3,0499 cm c. Bukaan 1,5 cm
Escr = πππ + πππ2
2π = 2,231 + 46,79242
2 π₯ 981 = 3,3470 cm
32
Tabel 2. 6 Perhitungan energi spesifik pada percobaan pintu sorong dengan peluap Rehbock bukaan pintu 1 cm
X Y B A (b*y) Q V V2/2g ES
(m) (cm) (cm) (cm2) (cm3/s) (cm/s) (cm) (cm) 0,25 7,3 15 109,5 1170 10,685 0,058 7,358
0,5 7,6 15 114 1170 10,263 0,054 7,654
0,75 7,5 15 112,5 1170 10,400 0,055 7,555 1 7,5 15 112,5 1170 10,400 0,055 7,555
1,25 8 15 120 1170 9,750 0,048 8,048
1,5 8,2 15 123 1170 9,512 0,046 8,246
1,75 8,5 15 127,5 1170 9,176 0,043 8,543
2 8,3 15 124,5 1170 9,398 0,045 8,345
2,25 8,4 15 126 1170 9,286 0,044 8,444
2,5 8,5 15 127,5 1170 9,176 0,043 8,543
2,75 8,6 15 129 1170 9,070 0,042 8,642
3 8,6 15 129 1170 9,070 0,042 8,642
3,25 8,4 15 126 1170 9,286 0,044 8,444
3,5 8,5 15 127,5 1170 9,176 0,043 8,543
3,75 8,6 15 129 1170 9,070 0,042 8,642
4 8,5 15 127,5 1170 9,176 0,043 8,543
4,25 8,5 15 127,5 1170 9,176 0,043 8,543
4,5 8,4 15 126 1170 9,286 0,044 8,444
4,75 8,3 15 124,5 1170 9,398 0,045 8,345
5 8,3 15 124,5 1170 9,398 0,045 8,345
5,25 8 15 120 1170 9,750 0,048 8,048
5,5 8,1 15 121,5 1170 9,630 0,047 8,147
5,75 8,2 15 123 1170 9,512 0,046 8,246
6 8 15 120 1170 9,750 0,048 8,048
6,25 7,9 15 118,5 1170 9,873 0,050 7,950 6,5 7,9 15 118,5 1170 9,873 0,050 7,950 6,75 7,6 15 114 1170 10,263 0,054 7,654
Contoh perhitungan Energi Spesifik : Pada x = 0,25, sebagai berikut
πΈπ = π¦ +π£2 2π
πΈπ = 7,3 +10,6852 2.981 πΈπ = 7,358 cm
33
Gambar 2.21 Grafik Energi Spesifik dengan Peluap Rehbock bukaan 1cm
Nilai Ycr untuk peluap rehbock 1 cm adalah 1,837 cm dan nilai ES pada tinggi kritis adalah 2,756 cm. Pembagian interval antara aliran subkritis dan superkritis didasarkan pada angka Froude (Fr), yang dimana πΉπ = π£
βπ β π¦ . Apabila nilai y > Ycr (= 1,837 cm), maka akan menyebabkan angka Froude (Fr) semakin kecil (kurang dari 1) sehingga aliran diklasifikasikan sebagai aliran subkritis. Sebaliknya, nilai y < Ycr (= 1,837 cm), maka akan menyebabkan angka Froude (Fr) semakin besar (lebih dari 1) sehingga aliran diklasifikasikan sebagai aliran superkritis. Aliran kritis memiliki nilai angka Froude (Fr) sama dengan 1 (satu).
0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7
Tinggi Muka Air (cm)
Energi Spesifik (cm)
Grafik Energi Spesifik dengan Peluap Rehbock Bukaan 1 cm
Energi Spesifik Garis Energi Potensial Ycr dan Escr
34
Tabel 2.6 Perhitungan energi spesifik pada percobaan pintu sorong dengan peluap Rehbock bukaan pintu 1,3 cm
X Y B A (b*y) Q V V2/2g ES
(m) (cm) (cm) (cm2) (cm3/s) (cm/s) (cm) (cm) 0,25 7,4 15 111 1362 12,270 0,077 7,477
0,5 8 15 120 1362 11,350 0,066 8,066
0,75 7,7 15 115,5 1362 11,792 0,071 7,771
1 7,6 15 114 1362 11,947 0,073 7,673
1,25 8,1 15 121,5 1362 11,210 0,064 8,164
1,5 8,4 15 126 1362 10,810 0,060 8,460
1,75 8,6 15 129 1362 10,558 0,057 8,657 2 8,5 15 127,5 1362 10,682 0,058 8,558 2,25 8,8 15 132 1362 10,318 0,054 8,854
2,5 8,8 15 132 1362 10,318 0,054 8,854
2,75 8,9 15 133,5 1362 10,202 0,053 8,953
3 8,8 15 132 1362 10,318 0,054 8,854
3,25 8,6 15 129 1362 10,558 0,057 8,657
3,5 8,8 15 132 1362 10,318 0,054 8,854
3,75 8,9 15 133,5 1362 10,202 0,053 8,953 4 8,7 15 130,5 1362 10,437 0,056 8,756 4,25 8,7 15 130,5 1362 10,437 0,056 8,756
4,5 8,6 15 129 1362 10,558 0,057 8,657
4,75 8,6 15 129 1362 10,558 0,057 8,657 5 8,5 15 127,5 1362 10,682 0,058 8,558 5,25 8,2 15 123 1362 11,073 0,062 8,262 5,5 8,7 15 130,5 1362 10,437 0,056 8,756 5,75 8,4 15 126 1362 10,810 0,060 8,460 6 7,9 15 118,5 1362 11,494 0,067 7,967 6,25 7,7 15 115,5 1362 11,792 0,071 7,771 6,5 8,1 15 121,5 1362 11,210 0,064 8,164
6,75 8 15 120 1362 11,350 0,066 8,066
Contoh perhitungan Energi Spesifik : Pada x = 0,25, sebagai berikut
πΈπ = π¦ +π£2 2π
πΈπ = 7,4 +12,2702 2.981 πΈπ = 7,477 cm
35
Gambar 2.22 Grafik Energi Spesifik dengan Peluap Rehbock bukaan 1,3cm
Nilai Ycr untuk peluap rehbock 1,3 cm adalah 2,033 cm dan nilai ES pada tinggi kritis adalah 3,0499 cm. Pembagian interval antara aliran subkritis dan superkritis didasarkan pada angka Froude (Fr), yang dimana πΉπ = π£
βπ β π¦. Apabila nilai y > Ycr (= 2,033 cm), maka akan menyebabkan angka Froude (Fr) semakin kecil (kurang dari 1) sehingga aliran diklasifikasikan sebagai aliran subkritis. Sebaliknya, nilai y < Ycr (= 2,033 cm), maka akan menyebabkan angka Froude (Fr) semakin besar (lebih dari 1) sehingga aliran diklasifikasikan sebagai aliran superkritis. Aliran kritis memiliki nilai angka Froude (Fr) sama dengan 1 (satu).
0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7
Tinggi Muka Air (cm)
Energi Spesifik (cm)
Grafik Energi Spesifik dengan Peluap Rehbock Bukaan 1,3 cm
Energi Spesifik Garis Energi Potensial Ycr dan Escr
36
Tabel 2.7 Perhitungan energi spesifik pada percobaan pintu sorong dengan peluap Rehbock bukaan pintu 1,5 cm
X Y B A (b*y) Q V V2/2g ES
(m) (cm) (cm) (cm2) (cm3/s) (cm/s) (cm) (cm) 0,25 7,4 15 111 1566 14,108 0,101 7,501
0,5 7,8 15 117 1566 13,385 0,091 7,891
0,75 7,7 15 115,5 1566 13,558 0,094 7,794 1 7,7 15 115,5 1566 13,558 0,094 7,794 1,25 8,2 15 123 1566 12,732 0,083 8,283
1,5 8,4 15 126 1566 12,429 0,079 8,479
1,75 8,8 15 132 1566 11,864 0,072 8,872 2 8,7 15 130,5 1566 12,000 0,073 8,773 2,25 8,7 15 130.5 1566 12,000 0,073 8,773
2,5 8,8 15 132 1566 11,864 0,072 8,872
2,75 8,9 15 133.5 1566 11,730 0,070 8,970 3 8,9 15 133.5 1566 11,730 0,070 8,970 3,25 8,9 15 133.5 1566 11,730 0,070 8,970 3,5 8,9 15 133.5 1566 11,730 0,070 8,970
3,75 9 15 135 1566 11,600 0,069 9,069
4 8,8 15 132 1566 11,864 0,072 8,872
4,25 8,9 15 133.5 1566 11,730 0,070 8,970 4,5 8,7 15 130.5 1566 12,000 0,073 8,773 4,75 8,7 15 130.5 1566 12,000 0,073 8,773
5 8,6 15 129 1566 12,140 0,075 8,675
5,25 8,3 15 124.5 1566 12,578 0,081 8,381
5,5 8,4 15 126 1566 12,429 0,079 8,479
5,75 8,4 15 126 1566 12,429 0,079 8,479
6 8 15 120 1566 13,050 0,087 8,087
6,25 7,8 15 117 1566 13,385 0,091 7,891
6,5 8,2 15 123 1566 12,732 0,083 8,283
6,75 8,1 15 121.5 1566 12,889 0,085 8,185
Contoh perhitungan Energi Spesifik : Pada x = 0,25, sebagai berikut
πΈπ = π¦ +π£2 2π
πΈπ = 7,4 +14,1082 2.981 πΈπ = 7,501 cm
37
Gambar 2.23 Grafik Energi Spesifik dengan Peluap Rehbock bukaan 1,5cm
Nilai Ycr untuk pintu sorong bukaan 1,5 cm adalah 2,231 cm dan nilai ES pada tinggi kritis adalah 3,347 cm. Pembagian interval antara aliran subkritis dan superkritis didasarkan pada angka Froude (Fr), yang dimana πΉπ = π£
βπ β π¦. Apabila nilai y > ycr (= 2,231 cm), maka akan menyebabkan angka Froude (Fr) semakin kecil (kurang dari 1) sehingga aliran diklasifikasikan sebagai aliran subkritis. Sebaliknya, nilai y < Ycr (= 2,231 cm), maka akan menyebabkan angka Froude (Fr) semakin besar (lebih dari 1) sehingga aliran diklasifikasikan sebagai aliran superkritis. Aliran kritis memiliki nilai angka Froude (Fr) sama dengan 1 (satu).
0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7
Tinggi Muka Air (cm)
Energi Spesifik
Grafik Energi Spesifik dengan Peluap Rehbock Bukaan 1,5 cm
Energi Spesifik Garis Energi Potensial Ycr dan Escr
38
Gambar 2.24 Grafik Energi Spesifik Gabungan dengan Peluap Rehbock
Nilai Ycr untuk peluap rehbock 1 cm adalah 1,837 cm dan nilai ES pada tinggi kritis adalah 2,756 cm. Nilai ycr untuk peluap rehbock 1,3 cm adalah 2,033 cm dan nilai ES pada tinggi kritis adalah 3,0499 cm. Nilai Ycr untuk pintu sorong bukaan 1,5 cm adalah 2,231 cm dan nilai ES pada tinggi kritis adalah 3,347 cm. Pembagian interval antara aliran subkritis dan superkritis didasarkan pada angka Froude (Fr), yang dimana πΉπ = π£
βπ β π¦. Apabila nilai y >
Ycr, maka akan menyebabkan angka Froude (Fr) semakin kecil (kurang dari 1) sehingga aliran diklasifikasikan sebagai aliran subkritis. Sebaliknya, nilai y < Ycr, maka akan menyebabkan angka Froude (Fr) semakin besar (lebih dari 1) sehingga aliran diklasifikasikan sebagai aliran superkritis. Aliran kritis memiliki nilai angka Froude (Fr) sama dengan 1 (satu).
0 1 2 3 4 5 6 7
0 1 2 3 4 5 6 7
Tinggi Muka Air (cm)
Energi Spesifik (cm)
Grafik Energi Spesifik Gabungan dengan Peluap Rehbock
Energi Spesifik 1 cm Garis Energi Potensial Ycr dan Escr 1 cm Energi Spesifik 1,3 Ycr dan Escr 1,3 cm Ycr dan Escr 1,5 Energi Spesifik 1,5 cm
39
Gambar 2.25 Grafik Pola Muka Air dan Jenis Profil Aliran Pada Bukaan 1 cm dengan Peluap Rehbock
40
Gambar 2.26 Grafik Pola Muka Air dan Jenis Profil Aliran Pada Bukaan 1,3 cm dengan Peluap Rehbock
41
Gambar 2.25 Grafik Pola Muka Air dan Jenis Profil Aliran Pada Bukaan 1,5 cm dengan Peluap Rehbock
42 2.4.4 Kesimpulan
Berdasarkan hasil penrhitungan analisis data dan pembahasan diatas maka bisa ditarik suatu kesimpulan, yaitu profil muka air pada percobaan peluap Rehbock bukaan 1 cm; 1,3 cm; 1,5 cm cenderung stabil dan terjadi pada jarak yang cukup panjang. Hal ini diakibatkan oleh adanya pembendungan aliran oleh peluap Rehbock, sehingga elevasi air menjadi naik dan aliran stabil.
43