POLITEKNIK NEGERI BANDUNG2012

Judul Praktikum            : Uji Terowongan Angin

Mata Kuliah                  : Mekanika Fluida

Tujuan Praktikum         : -    Dapat membuktikan hubungan kecepatan dan tekanan berdasarkan asas Bernoulli

-          Dapat mengetahui nilai debit suatu fluida dengan hukum kontinuitas

-          Dapat mengetahui kecepatan dan tekanan fluida pada kecepatan putar 700 dan 800 rpm dengan

menggunakan venturimeter, pitot tube, dan orificemeter.

-          Dapat membuktikan distribusi kecepatan aliran fluida.

Hari/tanggal Praktikum :

-       Menggunakan venturimeter dan pitot tube    : Jum’at, 4 Mei 2012

-       Menggunakan orifice                                     : Jum’at, 11 Mei 2012

-       Menghitung distribusi kecepatan                   : Jum’at, 25 Mei 2012

Dosen Pembimbing       : Sugiyanto,

Kelompok                     : 1

Anggota                        : -    Ahmad Adrian                         111221001       

-       Ardi Hutri                                 111221002

-       Asrizal Tri Winaryo                   111221003

-       Erict Ilyas                                  111221004

-       Fahmi Risandi Dwi Putra         111221005

-       Faisyal M Sholeh                      111221006

-       Fathi Rahma S                          111221007

-       Febriyan Rosa                           111221008

DAFTAR ISIDAFTAR ISI

I.            LATAR BELAKANG

II.                  DASAR TEORI

VENTURIMETER

III.              KALKULASI DATA

1.            Kalkulasi Data Venturimeter dan Pitot Tube

2. Kalkulasi Data Orifice dan Pitot tube.

3. Kalkulasi Data Percobaan Distribusi Kecepatan

IV.              ANALISIS

Analisa Praktikum 1

Analisa Praktikum 2

Analisa Praktikum 3

V.                  DAFTAR PUSTAKA

       I.                            LATAR BELAKANGAsas Bernoulli dikemukakan pertama kali oleh Daniel Bernoulli (1700 – 1782). Dalam kertas

kerjanya yang berjudul "Hydrodynamica", Bernoulli menunjukkan bahwa begitu kecepatan aliran

fluida meningkat maka tekanannya justru menurun. 

Asas Bernoulli adalah tekanan fluida di tempat yang kecepatannya tinggi lebih kecil

daripada di tempat yang kecepatannya lebih rendah . Jadi semakin besar kecepatan fluida dalam

suatu pipa maka tekanannya makin kecil dan sebaliknya makin kecil kecepatan fluida dalam suatu pipa

maka semakin besar tekanannya.

Debit adalah besaran yang menyatakan banyaknya fluida yang mengalir selama 1 detik yang

melewati suatu penampang luas. Maka, dapat dikatakan pula debit sebagai hasil kali kecepatan dan luas

penampang. Debit yang masuk pada suatu penampang luasan sama dengan debit yang keluar pada luasan

yang lain meskipun luas penampangnya berbeda. Hal ini disebut persamaan kontinuitas.

Penerapan prinsip ini dilakukan dalam pengujian terowongan angin. Dengan prinsip ini dapat

menghitung kecepatan (V) dan debit fluida (Q) yang mengalir didalam terowongan angin. Kecepatan dan

debit yang dimiliki oleh fluida yang mengalir dapat dicari dengan menggunakan venturimeter dan pitot

tube. Dalam percobaan yang kami lakukan di labolatorium terowongan angin kami mencoba dengan

kecepatan 700 rpm dan 800 rpm, dimana didapat perubahan ketinggian fluida (cair) sebagai. Dari

perubahan ketinggian ( ) fluida tersebut dapat dicari berapa debit dan kecepatan fluida dengan

menggunakan persamaan Bernoulli, persamaan kontinuitas dan perhitungan yang didapat dari

venturimeter dan pitot tube.

     II.                        DASAR TEORIVENTURIMETER

Venturimeter adalah sebuah alat yang bernama pipa venturi. Pipa venturi merupakan sebuah

pipa yang memiliki penampang bagian tengahnya lebih sempit dan diletakkan mendatar dengan

dilengkapi dengan pipa pengendali untuk mengetahui permukaan air yang ada sehingga besarnya

tekanan dapat diperhitungkan. Dalam pipa venturi ini luas penampang pipa bagian tepi memiliki

penampang yang lebih luas daripada bagian tengahnya atau diameter pipa bagian tepi lebih besar

daripada bagian tengahnya. Fluida dialirkan melalui pipa yang penampangnya lebih besar lalu akan

mengalir melalui pipa yang memiliki penampang yang lebi sempit, dengan demikian, maka akan terjadi

perubahan kecepatan.

Alat ini dapat dipakai untuk mengukur laju aliran fluida. Venturimeter digunakan sebagai

pengukur volume fluida misalkan udara yang mengalir tiap detik.

Venturimeter dapat dibagi 4 bagian utama yaitu :

Bagian Inlet         :    Bagian yang berbentuk lurus dengan diameter yang sama seperti diameter pipa atau cerobong aliran. Lubang

tekanan awal ditempatkan pada bagian ini.

Inlet Cone           :    Bagian yang berbentuk seperti kerucut, yang berfungsi untuk menaikkan tekanan fluida.

Throat (leher)       :    Bagian tempat pengambilan beda tekanan akhir bagian ini berbentuk bulat datar. Hal ini dimaksudkan agar

tidak mengurangi atau menambah kecepatan dari aliran yang keluar dari inlet cone.

                        Pada venturimeter, fluida masuk melalui bagian inlet dan diteruskan ke bagian outlet cone.

Pada bagian inlet ini ditempatkan titik pengambilan tekanan awal. Pada bagian inlet cone fluida akan

mengalami penurunan tekanan yang disebabkan oleh bagian inlet cone yang berbentuk kerucut atau

semakin mengecil kebagian throat. Kemudian fluida masuk kebagian throat inilah tempat-tempat

pengambilan tekanan akhir dimana throat ini berbentuk bulat datar. Lalu fluida akan melewati bagian

akhir dari venturi meter yaitu outlet cone. Outlet cone ini berbentuk kerucut dimana bagian kecil berada

pada throat, dan padaOutlet cone ini tekanan kembali normal.

Jika aliran melalui venturi meter itu benar-benar tanpa gesekan, maka tekanan fluida yang

meninggalkan meter tentulah sama persis dengan fluida yang memasuki meteran dan keberadaan

meteran dalam jalur tersebut tidak akan menyebabkan kehilangan tekanan yang bersifat permanen

dalam tekanan.

Penurunan tekanan pada inlet cone akan dipulihkan dengan sempurna pada outlet cone. Gesekan

tidak dapat ditiadakan dan juga kehilangan tekanan yang permanen dalam sebuah meteran yang

dirancangan dengan tepat

Ada dua jenis venturimeter yaitu venturimeter tanpa manometer dan venturimeter

menggunakan manometer yang berisi zat cair lain. Yang akan digunakan disini adalah venturimeter

menggunakan manometer yang berisi zat cair lain.

Untuk menentukan kelajuan aliran v1 dinyatakan dalam besaran-besaran luas penampang A1 dan

A2 serta perbedaan ketinggian zat cair pada tabung U yang berisi raksa (h).

TABUNG PITOT

Alat ukur yang dapat Anda gunakan untuk mengukur kelajuan gas adalah tabung pitot.  Gas

(misalnya udara) mengalir melalui lubanglubang di titik a. Lubang-lubang ini sejajar dengan arah aliran

dan dibuat cukup jauh di belakang sehingga kelajuan dan tekanan gas di luar lubang-lubang tersebut

mempunyai nilai seperti halnya dengan aliran bebas. Jadi, va = v (kelajuan gas) dan tekanan pada kaki kiri

manometer tabung pilot sama dengan tekanan aliran gas (Pa).

Prinsip dari pitot tube : Energi kinetik dikonversikan menjadi static pressure head.

                     Cara kerja pitot tube :

  Pipa yang mengukur tekanan statis terletak secara radial  pada batang yang  dihubungkan ke manometer

(pstat)

   Tekanan pada ujung pipa di mana fluida masuk merupakan tekanan stagnasi(p0)

  Kedua pengukuran tekanan tersebut dimasukkan dalam persamaan Bernoulli untuk mengetahui

kecepatan alirannya

  Sulit untuk mendapat hasil pengukuran tekanan stagnasi secara nyata karena adanya friksi pada pipa.

Hasil pengukuran selalu lebih kecil dari kenyataan akibat faktor C (friksi empirik)

                     P0 = stagnation pressure

                     Pstat = static pressure

ORIFICEMETER

Orifice adalah plat berlubang yang disisipkan pada laluan aliran fluida yang diukur, juga

merupakan alat primer yang berfungsi untuk mendapatkan beda tekanan antara aliran pada up stream

dan down stream dari orifice itu sendiri. Orifice merupakan salah satu alat ukur yang digunakan di

lapangan geothermal dan umumnya orifice diletakkan sebelum separator. Prinsip kerja dari orifice meter

adalah:

Fluida yang diukur alirannya dialirkan melalui plat orifice. Perbedaan atau selisih tekanan fluida

yang melalui orifice antara up stream dan down stream dicatat. Suhu dan tekanan fluida pada up stream

dicatat untuk mengetahui densitasnya.

Adapun perangkat alat ukur orifice flow meter terdiri dari:  

-       Plat Orifice

Plat orifice merupakan bagian dari alat orifice meter yang berfungsi mengalirkan fluida yang aan

diukur harga mass flownya. Plat orifice hanya dapat dipakai untuk menentukan aliran fluida dalam pipa

berdiameter tidak kurang dari satu inchi. Plat orifice ada 3 jenis sesuai dengan fungsinya, yaitu:

         Square edge: untuk menakar aliran uap atau air.

         Conical Entrance: untuk mengukur fluida kental (minyak).

         Quarter Circle: untuk mengukur fluida kental.

ALIRAN FLUIDA

Aliran fluida dapat diaktegorikan:

1.       Aliran laminar

Aliran dengan fluida yang bergerak dalam lapisan – lapisan, atau lamina –lamina dengan satu lapisan

meluncur secara lancar . Dalam aliran laminar ini, viskositas berfungsi untuk meredam kecendrungan

terjadinya gerakan relative antara lapisan.

2.      Aliran turbulen

Aliran dimana pergerakan dari partikel – partikel fluida sangat tidak menentu karena mengalami

percampuran serta putaran partikel antar lapisan, yang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu

bagian fluida kebagian fluida yang lain dalam skala yang besar. Dalam keadaan aliran turbulen maka

turbulensi yang terjadi membangkitkan tegangan geser yang merata diseluruh fluida sehingga

menghasilkan kerugian – kerugian aliran.

3.      Aliran transisi

Aliran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliran turbulen.

BILANGAN REYNOLDS

Bilangan Reynolds merupakan bilangan tak berdimensi yang dapat membedakan suatu aliran itu

dinamakan laminar, transisi atau turbulen.

Dimana : V  adalah kecepatan (rata-rata) fluida yang mengalir (m/s)

D adalah diameter dalam pipa (m)

ρ adalah masa jenis fluida (kg/m3)

μ adalah viskositas dinamik fluida (kg/m.s) atau (N. det/ m2)

Dilihat dari kecepatan aliran, menurut (Mr. Reynolds) diasumsikan/dikategorikan laminar bila

aliran tersebut mempunyai bilangan Re kurang dari 2300, Untuk aliran transisi berada pada pada

bilangan Re 2300 dan 4000 biasa juga disebut sebagai bilangan Reynolds kritis, sedangkan aliran

turbulen mempunyai bilangan Re lebih dari 4000.

KOEFISIEN GESEK

Koefisien gesek dipengaruhi oleh kecepatan, karena distribusi kecepatan pada aliran laminar dan

aliran turbulen berbeda, maka koefisien gesek erbeda pula untuk masing –masing jenis aliran .

 

III.                        KALKULASI DATA

-

IV.                        ANALISISAnalisa Praktikum 1

Pada pitot tube, saat kecepatan putar ‘fan’ pada terowongan angin 700 rpm kecepatan aliran udara

0,0886 m/s dan saat 800 rpm kecepatan aliran udaranya sebesar  0,0792 m/s. Pada venturimeter, saat

kecepatan putar ‘fan’ pada terowongan angin 700 rpm kecepatan aliran udara 0,177 m/s dan saat 800

rpm kecepatan aliran udaranya sebesar  0,175 m/s. Seharusnya semakin tinggi kecepatan putar ‘fan’

maka kecepatan aliran udaranya semakin besar. Tetapi didapat sebaliknya. Semakin cepat aliran udara

maka tekanannya pun semakin kecil. Sesuai dengan asas Bernoulli bahwa tekanan berbanding terbalik

dengan kecepatan.  Berdasarkan hasil percobaan nilai kecepatan tidak sesuai dengan teori, hal itu

disebabkan beberapa factor, baik factor manusia, maupun kesalahan teknis.

Pada pitot tube, saat kecepatan putar ‘fan’ pada terowongan angin 700 rpm nilai debit sebesar

1,0898 x 10-3 m3/s dan saat 800 rpm nilai debit fluida sebesar 0,974 x 10-3 m3/s. Pada venturimeter, saat

kecepatan putar ‘fan’ pada terowongan angin 700 rpm nilai debit sebesar 2,177 x 10-3 m3/s dan saat 800

rpm nilai debit fluida sebesar 2,153 x 10-3 m3/s. Seharusnya semakin besar nilai rpm maka nilai debit

semakin besar. Tetapi didapat sebaliknya. Telah diketahui bahwa debit adalah jumlah volume fluida yang

mengalir per satuan waktu. Sehingga, jika kecepatan aliran semakin rendah maka nilai debitnya pun

semakin kecil. Dikarenakan nilai kecepatannya tidak sesuai dengan teori, maka nilai debit pun tidak

sesuai dengan teori yang ada.

Analisa Praktikum 2

Pada pitot tube, saat kecepatan putar ‘fan’ pada terowongan angin 700 rpm kecepatan aliran udara

0,306 m/s dan saat 800 rpm kecepatan aliran udaranya sebesar  0,0792 m/s. Pada orifice, saat kecepatan

putar ‘fan’ pada terowongan angin 700 rpm kecepatan aliran udara 0,51 m/s dan saat 800 rpm kecepatan

aliran udaranya sebesar  0,602 m/s. Semakin tinggi kecepatan putar ‘fan’ maka kecepatan aliran

udaranya semakin besar. Semakin cepat aliran udara maka tekanannya pun semakin kecil. Sesuai dengan

asas Bernoulli bahwa tekanan berbanding terbalik dengan kecepatan.

Pada pitot tube, saat kecepatan putar ‘fan’ pada terowongan angin 700 rpm nilai debit sebesar

1,0898 x 10-3 m3/s dan saat 800 rpm nilai debit fluida sebesar 0,974 x 10-3 m3/s. Pada venturimeter, saat

kecepatan putar ‘fan’ pada terowongan angin 700 rpm nilai debit sebesar 2,177 x 10-3 m3/s dan saat 800

rpm nilai debit fluida sebesar 2,153 x 10-3 m3/s. Semakin besar nilai rpm maka nilai debit semakin besar.

Telah diketahui bahwa debit adalah jumlah volume fluida yang mengalir per satuan waktu. Sehingga, jika

kecepatan aliran semakin rendah maka nilai debitnya pun semakin kecil.

Analisa Praktikum 3

                        Berdasarkan hasil percobaan dan perhitungan dapart diketahui nilai distribusi kecepatan

pada pipa. Yang kami lakukan pada setengah pipa, karena dengan menghitung distribusi kecepatan aliran

angina pada setengah pipa pun dapat mengetahui distribusi kecepatan keseluruhan.Berdasarkan teori

didapat gambar seperti gambar dibawah :

                        Namun pada hasil percobaan kami distribusi kecepatan tidak seteratur gambar diatas.

Dikarenakan ada human error dan pengaruh lingkungan.