mekanika fluida praktek 1

BAB 1

KEHILANGAN TEKAN

PADA ALIRAN MELALUI PIPA

1.1  PENDAHULUAN

Pada percobaan ini yang akan dilakukan adalah mengamati dan menghitung kehilangan tinggi tekan aliran fluida pada suatu jaringan tata pipa. Kehilangan tinggi tekan dapat terjadi karena perubahan bentuk geometri pipa (minor losses) dan faktor gesekan pipa (major losses).

Kehilangan tinggi tekan yang akan dipelajari adalah kehilangan tinggi tekan akibat :

1.      Faktor gesekan pada pipa lurus

2.      Kontraksi tiba-tiba

3.      Ekspansi tiba-tiba

4.      Tikungan pada pipa

5.      Katup

Dalam analisis perhitungan percobaan aliran pada pipa kecil ini, digunakan berbagai acuan dasar rumus yang diambil dari :

a.       Persamaan kontinuitas (continuity equation)

b.      Persamaan Bernoulli

c.       Persamaan Darcy-Weisbach

d.      Persamaan Blassius

e.       Bilangan Reynolds (Reynolds series).

1.2  TUJUAN PERCOBAAN

1.      Mempelajari pengaruh koefisien gesekan pada pipa lurus.

2.      Menghitung besarnya kehilangan tinggi tekan akibat :

a.       Gesekan pada pipa lurus

b.      Ekspansi tiba-tiba

c.       Kontraksi tiba-tiba

d.      Tikungan

e.       Katup (valve)

1.3  ALAT-ALAT PERCOBAAN

1.      Suatu sistem jaringan pipa yang terdiri dari sirkuit yang terpisah, masing-masing terdiri dari komponen pipa yang dilengkapi selang piezometer. Dua sirkuit ini adalah sirkuit biru dan sirkuit abu-abu.

2.      Bangku hidraulik

3.      Thermometer

4.      Pompa udara untuk mengkalibrasikan alat serta untuk menghilangkan gelombang udara yang masuk ke dalam jaringan pipa.

1.4  DASAR TEORI DAN RUMUS

1.4.1. Kehilangan Tinggi Tekan Pada Pipa Lurus\

Suatu pipa lurus dengan diameter (D) yang tetap akan mempunyai kehilangan tinggi tekan akibat gesekan sepanjang pipa (L) sebesar :

Persamaan (1.1) ini dikenal sebagai persamaan Darcy-Weisbach.

1.4.2. Kehilangan Tinggi Tekan Akibat Ekspansi Tiba-tiba

Dengan kehilangan tinggi tekan

Gambar

Persamaannya adalah :

Tanpa Kehilangan Tinggi Tekan

Persamaannya adalah :

1.4.3. Kehilangan Tinggi Tekan Akibat Kontraksi Tiba-tiba

a.   Dengan kehilangan tinggi tekan

Gambar

Persamaannya adalah :

Darimankah harga  tesebut didapat dan untuk apa ?

Harga Cc :

Lubang-Tajam (Sharp Edge Orifice)

Cc  = 0,62

Bell Mouthed Orifice

Cc  = 1,0 (normal)

Mouthpiece

Cc  = 1,0

Re-Entrant

Cc  = 1,0

Borda’s Mouthpiece

Cc  = 1,0

Harga-harga Koefisien Kontraksi dapat ditentukan :

b. tanpa kehilangan tinggi tekan

gambar

Persamaaannya adalah :

1.4.4 Kehilangan Tinggi Tekan Akibat Adanya Katup

Kehilangan tinggi tekan akibat katup  adalah :

a.      

b.     

Koefisien kehilangan energi K dan  adalah :

1.4.5. Kehilangan Tinggi Tekan Akibat Tikungan Pada Pipa

Rumus umum kehilangan tinggi tekan pada pipa :

Dimana :  = kehilangan energi akibat tikungan

    K= koefisien kehilangan tinggi tekan

Kehilangan tinggi tekan di dalam pipa di tikungan dan sepanjang pipa yang diamati ()

Kehilangan tinggi tekan pada tikungan dibedakan atas dua macam :

1.      Akibat perubahan geometri pipa () dengan kehilangan tinggi tekan

2.      Akibat geometri dan gesekan pada tikungan ¼ lingkarang  dengan koefisien kehilangan tinggi tekan .

1.4.6 Akibat Perubahan Geometri Pipa

1.4.7. Akibat Gesekan Pipa

1.5  PROSEDUR PERCOBAAN

1.      Memeriksa tabung-tabung piezometer sehingga tidak ada udara yang terjebak didalamnya. Prosedur ini dilakukan dengan jalan memompakan udara kedalam tabung piezometer untuk menurunkan permukaan air didalam tabung hingga didapat suatu ketinggian sama hingga memudahkan pengamatan. Untuk tabung U air raksa diatur dengan memutar sekrup diatas. Sirkuit biru dalam keadaan tertutup, sirkuit abu-abu dibuka semaksimal mungkin guna mendapatkan aliranyang maksimum di sepanjang pipa.

2.      Membaca dan mencatat angka pada piezometer dan tabung U.

3.      Catat debit yang dihasilkan dengan prinsip kerja bangku hidrolik.

4.      Merubah besar debit air dengan jalan mengatur keran pengatur masuk air pada sistem pipa dan catat ketinggian tabung dan debit. Lakukan untuk beberapa pengamatan.

5.      Setelah selesai pada sirkuit abu-abu, ganti ke sirkuit biru dengan jalan menutup kran pada sirkuit abu-abudan buka kran pada sirkuit biru. Ikuti prosedur 2-5 untuk beberapa pengamatan.

1.6  PROSEDUR PERHITUNGAN

1.         Menghitung besar debit (Q) dengan prinsip bangku hidrolis/volumetric

2.         Menghitung kehilangan tinggi tekan akibat gesekan pada pipa lurus :

a)    Menghitung

b)    Menghitung besarnya bilangan Reynolds (Re)

c)    Menghitung besarnya koefisien gesekan menurut Blassius

d)   Menghitung besarnya koefisien gesekan menurut Darcy-Weisbach

3.         Kehilangan tinggi tekan akibat ekspansi tiba-tiba :

a)    Hitung kecepatan pada titik tinjau 1 ()

b)    Hitung perbedaan tinggi tekan hasil pengukuran.

c)    Hitung perbedaan tinggi tekan hasil perhitungan dengan adanya kehilangan tinggi tekan (he <>0).

d)   Hitung perbedaan tinggi tekan hasil perhitungan tanpa adanya kehilangan tinggi tekan (he=0).

4.         Kehilangan tinggi tekan akibat kontraksi tiba-tiba :

a)    Hitung kecepatan pada titik tinjau 2 ()

b)    Hitung perbedaan tinggi tekan hasil pengukuran.

c)    Cari harga koefisien Cc

d)   Hitung perbedaan tingi tekan hasil perhitungan dengan adanya kehilangan tinggi tekan (he<>0)

e)    Hitung perbedaan tinggi tekan hasil perhitungan tanpa adanya kehilangan tinggi tekan (he<>0).

5.         Menghitung kehilangan tinggi tekan akibat tikungan :

a)    Menghitung kecepatan aliran (v) pada tikungan

b)    Menghitung besarnya bilangan Reynolds (Re).

c)    Menghitung koefisien gesekan (f) menurut Blassius

d)   Menghitung kehilangan tinggi tekan total  (dari selisih piezometer untuk tikungan)

e)    Menghitung kehilangan tinggi tekan ()

f)    Menghitung kehilangan tinggi tekan akibat perubahan geometri (tikungan) yaitu

g)    Menghitung besarnya

h)    Menghitung besarnya

6.         Menghitung kehilangan tinggi tekan akibat katup :

a)    Menghitung debit (Q)

b)    Menghitung kecepatan aliran (v)

c)    Menghitung selisih bacaan piezometer ()

d)   Menghitung ()

e)    Menghitung K

f)     Menghitung

g)    Menghitung %

1.7     HASIL PERCOBAAN

Pada praktek di Labolatorium Hidrolika kami mendapatkan hasil percobaan  seperti dibawah ini :

1.8              PENGOLAHAN DATA (ANALISA PERHITUNGAN)

1.      Menghitung Besar Debit (Q) dengan prinsip bangku hidostatis / Volumetrik

2.      Menghitung Kehilangan Tinggi Tekan Akibat Gesekan Pada Pipa Lurus.

3.      Kehilangan Tinggi Tekan Akibat Ekspansi Tiba-Tiba.

4.      Kehilangan Tinggi Tekan Akibat Kontraksi Tiba-Tiba.

5.      Menghitung Kehilangan Tinggi Tekan Akibat Tikungan.

6.      Menghitung Kehilangan Tinggi Tekan Akibat Katup.

1.9     GRAFIK DAN ANALISIS (Sumbu x vs Sumbu y)

1.      Grafik Log Q vs Log Hf

2.      Grafik Re vs

3.      Grafik Re vs Darcy Weisbach

 

4.      Grafik

5.      Grafik

6.      Grafik R/D vs K

1.10  KESIMPULAN

Pada percobaan yang telah dilakukan maka dapat disimpulkan bahwa ketika air dialirkan dengan debit yang ditentukan air masuk ke segala arah pipa melalui pipa input, kemudian dipompakan angin dan ketika masuk ke atas air akan dilawan oleh udara. Setelah air keluar ke pipa Output, waktu dan volume diukur kemudian kita dapat mengetahui berapa besarkah debit yang dipakai pada volume dan waktu yang telah ditentukan.