Aliran Di Bawah Pintu

Laporan Praktikum Hidrolika

BAB VIII

ALIRAN DI BAWAH PINTU

VIII.1. TUJUAN PERCOBAAN Mengamati aliran didasarkan atas pemakaian persamaan Bernouli untuk aliran di bawah pintu.

VIII.2. ALAT-ALAT YANG DIGUNAKAN 1. Flume beserta perlengkapanya 2. Model pintu sorong 3. Alat ukur Parshall 4. Penggaris / roll meter 5. Waterpass

y

y0

He y1 ycr

Sket Percobaan Aliran di bawah pintu

Kelompok 13

80

Laporan Praktikum Hidrolika

VIII.3. TEORI Besarnya debit Q (m3/dt) yang lewat dibawah pintu : Q = C d

× b × y × 2g H e

dimana : Cd = Koefisien debit b

= Lebar bukaan pintu (m)

ycr = tinggi bukaan pintu (m) y0 = tinggi air di depan pintu terhadap as bukaanm (m) y

= tinggi air di hulu (sebelum pintu sorong) (m)

y1 = tinggi air di hilir ( setelah pintu sorong ) (m) He = tinggi energi di depan pintu = Y0 +

v2 (m) 2g

V = Kecepatan aliran di depan pintu (m/dt) Ada dua macam aliran yang dapat terjadi lewat di bawah pintu. Pertama aliran bebas, dapat dilihat dengan terjadinya loncatan air di belakang pintu. Kedua aliran tidak bebas, dimana loncatan air tidak terjadi dan tinggi muka air di belakang pintu > tinggi bukaan pintu (pintu tenggelam). Untuk aliran bebas berlaku persamaan debit di atas. Sedang untuk aliran tidak bebas, persamaan di atas tidak berlaku, harus diturunkan dari persamaan Bernoulli. Untuk w = 3 inci



Qparshall = 0,992 . Ha1,547 (ft3/dt)

1m

= 3,28 ft

y0

= y - 1/2 yct

V

= (2.g.He)0.5

Qt

= b.Yct.(2.g.He)0.5

Cd

= Qparshall / Qteoritis

NB : Dalam perhitungan debit dipergunakan He → karena kita memperhitungkan adanya kecepatan awal di hulu saluran.

Kelompok 13

80

Laporan Praktikum Hidrolika

* Persamaan P0

γ

Bernoulli

2

+

2

V0 P V + Yo = 1 + 1 + Y1 2g γ 2g 2

2

(V −V0 ) Y0 − Y1 = 1 2g * Persamaan A0 = b.Y0

Kontinuita s

A1 = b.Y1 A0 .V0 = A1 .V1 * Mencari .V1 2

Y0 − Y1 =

2

(V1 −V0 ) 2g

2

V1 = 2 g (Y0 − Y1 ) +V0

2

V1 = 2 g (Y0 − Y1 ) +V0

2

* Mencari .V0 A0 .V0 = A1 .V1 b.Y0 .V0 = b.Y1 .V1 V1 =

Y0 .V0 2 = 2 g (Y0 − Y1 ) +V0 Y1

2

2

2

2

2

2 g .Y1 (Y0 − Y1 )

Y0 .V0 = Y1 {2 g (Y0 − Y1 ) +V0 } 2

V0 =

2

2

(Y0 − Y1 )

2

=

2 g .Y1 (Y0 − Y1 ) (Y0 − Y1 )(Y0 + Y1 )

2

2

V0 =

2 g .Y1 Y0 + Y1 2

V0 =

2 g .Y1 Y0 + Y1

Keterangan: A0 = Luas penampang di depan pintu A1 = Luas penampang di belakang pintu

VIII.4. PROSEDUR PERCOBAAN

Kelompok 13

80

Laporan Praktikum Hidrolika

1.

Atur

dasar flume

dalam

kedudukan horisontal (sudah diatur

oleh laboran); 2.

Letakkan model pintu sorong pada flume yang akan digunakan

(dilakukan oleh laboran); 3.

Ukur dimensi bukaan pintu ( dalam percobaan ini bukaan pintu

selalu tetap untuk semua debit ); 4.

Alirkan air lewat pintu dengan debit tertentu dan buat kondisi

aliran bebas dengan cara mengatur tinggi bukaan tail gate; 5.

Ukur tinggi muka air di depan dan di belakang pintu tersebut.

Masing-masing dilakukan 5 kali. 6.

Ukur

debit percobaan ini dengan alat ukur Parshall ( tanpa

skotbalk ) dengan prosedur seperti pada pengukuran debit dengan alat parshall. 7.

Ulangi percobaan ini dengan debit yang berbeda minimum 5 kali.

VIII.5. TUGAS

1.

Nyatakan hubungan antara tinggi muka air di depan pintu Y0 dengan debit lewat bawah pintu Q untuk aliran bebas

2. Nyatakan hubungan antara rasio y dan yo dengan koefisien debit Cd untuk aliran bebas 3. Nyatakan hubungan antara rasio y dan yo dengan koefisien koreksi debit Cs untuk aliran tak bebas 4. Gambar garis energi pada setiap percobaan

Kelompok 13

80

Laporan Praktikum Hidrolika

VIII.6. DATA PERCOBAAN yct

= 5 cm

B

= 45.7 cm

g

= 9,81 m/dt2

Data Pengukuran Percobaan Aliran di Bawah Pintu Percobaan

I

II

III

IV

V

Aliran Bebas y1 (cm) y2 (cm) 30 4,5 29,5 3,5 29,8 3,7 29,6 3,2 29 3 25 3,5 24,5 3,7 23,2 3 23,6 3,8 23 3 23 4,2 20 3,5 19,8 3,8 19,5 2,9 19,3 3 11 3,2 11,2 3,4 11 3,5 11,2 3,2 11 2,9 10,6 3,5 11,2 3,6 10,7 3,2 10,8 2,8 10,9 2,7

Kelompok 13

80

Laporan Praktikum Hidrolika

Data Pengukuran percobaan Parshall Flume

Percobaan

I

II

III

IV

V

Ha (inchi) 12,4 12,3 12,3 12,6 12,6 12,5 12,4 12,3 12,0 12,0 11,7 11,5 11,2 11,0 11,0 10,7 10,5 10,2 10,0 9,9 9,5 9,2 9,2 9,0 9,0

H1b (cm) 28,27 28,27 28,84 28,93 28,88 28,82 28,73 28,41 28,49 27,50 26,78 26,25 25,82 25,52 25,60 24,76 24,10 23,39 22,02 22,65 21,88 21,50 21,23 21,05 20,78

Kelompok 13

80

Laporan Praktikum Hidrolika

VIII.7. PERHITUNGAN Data Parshall Untuk Aliran Bawah Pintu Percobaan

I

II

III

IV

V

Ha (inchi) 12,4 12,3 12,3 12,6 12,6 12,5 12,4 12,3 12,0 12,0 11,7 11,5 11,2 11,0 11,0 10,7 10,5 10,2 10,0 9,9 9,5 9,2 9,2 9,0 9,0

H1b (cm) 28,27 28,27 28,84 28,93 28,88 28,82 28,73 28,41 28,49 27,50 26,78 26,25 25,82 25,52 25,60 24,76 24,10 23,39 22,02 22,65 21,88 21,50 21,23 21,05 20,78

Ha (feet) 1,033 1,025 1,025 1,050 1,050 1,042 1,033 1,025 1,000 1,000 0,975 0,958 0,933 0,917 0,917 0,892 0,875 0,850 0,833 0,825 0,792 0,767 0,767 0,750 0,750

Contoh Perhitungan: 1. Mencari Koefisien Debit (Cd) untuk Percobaan 1 : Untuk Parshall Ha (rata-rata) =

12 .4 +12 .30 +12 .3 +12 .60 +12 .60 5

= 12,4 inci

Kelompok 13

80

Laporan Praktikum Hidrolika 12 .4

= 12

= 1.0367 ft

Untuk lebar tenggorokan w = 3” digunakan rumus Q = 0,992 x Ha1,547 Sehingga diperoleh : Q

= 0,992 x 1.03671,547 = 1.0488ft3/dt = 0.0297 m3/dt

Untuk percobaan aliran bawah pintu Tinggi muka air rata-rata dihulu (y) : 0.296 m Tinggi muka air rata-rata dihilir (y1) : 0.037 m y0 = y – 0.5 (yct) = 0.296 – 0.5 (0.05) = 0,271 m V=

2gY 0

=

2(9.81 )( 0.271 )

=2.306 m/dt

He = 0,271 + 0.00254 = 0,273 m Sehingga diperoleh : Q perc. = 0,46 x 0,05 x

2(9,81 )( 0,273

= 0.0521 m3/dt Koefisien debit (Cd) didapatkan : Cd =

Qparshall Qt

=

0,0297 = 0.57 0,0521

2. Mencari Koefisien Koreksi Debit (Cs) untuk Percobaan 1 : Qaliran bawah pintu

=

Cd ×b ×y × 2 gHe

= 0.57x 0,46x 0,05 x

2(9,81 )( 0,271 )

= 0,03 m3/dt Q percobaan Parshall

= 0,0297 m3/dt

Koefisien dedit (Cs) didapatkan: Cs =

Q percobaan bawah pintu 0.03 =1.022 = Q percobaan Parshall 0.0297

3. Mencari variabel yang mempengaruhi pembuatan garis energi untuk Percobaan 1 : A1 = b x y = 0,457 x 0.296

= 0.1331 m2

A2 = b x y1 = 0,457 x 0.036

= 0.0161 m2

Kelompok 13

80

Laporan Praktikum Hidrolika 0.0297

V1 (depan pintu)

= 0,1331

= 0.223m/dt

V2 (belakang pintu)

= 0,0161 = 1.844m/dt

0,0297

h1 (di depan pintu)

=

0,223 2 = 0.0025 m 2(9,81 )

1.844 2 = = 0.1734 m 2(9.81 )

h2(dibelakang pintu)

Sehingga dengan cara yang sama untuk Perhitungan debit yang lain didapatkan pada tabel perhitungan sebagai berikut: Koefisien Debit (Cd):

Perc I II III IV V

y rata

y1 rata

yo rata

v

He

Q perc.

Q di Parshall

(m)

(m)

(m)

(m/dt)

(m)

(m^3/dt)

(m^3/dt)

Cd

0,036

0,271

1,844

0,273

0,052

0,030

0,570

1,092

0.034

0,214

1,893

0,217

0,046

0,029

0,624

1,117

0.035

0,178

1,630

0,182

0,043

0,026

0,600

1,140

0.032

0,086

1,512

0,096

0,031

0,022

0,715

1,291

0.032

0,083

1,305

0,091

0,030

0,019

0,618

1,300

0,29 6 0,23 9 0,20 3 0,11 1 0,10 8

y/y0

Koefisien Koreksi Debit (Cs): Perc

Q bawah pintu (m^3/dt)

Q Parshall (m^3/dt)

Cs

I

0,030

0,030

1.000

II

0,029

0,029

1.000

Kelompok 13

80

Laporan Praktikum Hidrolika III

0,026

0,026

1.000

IV

0,022

0,022

1.000

V

0,019

0,019

1.000

y rata

y1 rata

B

A

A1

(m)

(m)

(m)

(m^2)

(m^2)

I

0,296

0,036

0,133

0,016

II

0,239

0.034

0,107

0,015

III

0,203

0.035

0,091

0,016

IV

0,111

0.032

0,050

0,015

V

0,108

0.032

0,049

0,014

Perc

0.457

v

v1

h

h1

(m/dt)

(m/dt)

(m)

(m)

I

0,223

1,844

0,003

0,173

II

0,270

1,893

0,004

0,183

III

0,279

1,630

0,004

0,136

IV

0,442

1,512

0,010

0,117

V

0,380

1,305

0,007

0,087

Perc

Kelompok 13

80

Laporan Praktikum Hidrolika

Grafik Hubungan Antara Yo Dengan Q

Grafik Hubungan Antara Y/Yo Dengan Cd

Kelompok 13

80

Laporan Praktikum Hidrolika

VIII.8.KESIMPULAN 1.

Besarnya koefisien pengaliran (Cd) dalam percobaan ini didapat

dengan cara mengkalibrasikan alat ukur parshall dengan alat ukur aliran dibawah pintu. 2.

Koefisien pengaliran (Cd) ini merupakan perbandingan antara

Qactual (dari alat ukur Pharshall) dengan Qteoritis (dari perumusan). 3.

Harga Cd yang diperoleh berkisar antara 0.40695- 0.46465 (tidak

konstan). Hal ini membuktikan adanya perbedaan antara Qactual dengan Qteoritis ini karena pada perhitungan teoritis tidak

diperhitungkan

kehilangan energi akibat geseran yang terjadi dan akibat perubahan bentuk penampang saluran. 4.

Semakin tinggi muka air di depan ambang pintu maka semakin

besar pula debit yang mengalir, karena dengan bertambahnya tekanan maka kecepatan juga akan bertambah.

Kelompok 13

80