karakteristik pengaliran diatas broad crested weir

BUKU PANDUAN PRAKTIKUM HIDROLIKA

KARAKTERISTIK PENGALIRAN DI ATAS

“BROAD CRESTED WEIR”

1. TUJUAN PERCOBAAN

Menentukan besarnya koefisien debit pada suatu pengaliran di dalam laboratorium

dengan pengaliran di atas Broad Crested Weir.

2. PERALATAN

a. Multi Purpose Teaching Flume

b. Hook and Point Gauge

c. Perangkat Pitot Tube

d. Broad Crested Weir

3. DASAR TEORI

Gambar 4.1 Pengaliran Diatas Broad Crested Weir

1. Gaya Suatu Aliran

Pada analisa aliran suatu-dimensi pada saluran terbuka kita terapkan volume pengatur

yang dibatasi oleh dinding saluran,permukaan bebas dari cairan dan dua penampang di

hulu dan di hilir aliran yang diperlukan. Hal ini dijelaskan untuk gaya yang

didesakkan oleh aliran pada suatu rintangan dalam gambar 4.2 rintangan ditunjukkan

oleh sebuah balok dalam gambar dan dapat timbul dari banyak sumber termasuk

gesekan normal dasar saluran,batu-batuan,penyempitan pilar jembatan atau sisi

dinding saluran. Untuk penyederhanaan saluran mendatar dengan lapisan diandaikan

ada tahan ini.


ϵF=ϵEm−ϵIm

Gaya – gaya luar dinyatakan oleh :

ϵF=A 1P 1−A 2 P 2−Po=pg ( A 1 y1−A 2 y 2 )−Po

Dan aliran momentum netto oleh :

Em−ϵIm=pQ(v 2−v 1)

Dimana A adalah luas penampang,y adalah titik berat luas penampang dari permukaan

aliran,Q adalah debit dan v adalah kecepatan. Istilah tekanan secara tidak langsung

menyatakan asumsi keadaan tekanan hidrostatis.

Sehingga

pg ( A 1 y 1−A 2 y 2 )−Po=pQ (v 2−v1 )

atau

( pgA 1 y1+ pQv 1 )− ( pgA 2 y 2+ pQv 2 )−Po=0

persamaan (4.5) dapat ditulis secara sederhana sebagai

p1 –p2 – po = 0

Dimana fungsi P dinyatakan oleh gaya tekanan dan aliran momentum yang paut

dengan penampang. Untuk suatu aliran tanpa gesekan,tanpa rintangan melalui saluran

berbentuk prisma, Po = 0 dan P1=P2=P, suatu bilangan tetap. Pada dasarnya ini seperti pada

pengaliran diatas Broad Crested Weir.

Kedalaman Kritis

Energi spesifik dapat diuraikan dalam istilah debit Q sebagai

E=Yo+Q2/2gA2

Dari persamaan (4.7) cukup jelas bahwa suatu debit yang tetap Q dapat mengalir melalui

saluran dalam berbagai kedalaaman sehubungan dengan energy spesifik yang berbeda. Disana

terdapat nilai minimum E,dimana debit tertentu dapat lewat. Pada titik tersebut dE/dyo = 0.

Hal tersebut secara sama dapat diargumentasikan bahwa untuk energi spesifik tertentu

berbagai debit dengan kedalamn yang berlainan dapat dialirka melalui saluran tersebut.

Disalna terdapat suatu debit maksimum Q dan E yang tetap. Kedua jalan pemikiran tersebut


mengarah ke kesimpulan yang sama bahwa pada titik optimum (kritis) energy spesifik

minimum utuk debit tetap atau debit maksimum untuk energy sepsifik tetap,diferensi pertama

dari persaamaan )4.7) harus sama dengan nil.

Yautu,

d Ed yo

=1− Q2

g A3

d Ad yo

dengan menggunakan penjelasan pertama

atau

0=1− Q2

g A3

d Ad yo

+ Qg A2

d Qd yo

dengan menggunakan penjelasan kedua

dari kedua persamaan,dengan mengingat bahwa dQ/dyo = 0,untuk nilai maksimum Q,

1− Q 2

g A3 B=0

karena

d Ad yo

=B

atau

1− Q 2

g A3 A /B=0

sehingga ketinggian rata-rata kritis

yc= AB

= Q2

g A2

persamaan (4.8) menyatakan gambaran umum untuk kedalaamn kritis pada setiap saluran

terbuka. Untuk kasus khusus saluran empat persegi panjang

yc= Q2

B2 yc1g= Q2

g yc2


yc=( q2

g )13

Debit Melalui Broad Crested Weir

Untuk pengaliran di atas broad crested weir berlaku persamaan Bernouli,yauti:

H = Hc+V2/2g

Atau

V = √2 g ( H −dc )

Dimana :

H = tinggi muka air hulu diatas weir

Dc = kedalaman air kritis

V = kecepatan aliran pada hc

g= Percepatan gravitasi

apabila lebar weir adalah B dan koefisien debit adalah Cd,maka debit yang mengalir melalui

broad crested weir adalah:

Dengan pengaliran di hilir weir jatuh bebas, maka kedalaman di atas weir adalah

kedalaman yang memberikan debit maksimum sehingga harga (H.hc2 – hc

3) juga maksimum.

Maka diperoleh:

Jadi :


Maka debit melalui broad crested weir adalah :

4. PROSEDUR

Pastikan bahwa flume tersebut horizontal.

Tempatkan Broad Crested Weir pada flume dan alirkan air sampai mengalir ke atas

weir.

Tentukan Ho=0 diatas puncak ambang dengan menggunakan Hook And Point

Gauge

Tentukan nilai H1 dan perbesar setiap x untuk H berikutnya.Mis (H2 = H1 + x),

lakukan seterusnya sampai Hn

Alirkan air pada flume sampai H1 yang telah di ukur dengan menggunakan Hook

and Point Gauge

Setelah air menyentuh ujung jarum Hook and Point Gauge,hentikan penambahan

pengaliran

Setelah air stabil lakukan embacaan h pada Pitot tube untuk mendapatkan debit.

Hitung nilai dc menggunakan persamaan (4.9) kemudian amatilah pada aliran

diatas Broad Crested Weir.

Lanjutkan praktikum untuk H berikutnya

2. HASIL DAN PERHITUNGAN

Ukur lebar weir

Hitung debit dengan persamaan kalibrasi alat Q = o,16h

Hitung harga Cd

Plot hubungan antara


Q2/3 terhadap H

Log Q terhadap Log H

Cd terhadap H

3. Gragik

Disajikan

Grafik hubungan anatara Q2/3 dengan H

Grafik hubungan antara Log Q dengan Log H

Grafik hubungan antara Cd dengan H

2. Kesimpulan

Bagaimana kesimpulan dari grafik hubungan yang disajikan

Apakah harga Cd kontan untuk weir tersebut

Apakah panjang weir mempengaruhi koefisien debit Cd

Estimasi harga rata-rata dari Cd untuk percobaan shard crest.

karakteristik pengaliran diatas broad crested weir

Documents