LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA TEKNIK SIPIL - A

(1)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA TEKNIK SIPIL - A

KELOMPOK1

1. A’la Dwi Annisa (230099

3) 2. Annisa Ocataviani Putri (231206

3) 3. Aqila Nafahatul Maula (231047

9) 4. Argia Nurul Jannah P.P (230405

5)

5. Bina Marcapada (230357

8)

PROGRAM STUDI TEKNIK SIPIL

FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

2024

(2)

(3)

KATA PENGANTAR

Dengan menyebut nama Allah SWT. Yang maha pengasih lagi maha penyayang. Kami panjatkan puji syukur kehadirat-Nya yang telah melimpahkan rahmat, hidayah, serta inayah-Nya kepada kami sehingga kami bisa menyelesaikan laporan ini.

Terima kasih kami ucapkan kepada Bapak Drs. Ir. Rakhmat Yusuf, M.T., IPM. selaku Dosen mata kuliah Mekanika Fluida yang telah membantu kami baik secara moral maupun materi. Tak lupa kami ucapkan terima kasih kepada orang tua penulis yang selalu memberikan semangat dan memberikan motivasi, serta teman-teman seperjuangan yang telah membantu dan mendukung kami sehingga kami dapat menyusun laporan praktikum ini.

Laporan ini disusun berkat kerjasama dengan anggota kelompok dengan semaksimal mungkin.

Kami menyadari, bahwa laporan yang kami susun ini masih jauh dari kata sempurna baik segi penyusunan, dan bahasa. Oleh karena itu, kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua pembaca guna menjadi acuan agar penulisan bisa menjadi lebih baik lagi dimasa yang akan datang.

Semoga makalah ini bisa menambah pengetahuan para pembaca dan bisa bermanfaat untuk perkembangan dan kemajuan ilmu pengetahuan.

Bandung, Januari 2024

Penulis

(4)

Mekanika fluida adalah cabang ilmu teknik yang mempelajari perilaku fluida, baik cair maupun gas, serta interaksinya dengan benda padat. Dalam konteks teknik sipil, pemahaman mekanika fluida menjadi sangat penting karena fluida merupakan elemen dasar yang terlibat dalam banyak aspek desain dan analisis struktur sipil. Mekanika fluida memberikan landasan teoretis dan konsep-konsep yang diperlukan untuk memahami pergerakan fluida dalam sistem perpipaan, saluran air, bendungan, dan berbagai struktur lainnya.

Kemampuan untuk menganalisis dan memahami aliran fluida memungkinkan insinyur sipil untuk merancang struktur yang efisien, aman, dan berkelanjutan.

Praktikum mekanika fluida memberikan kesempatan bagi mahasiswa teknik sipil untuk mengaplikasikan teori-teori yang dipelajari di dalam kelas ke dalam pengalaman praktis. Melalui praktikum ini, mahasiswa dapat mengamati fenomena aliran fluida secara langsung, mengukur parameter- parameter penting, dan menghadapi tantangan teknis yang mungkin dihadapi dalam dunia nyata.

Oleh karena itu, praktikum mekanika fluida tidak hanya memberikan keterampilan teknis kepada mahasiswa, tetapi juga membantu mereka mengembangkan pemahaman yang lebih mendalam terhadap dampak lingkungan dari proyek-proyek teknik sipil. Dengan memahami prinsip- prinsip dasar mekanika fluida, mahasiswa teknik sipil dapat menjadi lebih siap untuk menghadapi tantangan dunia nyata dalam perancangan dan pembangunan infrastruktur yang berkelanjutan dan efisien. Oleh karena itu, laporan praktikum mekanika fluida ini diharapkan dapat memberikan gambaran komprehensif mengenai penerapan konsep-konsep mekanika fluida dalam konteks teknik sipil.

(5)

STABILITAS BENDA TERAPUNG MODUL III

Diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Mekanika Fluida yang diampu

oleh Drs. H. Rakhmat Yusuf, M.T.

TEKNIK SIPIL – A KELOMPOK 1

disusun oleh :

5)

8)

PROGRAM STUDI TEKNIL SIPIL

DEPARTEMEN PENDIDIKAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

2024

(6)

1. PENDAHULUAN

Pengetahuan dasar masalah stabilitas benda terapung seperti sebuah kapal yang mengambang di permukaan air merupakan hal yang sangat penting. Kondisi kestabilan, netral, atau ketidakstabilannya dinyatakan berdasarkan tinggi titik berat benda tersebut (ponton).

Dalam percobaan ini stabilitas ponton dapat diketahui berdasarkan titik beratnya pada ketinggian yang bervariasi. Percobaan m1 Juga memperbandingkan hasil percobaan dengan hasil perhitungan stabilitas secara analitis.

2. TUJUAN PERCOBAAN

a. Menentukan stabilitas suatu benda terapung (ponton).

b. Membandingkan hasil analisis stabilitas benda terapung dengan hasil percobaan.

3. ALAT PERCOBAAN

Scale Marked Adjustable

Weight

.

. .

^I :

Jockey Weight

Plumb Bob

Sebuah ponton yang terbuat dari pelat logam berbentuk kotak dan dibebani dengan pemberat pada dasamya terapung di air dan membuat suatu tiang yang digunakan untuk menempatkan suatu beban vertikal (adjustable weight). Di ujung tiang tersebut digantungkan sebuah bandul (plump bob) untuk mengetahui besar sudut kemiringan ponton yang tertera pada suatu pelat bacaan skala. Skala tersebut dinyatakan dalam derajat. Ketinggian titik berat dari

II

(7)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

Mekanika Fluida Fluid Mechanics

ponton dapat diatur dengan menggunakan beban bertikal yang dapat bergerak sepanjang garis vertikal tiang. Sebuah beban horizontal (jockey weight) disusun sedemikian rupa pada suatu batang yang melekat pada badan ponton seta dipasang sejajar terhadap dasar ponton sehingga beban tersebut mampu bergerak sepanjang batang. Dengan demikian pada saat beban horizontal ini digeser pada jarak tertentu perubahan sudut kemiringan ponton dapat diketahui dan besar stabilitas ponton dapat dihitung.

4. TEORI DASAR DAN RUMUS

M

D TampakAtas

Tampak Depan

Pada ponton diterapkan hukum Archimedes dan prinsip kestabilan benda terapung. Pada ponton terdapat dua gaya yang bekerja yaitu gaya berat ponton dan gaya apung fluida yang bekerja pada ponton. Sebuah ponton berbentuk kotak terapung dalam keadaan seimbang seperti pada gambar 1. Bernt benda terapung bekerja vertikal ke bawah melalui titik berat dan diimbangi oleh suatu gaya apung yang memiliki besar yang sama dan bekerja berlawanan arah. Untuk memeriksa sistem kestabilan benda ini dimisalkan terjadi sebuah perpindahan sudut yang kecil sebesar d8 terhadap kesetimbangan awal seperti pada gambar 2. Titik berat zat cair berubah dari kedudukan B menjadi B1. Garis vertikal gaya apung ditunjukkan pada gambar dan memotong perpanjangan garis BG di titik M (Metasentris).

G

Tampak Depan B

ds ^X

(8)

Gambar 2. juga menunjukkan bagaimana ketinggian metasentris GM dapat ditentukan

GM=^w-.^dx w d.9

secara eksperimental dengan menggunakan beban horizontal Oockey weight) untuk memindahkan titik berat dari G ke arah samping. Bila perpindahan ini menghasilkan suatu posisi keseimbangan baru pada suatu sudut guling sebesar d8, maka pada gambar 2 G1 adalah posisi titik berat total yang baru.

5. PROSEDUR PERHITUNGAN

1. Mencatat berat masing-masing komponen yang ada pada ponton.

2. Mengukur dimensi ponton dengan mistar baja.

3. Menentukan tinggi titik berat total ponton dengan tinggi adjustable weight dengan cara sebagai berikut :

a. Mengikat tali bandul pada plat skala sehingga plum bob tetap berada pada posisi normalnya.

b. Membalikkan ponton dan menahannya pada tiang dengan menggunakan penggaris baja sambil menggeser adjustable weight sepanjang tiang ke posisi yang sesuai sampai ponton stabil seperti pada gambar 2 dibawah ini. Catat jarak dasar ponton ke penggaris baja danjarak ke adjustable weight.

c. Mengukur tinggi titik berat dan adjustable weight pada prosedur b dari dasar ponton dengan menggunakan mistar baja.

4. Meletakkan ponton di dalam air.

5. Menggeser jockey weight ke arah kiri dan kanan dan catat simpangannya untuk masing- masing jarak.

6. Menggeser jockey weight ke arah kanan dan catat simpangannya untuk masing-masing jarak.

7. Percobaan no 1-6 diulang untuk ketinggian adjustable weight yang berbeda.

(9)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

6. GRAFIK DAN ANALISA GRAFIK

a. Grafik hubungan posisi beban horizontal terhadap sudut kemiringan untuk setiap harga

b. Grafik hubungan gradien stabilitas (dx/dO) dengan panjang pusat gravitasi CG

7. KESIMPULAN

Untuk mengetahui stabilitas benda terapung (ponton), dapat ditentukan berdasarkan titik beratnya pada ketinggian yang bervariasi dapat diketahui pada saat beban horizontal pada ponton digeser pada jarak tertentu maka akan diketahui perubahan kemiringan sudut Ponton dan besar stabilitas Ponton dapat dihitung.

(10)

Data Alat

Bernt benda terapung (Ponton) (W): 2.52 Kg Jockey Beban Horizontal (^ffih) ^:0.2 Kg Adjustable Beban Horizontal (rov) : 0.5 Kg

Lebar Ponton (L) : 206 mm

Panjang Ponton (D) : 360 mm

FORMULIR PENGAMATAN

No Kelompok : 1 Lembar-1/1

NO NAMA NIM PARA

F

TANGGAL PRAKTIKUM

1 A’la Dwi Annisa 2300993 Senin, 11

Desember 2023

2 Annisa Ocataviani Putri 2312063 Asisten

Laboratorium

3 Aqila Nafahatul Maula 2310479

4 Argia Nurul Jannah Permana Putri .

2304055

5 Bina Marcapada 2303578

Tanggal terakhir pemasukan laporan

Position of Jockey Weight in a horizontal position (cm)

2 4 6 8 1

0 12 14 16 18

Distance x of the jockey weight measured from the center of the pontoon

(mm)

80 60 40 20 0 20 40 60 80

Height of weight

on the mast Yl

18 mm

Tilt Angle q

(degree) 11,5 8,9 6,3 6,

9 0 2,5 5,5 8, 3

10,7

(11)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

Height of center

of gravity

mm

x/q (mm/rad) 0,00 304

0,00 785

0,01 66

0,02 02

0 0,08 37

0,04 466

0,03 367

0,02 931

Metacentric

Height(mm) 0,00 024 0,00

062 0,00

132 0,00

16 0 0,00

665 0,00 352 0,00

267 0,00 233

Height of weight

on the mast Yl

22 mm

Height of center

of gravity .

2. mm

Tilt Angle q

(degree) 11,5 8,5 6 3,5 0 2 5,5 8 11

x/q (mm/rad) 0,00

233 0,00 646 0,01

396 0,03

404 0 0,06 541 0,03

539 0,02

709 0,02 243

Metacentric Height (mm)

0,00 018

5

0,00 051 3

0,00 110

8

0,00 270

1

0 0,00

5192 0,00 280 9

0,00 215 07

0,00 178

Height of weight

on the mast Yl

28 mm

Tilt Angle q

(degree) 13,5 13,5 10 6,5 0 4 9 12,5 13,5

x/q (mm/rad) 0,00 233 0,00

465 0,00

872 0,02

023 0 0,03

738 0,02 261 0,01

861 0,02 093

Contoh perhitungan : Height

of center

of gravity _lQ mm

Metacent ric Height (mm)

0,0 001 85

0,0 003 69

0,0 006 92

0,0 016 05

0 0,0 029 67

0,0 017 95

0,0 014 77

0,0 016 61

(12)

x/θ = 2/11,5 . π/180 = 0,00303 Menghitung Metacentrik Height

= 0.20/2,52 . 0,00303 = 0,00024 Grafik Title Angle

Object 3

Object 5

Object 7

(13)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

LAMPIRAN

Tata cara pengerjaan :

Menggeser Jockey Weight ke arah kiri dan kanan, menimbang titik berat (center of gravity), mengatur beban vertical, menghitung kemiringan tali bandul

(14)

TEKNIK SIPIL – A KELOMPOK 1

disusun oleh :

5)

8)

PROGRAM STUDI TEKNIL SIPIL

FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

(15)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

2024

(16)

1. PENDAHULUAN

Tekanan hidrostatis adalah tekanan yang terjadi dibawah permukaanair (Fluida Statis). Selama ini kita tahu bahwa tekanan pada zat padat hanya kearah bawah, hal ini berlaku jika tidak ada gaya dari luar.

Hal ini berbedadengan tekanan pada zat cair, tekanan pada zat cair menyebar kesegala arah. Tekanan hidrostatis menyatakan bahwa tekanan suatu zat cair sangattergantung pada kedalamannya. Makin tinggi kedalamannya makin tinggi pula tinggi tekanan hidrostatisnya. Pada percobaan ini dilakukan pengukuran dengan rumus-rumus yang didasari pada prinsip keseimbangan momen.

2. TUJUAN PERCOBAAN

Untuk menentukan posisi pusat tekanan pada permukaan datar sebagian terendam dalam cairan saat diam.

3. ALAT PERCOBAAN

Lengan Timbangan Sekrup Penjepit

Penyeimbang

Timbangan Gantung

Beban

Kuadran KakiAlas Wadah

Bagian pada alat ini terdiri dari kuadran yang dirakit di lengan skala yang berayun di sekitar sumbu. Ketika kuadran dimasukkan ke dalam tangki air, gaya yang bekerja pada permukaan depan, datar dan persegi panjang, akan melatih momentum sehubungan dengan sumbu pendukung. Lengan ayun memiliki tangki dan penyeimbang yang dapat disesuaikan. Tangki memiliki kaki pendukung yang dapat disesuaikan yang menentukan leveling yang tepat.

(17)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

Ini memiliki katup drainase. Level yang dicapai oleh air dalam tangki ditunjukkan dalam skala bertahap.

4. PROSEDUR PERCOBAAN

a. Menyeimbangkan alat dengan cara memutar sekrup pada bagian bawah b. Mengukur nilai a, L, d dan b pada alat

c. Menggantungkan pemberat pada bandul, kemudian menambahkan air secara perlahan- lahan (jangan sampai mengenai kuadran) hingga sampai gaya hidrostatis pada permukaan akhir kuadran menyebabkan lengan penyeimbang terangkat

d. Pastikan penandaan garis tengah bagian atas dan bawah ada seimbang hal tersebut dapat dipermudah dengan mengisi tangki sedikit demi sedikit

e. Baca kedalaman yang timbul dari skala bacaan pada permukaan kuadran f. Ulang prosedur di atas untuk setiap penambahan beban

g. Mengulangi prosedur 3 untuk berat yang berbeda dan mengurangi sebagian pemberat pada bandul kemudian mengeluarkan air secara perlahan-lahan dengan cara membuka kran pengeluaran hingga swimming arm kembali pada posisi seimbang. Catat tinggi air pada posisi seimbang

5. HASIL

L

a

d b

0

y

m.g

...

.

(18)

L = jarak antara titik pivot dan berat

a = jarak antara titik pivot dan permukaan datar d = tinggi permukaan datar

b = lebar permukaan datar

h = ketinggian air berhubungan dengan dasar permukaan.

6. KESIMPULAN

Tekanan hidrostatik meningkat seiring dengan kedalaman dalam fluida dan merata di setiap arah pada kedalaman yang sama. Tekanan yang diberikannya oleh benda bermasa berbeda akan mempengaruhi tekanan hidrostatiknya, semakin bermassa tinggi kedalam fluidanya makin dalam, dan tekanan hidrostatik yang dihasilkan akan semakin meningkat.

(19)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

FORMULIR PENGAMATAN

F

Desember 2023

Laboratorium 3 Aqila Nafahatul Maula 2310479

4 Argia Nurul Jannah Permana Putri

2304055

Maka,

a mm

b mm

d mm

L mm

Contoh : h/3 = 17/3= 5,6 F/h^2= 0,017 Tangki Terisi Tangki Kosong Rata-rata Perhitungan

F (mm)

h(mm )

F (mm)

h(mm) F (mm)

h(mm) h/3 F/h²

5 16 205 99 0 4 1,3 0

15 27 105 71 5 17 5,6 0,017

25 24 55 51 15 27,5 9,16 0,02

35 40 45 46 25 34,5 11,5 0,021

45 46 35 42 35 41 13,6 0,02

55 50 25 35 45 46 15,3 0,021

105 70 15 28 55 50,5 16,83 0,0215

205 100 5 18 105 70,5 23,5 0,0211

305 127 0 8 205 99,5 33,16 0,0207

(20)

LAMPIRAN

Tata cara pengerjaan :

1. Menggantungkan pemberat pada bandul 2. Memastikan penanda di tengah

3. Menambahkan air secara perlahan

4. Mengeluarkan air dengan membuka keran

5. Mengecek kedalaman yang timbul dari skala bacaan

(21)

PARTICLE DRAG COEFFICIENTS MODULV

diajukan untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Mekanika Fluida yang diampu

TEKNIK SIPIL – A KELOMPOK 1

disusun oleh :

5)

8)

PROGRAM STUDI TEKNIL SIPIL

(22)

2024

(23)

1. PENDAHULUAN

Gambar 1. Alat Praktikum Particle Drag Coefficients

Pada saat keseluruhan bagian benda terbenam ke dalam sebuah fluida, maka fluida tersebut akan memberikan sebuah resultan gaya yang terdiri dari dua komponen, salah satu komponen gaya tersebut adalah gaya hambat.

Begitu juga pada saat benda jatuh tenggelam ke dalam cairan, akan ada gaya hambat yangakan terns bertambah sampai aksi gaya terhadap benda ini mencapai keadaan setimbang. Selain itu, gaya hambat pada partikel di dalam cairan pun beragam tergantung pada angka Reynolds. Oleh karena itu, percobaan ini dilakukan untuk mempelajari hambatan partikel di dalam cairan dengan beragam angka Reynolds.

2. TUJUAN PERCOBAAN

1.Mengetahui pengaruh angka Reynold terhadap koefisien hambatan teoritis

2. Mengetahui pengaruh jenis fluida dan bentuk benda terhadap koefisien hambatan teoritis

3. LANDASAN TEORI

Ketika keseluruhan bagian benda terbenam ke dalam fluida yang cukup banyak, fluida memberikan sebuah resultan gaya kepada benda dari gerakan

(24)

AHOU Of ATTACK HLATIVl WIND

relatif antara benda dan fluida. Biasanya, resultan gaya ini terbagi menjadi dua komponen gaya yang ditunjukan pada gambar 2. Komponen gaya pertama sejajar dengan gerak benda terhadap arah pergerakan benda.

Komponen gaya ini disebut "Gaya Hambat".

Di sisi lain, komponen gaya ke dua yang beraksi tegak lurus gerakan benda disebut "Gaya Angkat". Gaya ini membuat pesawat melayang di udara.

LIFT

Gambar 2. Gaya yang Bekerja Pada Benda

3.1 Gaya Hambat

Gaya hambat terhadap suatu benda ditentukan dengan persamaan berikut :

y z FD= CDpA -

2

...(1)

Dimana,

FD = Gaya Hambat CD = Koefisien Hambat p = Massa Jenis Fluida A = Luas Benda

V = Kecepatan Benda

3.2 Gaya Angkat

Gaya angkat pada benda juga dapat ditentukan dengan persamaan :

...(2)

(25)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

Dimana,

FL = Gaya Angkat CL = Koefisien Angkat

p = Massa Jenis Fluida A = Luas Benda V = Kecepatan Benda

3.3 Jatuh Bebas Benda di dalam Kolom Berisi Cairan.

Ketika sebuah bola tenggelam di dalam cairan, pada selang waktu pertama bola jatuh, bola akan bergerak dengan percepatan karena gaya yang bekerja terhadap bola belum setimbang. Percepatan ini akan menyebabkan bola bergerak ke bawah dengan kecepatan yang lebih tinggi dan berlawanan dengan gaya hambat yang lebih tinggi. Gaya hambat akan terus bertambah sampai aksi gaya terhadap benda ini mencapai keadaan setimbang seperti yang ditunjukan gambar 3.

+

^{Fo= C PA}^v2

Fa= r,111111 x- q,1\,1111:

I I

I

f

^V: C\)I ISl:111 t

+

FD {will increase)

W= wc::ight

Gambar 3. Diagram Bola Bergerak Bebas

Bola akan bergerak dengan kecepatan konstan. Gaya yang bekerja pada bola yang jatuh bebas dalam cairan akan seperti persamaan berikut :

Ifz= W- FB-FO=ma=0...(3) Dimana,

0 2 Fs

(26)

w = Berat Bola N F

B

= Gaya Buoyant pada

Bola N

F D

= Gaya Hambat pada

Bola N

m a

= Massa Bola Kg

= Kecepatan Bola m/s2

Gaya buoyant pada benda dapat ditentukan dengan : FB=y·V

Dimana,

y = Berat Jenis Cairan N/m³

V = Volume Benda ^m3

Dari persamaan 3 didapatkan

FfJ= W-FB Subtitusi FD dengan persamaan 1 di atas, didapatkan

...(4)

Dalam kasus jatuh bebasnya benda di dalam fluida dengan angka Reynolds yang rendah [(pV DIµ)< 1] ,dimana D adalah diameter bola, alirannya dianggap laminar atau aliran viskos, jumlah hambatan dapat ditentukan dengan hukum stokes,

F0= 3llµVD...(5)

(27)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

Subtitusi nilai Fv dalam persamaan (2) danjuga subtitusi A= nvz lalu 4 kita akan dapat,

Nilai CD dari entuk bola memiliki angka Reynold yang sangat kecil bisa didapatkan di grafik kiri di dalam gambar 4.

Jika angka Reynold ditambahkan melebihi 1, tingkat lapisan batas laminar akan berpisah dari permukaan bola, dimulai dari titik kelajuan sama dengan nol yang disebut "titik stagnasi". Di titik ini gradient tekanan sangat tinggi, yang dapat dilihat di gambar 4, kurva Co mulai terdeviasi dari sumbu horizontal sebagaimana gaya hambat dari tekanan meningkat dan hambatan menjadi lebih proporsional ke V² . dengan nilai angka Reynolds yang terus bertambah, titik pemisahan dimana lapisan pembatas dari permukaan akan bergerak maju sampai angka Reynolds mencapai sekitar 1,000, titik pemisahan tetap pada sudut sekitar 80 derajat dari tiitik stagnan.

Dengan mempertimbangkan jarak angka Reynolds dengan kondisi stabil, lapisan batas laminar akan terpisah dari permukaan di depan stengah potongan bola dimana nilai Co cenderung konstan sekitar 0,45. Bagaimanapun nilai dari Co dari bola berkurang terus menerus sampai 50% ketika nilai Reynolds mencapai 250,000 seperti pada gambar 3. Ini dikarenakan aliran di lapisan batas berubah dari aliran laminar ke aliran turbulen, dimana titik pemisahan berpindah ke belakang ke titik yang membuat sudut 115 derajat darititik stagnan. Ini juga menghasilkan penurunan ukuran jalur ombak dan tekanan hambat.

(28)

Gambar 4. Koefisien Hambat Partikel Bermacam Bentuk

Jika tingkat turbulensi di dalam aliran bebas itu tinggi, lapisan batas laminar akan berubah menjadi lapisan batas turbulen pada angka Reynolds yang lebih rendah. Karena perubahan posisi dari titik pemisahan itu jelas, bentuk bola lebih sering digunakan sebagai indicator turbulensi. Untuk nilai CD= 0,3 , angka reynolds yang berada di jarak tengah dari batas kurva di sisi kiri grafik dalam gambar 4 akan digunakan untuk pengukuran akurat turbulensi.

4. PROSEDUR PRAKTIKUM

1. Mengukur diameter bola atau benda "streamlined"

2. Menyalakan Lampu Flourescent

3. Mengisi oli yang diketahui viskositasnya ke dalam tabung kaca sampai batas penggunaan

4. Mengukur temperature oli untuk menentukan densitas dan viskositas.

5. Menjatuhkan bola atau benda "streamlined" memlalui tabung petunjuk untuk pelepasan

6. Mulai menghitung waktu perpindahan benda dai bagian atas tabung hingga ke bagian bawah tabung, lalu catat waktunya.

7. Ulangi langkah 5 dan 6 beberapa kali untuk mendapatkan rata rata kecepatan benda.

'

-- I>.. ^dl,k EWr id 1 : o.7'

C 2 _Stokir." Law: C • 2•/N,_0 L 0

1 s\0•^°

<:;

- -

^v-i;_I\ ^{v- Q}^{.- I} ^-

v- ^L.i'.J ,

'

'fs"phc-rt

v-.-

'

_,

-

^!

' ^{EWp old}^t¹^1.11\.

'

.

^'^{1 ,10}

v- '7· --f- .\.ir,<hip huU

12 4 6 8 1•10,2

611

1•10:,2 • ⁶¹ ⁴²1•10 6 8,2

1•10 ''t•

...

(29)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

5. KESIMPULAN

Kecepatan suatu benda di zat cair dipengaruhi olch massa benda dan kekentalan zat cair tersebut. Hubungan antara massa benda dengan kecepatan suatu benda pada zat cair adalah semakin besar massa suatu benda,maka akan semakin besar nilai kecepatan benda tersebut.

Sementara hubungan antara kekentalan suatu zat dengan kecepatan benda adalah semakin besar nilai kekental suatu zat cair, maka semakin kecil nilai kecepatan suatu bola pada zat cair tersebut.

Contoh Perhitungan: (data paling kiri) Kecepatan = Jarak/Waktu

= 1,2/0,93 = 1,29 m/s

(30)

FORMULIR PENGAMATAN

F

1 A’la Dwi Annisa 2300993 Rabu, 20

Desember 2023

Laborntorium 3 Aqila Nafahatul Maula 2310479

4 Argia Nurul Jannah Permana P 2304055

Jenis Partikel : Bola Jenis Cairan : Air

Diameter Partikel: 7 mm Jarak: 120 cm Suhu Cairan : 26,2°C Berat: 3,17 gr

NomorUji 1 2 3 4 5 Rata-Rata

Waktu, detik 0,93 1,07 0,74 1,06 0,80 0,92 det Kecepatan, m/s 1,29 1,12 1,62 1,13 1,5 1,33 m/s

Jenis Partikel : Bola

Jenis Cairan : Oli Diameter Partikel : 7 mm Jarak : 100 cm Suhu Cairan : 26,2°C Berat: 3,17 gr

Waktu, detik 1,39 1,56 1,31 1,42 det

Kecepatan, m/s 0,71 0,64 0,73 0,70 m/s

Jenis Partikel : Air Mata

Jenis Cairnn : Air Diameter Partikel: 8 mm Jarak: 120 cm Suhu Cairnn : 26,2°C Berat: 5,66 gr

Waktu, detik 1,3 1,00 0,93 1,12 1,32 1,1 det Kecepatan, m/s ^1,06 ^1,2 ^1,29 ^1,07 ^0,9 ^1,104m/s

Jenis Partikel : Air Mata Jenis

Cairan : Oli Diameter Partikel : 8 mm Jarak : 100 cm Suhu Cairan : 26,2°C Berat: 5,66 gr

Waktu, detik 1,25 1,38 1,52 1,38 det

Kecepatan, m/s 0,8 0,7 0,65 0,716 m/s

(31)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

LAMPIRAN

Tata cara pengerjaan :

1. Menimbang bola dan air mata 2. Menyalakan lampu fluorescent

3. Menjatuhkan benda kedalam tabung berisi air dengan mengukur kecepatannya 4. Mnjatuhkan benda kedalam tabung berisi oli dengan mengukur kecepatannya

(32)

(33)

TUMBUKAN AKIBAT PANCARAN FLUIDA (JET IMPACT) MODUL VI

TEKNIK SIPIL – A KELOMPOK 1

disusun oleh :

5)

8)

PROGRAM STUDI TEKNIL SIPIL

2024

(34)

1. PENDAHULUAN

Salah satu cara untuk menghasilkan kerja mekanis dari tekanan fluida adalah dengan menggunakan tekanan untuk mengakselerasikan fluida ke kecepatan tinggi dalam sebuahjet. Jet tersebut diarahkan ke piringan dari sebuah roda turbin, yang berotasi oleh karena gaya yang timbul pada piringan dikarenakan perubahan momentum atau impuls yang terjadi ketika jet menyembur pada piringan. Turbin turbin air yang bekerja dengan prinsip impuls ini telah dibuat dengan keluaran hingga tingkat 100.000 kW dengan efisiensi lebih dari 90%. Pada percobaan ini, gaya yang ditimbulkan olehjet air ketika menyembur, baik pada plat yang rata atau pada plat cekung akan diukur dan dibandingkan dengan tingkat aliran momentum di dalam jet.

2. TUJUAN PERCOBAAN

1. Mengamati tumbukan pancaran fluida pada suatu permukaan piringan yang dapatmenghasilkan suatu energi mekanis

2. Mengukur dan menghitung besamya gaya yang diperoleh dari dua macam piringanyaitu plat

3. ALAT PRAKTIKUM 1. Jet Impact Apparatus

2. Bangku hidrolis dengan beban 3 Stopwatch

Data-dataalat:

Diameter nozzle

Luas penampang nozzle (a0)

Massa beban pemberat Jarak as piringan ke engsel tuas Jarak nozzle ke piringan

= 10mm

= 78.5 mm²

= 0.610 kg

= 0.1525 m

=37mm

Weighl pan

- ---

Level gauge Spring ----=---

Knurled screw ---

_Target plate

--

(35)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

---

^Nozzle

Lnlet pipe --

- Adjustable feet

4. DASAR TEORI DAN RUMUS

Misalkan sebuah piringan yang simetris pada sumbu x seperti pada gambar. Sebuah jet yang terisi fluida dengan aliran pada tingkat W kg/s sepanjang sb. x dengan kecepatan vO m/s mengena pada piringan dan terdefleksi sebesar sudut B, sehingga fluida tersebut meninggalkan piringan dengan sepatan v1 m/s. Perubahan pada ketinggian dan tekanan dalam piezometric dalam jet karena mengenai piringan hingga meninggalkannya diabaikan.

1. Mencari F Perhitungan

Momentum masuk sistem---+ Wvokg m/s² (arahx)

Momentum meninggalkan sistem---+ Wv1 cos {3 kg m/s² (arah x) Gaya pada arah x pada jet sama dengan rata-rata perubahan momentum, sehingga didapat:

Wv1 cos {3- Wvokg m/s² (= Newton (N))

F pada piringan (arah x) adalah sama tetapi berlawanan arah sehingga didapat persamaan:

F = W(vo - v1 cos /3) N

(36)

Untuk piringan datar:

= 90° ---+ cos /3 = 0 Fp = WvoN

Untuk piringan cekung:

= 180° ---+ cos /3 = - 1 Fe= W(vo + v1) x N

Maka perubahan tekanan piezometric dan elevasi diabaikan, maka kemungkinan gaya maksimum pada plat cekung adalah:

Fc=2Wvo N

2. Mencari F Pengukuran

Gaya F N didapat dengan mengambil momen pada engsel tuas

F x 0.1525 = 0.610 x g x y

F=4xgxy N

Aliran fluida diukur dengan satuan W kg/s yang mewailiki satuan debit W/10³ m³, sehingga kecepatan v mis saat keluar dari nozzle diberikan oleh:

V= 12.75 x W mis

Kecepatan vo mis (pancaran mengenai piringan) lebih kecil dari pada kecepatan v mis (pancaran meninggalkan nozzle), karena adanya pengaruh gravitasi. Vo dapat dihitung dengan persamaan gerak lurus berubah beraturan dan didapat:

Vo²=v²-0.726

5. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Atur kedudukan alat jet impact agar jalur pancaran tegak lurus terhadap bidang datar permukaan, dengan cara memutar alat pada kaki yang berbentuk bola.

2. Pasang piringan datar pada alat jet impact.

(37)

3. Kalibrasikan neraca pengukur gaya, caranya dangan menggeser baban pemberat ke titik nol, lalu sekrup pegas diputar hingga lengan neraca dalam keadaan mendatar.

4. Hidupkan pompa schingga air memancar melalui nozzle dengan debit maksimum

5. Atur posisi beban peniberat hingga neraca seimbang kembali.

6. Catat simpangan pemberat terhadap posisi semula (y).

7. Ukur debit air berdasarkan prinsip bangku hidrolis.

8. Lakukan percobaan yang sama dengan diatas untuk 8 macam pos1s1 pemberat (y).

9. Ganti pringan dengan piringan cekung dan ulangi langkah I s/d 8.

6. PROSEDUR PERHITUNGAN

1. Menghitung debit air (Q) yang mengalir dari prinsip bangku hidrolis 2. Menghitung kecepatan air (v) yang keluar dari nozzle

3. Menghitung kecepatan air yang menumbuk piringan (vo) 4. Menghitung F perhitungan

5. Menghitung F pengukuran

6. Menghitung efisiensi piringan (n = F hitung percobaan/F hitung ideal).

7. Buatlah grafik F hitung vs F ukur (sb. X vs sb. Y) untuk piringan datar dan piringan cekung digabung dalam 1 grafik berdasarkan pengolahan data anda.

8. Buatlah grafik Q vs F hitung (sb. X vs sb. Y) untuk piringan datar dan piringan cekung digabung dalam 1 grafik berdasarkan pengolahan data anda.

9. Buatlah analisa dari grafik di atas. Berapa gradien/slope untuk masing masing piringan? Apa yang anda ketahui mengenai slope tersebut ? Bandingkan dengan yang anda perkirakan sebelumnya.

(38)

7. KESIMPULAN

Pelat penahan mempengaruhi besamya jet impact oleh air, semakin cekung maka jet impactnya juga semakin besar. Selain itu, debit zat cair juga mempengaruhi besamya jet impact

(39)

FORMULIR PENGAMATAN

NO NAMA NIM PARA

F

Desember 2023

Laboratorium

2304055

Piringan: Datar (Lingkaran) Nomor

Percobaan Jarak Pengukuran Q dan T

t (s) V (£) Q

(V/t)

T (o)

1 ⁸ ^9,14 ¹ ^0,1 ^26,3

2 ²⁰ ^6,21 ¹ ^0,161 ^26,3

3 ¹² ^5,17 ¹ ^0,193 ^26,3

4 26 3,49 1 0,286 26,3

5 ³⁵ ^2,95 ¹ ^0,337 ^26,3

Piringan: Cekung (Setengah Bola) Nomor

Percobaan Jarak Pengukuran Q dan T

t (s) V (£) Q

(V/t) T (o)

1 ² ^6,73 ¹ ^0,148 ^26,3

2 ¹⁷ ^4,37 ¹ ^0,228 ^26,3

3 ²⁵ ^3,35 ¹ ^0,298 ^26,3

4 41 2,85 1 0,35 26,3

5 ⁴⁹ ^2,75 ¹ ^0,56 ^26,3

(40)

F perhitungan pada no. percobaan 1 piringan datar ( f_p¿ _à f _p=W v_oN

Kecepatan air(v^o) yang keluar dari nozzle v^o = Q

A= 0,0001

7.85x10⁻⁵ ^{= 1,27} Kecepatan air yang menumbuk piringan ( v₁ ) à v₁=

√

^vo

2−0,726

¿

√

^(1,27⁾²^−0,726^=0,544

W = 0,61 x 9,81 = 5,98

f_p=W v_o à 5,98 x 0,544 = 3,253

F perhitungan pada no. percobaan 2 piringan datar ( f_p¿ à f _p=W v_o

A= 0,00025

7.85x10⁻⁵ ^{= 3,18} Kecepatan air yang menumbuk piringan ( v₁ ) à v₁=

√

^vo

2−0,726

¿

√

^(3,18⁾²^−0,726^=3,06

W = 0,61 x 9,81 = 5,98

f_p=W v_o à 5,98 x 3,18 = 19,01

F perhitungan pada no. percobaan 1 piringan cekung ( f_c¿ f_c = 𝑊(�0 + �1) × �

A= 0,00009

7.85x10⁻⁵ ^{= 1,14} Kecepatan air yang menumbuk piringan ( v₁ )

à v₁=

√

^vo

2−0,726 ¿

√

^(1,14⁾²^−0,726^=0,76

W = 0,61 x 9,81 = 5,98

(41)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

N=Wv1 cosβ−Wv0=5,98x0,76x(−1)−5,98x1,14=−11,36

f_c = 𝑊(�0 + �1) × � à 5,98 x (1,14 + 0,76) x -11,36 = -129,07 F perhitungan pada no. percobaan 2 piringan cekung ( f_c¿

f_c = 𝑊(�0 + �1) × �

Kecepatan air(vo) yang keluar dari nozzle vo = Q

A= 0,00024

7.85x10⁻⁵ ^{= 3,06} Kecepatan air yang menumbuk piringan ( v₁ )

à v₁=

√

^v^o²^−0,726 ^¿

√

^(3,06⁾²^−0,726^=2,94

W = 0,61 x 9,81 = 5,98

N=Wv1 cosβ−Wv0=5,98x2,94x(−1)−5,98x3,06=−36

f_c = 𝑊(�0 + �1) × � à 5,98 x (3,06 + 2,94) x -36 = -1291,7 N F pengukuran à � = 4 × � × 𝑦 = 4 x 9,81 x 0,1525 = 5,981 N

Efisiensi pada piringan datar à n = f_p

F=¿ −168

5,981=−28,08 Efisiensi pada piringan cekung à n = f_c

F=−618,7

5,981 =−103,4

Grafik F ukur terhadap F Hitung Piringan Datar

(42)

Grafik F ukur terhadap F Hitung Piringan Cekung

Grafik Debit(Q) terhadap F Hitung Piringan Datar

(43)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

Grafik Debit(Q) terhadap F Hitung Piringan Datar

(44)

LAMPIRAN

Tata cara pengerjaan :

1. Menggeser beban pemberat ke titik nol 2. Menyalakan keran pada mesin

3. Mengukur kecepatan debit

(45)

KEHILANGAN TINGGI TEKAN AKIBAT GESEKAN PADA PIPAKECIL MODUL IX

TEKNIK SIPIL – A KELOMPOK 1

disusun oleh :

5)

8)

PROGRAM STUDI TEKNIL SIPIL

DEPARTEMEN PENDIDIKAN TEKNIK SIPIL

FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI DAN KEJURUAN UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

2024

(46)

1. PENDAHULUAN

Aliran fluida yang mengalir dalam p1pa mempunya1 energ1 yang tersimpan. Dalam suatu aliran fluida pada pipa terdapat masalah beda tinggi tekan atau dengan kata lain kehilangan tinggi tekan yang disebabkan oleh berbagai keadaan. Salah satu penyebab kehilangan tinggi tekan yaitu disebabkan oleh faktor gesekan pipa. Pada percobaan ini akan dipelajari mengenaifaktor gesekan tersebut pada suatu pipa kecil.

2. TUJUAN PERCOBAAN

Tujuan percobaan ini adalah untuk menunjukan perbedaan dari penerapan rumus untuk mencari nilai gesekan dan nilai bilangan reynolds pada daerah kritis. Perhitungan i pada aliran laminer digunakan untuk mendapatkan koefisien viksositas (kekentalan) yang didapatkan dari persamaan roiseuille, perhitungan pada aliran turbulen digunakan untuk mendapatkan nilai faktor gesekan f dari persamaan darcy.

3. ALAT-ALAT PRAKTIKUM 1. Sirkuit pipa tunggal

2. Panjang pipa kecil, L = 524 mm 3. Diameter pipa,

4. Gelas ukur 5. Stopwatch 6. Termometer

D=3mm

, ·

:; _ l<r<ury

iu,u

(47)

. _J

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

4. DASAR TEORI DAN RUMUS

Aliran fluida melalui pipa kecil akan mengalami kehilangan tinggi tekan akibat gesekan sepanjang pipa. Kehilangan tinggi tekan total sepanjang pipa atau dinamakan gradien hidraulis dinyatakan dengan simbol i, sehingga : = i

Percobaan yang dilakukan Osborne Reynolds, menghasilkan persamaan bilangan reynolds untuk kondisi laminer maupun turbulen sebagai berikut:

Dimana:

R p V µ

R=

Bilangan reynolds kerapatan fluida kecepatan aliran viskositas fluida

pv D µ

(pelajari tentang bilangan reynold's dan penurunan rumusnya)

Pergerakan laminer atau turbulen tergantung dari nilai bilangan Reynold, apakah lebih kecil atau lebih besar dari suatu nilai kritis. Apabila percobaan dilakukan dengan penambahan kecepatan aliran, nilai dari bilangan reynold ini tergantung dari derajat ketelitian yang diambil untuk menghilangkan gangguan dari katup pemasukan air dan sepanjang pipa.

Sebaiknya, apabila percobaan dilakukan dengan mengecilkan kecepatan aliran, nilai transisi dari aliran turbulen ke laminer, maka nilai bilangan reynolds tidak tergantung dari gangguan yang ada. Nilai bilangan reynolds ini sekitar 2000, apabila aliran tersebut memiliki bilangan reynolds lebih kecil dari 2000 maka aliran tidak akan

(48)

tergantung oleh gangguan apaapun. Terdapat perbedaan penerapan untuk mendapat nilai gesekan untuk aliran laminer dan turbulen. Untuk aliran fluida yang bergerak sepanjang pipa, percobaan menunjukan bahwa:

i ~ v untuk laminer, dan i ~ v;\n untuk aliran turbulen, n merupakan indeks antara 1.7 dan 2.0 (tergantung dari nilai bilangan reynolds dan kekasaran dari dinding pipa).

Untuk aliran laminer berdasarkan rumus poiseuille didapat:

32µv

i D2g

Sedangkan untuk aliran turbulen, digunakan rumus darcy : 4fvz

i D2g

dimana f merupakan faktor gesekan yang didapatkan dari hasil eksperimen yang merupakanvariabel dari bilangan reynolds dan kekasaran dari pipa tersebut.

(Darimana didapatkan rumus-rumus tersebut? Caba anda turunkan persamaan di atas)

5. PROSEDUR PERCOBAAN

a) Alat pipa tunggal ditempatkan pada dasar yang mendatar sehingga manometer berdiri secara tegak.

b)Permukaan air dan air raksa dikalibrasi dengan menggunakan bleed valve (katup air raksa) dan air valve (katup udara) sehingga memiliki tinngi yang sama.

-- i,

-@- I

,\r• ^: ⁰⁽•nnulu,=1 •&,L ^I

=

(49)

c) Manometer air dipergunakan lebih dahulu.

d) Mengatur debit dengan cara memutar needle valve e) Mencatan ketinggian manometer air tersebut

f) Percobaan diulang minimal 4 kali sehingga menghasilkan perbedaan tinggi yang maksimum.

g) Setelah perbedaan tinggi padamanometer ini mencapai nilai maksimum, manometer air raksa mulai dipergunakan.

h) Menutup sirkuit manometer ini dengan cara menutup saluran upstream dengan klip. Penutupan saluran upstream sudah sempuma apabila tinggi bacaan manometer air sebelah kiri tidak terpengaruhi oleh perubahan debit.

i) Mengatur debit dengancara memutar needle valve j) Mencatat ketinggian manometer air raksa tersebut k) Percobaan diulang sebanyak 5 kali.

6. PROSEDUR PERHITUNGAN

a) Menghitung debit; Q = volume/waktu b) Menghitung kecepatan; v = Q/A

c) Menghitung i

d) Khusus manometer air raksa, harga I harus dikonversi ke dalam satuan meter air dengan cara mengalikan dengan harga 12,6 e) Menghitung log i

f) Menghitung log v

g) Dari grafik log I vs log v, dicari bilangan Reynolds pada daerah kritis h) Mencari faktofkoefisien gesekan Darcy

7. GRAFIKDANANALISA a) Grafik

Dari data yang telah diolah buatlah:

1) Grafik kecepatan vs gradien hidrolik

(50)

Kecepatan ( v ) sebagai sumbu X dan gradien hidrolik ( I ) sebagai sumbuY

2) Grafik pembesaran grafik kecepatan vs gradien hidrolik pada titik kritis

Pembesaran grafik kecepatan ( v ) sebagai sumbu X dan gradien hidrolik ( i ) pada titik kritis sebagai sumbu Y 3) Grafik log I vs log v

Log i sebagai sumbu X dan log v sebagai sumbu Y b) Analisa

Buatlah analisa dari masing-masing grafik yang telah anda buat.

Jelaskan juga cara anda mengolah data hingga menjadi sebuah grafik (jika anda melakukan regresi sebutkan alasannya).

(51)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

FORMAT PENGAMATAN

F

1 A’la Dwi Annisa 2300993 Sabtu, 6 Januari

2024

Laboratorium

2304055

Data Alat

Panjang pipa lubang piezometer ( 1 ) : 542 mm Diameter dalam pipa ( D )

Luas penampang pipa ( A )

:3mm : 7.06mm

No.

Percoba an

Jam

Pengukuran Debit Bacaan Manometer

Suhu Wa (°)

ktu t (det ik)

Volu me V(ml )

Deb it Q (I/d t)

hl (mm- H2O) (mm-Hg)

h2 (mm- H2O) (mm-Hg)

16,9

3 50 0,00295

377 265

26,2°

65 210

18,0

5 50 0,00277 26,2°

1

15,5 50 0,00322

26,2°

Harga Rerata 0,0008

46 26,2°

19,26 50 0,00259 517 115

26,2°

97 173

17,3

6 50 0,00288 26,2°

(52)

2 21,48 50 0,00232

26,2°

Harga Rerata 0,00049

87 26,2°

(53)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

Contoh Perhitungan : I.

Q= 0,05 16,93

Q=0,00295L/detik

II. Menghitung Kecepatan v=1,86

7.06

v=0,263 mm/s III. Menghitung i

i=Δ H

l =377−265

542 =0,20664 IV. Manometer Air Raksa

Imanometerair raksa=ΔH

l =(210+12,6)−(65+12,6)

542 =0,267 V. Menghitung log i

logi→log 0,20664=−0,68 logI →log 0,267=−0,57 VI. Menghitung log v

0,263 (¿)=−0,58 logv →log¿

VII. Mencari Reynold Pada Kondisi Kritis Berdasarkan Grafik Log I terhadap Log V

 μ = i x D x g 16x v ⁼

0,68x3x9,81 16x0,29 =4,31 VIII. Mencari Faktor Koefisien Gesekan Darcy

−→ f =

i x D x g

2x v² =0,47x3x9,81

2x0,29² =82 _,23 3

13,55 50 0,00369 345

35

305

244 26,2°

12,92 50 0,00386 26,2°

16,2 50 0,00308

26,2°

Harga Rerata 0,0011

391 26,2°

(54)

Grafik Log I terhadap Log V

Grafik Gradien Hidrolik (I) Terhadap Kecepatan (V)

Grafik Gradien Hidrolik (I) Dalam Kondisi Kritis Terhadap Kecepatan (V) Dalam Kondisi Kritis

(55)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

(56)

LAMPIRAN

Tata cara pengerjaan :

1. Mengatur debit dengan memutar needle valve

2. Mencatat ketinggian manometer air dan manometer raksa 3. Menghitung debit kecepatan aliran dengan stopwatch 4. Membuang hasil aliran yang sudah distopwatch

(57)

PELTON TURBIN MODUL X

TEKNIK SIPIL – A KELOMPOK 1

disusun oleh :

5)

8)

PROGRAM STUDI TEKNIL SIPIL

2024

(58)

1.DESKRIPSI GAMBAR

Manometer Katup Jarum (spuyer)

h=---=-

Peralatan ini mengandung sebuah miniature Turbin Pelton dengan kelengkapan utama pelton turbin, dynamometer, manometer dan katup jarum (spuyer) yang dapat mengatur aliran. Unit Turbin Pelton, "FME16", dirancang oleh EDIBON, memungkinkan studi tentang karakteristik roda tangensial atau turbin tekanan yang biasa digunakan untuk menghasilkan listrik di pembangkit listrik tenaga air untuk memanfaatkan lompatan hidrolik besar pada aliran rendah.

Unit ini terdiri dari miniatur Turbin Pelton dengan katup jarum yang dapat ditarik yang memungkinkan untuk mengatur aliran. Runner Turbin Pelton terlihat jelas melalui penutup turbin yang transparan. Manometer yang ditempatkan pada saluran masuk turbin memungkinkan untuk mengukur tekanan saluran masuk pada titik tersebut (tekanan pelepasan air). Band Brake (Rem pita), dihubungkan ke dua dinamometer memungkinkan memvariasikan beban yang disuplai ke turbin melalui perangkat penghubung. Kecepatan sumbu turbin ditentukan oleh tachometer optik.

2.LINGKUP PRAKTIKUM:

a. Penentuan karakteristik operasi Turbin Pelton.

b. Penentuan kurva mekanis operasi.

c. Penentuan kurva operasi hidrolik.

(59)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

d. Adimentionalization

3. SPESIFIKASI ALAT

Range kecepatan : 0-2000 rpm

Torsi : l0W

Range manometer : 0-2.5 bars Jumlah pallet 16

Drum radio :30mm

Dynamometer range: 0- 20N

4.BERAT DAN DIMENSI Dimensi

alat Volume Berat

: 750 x 400 x 750 mm : 0.22 m3

: 15 kg

5.PERALATAN PENDUKUNG:

a. Hydraulics Bench b. Pelton's Turbin c. Optic Tachometer

6.DASAR TEORI

Sebuah turbin yang menurunkan energi dari fluda yang memiliki head yang tinggi, simplipikasi dapat dikatakan bahwa sebuah turbin adalah sebuah pompa yang dapat berputar dalam pengertian sebaliknya. Pada dasamya terdapat dua tipe turbin:

a. Reaction Turbin b. Impulse Turbin

(60)

Perbedaan diantara keduanya terletak pada cara mereka mengangkut beban. Pada reaction turbin, aliran menempati secara penuh saluran sepanjang blade turbin dan tekanan jatuh pada rotor, turbin reaction direncanakan radial, helicocentrifugue dan triaxial. Esesnsinya mesin direncanakan mengijinkan aliran dengan energi yang tinggi dan mengekstrak kuantitas pergerakannya.

Sebuah Inpuls Turbin mentransformasikan beban pertama kedalam high-speed jet dengan sebuah nozzle, jet menghantam blade saat aliran melewatinya, slot rotor tidak sepenuhnya terisi cairan dan aliran untuk blade pada dasamya bertekanan konstan, contoh turbin jenis ini adalah Turbin Pelton.

Turbin Impuls

Untuk beban besar dan daya yang relative rendah, sebuah turbin reaction menginginkan kecepatan tinggi tetapi tergantung kepada tekanan yang tinggi dari rotor, ini juga membutuhkan karkas yang sangat tebal, Impuls Turbin ideal untuk kasus tersebut. Sebuah Nozzle akan mentransformasikan beban menjadijet dengan kecepatan yang besar ke atmosfer. Jet akan menghantam buckets dan itu memberikan perubahan dalam kuantitas Gerakan. Dikatakan Pelton's Turbin untuk menghargai Lester A. Pelton (1829 - 1908) yang pertama merencanakan efisiensi.

Kurva Operasi

Kurva operasi untuk sebuah turbin dapat diperoleh dengan cara yang sama untuk sebuah pompa, meskipun normal jika kecepatan dianggap sebagai variabel utama ketika energi, efektivitas, torsi, dan debit direpresentasikan.

Kekuatan Mekanik (Mechanical Power)

Pm= tarsi x kecepatan angular (W) Pm= T x w

dengan T = Radio x Force (Nm)

rev/min w 2rr

60 rad/s

Water Power p : 1000 kg/m³

g :9.81m/s²

=

(61)

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

w

=

p X g X H X Q (W)

H : tinggi energi/tinggi statis (m) Q : debit aliran (m³/s)

Efektivitas turbin

FORMULIR PENGAMATAN

F

1 A’la Dwi Annisa 2300993 Sabtu, 6 Januari

2024

Laboratorium

2304055

(62)

Penentuan Karakteristik Operasi Turbin Pelton.

Tujuan: untuk menghitung karakteristik operasi Turbin Pelton pada beberapa kecepatan atau debit.

Peralatan:

a. Hydraulics Bench b. Unit Turbin Pelton c. Digital Tachometer Prosedur Percobaan:

a. Tempatkan turbin pada hydraulics bench dan sambungkan dengan water suplai menggunakan pipa konektor,

b. Sambungkan pompa pada hydraulics bench, buka valve/katup, atur volume katup hingga maksimum revolusi (rev/min) adalah ditunjukkan pada tachometer,

c. Band Brake (rem pita) memiliki pengaturan yang mengubah keringanan pita dan sebagai konsekuensinya, gesekan dan gaya hambatan, untuk mengatur torsi turbin.

d. Tuliskan putaran/menit, kecepatan aliran dan tekanan masukan untuk menurunkan perangkat pengereman rem hingga pembacaan yang sesuai (misalnya 1,0 N) ditunjukkan pada dinamometer kanan. tuliskan data beban dinamometer, kecepatan aliran, tekanan masukan dll.

Ulangi untuk beban yang berbeda.

e. catatan: sangat penting agar injeksi sejajar dengan shovels (blade).

Pengukuran, Perhitungan dan Hasil Brake Drum radium = 30 x 10-3 m

Total force= (W2 - Wl ); itu sesuai dengan gaya yang diukur dengan dynamometer.

(63)