laporan praktikum (02)

8/20/2019 Laporan praktikum (02)

1/19

MODUL 02

ALIRAN DALAM PIPA

Nama Praktikan : Genniya Haya Nur Sadrina

NIM : 153130!

"e#$m%$k&S'i(t : ) & 11*00+12*00

,an--a# Praktikum : 2 Okt$.er 201

,an--a# Pen-um%u#an : / Okt$.er 201

P M$du# : Gi#an- ,rina

Aiten yan- ertu-a : Ha%ari Damayanti

PROGRAM S,UDI ,"NI" LING"UNGAN

4A"UL,AS ,"NI" SIPIL DAN LING"UNGAN

INS,I,U, ,"NOLOGI ANDUNG

201


2/19

I* ,UUAN1. Mengukur perbedaan tinggi tekan pada piezometer water manometer dan

u-tube mercury manometer .2. Menghitung koefsien riksi (), koefsien Hazen-Williams (), dan koefsien

kekasaran Manning (n) dalam perpipaan.

II* PRINSIP DASAR!rinsip dasar perobaan ini adalah dengan mengamati perbedaan ketinggian

"ang tampak pada piezometer dan manometer dapat ditentukan koefsien

riksi, koefsien Hazen Williams, dan koefsien manning dalam perpipaan. !ada

perobaan ini #uga digunakan debit "ang ber$ariasi untuk mengamati

perbedaan ketinggian pada manometer.

III* ,ORI DASAR

1. ,a.un- Piezometer %abung piezometer merupakan alat ukur tekanan "ang paling sederhana

"ang terdiri dari tabung tegak berisi &uida untuk mengukur tekanan.'ntuk menghitung tekanan,

! ρ g h !o

*arena salah satu u#ung piezometer terbuka, maka !o +, sehingga

tekanan "ang dapat kita ukur adalah gauge pressure sebesar ! ρ

g h.

lat ini dapat digunakan untukmenghitung tekanan "ang relati keil

dan tidak dapat menghitung tekanan

udara $akum.

2. U-tube manometer

U-tube manometer adalah alat ukur

tekanan "ang berbentuk huru ' dan berisi &uida untuk mengukur

tekanan. !erbedaan U-tube manometer dan tabung piezometer adalah '-

%ube dapat menghitung tekanan pada lebih dari satu sistem. !ada

perobaan ini #enis manometer "ang digunakan adalah U-tube manometer

dierensial, "akni U-tube manometer "ang tertutup di kedua u#ungn"a dan

menggunakan dua &uida "ang berbeda.

'ntuk menghitung tekanan

bin/ebook.gi0

dotopi&hapse+2.2pag

etheor"a

https://ecourses.ou.edu/cgi-bin/ebook.cgi?doc=&topic=fl&chap_sec=02.2&page=theoryhttps://ecourses.ou.edu/cgi-bin/ebook.cgi?doc=&topic=fl&chap_sec=02.2&page=theoryhttps://ecourses.ou.edu/cgi-bin/ebook.cgi?doc=&topic=fl&chap_sec=02.2&page=theoryhttps://ecourses.ou.edu/cgi-bin/ebook.cgi?doc=&topic=fl&chap_sec=02.2&page=theoryhttps://ecourses.ou.edu/cgi-bin/ebook.cgi?doc=&topic=fl&chap_sec=02.2&page=theoryhttps://ecourses.ou.edu/cgi-bin/ebook.cgi?doc=&topic=fl&chap_sec=02.2&page=theory


3/19

! ρ

1gh1 - ρ

2gh2 3

ρ 4gh4 !5

*arena pada perobaan ini

u#ung manometer memiliki

ketinggian "ang sama, maka

h4 + sehingga

! ρ

1gh1 3 ρ

2gh2 !5

%ekanan akan bertambah berbanding lurus dengan pertambahan

keadalaman. 6emakin dalam (ke arah ba7ah) akan semakin besar

tekanann"a.

3* "$eien (riki 6(78 k$eien Ha9en+i##iam 6;78 dan k$eien

Mannin- 6n7a. *oefsien riksi

*oefsien riksi didapatkan dari persamaan 8ar"-Weisbah

hL = f Ld

v2 g

9999999999999999999999999999999999

999 (1)*eterangan

H:Headloss

f koefsien riksi

;keepatan

gperepatan gra$itasi

8diameter pipa

:pan#ang pipa

b. *oefsien Hazen-Williams

V =0,8492CD0,63

S0,54

99999999999999999999999

99..99 (2)

dengan D=

A P

*eterangan ;keepatan (m/s)


4/19

!penampang basah6gradien hidrolisis

. *oefsien ManningHubungan antara keepatan dengan gradien head loss dan radius

hidrolik adalah; < √ RS

< merupakan koefsien

8engan mensubstitusi nilai < ke dalam persamaan "ang

sebelumn"a, maka akan didapatkan

;

1

n =2/4

61/299999999999999999999999999999999

99999 (4)*eterangan

;keepatan

nkoefsien Manning

=#ari-#ari hidrolisis6gradien hidrolisis

* eni+eni A#iranliran &uida dapat diaktegorikana. liran laminar

liran dengan &uida "ang bergerak dalam lapisan-lapisan, atau lamina-

lamina dengan satu lapisan melunur seara lanar . 8alam aliran

laminar ini $iskositas berungsi untuk meredam keendrungan

ter#adin"a gerakan relati antara lapisan.b. liran turbulen

liran dimana pergerakan dari partikel 3 partikel &uida sangat tidak

menentu karena mengalami perampuran serta putaran partikel antar

lapisan, "ang mengakibatkan saling tukar momentum dari satu bagian

&uida kebagian &uida "ang lain dalam skala "ang besar. 8alam

keadaan aliran turbulen maka turbulensi "ang ter#adi membangkitkan

tegangan geser "ang merata diseluruh &uida sehingga menghasilkan

kerugian 3 kerugian aliran.. liran transisi

liran transisi merupakan aliran peralihan dari aliran laminar ke aliranturbulen.

!ada pipa


5/19

• liran laminar ter#adi #ika ?=e @21++

• 'ntuk kondisi 21++ @ ?=e AB+++ disebut turbulen

• 'ntuk kondisi 21++ @ ?=e @ B+++ diklasifkasikan sebagai aliran transisi

5eberapa persamaan di ba7ah ini #uga digunakan untuk melakukan perhitungandan pengolahan data hasil perobaan.

Head LossTur bulen:Q=0.2785 D2.63S0.54 999.. (B)

denganS=hll 999.. (C)

Q= A . v 999.. (>)

Head Loss Piezometer = Δh Piezometer 999.. (D)

Head Loss U-tube = 12.6 Δh U-tube999.. (E)

! a"tua# =Vair

t rata−rata 999.. (F)

*eterangan

;air $olume air

t rata-rata 7aktu rata-rata

I2C1+-> m2/s8ensitas FFC.4>>2C kg/m4

,a.e# 1* Data Pen-ukuran di La.$rat$rium

;aria

si

H piezometer (mm) H u-tube (mm) % (s)

% rata-

rata (s) 5 I J

1 BF+ 2E+ 22+ 24C 1E.B+K 1E.24K

1E.BC

1E.4>

2 BC+ 44C 22+ 24+ 24.DFK 2B.2FK

24.DD

24.FC

4 B4+ 4>B 22B 22F 4>.+1K 4>.+>K

4C.FE

4>.+2

B C+C 2>+ 21C 24C 1>.F>K 1>.EFK 1>.F4


6/19

1>.FBC BDC 4++ 22+ 244 1F.D>K 1F.>4K

1F.>E

1F.>F

> C2+ 24C 21C 24E 1C.CDK 1C.C4K

1C.CB

1C.CC

D C1+ 2C+ 21C 24D 1>.B>K 1>.1EK1>.BF

1>.4E

E BDC 4+C 22+ 242 2+.C1K 2+.F>K

2+.>C

2+.D1

F BB+ 4BC 22+ 24+ 2C.C+K 2C.4FK

2C.41

2C.B+

1+ C2+ 2B+ 21> 24D 1>.E1K 1>.CDK

1C.FC

1>.BB

$%umber& Pen'u"uran di Laboratorium(

+ E+ 1++ 12+

F2+

FB+

F>+

FE+

1+++

1+2+

() - +L2 - +.+D 1+++.CE

= 1

Denita

8ensitas

!ol"nomial

(8ensitas)

6ebelum melakukan

pengolahan data, perlu diketahui densitas dan $iskositas kinematis. ?ilai

densitas dan $iskositas kinematis didapatkan dari hubungan dengan

temperatur.


7/19

Melalui grafk, diperoleh persamaan densitas "aitu ρ -+.++4>%2 -

+.+>FC% 1+++.>.

Maka, densitas pada saat % 2D.CG< adalah ρ -+.++4>.(2D.C2) 3 +.+>FC.2D.C 1+++.>

ρ FFC.4>>2C kg/m4

+ 2+ B+ >+ E+ 1++ 12+

+

+

+

+

+

() +L2 - + += +.FE

), dimana merupakan luas daerah "ang bisa diperoleh

dengan perhitungan sebagai berikut

π 4 8

2


8/19

π 4 (+.++4)

2 D.+>EC1+-> m2

*eterangan

luas penampang8 diameter pipa

8ari hasil perhitungan-perhitungan tersebut, maka dapat diperoleh

data-data seperti "ang tertera pada tabel berikut ini .

,a.e# 2* Data Hai# Per'itun-an

6m&7>2

6m&7

1 +.21+ +.+1C 1E.4> C.BB>1+-

>

+.DD+B +.CF4C

12 +.11C +.+1+ 24.FC B.1DC41

+->+.CF+D +.4BEF

24 +.+>> +.++C 4>.+2 2.DD>21

+->+.4F2D +.1CB2

CB +.2BC +.+2+ 1>.F4 C.F+>>1

+->+.E4C> +.>FE2

CC +.1DC +.+14 1F.>F C.+DED1

+->+.D1EB +.C1>2

4> +.2EC +.+24 1C.CC >.B4+E1

+->+.F+FD +.E2DD

+D +.2>+ +.+22 1>.4E >.1+C+1

+->+.E>4> +.DBCF

>E +.1D+ +.+12 2+.D1 B.E2EC1

+->+.>E41 +.B>>>

2F +.+FC +.+1+ 2C.B+ 4.F4D+1

+->+.CC>F +.41+2

21+ +.2E+ +.+21 1>.BB >.+E2D1

+

->

+.E>+C +.DB+C

2$%umber& Perhitun'an(

Per'itun-an untuk Pie9$meter Man$meter

HL Pie9$meter ∆ ' Pie9$meter

,a.e# 3* Per'itun-an Pie9$meter Man$meterPei9$meter


9/19

+F +.>42

2+.11

C

+.21F +.BB+ +.B>D

4+.+>>

+.12C +.42C +.4C4

B+.2BC

+.B>D +.>>2 +.>E4

C+.1DC

+.44B +.CC4 +.CDD

>+.2EC

+.CB4 +.D1F +.D4>

D+.2>+

+.BF> +.>EB +.D+B

E

+.1D

+ +.42B +.CBB +.C>F

F+.+FC

+.1E1 +.4FD +.B2C

1++.2E+

+.C4B +.D12 +.D4+

(sumber perhitungan)

+.1 +.2 +.4 +.B +.C +.> +.D +.E +.F

+

+.+C

+.1

+.1C

+.2

+.2C

+.4

() +.4> - +

>?2 + HL

$L2 - H:

:inear ($L2 - H:)

:inear ($L2 - H:)


10/19

+.1 +.2 +.4 +.B +.C +.>

+

+

+

+

+

++

+

() + += +.F>

S + = aktua#

6 - O aktual

:inear (6 - O aktual)

+.4 +.B +.C +.> +.D +.E

+

+.2

+.B

+.>

+.E

1

() 1.21 +.+1

= +.FE

S?0*5 + >

6L+.C - $

:inear (6L+.C - $)

+.1 +.2 +.4 +.B +.C +.>

+

+.1

+.2

+.4

+.B

+.C

+.>

+.D+.E

+.F

() 1.BC +.+1

= +.FE

S + >?2

6 - $L2

:inear (6 - $L2)


11/19

Per'itun-an "$eien

a) *oefsien riksi ()

!ersamaan (1) menun#ukkan bah7a h: f

L v

2 gd (!ersamaan 8ar"

Weisbah)h L

2 gd v

2

S

2 gd v2

!ada kur$a, ditun#ukkan bah7a " +.4CC4. !ersamaan tersebut

menun#ukkan hubungan antara kuadrat keepatan dengan gradien

head loss dalam persamaan garis di mana +.4CC4 adalah nilai gradien

garis, " adalah nilai gradien head loss, dan adalah kuadrat

keepatan.

Pleh karena itu, dapat ditentukan bah7a

2 gd senilai dengan

gradient persamaan garis linear, maka

2 gd +.4CC4

Qadi, besar koefsien riksi adalah

2 ! 9.8 ! 0.003 +.4CC4

+.+2+EF

b) *oefsien Hazen-Williams (4 6+.CB, sehingga

$ 0.2785CD

A 6+.CB

Qika dilihat ada kur$a, ditun#ukkan bah7a " ER-+>. !ersamaan

tersebut menun#ukkan hubungan antara 6 dengan debit aktual dalam

persamaan garis linear di mana ER-+> merupakan nilai gradien garis,

" merupakan debit aktual, dan merupakan gradien head loss (6).8ari persamaan Hazen-Williams di atas, dapat ditentukan bah7a

+.2DEC < I 82.>4 senilai dengan gradien persamaan garis linear,

maka+.2DEC < 8 E 1+->

Qadi, didapatkan koefsien Hazen-Williams sebesar+.2DEC < +.++4 E 1+->

2

:

2.>4

2.>4

2.>4


12/19

C 12B.++B

) *oefsien Manning8ari persamaan (4), diperoleh

$ 1

n =2/4 61/2

Qika dilihat ada kur$a, ditun#ukkan bah7a " 1.21+. !ersamaan

tersebut menun#ukkan hubungan antara akar gradien head loss (61/2)

dan keepatan dalam persamaan garis linear adalah " di mana 1.21+

adalah nilai gradient garis, " adalah keepatan, dan adalah akar

gradien head loss.

8ari persamaan Hazen-Williams di atas, dapat ditentukan bah7a 1n

=2/4 senilai dengan gradien persamaan garis linear, maka1

n =2/4 1.21+

8i mana = adalah radius hidrolis, = Area terbasahi

"eliling terbasahi

=

π R

2 π R

1

2 =

Qadi, koefsien mannin' dapat dihitung sebesar

1

n (12 R) 2/4 1.21+1

n (12 0.0015) 2/4 1.21+n >.E2211+-4

Per'itun-an U-Tube Manometer

HL U+,u.e @ 12*! ∆ ' U+,u.e

,a.e# * Per'itun-an U-tube Manometer

U+,u.e+>

+.CD>C>

+.>++CD

2

+.12

> +.2B+B

+.B>41

4

+.BF+4

>4 +.+> +.12+2 +.41EC +.4B>D

2


13/19

4 2 B

B+.2C2 +.BE+F

+.>D4BC

+.>F4BE

C+.1>4E +.412C

+.C44>+

+.CCF1+

>+.2EFE +.CC4+

+.D2>22

+.DB4>D

D+.2DD2 +.C2F+

+.D+F+4

+.D2D42

E+.1C12 +.2EEC

+.C11+>

+.C4D1>

F+.12> +.2B+B

+.B>414

+.BF+4>

1++.2>B>

+.C+BF>

+.>F1BB

+.D1+>+

(sumber perhitungan)

+.1 +.2 +.4 +.B +.C +.> +.D +.E +.F

+

+.+C

+.1

+.1C

+.2

+.2C

+.4

+.4C

() +.4B +

= +.FD

>?2 + Head L$

$L2 - Head :oss

:inear ($L2 - Head

:oss)

:inear ($L2 - Head

:oss)

+ +.1 +.2 +.4 +.B +.C +.>

+

+

+

+

+

+

+

+

() + +

= +.FB

S + =aktua#

6 - Oaktual

:inear (6 - Oaktual)


14/19

+.4 +.B +.C +.> +.D +.E

+

+.2

+.B

+.>

+.E

1

() 1.2> - +.+2= +.FD

S?0*5 + >

6L+.C - $

:inear (6L+.C - $)

+ +.1 +.2 +.4 +.B +.C +.>

+

+.1

+.2

+.4+.B

+.C

+.>

+.D

+.E

+.F

() 1.BE +

= +.FD

S + >?2

6 - $L2

:inear (6 - $L2)

Per'itun-an k$eiena) *oefsien riksi ()

!ersamaan (1) menun#ukkan bah7a h: f L v2 gd (!ersamaan 8ar"

Weisbah)

h L

2 gd v

2

S

2 gd v2

!ada kur$a, ditun#ukkan bah7a " +.4BB . !ersamaan tersebutmenun#ukkan hubungan antara kuadrat keepatan dengan gradien

2

:


15/19

head loss dalam persamaan garis di mana +.4BB adalah nilai gradien

garis, " adalah nilai gradien head loss, dan adalah kuadrat

keepatan.

Pleh karena itu, dapat ditentukan bah7a

2 gd senilai dengan

gradient persamaan garis linear, maka

2 gd +.4BB

Qadi, besar koefsien riksi adalah

2 ! 9.8 ! 0.003 +.4BB

+.+2+22

b) *oefsien Hazen-Williams (4 6+.CB, sehingga

$ 0.2785CD

A 6+.CB

Qika dilihat ada kur$a, ditun#ukkan bah7a " ER-+> atau E1+>.

!ersamaan tersebut menun#ukkan hubungan antara 6 dengan debit

aktual dalam persamaan garis linear di mana ER-+> merupakan nilai

gradien garis, " merupakan debit aktual, dan merupakan gradien

head loss (6).

8ari persamaan Hazen-Williams di atas, dapat ditentukan bah7a

+.2DEC < I 82.>4 senilai dengan gradien persamaan garis linear,

maka

+.2DEC < 8 E 1+->

Qadi, didapatkan koefsien Hazen-Williams sebesar

+.2DEC < +.++4 E 1+->

C 12B.++B

) *oefsien Manning

8ari persamaan (4), diperoleh

2.>4

2.>4

2.>4


16/19

$ 1

n =2/4 61/2

Qika dilihat ada kur$a, ditun#ukkan bah7a " 1.2CC. !ersamaan

tersebut menun#ukkan hubungan antara akar gradien head loss (6

1/2

)dan keepatan dalam persamaan garis linear adalah " di mana 1.2CC

adalah nilai gradient garis, " adalah keepatan, dan adalah akar

gradien head loss.

8ari persamaan Hazen-Williams di atas, dapat ditentukan bah7a1

n

=2/4 senilai dengan gradien persamaan garis linear, maka

1

n =2/4

1.2CC

8i mana = adalah radius hidrolis, = Area terbasahi

"eliling terbasahi

= π R

2 π R 1

2 =

Qadi, koefsien mannin' dapat dihitung sebesar

1

n (1

2 R)2/4 1.2CC

1

n (1

20.0015) 2/4 1.2CC

n >.CDDC1+-4

++ kg/m4 sedangkan air adalah FFD

kg/m4.

Melalui hasil pengolahan data dan grafk "ang telah dibuat, dapat

disimpulkan bah7a gradient grafk-grafk tersebut mengandung unsur

koefsien "ang dapat men#adi $ariable bebas dalam perhitungan tinggi

tekan aliran.

2


17/19

5esar koefsien untuk besi pada reerensi adalah < FC-1++ dan n

+.+1C, sedangkan untuk tidak dapat dipastikan karena nilain"a

tergantung dari diameter dan bilangan =e"nolds. 6edangkan, dari hasil

perobaan diperoleh besar koefsien < adalah FC.C>2F untuk piezometer

dan 1+1.+C21 untuk '-%ube manometer sedangkan besar koefsien n

adalah +.++F>>C untuk piezometer dan +.++F1CC untuk '-%ube

manometer. Hal ini menun#ukkan bah7a ter#adi perbedaan nilai koefsien

"ang diperoleh melalui perobaan dengan reerensin"a. Hal ini disebabkan

ketidaktelitian pengamat dalam melakukan perobaan saat mengamati

ketinggian serta aktor pembulatan angka di belakang koma.

?ilai < "ang diperoleh dari perobaan piezometer sudah masuk

range nilau reerensi, sedangkan untuk u-tube manometer mendekati

batas akhir range reerensi. 'ntuk nilai n, masih belum menapai nilai

+.+1C tetapi sudah mendekati nilai +.+1.

CD1DC

4 +.+FB +.+FE1F2

+.++D +.4CD4C41

B +.2+4 +.2+CE4E

+.+1C +.DBF1112

C +.24+ +.2

2F1B

+.+1D +.E

44F1


18/19

4C

2. *oefsein riksi (), koefsien Hazen-Williams (4 1C+.DD+C +.++>B2>B +.+4>ED2 1B4.D+4D +.++>C4D

C +.+4D2>> 1B2.242C +.++>CD2

=ata-rata +.+BFB2D 144.F1FC +.++DB2F

F +.++F+EE

2 +.+1>2EE 1>D.4424 +.++>++2

4 +.+1DC1E 1C>.+BCF +.++>22BB +.+1DFEE 1BF.4CD4 +.++>4+D

C +.+1E1E> 1BD.E+C1 +.++>4B2

=ata-rata +.+21B>C 1B>.CEDC +.++>DF4

8ari hasil perobaan, didapatkan nilai-nilai koefsien sebagai berikut.

!iezometer +.+D>E '-%ube

+.++D1+

< FC.C>2F < 1+1.+C21

n +.++F>>C n +.++F1CC

I)* DA4,AR PUS,A"A

Sramoll, *urt, ?go,


19/19

laporan praktikum (02)

Documents