cl ambang lebar clear

LAPORAN PRAKTIKUM MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA

2011 2011

BAB V PENGUKURAN DEBIT DENGAN PELIMPAH AMBANG LEBAR5.1 Tujuan Percobaan Menghitung koefisien debit dan menggambarkan profil aliran pelimpah ambang lebar. 5.2 Alat alat yang digunakan 1. Flume (akuarium tempat air)yang dilengkapi dengan head gate untuk mendistribusikan air secara merata dan tail gate untuk menahan air an menciptakan jenis aliran pada pelimpah 2. Pelimpah ambang lebar berbentuk kotak yang diletakkan di dalam flume untuk menaikkan aliran air 3. Penggaris / roll meter untuk mengukur ketinggian air 4. Hasil perhitungan debit menggunakan alat ukur current meter 5.3 Teori Suatu pelimpah dinamakan ambang lebar apabila paling tidak terdapat satu penampang di atas ambang yang mempunyai garis-garis arus lurus sehingga pembagian tekanan dipenampang tersebut adalah hydrostatik. Sket aliran pada pelimpah ambang lebar seperti pada gambar berikut.

aliran tidak sempurna hba H h H aliran sempurna y1 1 2 3 4 5

P

y2

0

Keterangan:

MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA [RC09-1333]

40


2011 2011

Debit yang mengalir melalui pelimpah ambang lebar(m3/dt) dirumuskan:

Q=C L dimana : Q C L h = = = = debit aliran (m/det) koefisien debit ( m0,5/dt ) digunakan karena untuk koreksi debit aliran yang mengalir dalam flume panjang ambang ( m ) tinggi air diatas ambang ( m )

Besarnya debit yang mengalir melalui pelimpah dipengaruhi oleh sempurna atau tidak sempurnanya aliran yang melalui ambang pelimpah tersebut. Untuk aliran sempurna yang ditandai dengan terjadinya loncatan air di belakang pelimpah, maka akan diperoleh debit maksimum, dan akan terjadi bahwa tinggi air diatas ambang, h = 2/3 H sehingga debit aliran Q tidak dipengaruhi oleh aliran di hilir pelimpah . Sedangkan untuk aliran tidak sempurna, dimana tinggi air dibelakang pelimpah, y lebih tinggi dari tinggi pelimpah p dan h > 2/3 H sehingga aliran di hilir pelimpah mempengaruhi debit yang mengalir melalui pelimpah, maka akan diperoleh debit lebih kecil dari debit maksimum, dan dapat dinyatakan hubungan sebagai berikut : Qs = Cs Q

dimana : Qs = debit dalam kondisi aliran tidak sempurna ( m3/dt ) Cs = koefisien aliran tidak sempurna digunakan sebagai nilai koreksi untuk mendapatKan debit dalam kondisi aliran tidak sempurna Q = debit maksimum yang terjadi dalam kondisi aliran sempurna (m3/dt)

5.4 Prosedur Percobaan 1.Alirkan suatu debit pada flume yang sudah dilengkapi dengan pelimpah ambang lebar sebagai obyek pengamatan percobaan aliran. Catatan : debit pada percobaan ini dikaitkan dengan percobaan pengukuran debit dengan menggunakan alat ukur lainnya ( ambang tipis, current meter dan parshall ) 2. Buat pada pelimpah kondisi aliran sempurna dengan mengatur tinggi bukaan tail gate pada flume. 3. Amati dan ukur tinggi permukaan air H, h dan unsur tinggi air pada loncatan air y1, dan y2. Pengukuran dilakukan minimal 5 kali untuk mendapatkan pengamatan yang teliti. 4. Dengan debit tetap seperti percobaan di atas, sekarang buat percobaan pada pelimpah kondisi aliran tidak sempurna dengan mengatur tinggi bukaan tail gate, sedemikian hingga diperoleh tinggi air y yang dapat menyebabkan terjadinya perubahan tinggi air H. 5. Lakukan pengamatan dan pengukuran permukaan air seperti pada aliran sempuna.MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA [RC09-1333] 41


2011 2011

6.Ulangi percobaan diatas dengan debit yang berbeda minimal 5 macam debit. 5.5 Tugas 1.Buat profil aliran pada saat terjadi aliran sempurna dan aliran tidak sempurna pada setiap percobaan. 2. Nyatak hubungan antara debit Q dengan tinggi muka air di depan ambang H untuk kondisi aliran sempurna pada pelimpah. 3. Nyatakan hubungan antara rasio tinggi muka air didepan ambang H dan tinggi pelimpah p dengan koefisien debit C. 4. Nyatakan hubungan antara rasio tinggi muka air di atas ambang h dan tinggi muka air di depan ambang H dengan koefisien debit Cs.

5.6 Data Percobaan dan Perhitungan Data Percobaan : Tinggi ambang ( p ) Lebar ambang ( t ) Panjang ( L ) h pintu = 26 cm = 25.5 cm = 46 cm = 13 cm

Percobaan Aliran Sempurna Titi k 0 20 1 9 2 8.2 3 7.4 4 10.8 5 9.1 6 12.8 7 9.9 8 18 20.5 18 20 1842

Jarak Antara

1 Y (cm) 37.5 37.4 37 35.5 33.2 31.5 24.5 11.7

Percobaan 2 3 4 Y Y Y (cm) (cm) (cm) 36.5 36 32.5 36.5 35.5 34.5 33 31 23 12.5 35 34.5 33 32 30 22 18 32.5 32 31 30 24 18 20.5

5 Y (cm) 32.5 32.5 32 30.5 29.5 28.5 15 18



2011 2011

5.8 9 5 10 5.4 11 4.5 12 5.5 13 5.2 14 5.2 15 5.3 16 5 17 5.5 18 8 19 12.5 20 HA 23.3 15 24 14 21.5 14 23 17 20 15 22.5 23.5 21 22 19 21.5 23 20 22 19 21.5 23 20 21.5 19 21 22.5 20 21.5 18.5 21.5 22 19 21 18.5 20.5 22 19 20 18.5 19.5 22 19 20 18.5 19.5 22 19 20 18 18.5 22 18 20.5 18 18.5 22 19 20 18 18 21 18 20 17.5

Percobaan Aliran Tidak Sempurna (Peralihan) h pintu = 13 cm Percobaan Titi 1 2 3 4 Jarak Antara k Y Y Y Y (cm) (cm) (cm) (cm) 0 38 36.5 35 33 20 1 38 36.5 35 33 9 2 37 36 34.5 32 8.2 3 35.5 34.5 33 31 7.4 4 34 33 32 30.5 10.4 5 32 31 38 29.5 9.1MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA [RC09-1333]

5 Y (cm) 32 32 31.5 30.5 29.5 29

43


2011 2011

6 12.8 7 9.9 8 5.8 9 5 10 5.4 11 4.5 12 5.5 13 5.2 14 5.3 15 5 16 5 17 5.5 18 8 19 12.5 20 HA

28.5 22 27 26.5 26.5 26.6 27 27.5 27,5 27.5 27.5 27.5 27.5 28 29.5 19

37 20 24 26 26.5 27 27 27 27 27 27 27 27 28 29 20.4

36.5 17 26.5 25.5 25.5 26.5 25.5 25.5 26 26 26 26 26 27 28 20.5

26 26.5 26.5 26.5 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 28.5 23

25.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 26.5 27 28 27.5

Percobaan Aliran Tidak Sempurna (Tenggelam) h pintu = 13 cm Percobaan Titi 1 2 3 4 Jarak Antara k Y Y Y Y (cm) (cm) (cm) (cm) 0 38.5 37 35 33 20 1 38.5 37 35 33 9 2 37.5 36 34.5 32 8.2 3 36 35 33 31MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA [RC09-1333]

5 Y (cm) 32 32 32 3144


2011 2011

7.4 4 10.4 5 9.1 6 12.8 7 9.9 8 5.8 9 5 10 5.4 11 4.5 12 5.5 13 5.2 14 5.3 15 5 16 5 17 5.5 18 8 19 12.5 20 HA 37.5 26.7 35.5 26.3 33.5 26 33 28 33 28.5 36 34 32 32 32 36 34 32 32 31.5 36 34 32 32 31.5 35.5 34 32 32 31.5 35 34 32 33 31.5 35 34 32 32 31.5 36 34 32 32 31.5 36 34 32 33 31.5 36 34 32 32 31.5 36 34 32 32 31.5 35 34 32 32 31.5 35 33.5 32 31.5 31.5 36 34 32 31.5 31.5 35.5 34 32 31.5 31.5 34.5 33 31.5 32 31 35 33.5 32 38.5 31.5

Profil aliran pada percobaan 1MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA [RC09-1333] 45


2011 2011

Profil aliran pada percobaan 2


46


2011 2011



Profil aliran pada percobaan 5MEKANIKA FLUIDA DAN HIDROLIKA [RC09-1333] 47


2011 2011

Perhitungan Dari percobaan Current meter diperoleh debit percobaan sebagai berikut:Percoba an 1 2 3 4 5 Q current (m/det) 0.03 0.024 0.02 0.013 0.009

Rumus yang akan digunakan :

C= V=

Q L He1,5 Q Ay1 + y 2 2= = koefisien debit (m0,5/dt) 0,46 m (panjang ambang)48

A = L H

H=

dimana: C L



2011 2011

He V A h

= = = =

H + ( V2/2g ) = tinggi energi (m) kecepatan aliran didepan pelimpah ambang (m/dt) luas penampang basah (m2) tinggi muka air diatas pelimpah ambang (m)

Tabel Hasil Perhitungan Hubungan antara rasio tinggi muka air di depan ambang H dan tinggi pelimpah p dengan koefisien debit CPerc. Aliran L (m)Sempurna

p (m)

Hba (m)

A (m )2

H (m)

Hrata-rata (m)

Qcurrent (m /dt)3

v^2/2g

He (m)

C

I

Tansisi T. Sempurna Sempurna

0.4 6

0.2 6

0.380 00

0.174 80

II


0.4 6

0.2 6

0.366 67

0.168 67

III


0.4 6

0.2 6

0.353 33

0.162 53

IV


0.4 6

0.2 6

0.328 33

0.151 03

V

Tansisi T. Sempurna

0.4 6

0.2 6

0.321 67

0.147 97

0.120 00 0.120 00 0.120 00 0.111 00 0.111 00 0.120 00 0.097 00 0.098 00 0.097 00 0.083 00 0.086 00 0.093 00 0.069 00 0.071 00 0.075 00

0.120 00

0.030

0.001 52

0.121 52

1.5497 8

0.114 00

0.024

0.001 02

0.115 02

1.3318 67

0.097 33

0.020

0.000 75

0.098 08

1.3941 96

0.087 33

0.013

0.000 35

0.087 68

1.0466 06

0.071 67

0.009

0.000 20

0.071 87

1.0493 53


49


2011 2011

Contoh Perhitungan : Mencari Koefisien Debit untuk Percobaan 1 Q1 Hba A V H V2/2g He C = = = = = = = = 0.030 m3/dt

37.5 + 38 + 38.5 = 38 cm 30.46 0.38 = 0.1748 m2

Q 0.030 = = 0.1716 m/dt A 0.1748Hba p = 0,38 0,26 = 0,12 m

0.1716 2 / (2 9,81 ) = 0,001501 mH + ( V2/2g ) = 0,12 + 0,001501 = 0,121501 m

Q 0.030 = = 1,5399 1, 5 L He 0,46 0,121501 1,5

Tabel Hasil Perhitungan Hubungan antara rasio tinggi muka air di atas ambang h dan tinggi muka air di depan ambang H dengan koefisien debit Cs.Perc. H semp. h (m) Z V (m^2/dt) He C Q maks 2/3 h (m)

m 0,115 00 0,105 00 0,100 00

I II III

0,083 00 0,075 00 0,063 75

0,195 00 0,160 00 0,180 00

1,3830 9 1,2528 4 1,3288 3

0,180 50 0,155 00 0,153 75

1,549 78 1,331 87 1,394 20

0,054 67 0,037 39 0,038 66

0,0553 33 0,05 0,042550



2011 2011

IV V

0,065 00 0,065 00

0,032 50 0,038 75

0,125 00 0,145 00

1,1073 6 1,1926 7

0,095 00 0,111 25

1,046 61 1,049 35

0,014 10 0,017 91

0,0216 67 0,0258 33

H t. Perc. I II III IV Vsemp.

h (m)

(m)

Z

v (m /dt)2

He

C

Qs

Q maks

2/3 h (m)

0,125 00 0,110 00 0,090 00 0,070 00 0,060 00

0,097 50 0,083 75 0,067 50 0,073 75 0,053 75

0,035 00 0,035 00 0,030 00 0,015 00 0,005 00

0,585 96 0,585 96 0,542 49 0,383 60 0,221 47

0,115 00 0,101 25 0,082 50 0,081 25 0,056 25

1,549 78 1,331 87 1,394 20 1,046 61 1,049 35

0,027 80 0,019 74 0,015 20 0,011 15 0,006 44

0,054 67 0,037 39 0,038 66 0,014 10 0,017 91

0,065 0,0558 33 0,045 0,0491 67 0,0358 33


51


2011 2011

Contoh Perhitungan : Aliran sempurna (Percobaan I) Hsempurna = Y0 p = 0.375 0.26 = 0.115 m h Z V He =

Y2 + Y3 + Y4 + Y5 0.37 + 0.355 + 0.332 + 0.315 -p= - 0.26 = 0.083 m 4 4

= Hsempurna (Y8 p) = 0.115 (0.18 0.26) = 0.195 m = ( Q/A) = ( 0.03/0.1748) = 0.1716 m2/dt = h + v2/2g = 0.083 + (0.1716 2 / (2 9,81 )) = 0.0845 m

Aliran tidak sempurna (Percobaan I) Htdk h Z V Hesemp.rata2

= Y0 p = 0.385 0.26 = 0.125 m =

Y2 + Y3 + Y4 + Y5 0.375 + 0.36 + 0.35 + 0.345 -p= - 0.26 = 0.0975 m 4 4

= Htdk semp.- (Y8 p) = 0.125 (0.35-0.26) = 0.035 m = ( Q/A) = ( 0.03/0.1748) = 0.1716 m2/dt = h + v2/2g = 0.0975 + (0.17162 / (2 9,81 )) = 0.099 m

5.7 Kesimpulan


52


2011 2011

1. Pada percobaan ini kita mendapat 3 macam aliran yaitu aliran sempurna, aliran transisi dan aliran tidak sempurna, untuk aliran tidak sempurna ditandai dengan adanya tinggi air di depan pelimpah (y) yang lebih tinggi dari air di belakang pelimpah (p) atau h > 2/3H sedangkan untuk aliran sempurna ditandai dengan adanya loncatan air di depan pelimpah atau h = 2/3H. 2. Dari percobaan di atas didapatkan hasil sebagai berikut: C Qmax Qs Cs = 1.5399 = 0.54321 m3/dt = 0.0276 m3/dt = 0.5081


53

cl ambang lebar clear

Documents