13. Venturimeter Nurra.docx

PERCOBAAN XIII ALAT UKUR VENTURIMETER

9.1 DASAR TEORI Venturimeter adalah suatu alat yang digunakan untuk mengukur debit aliran dalam pipa. Alat ini terdiri atas tabung pendek yang menyempit ke suatu tenggorok yang sempit ditengah. Tabung tersebut ditempatkan pada sambungan pipa. Alat ini dilengkapi dengan manometer untuk mengukur perbedaan tinggi tekanan, antara lubang pipa dan lubang tenggorokan venture. Adapunbagian-bagiandariVenturi Meter adalahsebagaiberikut :

Keterangan : A

: Bagianmasuk

B

: Bagianleher

C

: Bagiankeluar

D, G : Ruang piezometer E

: Lubangkeruang piezometer

F

: Lubangsadaptekananhulu

G

: Pelapis

H

: Lubangsadaptekananhilir

Untuk menghitung besar debit yang mengalir pada alat ukur venturi, prinsip persamaan Bernaulli dengan tinjauan di penampang masuk (inlet) dan penampang tenggorok (throat), sehingga didapatkan besaran parameter sebagai berikut:

90

A1 = 24 mm, A2 = 14 mm, Cd = 0,98 Gambar 12.1 Venturimeter

Persamaan Bernaullly pada bagian A1 dan A2 adalah sebagai berikut: 𝑉12

𝑃12

+ 2𝑔

+ Z1 = 𝛾

𝑉22 −𝑉12 2𝑔

=

𝑉22

+ 2𝑔

𝑃22 𝛾

+ Z2

11-1

𝑃22 −𝑃12

11-2

𝛾

Persamaan Kontinuitas : 𝐴1𝑥𝑉1= 𝐴2𝑥𝑉2

11-3

𝐴

𝑉1= 𝐴2 𝑥𝑉2

11-4

1

Persamaan 11-4 disubsitusi pada persamaan 11-2 didapatkan sebagai berikut: V2 =

1 2 √[1−(𝐴2⁄𝐴1) ]

× √2𝑔(ℎ2 − ℎ1)

11-5

Debit ideal adalah: 𝑄𝑖= 𝐴2 𝑥𝑉2 𝑄𝑖=

𝐴2

11-6 ×√2𝑔(ℎ2 − ℎ1)

11-7

2 √[1−(𝐴2⁄𝐴1) ]

Debit actual adalah: 𝑄𝑎=

𝑐𝑑×𝐴2 √[1−(𝐶𝑐×𝐴2)2 ]

× √2𝑔(ℎ2 − ℎ1)

11-8

Dengan memasukkan perbandingan diameter : 𝐴2 𝐷2

𝛽= √𝐴1=𝐷1

11-9

91

Persamaan 3-6 menjadi : 𝑄𝑎= 𝐾𝑥 A2 × √2𝑔(ℎ2 − ℎ1)

11-10

Dimana K adalah koefisien aliran venturimeter: 𝐾=

𝐶𝑑 √1− 𝐶𝑐2 ×𝛽 4

Nilai Cd dan K tergantung pada angka bilangan Reynold.

12.1TUJUAN PERCOBAAN Setelah melakukan percobaan ini, diharapkan mahasiswa dapat: 1. Menjelaskan parameter-parameter maupun variable-variabel

yang

berpengaruh terhadap besarnya nilai koefisien alat ukur venturimeter 2. Menghitung besarnya nilai koefisien alat ukur venturi meter 3. Membuat grafik hubungan antara nilai koefisien alat ukur venturimeter terhadap debit aliran

9.2 ALAT DAN BAHAN 1. Satu set rangkaian jaringan pompa air 2. Bak penampungan 3. Bak pembuangan 4. Stopwatch 5. Selang

9.3

LANGKAH KERJA 1. Menyiapkan alat dan bahan yang dibutuhkan. 2. Membuka kran pada rangkaian jaringan pipa dan memasang selang pada pipa yang akan digunakan. 3. Menyalakan mesin pompa air dan membuka krannya untuk mengalirkan air. Sebelum melakukan pembacaan tinggi tekanan air terlebih dahulu hilangkan gelembung udara yang ada pada selang dengan cara membuka dan menutup keran hingga gelembung udara benar-benar hilang. 4. Mencatat tinggi tekanan air pada pipa yang ditinjau( h1dan h2 ).

92

5. Mencatat waktu yang dibutuhkan air untuk memenuhi volume yang telah ditentukan (t) dengan menggunakan stopwatch. 6. Menambah debit air yang mengalir dengan memutar kran pada mesinpompa. Lakukan percobaan hingga lima kali dengan mengulang langkah kerja nomor 4 – 6.

9.4

DATA HASIL PERCOBAAN

Tabel 12.1 Data Laboratorium Venturimeter Pembacaan Tinggi Manometer No 1. 2. 3. 4. 5.

H1 (mm)

H2 (mm)

456 468 498 537 558

398 376 389 375 380

9.5

Hm (mm) 58 92 109 162 178

T (detik)

V (liter) 1 1 1 1 1

T1

T2

T3

8,90 7,99 6,78 5,76 3,68

8,86 6,80 6,98 5,98 3,75

8,30 7,50 6,55 5,65 3,58

T ratarata

Q (ltr/detik)

8,69 7,43 6,77 5,80 3,67

0,1151 0,1346 0,1477 0,1725 0,2725

ANALISA HASIL PERHITUNGAN V2 = V2 =

1 2 √[1−(𝐴2⁄𝐴1) ]

1 √[1−(14⁄24)2 ]

× √2𝑔(ℎ1 − ℎ2) × √2𝑥9.81(456 − 398)

V2 = 1.23 ×33,7336 V2 = 41,49 Untuk perhitungan selanjutnya dapat dilihat pada tabel perhitungan V2

93

Tabel 12.2 Hasil Perhitungan V2 Pembacaan Tinggi Manometer

No

H1 (mm) 456 468 498 537 558

1 2 3 4 5

H2 (mm) 398 376 389 375 380

T1 8,90 7,99 6,78 5,76 3,68

T (detik) T2 8,86 6,80 6,98 5,98 3,75

T3 8,30 7,50 6,55 5,65 3,58

T (ratarata)

V2

8,69 7,43 6,77 5,80 3,67

41,49 52,25 56,88 69,34 72,68

Debit Ideal : 𝑄𝑖= 𝑄𝑖=

𝐴2

×√2𝑔(ℎ1 − ℎ2)

2 √[1−(𝐴2⁄𝐴1) ]

14

×√2𝑥9.81(456 − 398)

2 √[1−(14⁄24) ]

𝑄𝑖= 17.23 𝑥 33,7336 = 581,231 𝑄=

𝑉 (𝑙𝑖𝑡𝑒𝑟) 𝑇𝑟𝑎𝑡𝑎−𝑟𝑎𝑡𝑎

𝐴2

=

1 8,69

= 0,1151

14

β = √𝐴1 = √24 = 0.8 Re =

4𝑄

4 𝑥 0,1151

= 1309144,67 Л.𝐷𝑜.𝑣 3.14 (0.14 𝑥 0.0000008) =

K = 0,775 ………………… Dari grafik hubungan bilangan Raynold Re dan perbandingan diameter. 𝑄𝑎= 𝐾𝑥 A2 × √2𝑔(ℎ1 − ℎ2) 𝑄𝑎= 0,775 𝑥 14 × √2 𝑥 9.81(456 − 398) 𝑄𝑎= 10,85 x 33,73 = 366,01

94

Tabel 12.3 Hasil Perhitungan

No 1 2 3 4 5

Pembacaan Tinggi Manometer H1 H2 (mm) (mm) 456 398 468 376 498 389 537 375 558 380

9.6

V (liter)

T (ratarata)

V2

Qi

Qa (hitungan)

Re

K

1 1 1 1 1

8,69 7,43 6,77 5,8 3,67

41,49 52,25 56,88 69,34 72,68

581,231 732,03 796,798 971,387 1018,23

366,01 462,755 501,108 610,908 640,366

1309144,68 1530937,22 1679936,31 1962010,92 3099408,55

0.775 0.778 0.774 0.774 0.774

ANALISIS HUBUNGAN a. Hubungan Qi dan K Tabel 12.4 Hasil Perhitungan Regresi

No. 1 2 3 4 5 ∑

y = Qi 581,326 732,149 796,928 971,545 1018,393 4100,341

x =K 0,775 0,778 0,774 0,774 0,774 3,875

X2 0,601 0,605 0,599 0,599 0,599 3,003

Y2 337939,64 536042,18 635093,45 943900,36 1037125,09 3490100,73

Xy 451 570 617 752 788 3177

Xy2 202975 324458 380469 565468 621317 2094687

sumber : Hasil Perhitungan dan Percobaan di Laboratorium  Rumus Persamaan Regresi y = a.x + b

=

(5 𝑥 3177)−(3,875 𝑥 4100,341) (5 𝑥 3,003)−(3,875)2

= -49202

95

=

(4100,341 𝑥 3,003)−(3,875 𝑥 3177) (5𝑥 3,003)−(3,875)2

= 38951

Jadi, persamaan regresi untuk grafik hubungan antara Qi dengan K adalah : Qi = a.x + b Q = -49202x + 38951 Qi = 49202 + 38951

Grafik hubungan antara Qi dan K 1200 1000

Nilai Qi

800 600

1018.393

971.545 796.928

732.149 581.326

y = -5E-06x + 0,7788 R² = 0,2278

400 200 0 0.775

0.778

0.774

0.774

0.774

Nilai K

Gambar 12.1 Grafik hubungan antara Qi dan K

b. Hubungan Qa dan K Tabel 12.5 Hasil Perhitungan Regresi No. 1 2 3 4 5 ∑

y = Qa x =K X2 Y2 Xy 366,010 0,775 0,601 133963,50 284 462,755 0,778 0,605 214142,12 360 501,108 0,774 0,599 251109,70 388 610,908 0,774 0,599 373208,92 473 640,366 0,774 0,599 410069,06 496 2581,148 3,875 3,003 1382493,29 2000 sumber : Hasil Perhitungan dan Percobaan di Laboratorium

Xy2 80462 129617 150434 223581 245663 829755

96

 Rumus Persamaan Regresi y = a.x + b

=

=

(5 𝑥 2000)−(3,875 𝑥 2581,148) (5 𝑥 3,003)−(3,875)2 )

= -30343

(2581,148 𝑥 3,003)−(3,875 𝑥 2000) (5𝑥 3,003)−(3,8752 )

= 24032,2

Jadi, persamaan regresi untuk grafik hubungan antara Qi dengan K adalah : Qa = a.x + b Q = -30343x + 24032,2 Qa = -30343 + 24032,2

Grafik hubungan antara Qa dan K 700 610.908

600

Nilai Qa

500 400

462.755

640.366

501.108

366.01

y = -7E-06x + 0,7788 R² = 0,2208

300 200 100 0 0.775

0.778

0.774

0.774

0.774

Nilai K

Gambar 12.2 Grafik hubungan antara Qa dan K

97

9.7

KESIMPULAN Dari hasilpengolahan data diketahuibahwa : 1. Debit Ideal (Qi) rata-rata dari percobaan pertama sampai kelima adalah 820,0682. 2. Debit Actual (Qa) rata-rata dari percobaan pertama sampai kelima adalah 516,2296. 3. Grafik hubungan antara Re dan K memperoleh nilai β = 0,8.

98

GAMBAR ALAT

1 Set Rangkaian Pipa (Venturi Meter)

Keterangan : Venturi terbuat dari aklirik transparan

99

12.10 FOTO DOKUMENTASI

100