5.2.2 DEBIT IIA. Menghitung debit air pada alat ukur
Thompson
Rumus :Q=k . h5/2
Dimana :Q=Debit air pada alat ukur Thomson ( m3/detik )h=Tinggi
air ( m )k=Koefisien debit ( m0,5/detik )=1,3533 + ( 0,004/h ) +
0,167 ( 8,4 + 12/D ) x ( h/B 0,09 )2D=Tinggi dari dasar saluran ke
titik terendah dari mercu ( m )B=Lebar alat ukur Thomson bagian
hulu (m)Diketahui:B=55 cm=0,55 mD=20.5 cm=0,205 mh=7,0cm= 0,07
mMaka :
k=1,3533 + + 0,0167 x = 1,3533 + + 0,167 x = 1,412
m0,5/dtSehingga di dapat : Q = k . h5/2=1,412 x 0,075/2=1,83 x 10-3
m3 / dt=0,002 m3/dtB.Menentukan Kemiringan Garis Hidrolik
(Hydraulic Gradient) dan Kemiringan Garis Energi (Energy Gradient
)Elevasi garis hidrolik ditentukan dengan mengurangi tinggi air
pada tabung saat air mengalir dengan pada saat air tidak mengalir.
Sedangkan elevasi garis energi ditentukan dengan menambah elevasi
garis hidrolik dengan V2 / 2g, Dimana :V = Q / A
Q=Debit air pada Thomson (m3/detik)A = Luas penampang dari pipa
(m2) ( A = . . D2 )D =Dimeter pipa dalam (m)Rumus elevasi garis
hidrolik: Hg= H1 H0Contoh : Hg = H1 H0= 0,153 0= 0,153 mRumus
elevasi garis energi: Eg= Hg + ( V2 / 2g ) + zDengan :Hg=Hydrolics
Heads / Tekanan Hidrolik ( m )H1=Tinggi air pada manometer pada
saat air mengalir ( m )H0=Tinggi air pada manometer saat tidak
mengalir ( m )Eg=Energi Heads / Tinggi Tekanan Energi ( m
)V=Kecepatan aliran ( m/detik )g=Percepatan gravitasi ( m/detik2
)Diketahui :Diameter dalam pipa I=6,1 ( 0,6 )=5,5 cmDiameter dalam
pipa II=4,8 ( 0,6 )= 4,2 cmMenentukan kecepatan aliran : Pipa
I=Untuk manometer 1 4V1= 0,002 / = 0,841 m/dtPipa II=Untuk
manometer 5 7V2= 0,002 / = 1,443 m/dtContoh Perhitungan :H1 = 0,153
mH0 = 0Hg= 0,153 - 0 = 0,153 mV2/2g = 0,8412 / (2 x 9,81) = 0,036z=
0,093 mEg = 0,153 + 0,036 + 0,093 = 0,282Nilai Z untuk tiap
manometerManometerZ
10,093
20,073
30,053
40,033
50,027
60,014
70,000
Tabel 5.2.12Kemiringan Garis Hidrolik Dan Kemiringan Garis
Energi Debit II (2 x10-3m3/ detik) PercobaanManometer1234567
H1 (m)0.1530.1500.1550.1600.0850.0750.025
IH0 (m)0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000
OutletHg (m)0.1530.1500.1550.1600.0850.0750.025
BebasV2/2g0.0360.0360.0360.0360.1060.1060.106
Eg (m)0.2820.2590.2440.2290.2180.1950.131
H1 (m)0.1400.1430.1450.1550.0850.0850.048
IIH0 (m)0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000
OutletHg (m)0.1400.1430.1450.1550.0850.0850.048
Tak BebasV2/2g0.0360.0360.0360.0360.1060.1060.106
Eg (m)0.2690.2520.2340.2240.2180.2050.154
H1 (m)0.2450.2490.2550.2700.2080.2070.169
IIIH0 (m)0.0000.0000.0000.0000.0000.0000.000
Outlet Hg (m)0.2450.2490.2550.2700.2080.2070.169
TenggelamV2/2g0.0360.0360.0360.0360.1060.1060.106
Eg (m)0.3740.3580.3440.3390.3410.3270.275
(Sumber : Hasil Perhitungan)H1 adalah tinggi air pada manometer
pada saat air mengalir. Sedangkan H0 adalah tinggi air pada
manometer saat air tidak mengalir sehingga bernilai 0. Hg atau
tinggi tekanan hidrolik didapatkan dari H1 - H0. Eg adalah tinggi
tekanan energi air dalam pipa yang didapatkan dari penjumlahan
tinggi tekanan dengan energi kinetik.Dari tiga percobaan
diantaranya outlet bebas, outlet tak bebas dan outlet tenggelam
terdapat perbedaan H1. Perbedaan tersebut disebabkan karena
perbedaan tekanan pada ketiga outlet.Pada debit yang sama, untuk H1
outlet tenggelam lebih besar dibandingkan kedua outlet lainnya
yaitu sebesar 0,245 m. Berdasarkan teori, nilai outlet bebas
memiliki nilai H1 yang paling kecil daripada yang lainnya. Namun,
dari data praktikum dihasilkan nilai yang menyimpang karena nilai
H1 outlet bebas lebih besar dari H1 outlet tak bebas.Pada
pengukuran nilai H1 dari manometer 1 sampai 7 memiliki pola yang
sama setiap outlet. Yaitu adanya kenaikan nilai H1 pada manometer 1
hingga manometer 4 dan penurunan nilai H1 pada manometer 5 sampai
7. Pada manometer 1 hingga manometer 4 kenaikan H1 disebabkan
perbedaan elevasi (garis ketinggian yang diukur dari permukaan air
laut) setiap manometer yang berbeda, meski pada salah satu
manometer pada outlet bebas memiliki nilai menyimpang yaitu nilai
H1 sedangkan pada manometer 5-7 disebabkan pengecilan diameter pipa
yang terjadi diantara manometer 4-5. Pengecilan pada pipa biasanya
menyebabkan penurunan tekanan dan menaikkan kecepatan aliran serta
kehilangan energi karena turbulensi aliran pipa yang mengalami
perubahan.Pipa pada manometer 1, 2, 3, dan 4 memiliki luasan
penampang yang sama begitu pula dengan pipa pada manometer 5, 6,
dan 7. Hal ini menyebabkan perbedaan kecepatan. Kecepatan yang
melalui pipa pada manometer 1, 2, 3, dan 4 memiliki kecepatan yang
berbeda dengan manometer 5,6, dan 7. Sehingga mengakibatkan
perbedaan hasil saat perhitungan v2/2g yang mana pada manometer 1,
2, 3, dan 4 bernilai 0,036 dan pada manometer 5,6, dan 7 bernilai
0,106.C. Menghitung Kehilangan Tinggi Tekan ( Head Loss )Kehilangan
tinggi tekan dihitung berdasarkan data pengamatan setiap tabung
manometer, dengan cara mengurangi elevasi garis energi tabung
sebelumnya dengan tabung sesudahnya.Rumus :hfn=En En+1
Dengan :En = Tinggi garis energi tabung ke n ( m )En+1= Tinggi
garis energi tabung ke n + 1 ( m )Keterangan :Percobaan I:Outlet
bebasPercobaan II:Outlet tidak bebasPercobaan III:Outlet tenggelam
Tabel 5.2.2Kehilangan Tinggi Tekanan Debit II (2 x10-3m3/
detik)
NO.Percobaan IPercobaan IIPercobaan III
TABUNGEg (m)Hf (m)Eg (m)Hf (m)Eg (m)Hf (m)
10.2820,2690,374
20.2590,0230,2520,0170,3580,016
30.244 0,0150,2340,0180,3440,014
40.2290,0150,2240,0100,3390,005
50.2180,0110,2180,0060,341-0,002
60.1950,0230,2050,0130,3270,014
70.1310,0640,1540,0510,2750,052
JUMLAH0,151JUMLAH0,115JUMLAH0,099
(Sumber : Hasil Perhitungan)
Pada saat pengamatan praktikum, tinggi pada setiap manometer
diukur dan disebut sebagai tinggi tekanan. Sedangkan selisih dari
tinggi manometer pada saat air mengalir dan tidak mengalir disebut
sebagai tinggi tekanan energi. Selisih dari tinggi tekanan energi
manometer menghasilkan kehilangan tinggi tekan. Manurut teori,
energi akan terus berkurang dikarenakan adanya major losses dan
minor losses. Major losses adalah kehilangan energi akibat gesekan
air dengan dinding pipa, sedangakn minor losses adalah kehilangan
tinggi karena masuknya air kedalam pipa, pengecilan pipa,
pembesaran pipa, belokan, katup, dan pengeluaran pada
pipa.Berdasarkan teori, seharusnya kehilangan tinggi tekan outlet I
dengan yang lain harusnya bernilai sama, namun dalam data praktikum
yang dihasilkan didapatkan hasil yang berbeda. Namun nilai
kehilangan tinggi antar outlet memiliki nilai yang relatif sama
atau penyimpangan yang terjadi tidak terlalu terpaut jauh.
D.Menentukan Jenis AliranDidasarkan atas bilangan Reynold ( Re )Re
= ( v . D ) /
Dimana :Re=Bilangan Reynoldv=Kecepatan rata-rata ( m/detik
)D=Diameter pipa ( m )=Kekentalan kinematis (m2/detik)
Tabel 5.2.3Hubungan Kekentalan Kinematis dan Temperatur
Temperatur t (oC )051020253035100
= x 10-6 m2/dt1,7941,5191,3101,0100,8970,6570,6570,00
Karena temperatur telah didapatkan dari data, maka kita tidak
menghitung kekentalan kinematis dengan cara interpolasi. Suhu yang
didapatkan sebesar 25oC dengan kekentalan kinematis sebesar 0,897
m2/detikKriteria:1.Re < 2000=Aliran Laminer2.2000< Re <
4000=Aliran Transisi 3.Re > 4000=Aliran TurbulenTabel
5.2.4Perhitungan Jenis Aliran Debit II (2 x10-3m3/ detik)
PercobaanPipaT C (m2/dt)V(m/dt)D(m)ReJenis aliran
I(1-2)250,0000008970.8410,05551566.332Turbulen
(2-3)250,0000008970.8410,05551566.332Turbulen
(3-4)250,0000008970.8410,05551566.332Turbulen
(4-5)250,0000008971.4430,04267565.217Turbulen
(5-6)250,0000008971.4430,04267565.217Turbulen
(6-7)250,0000008971.4430,04267565.217Turbulen
II(1-2)250,0000008970.8410,05551566.332Turbulen
(2-3)250,0000008970.8410,05551566.332Turbulen
(3-4)250,0000008970.8410,05551566.332Turbulen
(4-5)250,0000008971.4430,04267565.217Turbulen
(5-6)250,0000008971.4430,04267565.217Turbulen
(6-7)250,0000008971.4430,04267565.217Turbulen
III(1-2)250,0000008970.8410,05551566.332Turbulen
(2-3)250,0000008970.8410,05551566.332Turbulen
(3-4)250,0000008970.8410,05551566.332Turbulen
(4-5)250,0000008971.4430,04267565.217Turbulen
(5-6)250,0000008971.4430,04267565.217Turbulen
(6-7)250,0000008971.4430,04267565.217Turbulen
Berdasarkan praktikum ditetapkan suhu air sebesar 25 sehingga
didapatkan viskositas kinematis dari tabel sebesar 8,97 10-7. Untuk
menentukan jenis aliran dapat digunakan rumus Re =(v.D)/. Dapat
dilihat pada tabel diatas, jenis aliran termasuk turbulen karena
angka Reynold lebih besar dari 4000. Untuk aliran pada pipa
khususnya manometer 1 sampai 4 memiliki angka Reynold sebesar
51566.332sedangkan untuk aliran pada pipa yang mencakup manometer 5
sampai 7 memiliki angka Reynold sebesar 67565.217.
