LAPORAN PRAKTIKUM: MEKANIKA FLUIDA, KOEFISIEN DEBIT PADA NOSEL VENTURI

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA

KOEFISIEN DEBIT PADA NOSEL VENTURI

Disusun Oleh :

Dosen Pengampu :

Yusuf Dewantoro H., S.T., M.T., Ph.D.

PROGRAM STUDI D-III TEKNIK KONVERSI ENERGI JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI SEMARANG TAHUN 2022/2023

Nama : Akhmadi Cahyo Hutomo Kelas : KE-2A

NIM : 3.22.21.0.01

A. TUJUAN

 Menentukan kehilangan tinggi tekan akibat adanya venturi.

 Menentukan koefisien debit pada venturi.

 Dapat melakukan perhitungan rumus debit aktual dan debit teori.

 Dapat melakukan perhitungan untuk mendapatkan nilai Cd. B. DASAR TEORI

a. Venturimeter

Venturimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur debit aliran fluida yang melalui pipa.

Alat ini terdiri atas tabung pendek yang menyempit ke suatu tenggorokan yang sempit ditengah tabung ini.

b. Tabung U

Tabung U merupakan pipa bejana yang berhubungan dan memiliki dua ujung pipa terbuka dan berisi cairan. Apabila pipa U diisi dengan cairan yang sama, dalam praktikum kali ini

menggunakan fluida air, maka tinggi air pada kedua pipa akan sama. Jika pipa ini diisi dengan dua cairan yang berbed, maka ketinggian pada kedua ujung pipa akan berbeda. Hal ini disebabkan karena massa jenis kedua cairan berbeda. Semakin besar perbedaannya, maka semakin besar pula perbedaan yang ditimbulkan.

c. Anemometer

Anemometer merupakan alat yang digunakan untuk mengukur kecepatan angin. Cara

menggunakan alat ini adalah dengan mengarahkan alat ke arah sumber angin, maka baling-baling yang terdapat pada anemometer akan bergerak. Pada anemometer digital, maka setelah baling- baling tersebut pada display akan tertera kecepatan angin yang sedang diukur.

Penerapan persamaan Bernoulli di bagian 1 dan 2 pada venturimeter ini adalah sebagai berikut:

Z₁+P₁ γ +V₁²

2g=Z₂+P₂ γ +V₂²

2g

Karena pipa dalam posisi mendatar, maka Z1 = Z2, sehingga P₁

γ +V₁² 2g=P₂

γ +V₂² 2g P₁

γ −P₂ γ =V₂²

2g−V₁² 2g h=V22

−V12

2g

Berdasarkan hukum kontinuitas, maka Q = A1.V1 = A2.V2, sehingga V₁=A₂.V₂ A1

Jadi:

h=V22

2g−A22

. V22

2g . A₁² h=V₂²

2g

(

^1−AA221 2

)

h=V₂²

2g

(

^A12A−1^A22

2

)

V₂²=A₁².2. g .h A₁²−A₂² V₂=A₁

√

^{2.g .h}

√

^A1 2−A₂² Debit Q = A2.V2

Q=A₁. A₂.

√

^{2.g . h}

√

^A1 2−A₂²

Jika debit sebenarnya yang melalui venturimeter dinyatakan dengan Qs, maka Q_s=C_d. A₁. A₂.

√

^{2.g .h}

√

^A12−A22

Sedangkan koefisien debit venturimeter Cd adalah : C_d= Q_s.

√

^A12−A22

A₁. A₂.

√

^{2.g . h}

Atau C_d= Q_s

k .

√

^h , dimana k=A₁. A₂.

√

^2.g

√

^A1 2−A₂² C. ALAT YANG DIGUNAKAN

1. Fan : 1 buah

2. Pipa : 2 buah

3. Pelurus aliran : 1 buah

4. Seal : 4 buah

5. Nosel venturi pada instalasi pipa : 1 buah

6. Tabung U : 2 buah

7. Anemometer digital : 1 buah

8. Jangka sorong : 1 buah

9. Alat tulis : secukupnya

D. LANGKAH KERJA

1. Menyiapkan alat yang digunakan.

2. Mengisi setengah tabung U menggunakan air dengan ketinggian yang sama.

3. Merangkai pipa aliran seperti pada gambar dibawah ini:

4. Menyalakan fan test dan mengatur putaran motor pada kecepatan 1000 rpm dan dinaikkan secara konstan dengan kelipatan 150 hingga didapatkan 10 data.

5. Mengukur perbedaan ketinggian yang tertera pada tabung U disetiap perubahan kenaikan kecepatan putaran motor serta mencatatnya.

6. Mengukur kecepatan angin yang keluar dari ujung pipa menggunakan anemometer pada 5 titik berbeda, yaitu tengah, atas, bawah, kanan, dan kiri keluaran angin. Pengukuran ini dilakukan pada setiap perubahan yang dilakukan.

7. Mencatat semua hasil yang telah didapat.

8. Setelah didapatkan 10 data yang diperlukan, kemudian menghitung rata-rata kecepatan angin disetiap kecepatan motor. Sehingga didapatkan kecepatan rata-ratanya.

9. Mengukur diameter dalam dan luar dari nosel.

10.Mencatat data hasil pengukuran diameter.

11.Mengembalikan alat praktikum seperti semula.

12.Menghitung luas lingkaran dalam dan lingkaran luar menggunakan data yang telah didapatkan.

13.Menghitung nilai debit aktual, nilai debit teori, dan nilai Cd menggunakan data yang telah didapatkan.

14.Membuat laporan sementara.

E. DATA PERCOBAAN 1. Tabel

N (rpm)

H (cm)

Kecepatan Angin (m/s)

V1 V2 V3 V4 V5 Vrata-rata Qaktual Qteori Cd

1004 0,5 7,8 5,5 4,8 6 4,5 5,72 0,09438 0,0646 1,46

1151 0,6 8,5 7,1 5,5 7 4,8 6,58 0,10857 0,0707 1,53

1300 0,7 10 6,3 6,4 8 5,9 7,32 0,12078 0,0764 1,58

1452 0,6 11,2 8,1 8 9,5 7 8,76 0,14454 0,0707 2,04

1600 0,5 12,3 8,5 8,2 10,4 8,8 9,64 0,15906 0,0646 2,46

1751 0,8 13,5 10,3 10,5 12,2 9 11,1 0,18315 0,0817 2,24

1900 0,9 15,5 12,1 12 13 11,9 12,9 0,21285 0,0867 2,45

2050 1,3 15,4 12,7 13,3 14,7 13,7 13,96 0,23034 0,1042 2,21

2203 1,7 17,9 14,5 14,3 16,4 14,9 15,6 0,2574 0,1191 2,61

2351 1,7 19,7 15,3 16 17,3 15,4 16,74 0,27621 0,1191 2,31

2. Perhitungan Diketahui:

D₁=14,5cm=0,145m D₂=9,5cm=0,095m A₁=π

4. D₁²=π

4.(0,145)²=0,0165m² A₂=π

4. D₂²=π

4.(0,095)²=0,00708m² a. Data pertama

Q_aktual=A₁. V_rata²=0,0165×5,72=0,09438m³/s

Q_teori=A₂

√

^{2.g . ∆ h .ρudara}

^{( (}

^{1−γγudaraairAA2212−1}

^{) )}

¿0,00708

√

2.9,8 .0,005.

(

11,76⁹⁸⁰⁰−1

)

1,2

(

^1−0,007080,0165²²

)

¿0, 0646m³/s C_d=Q_aktual

Q_teori =0,09438 0, 0646 =1,46 b. Data kedua

Q_aktual=A₁. V_rata²=0,0165×6,58=0,10857m³/s

Q_teori=A₂

√

^{2.g . ∆ h .ρudara}

^{( (}

^{1−γγudaraairAA2212−1}

^{) )}

¿0,00708

√

2.9,8 .0,006.

(

11,76⁹⁸⁰⁰−1

)

1,2

(

^1−0,007080,0165²²

)

¿0, 0707m³/s C_d=Q_aktual

Q_teori =0,10857 0, 0707 =1,53 c. Data ketiga

Qaktual=A1. V_rata²=0,0165×7,32=0,12078m³/s

Q_teori=A₂

√

^{2.g . ∆ h .ρudara}

^{( (}

^{1−γγudaraairAA2212−1}

^{) )}

¿0,00708

√

2.9,8 .0,007.

(

11,76⁹⁸⁰⁰−1

)

1,2

(

^1−0,007080,0165²²

)

¿0, 0764m³/s C_d=Q_aktual

Q_teori =0,12078 0, 0764 =1,58 d. Data keempat

Q_aktual=A₁. V_rata²=0,0165×8,76=0,14454m³/s

Q_teori=A₂

√

^{2.g . ∆ h .ρudara}

^{( (}

^{1−γγudaraairAA2212−1}

^{) )}

¿0,00708

√

2.9,8 .0,006.

(

11,76⁹⁸⁰⁰−1

)

1,2

(

^1−0,007080,0165²²

)

¿0, 0707m³/s C_d=Q_aktual

Q_teori =0,14454

0, 0707 =2,044 e. Data kelima

Qaktual=A1. V_rata²=0,0165×9,64=0, 15906m³/s

Q_teori=A₂

√

^{2.g . ∆ h .ρudara}

^{( (}

^{1−γγudaraairAA2212−1}

^{) )}

¿0,00708

√

2.9,8 .0,005.

(

11,76⁹⁸⁰⁰−1

)

1,2

(

^1−0,007080,0165²²

)

¿0, 0646m³/s C_d=Q_aktual

Q_teori =0,15906 0, 0646 =2,46 f. Data keenam

Qaktual=A1. V_rata²=0,0165×11,1=0,183 15m³/s

Q_teori=A₂

√

^{2.g . ∆ h .ρudara}

^{( (}

^{1−γγudaraairAA2212−1}

^{) )}

¿0,00708

√

2.9,8 .0,008.

(

11,76⁹⁸⁰⁰−1

)

1,2

(

^1−0,007080,0165²²

)

¿0, 0817m³/s C_d=Q_aktual

Q_teori =0,0183

0, 0817=0,223 g. Data ketujuh

Q_aktual=A₁. V_rata²=0,0165×12,9=0,21285m³/s

Q_teori=A₂

√

^{2.g . ∆ h .ρudara}

^{( (}

^{1−γγudaraairAA2212−1}

^{) )}

¿0,00708

√

2.9,8 .0,009.

(

11,76⁹⁸⁰⁰−1

)

1,2

(

^1−0,007080,0165²²

)

¿0, 0867m³/s C_d=Q_aktual

Q_teori =0,21285 0, 0867 =2,45

h. Data kedelapan

Q_aktual=A₁. V_rata²=0,0165×13,96=0,23034m³/s

Q_teori=A₂

√

^{2.g . ∆ h .ρudara}

^{( (}

^{1−γγudaraairAA2212−1}

^{) )}

¿0,00708

√

2.9,8 .0,013.

(

11,76⁹⁸⁰⁰−1

)

1,2

(

^1−0,007080,0165²²

)

¿0,1042m³/s C_d=Q_aktual

Q_teori =0,23034 0,1042 =2,21 i. Data kesembilan

Qaktual=A1. V_rata²=0, 0165×15,6=0,2574m³/s

Q_teori=A₂

√

^{2.g . ∆ h .ρudara}

^{( (}

^{1−γγudaraairAA2212−1}

^{) )}

¿0,00708

√

2.9,8 .0,017.

(

11,76⁹⁸⁰⁰−1

)

1,2

(

^1−0,007080,0165²²

)

¿0,1191m³/s C_d=Q_aktual

Q_teori =0,2574 0, 1191=2,16 j. Data kesepuluh

Q_aktual=A₁. V_rata²=0,0165×16,74=0,27621m³/s

Q_teori=A₂

√

^{2.g . ∆ h .ρudara}

^{( (}

^{1−γγudaraairAA2212−1}

^{) )}

¿0,00708

√

2.9,8 .0,017.

(

11,76⁹⁸⁰⁰−1

)

1,2

(

^1−0,007080,0165²²

)

¿0,1191m³/s C_d=Q_aktual

Q_teori =0,27621 0,1191 =2,31

F. ANALISIS DATA

0.060 0.07 0.08 0.07 0.06 0.08 0.09 0.1 0.12 0.12

0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3

Grafik Qaktual Terhadap Qteori

Qaktual Qteori (m3/s)

Qaktual (m3/s)

0.09 0.11 0.12 0.14 0.16 0.18 0.21 0.23 0.26 0.28

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Grafik Cd Terhadap Qaktual

Cd Qaktual (m3/s)

Cd

0.06 0.07 0.08 0.07 0.06 0.82 0.09 0.1 0.12 0.12 0

0.5 1 1.5 2 2.5 3

Grafik Cd Terhadap Qteori

Cd Qteori (m3/s)

Cd

5.72 6.58 7.32 8.76 9.64 11.1 12.9 13.96 15.6 16.74

0 0.5 1 1.5 2 2.5 3

Grafik Cd Terhadap Vrata-rata

Cd Vrata-rata (m/s)

Cd

Berdasarkan data yang telah didapatkan, dapat dilihat bahwa putaran motor berpengaruh terhadap nilai h. Semakin tinggi putaran motor, maka semakin tinggi pula perbedaan ketinggian pada tabung U. Pada setiap variasi putaran dan 5 titik letak pengukuran memiliki perubahan yang tidak konstan. Hal ini dapat disebabkan oleh faktor human error, dimana dalam memegang anemometer tangan dalam keadaan tidak stabil. Sehingga menyebabkan perbedaan pengukuran. Akan tetapi, secara kumulatif kecepatan rata-rata angin mengalami kenaikan seiring dengan naiknya putaran motor.

Begitu pula dengan data nilai debit yang mengalami kenaikan sejalan dengan naiknya putaran motor dan naiknya kecepatan rata-rata angin.

G. KESIMPULAN

Setelah melakukan percobaan, dapat disimpulkan bahwa praktikum pengukuran koefisien debit pada venturimeter membuktikan bahwa pengaruh putaran motor sangat berpengaruh pada seluruh data. Putaran motor tidak hanya berpengaruh terhadap perbedaan ketinggian kehilangan tekanan pada venturi, akan tetapi juga berpengaruh terhadap kecepatan angin yang dihasilkan. Dimana kecepatan angin tersebut juga berpengaruh terhadap nilai debit dan nilai Cd. Faktor dari human error juga berpengaruh dalam pengambilan data. Ketidaktelitian ataupun ketidakstabilan dalam memegang alat serta pengamatan dapat menghasilkan data yang kurang tepat.