• Author / Uploaded
• August Frost Xue

Citation preview

EKSPERIMENT 6 KEDALAMAN KRITIS - “SPESIFIK ENERGI” 1.

TUJUAN PERCOBAAN Untuk menyelidiki hubungan spesifik energi dengan kedalaman air.

2. PERALATAN •

Multi Purpose Teaching Flume

•

Hook and Point Gauge

•

Perangkat Pitot Tube

•

Adjustable Undershot Weir.

•

Jangka Sorong

•

Stopwatch

3. DASAR TEORI

KEDALAMAN KRITIS – “SPECIFIC ENERGY“ ZULKARNAIN 06 0404 026

HELEN NJO 06 0404 068

Hal :

NURIAMAN 06 0404 108

Di dalam aliran seragam, kedalaman air di sepanjang saluran adalah konstan yang dikenal dengan kedalaman normal. Garis tenaga adalah sejajar dengan permukaan air dan dasar saluran. Demikian juga kecepatan di sepanjang saluran juga konstan, jadi profil muka air dapat diperoleh dengan hanya menghitung kedalaman aliran di suatu tampang. Di dalam aliran tidak seragam, garis tenaga tidak sejajar dengan garis muka air dan dasar saluran. Kedalaman dan kecepatan aliran di sepanjang saluran tidak konstan. Pengaliran ini terjadi apabila tampang lintang sepanjang saluran tidak konstan, seperti sungai, atau juga di saluran seragam (irigasi) di daerah dekat bangunan (bendung) atau di ujung saluran. Analisis aliran tidak seragam biasanya bertujuan untuk mengetahui profil aliran di sepanjang saluran atau sungai. Analisis ini banyak dilakukan di dalam perencanaan perbaikan sungai atau penanggulangan banjir, terutama didalam menentukan elevasi puncak tanggul, daerah genangan, elevasi jembatan, dan sebagainya. Meskipun aliran banjir di sungai merupakan aliran tidak mantap (unsteady flow), tetapi sering analisis profil muka air di sepanjang saluran dilakukan berdasarkan aliran mantap dengan menggunakan debit puncak dari hidrograf banjir. Dalam hal ini analisis aliran menjadi jauh lebih mudah dan hasil hitungan akan lebih aman, karena debit yang diperhitungkan adalah debit puncak yang sebenarnya terjadi sesaat, tetapi dalam analisis ini dianggap terjadi dalam waktu lama. Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air setiap beratnya pada setiap penampang saluran, diperhitungkan terhadap dasar saluran.

E = y+

V2 2g

Persamaan di atas menunjukkan bahwa energi spesifik sama dengan jumlah kedalaman air dan tinggi kecepatan. Karena V = Q/A. Persamaan energi spesifik di atas dapat dituliskan sebagai berikut:

E = y+

Q2 2.g . A2

KEDALAMAN KRITIS – “SPECIFIC ENERGY“ ZULKARNAIN 06 0404 026

HELEN NJO 06 0404 068

Hal :

NURIAMAN 06 0404 108

Untuk harga debit yang konstan, harga kedalaman kritis yc pada saat energi apesifik adalah minimum. Emin, dapat ditentukan dengan persamaan:

δE =0 δy 1−

Q2 =0 3 g .b 2 . yc

dan yc = 3 Jika Qb=q

→

Q2 g .b 2

yc=3q2g

Energi sepesifik minimum Ec sehubungan dengan kondisi kritis adalah : Ec=yc+Q22g*b2yc2

......... (1)

Jika : q2g=yc3 →

q2=yc3*g

......... (2)

Substitusi persamaan (2) ke persamaan (1) : Ec=yc+Q22g*b2*yc2=yc+q22g*yc2 =yc+yc3*g2g*yc2 Ec=yc+yc2=32yc Harga energi spesifik minimum dapat juga dinyatakan sebagai berikut: 3 Emin = . yc 2

Itu berarti bahwa kondisi pengaliran kritis terjadi apabila tinggi energy spesifik 1,5 kali kedalaman pengaliran untuk menyatakan suatu pengaliran dapat juga digunakan Froud Number (Fr). dimana kondisi aliran kritis : Fr=Vcyc*g=1 Jika : Fr = 1

………. aliran kritis

Fr > 1

………. aliran superkritis

Fr ≤ 1

………. aliran subkritis KEDALAMAN KRITIS – “SPECIFIC ENERGY“

ZULKARNAIN 06 0404 026

HELEN NJO 06 0404 068

Hal :

NURIAMAN 06 0404 108

4. PROSEDUR PERCOBAAN a. Pastikan bahwa flume sudah horizontal. b. Tempatkan Adjustable Undersot Weir pada flume secara vertical dengan tepi bawahnya 20 mm di atas dasar flume. c. Alirkan air ke dalam flume sampai setinggi y0. d. Dengan air setinggi y0, ukurlah debit (Q), y1. e. Naikkan weir secara bertahap menjadi 40 mm dan seterusnya, dengan tetap menjaga ketinggian y0 seperti ketinggian semula (dengan cara merubah debit). f. Pada masing-masing tinggi bukaan Gate itu, ukur dan catatlah harga-harga Q, y1.

3. PERHITUNGAN DEBIT DI BAWAH SELUICE GATE Yg

Yo

Y1

Q

Ao

A1

Vo

V1

1

(mm) 10

(mm) 110

(mm) 10

(L/dtk) 0,5

(bxYo) 8360

(bxY1) 760

(Q/Ao) 59,809

(Q/A1) 657,895

2

15

110

14

0,75

8360

1064

89,713

704,887

3

20

110

18

0,95

8360

1368

113,636

694,444

4

25

110

19.5

1,1

8360

1482

131,579

742,240

5

30

110

23

1,39

8360

1748

166,268

795,195

No

Eo

E1

Yc

Emin

Vc

Nf

110,182

32,060

16,401

24,602

401,121

1

110,410

39,324

21,492

32,238

459,169

1

110,658

42,580

25,160

37,741

496,813

1

110,882

47,580

27,744

41,615

521,694

1

111,409

55,229

32,427

48,641

564,014

1

KEDALAMAN KRITIS – “SPECIFIC ENERGY“ ZULKARNAIN 06 0404 026

HELEN NJO 06 0404 068

Hal :

NURIAMAN 06 0404 108

Lebar Weir : 76 mm Data no.1 Yg = 10 mm Yo = 110 mm Y1 = 10

mm

Q = 0.5 L/dtk = 0,5 × 106 mm3/dtk B g

= 76 mm

= 9810 mm/dtk2

Perhitungan Data I : Ao = b × Yo

A1 = b × Y1

= 76 × 110

= 76 × 10

= 8360 mm2

= 760 mm2

V0=QA0

V1=QA1

= 0.5 × 106

= 0.5 × 106

8360

760

= 59,809 mm/dtk

= 657,895 mm/dtk

Eo = Yo + Vo2

E1 = Y1 + V12

2×g

2×g

= 110 + ( 59,809 )2

= 10 +

2 (9810)

(657,895)2 2 (9810)

= 110,182 mm

= 32,060 mm

Yc=3Q2g*b2 =3(0,5*106)29810(76)2 = 16,401 mm Emin=32yc=32*16,401=24,602 mm

KEDALAMAN KRITIS – “SPECIFIC ENERGY“ ZULKARNAIN 06 0404 026

HELEN NJO 06 0404 068

Hal :

NURIAMAN 06 0404 108

Vc=Emin-Yc2g=24,602-16,4012(9810)=401,121 mm/dtk Nf =Froude Number =Vcyc*g=401,12116,401*9810=1 Data no.2 Yg = 15 mm Yo = 110 mm Y1 = 14

mm

Q = 0.75 L/dtk = 0,75 × 106 mm3/dtk B g

= 76 mm

= 9810 mm/dtk2

Perhitungan Data II : Ao = b × Yo

A1 = b × Y1

= 76 × 110

= 76 × 14

= 8360 mm2

= 1064 mm2

V0=QA0

V1=QA1

= 0,75 × 106

= 0,75 × 106

8360

1064

= 89,713 mm/dtk

= 704,887 mm/dtk

Eo = Yo + Vo2

E1 = Y1 + V12

2×g

2×g

= 110 + ( 89,713 )2

= 14 +

2 (9810)

(704,887)2 2 (9810)

= 110,410 mm

= 39,324 mm

Yc=3Q2g*b2 =3(0,75*106)29810(76)2 = 21,492 mm

KEDALAMAN KRITIS – “SPECIFIC ENERGY“ ZULKARNAIN 06 0404 026

HELEN NJO 06 0404 068

Hal :

NURIAMAN 06 0404 108

Emin=32yc=32*21,492=32,238 mm Vc=Emin-Yc2g=32,238-21,4922(9810)=459,169 mm/dtk Nf =Froude Number =Vcyc*g=459,16921,492*9810=1 Data no.3 Yg = 20 mm Yo = 110 mm Y1 = 18

mm

Q = 0.95 L/dtk = 0,95 × 106 mm3/dtk B g

= 76 mm

= 9810 mm/dtk2

Perhitungan Data III : Ao = b × Yo

A1 = b × Y1

= 76 × 110

= 76 × 18

= 8360 mm2

= 1368 mm2

V0=QA0

V1=QA1

= 0,95 × 106

= 0,95 × 106

8360

1368

= 113,636 mm/dtk

= 694,444 mm/dtk

Eo = Yo + Vo2

E1 = Y1 + V12

2×g

2×g

= 110 + ( 113,636 )2 2 (9810)

= 18 +

(694,444)2 2 (9810)

= 110,658 mm

= 42,580 mm

Yc=3Q2g*b2 =3(0,95*106)29810(76)2 KEDALAMAN KRITIS – “SPECIFIC ENERGY“ ZULKARNAIN 06 0404 026

HELEN NJO 06 0404 068

Hal :

NURIAMAN 06 0404 108

= 25,160 mm/dtk Emin=32yc=32*25,160=37,741 mm Vc=Emin-Yc2g=37,741-25,1602(9810)=496,813 mm/dtk Nf =Froude Number =Vcyc*g=496,81325,160*9810=1 GRAFIK Grafik hubungan antara Emin dengan Yc

Grafik hubungan antara Yg dengan Yc

Grafik hubungan antara Eo dengan Yo Grafik hubungan antara E1 dengan Y1

Grafik gubungan antara Yc dengan Vc

KEDALAMAN KRITIS – “SPECIFIC ENERGY“ ZULKARNAIN 06 0404 026

HELEN NJO 06 0404 068

Hal :

NURIAMAN 06 0404 108

6. KESIMPULAN •

Semakin tinggi bukaan pintu (Yg), maka energi spesifik semakin besar.

•

Nilai / harga dari E0 dan E1 seharusnya sama, tetapi dalam percobaan ini berbeda jauh. Hal ini mungkin disebabkan karena kurang teliti dalam melakukan percobaan ataupun terdapat kesalahan pada alat.

•

Losses akibat weir sangat kecil.

•

Didapat Bilangan Froude rata-rata, Nf=1,00.

•

Makin besar bukaan pintu (Yg), maka makin besar pula kedalaman kritis (Yc).

•

Makin bedar kedalaman kritis (Yc), maka makin besar energi spesifik kritis (Emin).

•

Walaupun Y0 tetap, tetapi E0 semakin bertambah besar. Hal ini disebabkan karena bukaan pintu yang semakin besar sehingga untuk mempertahankan ketinggian Yo, maka debit diperbesar.

•

Semakin besar Y1, maka semakin besar pula E1.

•

Kurva / grafik energi spesifik terbentuk dari komponen energi potensial yang mempunyai kemiringan 450 dan kurva energi kinetik yang terbentuk dengan menghubungkan nilai E0-Y0, Ec-Yc, dan E1-Y1.

KEDALAMAN KRITIS – “SPECIFIC ENERGY“ ZULKARNAIN 06 0404 026

HELEN NJO 06 0404 068

Hal :

NURIAMAN 06 0404 108

7. DOKUMENTASI

Multi Purpose Teaching Flume

KEDALAMAN KRITIS – “SPECIFIC ENERGY“ ZULKARNAIN 06 0404 026

HELEN NJO 06 0404 068

Hal :

NURIAMAN 06 0404 108

Multi Purpose Teaching Flume dan praktikan yang bersangkutan

KEDALAMAN KRITIS – “SPECIFIC ENERGY“ ZULKARNAIN 06 0404 026

HELEN NJO 06 0404 068

Hal :

NURIAMAN 06 0404 108