LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA H05 PENGUKURAN DEBIT ALIRAN

(1)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA MODUL H-05

PENGUKURAN DEBIT ALIRAN

KELOMPOK 4

Arya Maulana Kampai (320200404004) Kimberly Agnesrosey J. (320200404013) Laura Elvirandra (320200404014)

M. Ragil (320200404015)

Madeline Naulibasa S. (320200404016)

Waktu Praktikum : 21 Mei 2022

Asisten Praktikum : Fadhlilah Ardito Armaz Tanggal Disetujui :

Nilai :

Paraf Asisten :

LABORATORIUM HIDROLIKA, HIDROLOGI, DAN SUNGAI DEPARTEMEN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS INDONESIA

(2)

DEPOK 2022

A. Tujuan

1. Memperagakan prinsip kerja dari berbagai tipe dasar pengukursan aliran yang berbeda dan dirakit dalam satu seri konfigurasi dengan cara

membandingkannya.

2. Mengetahui karakteristik-karakteristiknya.

B. Teori

Dalam melakukan pengukuran debit aliran dalam pipa, terdapat banyak cara yang dapat digunakan, salah satunya adalah menggunakan venturimeter, orifice, maupun pipa pitot. Masing-masing alat ini mempunyai tingkat efektifitas yang berbeda karena mempunyai karekteristik yang berbeda. A2

Untuk mengeukur debit aliran tersebut, digunakan turunan persamaan bernolly, yaitu:

Persamaan Venturimeter dan orifice : Q=Cd A₂

√

²^g(h1−h₂)

√

¹⁻⁽^A^A²¹⁾²

Ket :

Q = debit yang mengalir melalui pipa

Cd = koefisien debit empiris yang didapat dari hasil percobaan A1 = luas penampang pipa bagian hulu

A2 = luas leher pipa venturimeter atau luas penampang lubang (orifice) untuk

lempeng lubang aliran.

h1 = tinggi tekanan pada lubang masuk (hulu) h2 = tinggi tekanan pada lubang keluar (hilir) Persamaan pipa pitot :

Q=Cd A₂

√

²^g^(h1−h₂) Ket :

Q = debit yang mengalir melalui pipa

Cd = koefisien debit empiris yang didapat dari hasil percobaan h1 = total head

h2 = tinggi tekanan Data-data teknis :

1. Pada venturimeter

a. Diameter pipa bagian hulu : 29 mm b. Diameter leher pipa : 17 mm 2. Pada orifice

(3)

a. Diameter pipa bagian hulu : 29 mm

b. Diameter lubang : 20 mm

3. Pada pipa pitot

Diameter pipa : 19 mm

C. Peralatan

1. Meja hidraulika

2. Seperangkat alai pengukuran aliran (termasuk stopwatch dan gelas ukur)

D. Cara Kerja

1. Letakkan alat percobaan pada saluran tepi meja Hidrolika.

2. Hubungkan pipa aliran masuk dengan suplai dari meja hidrolika dan masukkan pipa aliran keluar kedalam tangki pengukur volume.

3. Bukalah katup pengatur aliran suplai sepenuhnya, demikian juga katup pengatur aliran pada alat percobaan.

4. Buka katup udara pada manometer, biarkan manometer terisi penuh, dan tunggu hingga gelembung udara sudah tidak terlihat lagi pada manometer.

5. Atur katup suplai aliran dan pengatur aliran pada alat percobaan, hingga didapatkan pembacaan manometer yang jelas. Jika diperlukan, tambahkan tekanan pada manometer dengan menggunakan pompa tangan

6. Catat pembacaan pada manometer, pembacaan debit pada alat ukur penampang berubah kemudian hitung debit aliran dengan menghitung jumlah volume yang keluar dari alat percobaan dalam waktu tertentu, menggunakan gelas ukur dan stopwatch.

7. Ulangi langkah 1 – 6 untuk berbagai variasi debit

E. Data Pengamatan

No

. Manometer Reading (cm) Variabl

e Area Volum

e (mL) Tim e (s)

1 2 3 4 5 6 7 8

1 - - 8 2.3 7 6.6 5.8 6.1 5 185 3

2 - - 18.

8

197.

9

9.5 8.2 5.5 4.3 7.5 335 3

3 - - 26.

5

24.8 15 12.

7

9.3 11 10 400 3

4 - - 33 32.5 28.

8

26.

5

21.

2

23.

5

12.5 551 3

5 - - 34 37 29.

5

24.

5

18.

8

22.

4

15 700 3

6 - - 40.

9

43 33.

7

25.

8

19 23.

5

17.5 840 3

7 - - 47.

9 47 38 28 19.

7 25.

7 20 915 3

(4)

Ket :

h3 = tinggi tekanan pada lubang masuk / hulu (orifice) h4 = tinggi tekanan pada lubang keluar / hilir (orifice)

h5 = tinggi tekanan pada lubang masuk / hulu (venturi meter) h6 = tinggi tekanan pada lubang keluar / hilir (venturi meter) h7 = tinggi tekanan pada lubang masuk / hulu (pipa pitot) h8 = tinggi tekanan pada lubang keluar / hilir (pipa pitot) Dimensi Pipa :

Diameter Orifice Venturi Pitot

d1 29 29 9

d2 20 171 19

X

Luas Pipa :XLuas

(cm²) Orifice Venturi Pitot

A1 6.60185 6.60185 2.83385

A2 3 2.26865 2.83385

F. Pengolahan Data

1. Koefisien Debit Empiris (Cd) a. Orifice

Q=Cd A₂

√

²^g(h1−h₂)

√

¹⁻⁽^A^A²¹⁾²

Q = (y) ; Cd = (b) ; A2

√

²^g(h1−h₂)

√

¹⁻

(

^A^A²¹

)

² ^{= Q}^orifice

(x)

Qliteratur = V t

g = 9.81 m/s² = 981 cm/s² No

. ^Volume(mL)

Waktu(s

) Q praktikum (y) Q teori (x) X² Y² xy

1 185 3 61.66666667 377.4917 142500 3802.778 23278.65

2 335 3 111.6666667 150 22500 12469.44 16750

3 400 3 133.3333333 206.1553 42499.99 17777.78 27487.37

(5)

4 551 3 183.6666667 111.8034 12500 33733.44 20534.56 5 700 3 233.3333333 273.8613 74999.98 54444.44 63900.96

6 840 3 280 229.1288 52499.99 78400 64156.05

7 915 3 305 150 22500 93025 45750

∑ 1308.666667 1498.440312 369999.9 293652.9 261857.6 Ket :

h3 = tinggi tekanan pipa bagian hulu h4 = tinggi tekanan pipa bagian hilir

Diameter pipa bagian hulu (d1) = 29 mm = 2.9 cm Diameter pipa bagian hilir (d2) = 20 mm = 2 cm Luas pipa bagian hulu (A1) = 6.60185 cm² Luas pipa bagian hilir (A2) = 3,14 cm² Grafik hubungan Qpraktikum (y) dan Qteori (x)

50 100 150 200 250 300 350 400

0 50 100 150 200 250 300 350

Hubungan q praktik dan q teori pada pipa orifice

QTEORI (cm3/s)

QPRAKTIKUM (cm3/s)

Berdasarkan grafik diatas, diperoleh persamaan garis Y = -0.3712x + 266.42

y = m.x Q praktikum = Cd . Qteori

Cd = m

Sehinggan diperoleh nilai Cd = -0.3712 Kesalahan Literature =

|

Cd−Cd literature

Cd literatur

|

^×^{100 %=¿} ^{62.87 %}

b. Venturimeter Q = Cd A2

√

²^g(h1−h₂)

√

¹⁻

(

^A^A²¹

)

²

(6)

Q = (y) ; Cd = (b) ; A2

√

²^g(h1−h₂)

√

¹⁻

(

^A^A²¹

)

² ^{= Q}^teori

(x)

Qpercobaan = V/t g = 981 cm/s² No. h5 h6 h5-h6 ^Volume(mL)

Waktu(s )

Q praktikum

(y) Q teori (x) X² Y² xy

1 7 6.6 0.4 185 3 61.66666667 67.6759299 4580.031 3802.778 4173.349 2 9.5 8.2 1.3 335 3 111.6666667 174.5603465 30471.31 12469.44 19492.57 3 15 12.7 2.3 400 3 133.3333333 162.281179 26335.18 17777.78 21637.49 4 28.8 26.15 2.65 551 3 183.6666667 174.1915859 30342.71 33733.44 31993.19 5 29.5 24.5 5 700 3 233.3333333 239.2705448 57250.39 54444.44 55829.79

6 33.7 25.8 7.9 840 3 280 300.7584111 90455.62 78400 84212.36

7 38 28 10 915 3 305 338.3796495 114500.8 93025 103205.8

∑ 1308.666667 1457.117647 353936 293652.9 320544.5

Ket:

h5 = tinggi tekanan pipa bagian hulu h6 = tinggi tekanan pipa bagian hilir

Diameter pipa bagian hulu (d1) = 29 mm = 0,029 m Diameter pipa bagian hilir (d2) = 17 mm = 0,017 m Luas pipa bagian hulu (A1) = 6.60185 cm²

Luas pipa bagian hilir (A2) = 2.26865 cm²

(7)

50 100 150 200 250 300 350 400 0

50 100 150 200 250 300 350

f(x) = 0.95 x − 10.97 R² = 0.93

Hubungan q praktik dan q teori pada pipa venturi

Qteori (cm3/s)

Q praktikum (cm3/s)

Berdasarkan grafik diatas, diperoleh persamaan garis : y = 0.9508x – 10.969

y = m.x Qpraktikum = Cd . Qteori

Cd = m

Sehingaa diperoleh nilai Cd = 0.9508 Kesalahan Literature =

|

Cd literatur

|

^×^{100 %=¿} ^{4.918702 %}

c. Pipa Pitot

Q = Cd A2

√

²^g(^h1−h₂)

Q = (y) ; Cd = (b) ; A2

√

²^g(^h1−h₂) = Q pitot

(x)

Q praktikum = V/t g = 981 cm/s² No

. h7 h8 h7-h8 ^Volume(mL)

Waktu(s )

Q praktikum

(y) Q teori (x) X² Y² xy

1 5.8 6.1 0.3 185 3 61.6666666

7 68.7522614 4726.873 3802.778 4239.72 3

2 5.5 4.3 1.2 335 3

111.666666 7

137.504522

8 18907.49 12469.44

15354.6 7

3 9.3 11 1.7 400 3

133.333333

3 163.663118 26785.62 17777.78

21821.7 5

4 21.2 23.5 2.3 551 3

183.666666 7

190.366391

7 36239.36 33733.44

34963.9 6 5 18.8 22.4 3.6 700 3 233.333333 238.164819 56722.48 54444.44 55571.7

(8)

3 7 9

6 19 23.5 4.5 840 3 280

266.276363

4 70903.1 78400

74557.3 8

7 19.7 25.7 6 915 3 305

307.469460

2 94537.47 93025

93778.1 9

∑

1308.66666 7

1372.19693

7 308822.4 293652.9

300287.

5

Ket :

h7 = tinggi tekanan pipa bagian hulu h8= tinggi tekanan pipa bagian hilir Diameter pipa bagian hilir (d2) = 1.7 cm Luas pipa bagian hilir (d2) = 2.83385 cm²

50 100 150 200 250 300 350

0 50 100 150 200 250 300 350

f(x) = 1.1 x − 28.36 R² = 0.98

Hubungan q praktik dan q teori pada pipa pitot

Qteori (cm3/s)

Qpraktikum (cm3/s)

Berdasarkan grafik diatas, diperoleh persamaan garis : y = 1.0984x – 28.361

y = m.x

Qpraktikum = Cd . Qteori

Cd = m

Sehingga diperoleh nilai Cd = 1.0984 Kesalahan Literature =

|

Cd literatur

|

^×^{100 %=¿} ^{9.837987 %}

2. Koefisien Debit Kehilangan Elpiris (k) a. Orifice

(9)

∆h praktikum = k ∆h teori

∆h praktikum = (y) ; k = b ; ∆h teori = (x)

∆h teori = V²

2g= Q² 2g A₂²

∆h praktikum = │h3-h4│ g = 981 cm/s²

No. ^Volume(mL) Waktu

(s) Q(mL/s)

∆h praktikum

(y)

∆h teori

(x) X² Y² XY

1 185 3 61.66667 5.7 0.196582 0.038644 32.49 1.120515 2 335 3 111.6667 0.9 0.644598 0.415506 0.81 0.580138 3 400 3 133.3333 1.7 0.919008 0.844575 2.89 1.562313 4 551 3 183.6667 0.5 1.743823 3.040918 0.25 0.871911

5 700 3 233.3333 3 2.814461 7.921192 9 8.443384

6 840 3 280 2.1 4.052824 16.42538 4.41 8.510931

7 915 3 305 0.9 4.808852 23.12505 0.81 4.327966

∑ 14.8 15.18015 51.81127 50.66 25.41716

Ket :

Kecepatan (v) = Q / A2

0 1 2 3 4 5 6

f(x) = − 0.35 x + 2.88

Hubungan ∆hpraktikum dengan ∆hteori pipa orifice

∆hteori

∆hpraktikum

Berdasarkan grafik diatas, diperoleh persamaan garis :

(10)

y = -0.3535x + 28809 y = m.x

│h3-h4│= k . V²/2g k = m

sehingga diperoleh nilai k = -0.3535 Kesalahan Literature =

|

^k−k literature

k literatur

|

^×^{100 %=¿} 64.65113 %

b. Venturimeter

∆h teori = V²

2g= Q² 2g A₂²

No. ^Volume(mL)

Waktu

(s) Q(mL/s) ^∆h(y)^praktikum ∆hteori (x) X² Y² XY 1 185 3 61.66667 0.4 0.376588 0.141819 0.16 0.150635 2 335 3 111.6667 1.3 1.234847 1.524847 1.69 1.605301 3 400 3 133.3333 2.3 1.76053 3.099466 5.29 4.049219 4 551 3 183.6667 2.65 3.340617 11.15972 7.0225 8.852635

5 700 3 233.3333 5 5.391624 29.06961 25 26.95812

6 840 3 280 7.9 7.763938 60.27873 62.41 61.33511

7 915 3 305 10 9.212249 84.86553 100 92.12249

∑ 29.55 29.08039 190.1397 201.5725 195.0735

(11)

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0

2 4 6 8 10 12

f(x) = 1.04 x − 0.11 R² = 0.98

Hubungan ∆hpraktikum dengan ∆hteoripipa venturi

∆hteori

∆hpraktikum

Berdasarkan grafik diatas, diperoleh persamaan garis : y = 1.043 x -0.1117

y = m.x

│h5-h6│= k . V²/2g k = m

Sehingga didapat nilai k = 1.043

Kesalahan Literature =

|

^k−k literature

k literatur

|

^×^{100 %=¿} ^{4.30244 %}

c. Pipa Pitot

∆h teori = V²

2g= Q² 2g A₂²

(12)

0 1 2 3 4 5 6 7 0

1 2 3 4 5 6 7

f(x) = 0.91 x + 0.38 R² = 0.98

Hubungan ∆hpraktikum dengan ∆hteoripipa pitot

∆hteori

∆hpraktikum

Berdasarkan grafik diatas, diperoleh persamaan garis : y = 0.9108x + 0.3752

y = m.x

│h7-h8│= k . V²/2g k = m

Sehingga didapat nilai k = 0.9108 Kesalahan Literature =

|

^k−k literature

k literatur

|

^×^{100 %=¿} 8.924751 %

(13)

G. Analisis

(14)

(15)

(16)

(17)

(18)

(19)

H. Kesimpulan

Berdasarkan pengolahan data pada praktikum ini, dapat disumpulkan bahwa.

a. Koefisien debit empiris (Cd) untuk pipa orifice, venturi, dan pitot adalah -0.37, 0.95, dan 1.09

b. Nilai koefisien kehilangan empiris yang diperoleh adalah 0.3535 ( orifice), 1.043 (ventirumeter), dan 0.9108 (pitot)

c. Pada pipa orifice terdapat plat yang merupakan pembatas aliran sehingga terjadi penurunan tekanan aliran. Bentuk aliran yang terbentuk seperti battle neck, yaitu tekanan tinggi pada bagian sebelum plat, sedangkan tekanan rendah terjadi pada bagian setelah plat.

d. Pipa bernoulli mempunyai bentuk yang mengecil pada bagian tengah pipanya namum membesar pada bagian pangkal dan ujungnya. Perbedaan ukuran pipa ini mengakibatkan terjadinya perbedaan kecepatan aliran, yaitu terjadi kenaikan kecepatan saat ditengah pipa, namun kecepatan kembali rendah saat di ujung pipa.

e. Pada pipa pitot terjadi perubahan ketinggian cairan pada pipa U dan perubahan ketinggian tersebut akan terbaca pada manometer.

I. Daftar Pustaka

Pedoman Praktikum Mekanika Fluida dan Hidrolika Laboratorium Hidrolika, Hidrologi, dan Sungai. Departemen Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Indonesia

(20)

J. Lampiran

Gambar 1. Alat Peraga Pengukuran Aliran Sumber : Dokumentasi Pribadi

Gambar 2. Data Praktikum Sumber : Dokumentasi Pribadi