Pancaran Jet Fluida [PDF]

Citation preview

Penuntun Praktikum Mekanika Fluida & Hidrolika



KELOMPOK IV



Percobaan 3. PANCARAN (JET) FLUIDA



A. Teori Percobaan Percobaan pancaran fluida adalah merupakan salah satu cara untuk menghasilkan usaha serta daya dari suatu fluida yang ada dengan memanfaatkan tekanan. Akibat tekanan tersebut, fluida/zat cair akan memancar dengan kecepatan yang tinggi, dimana gaya tumbukan yang dihasilkan oleh suatu pancaran fluida (jet impact) dapat diukur dan dibandingkan dengan besar laju aliran momentum dalam pancaran tersebut. Percobaan ini didasarkan atas hukum kelembaman Newton: “Sebuah benda akan tetap berada dalam keadaan diam atau bergerak dalam kecepatan yang beraturan dalam garis lurus sampai suatu pengaruh akibat beban luar“. Derajat perubahan momentum dari suatu benda adalah sebanding dengan gaya yang bekerja pada benda itu dan arahnya sama dengan arah gaya yang bekerja. Terhadap setiap gerakan aksi dan reaksi yang bekerja bersama-sama, maka pancaran fluida yang terjadi simetris dalam arah sumbu x. Pada percobaan ini air akan terpancar keluar dari nozzle dan kemudian menumbuk piringan. Besarnya laju momentum piringan adalah = AV1 cos  dengan:



1 A = luas penampang ujung nozzle/corot  . .D 2 4







= berat spesifik (=berat jenis) fluida



  g



 = rapat massa fluida g



= percepatan gravitasi



VO = kecepatan awal, saat keluar dari nozzle V1 = kecepatan air pada saat menumbuk piringan  = sudut dalam piringan Setelah air menumbuk piringan, air akan jatuh tidak pada posisi lurus tetapi terpancar, dimana arah pancaran air dipengaruhi oleh sudut dalam piringan. Pada percobaan ini dapat II - 1 Laboratorium Mekanika Fluida & Hidrolika – Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UKIP



Penuntun Praktikum Mekanika Fluida & Hidrolika



KELOMPOK IV



diamati efek tumbukan pada tiga model piringan yaitu: datar, cekung, dan setengah bola. Besarnya gaya yang ditimbulkan akibat pancaran fluida untuk masing-masing piringan adalah sebagai berikut:  Untuk piring datar



Fy  



Q2 A



(2.5)



 Untuk piringan cekung



Fy 



3.Q 2 2A



(2.6)



 Untuk piringan setengah bola



Fy 



2.Q 2 A



(2.7)



dengan:



 = rapat massa air. Q = debit air yang mengalir. A = luas penampang ujung corot (nozzle).



B. Maksud dan Tujuan Percobaan 



Memahami konsep momentum aliran







Menentukan gaya tumbukan fluida pada piringan datar, cekung, dan setengah bola







Menentukan efisiensi tumbukan fluida



C. Alat dan Bahan yang Digunakan 



Hydraulic Bench.







Peralatan Jet Impact dan kelengkapannya.







Beban.







Piringan datar, cekung dan setengah bola.







Mistar ukur/geser.







Stop Watch



II - 2 Laboratorium Mekanika Fluida & Hidrolika – Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UKIP



Penuntun Praktikum Mekanika Fluida & Hidrolika



KELOMPOK IV



D. Prosedur Percobaan 1. Letakkan pesawat Jet Impact di atas hydraulic bench dan levelkan pesawat tersebut dengan melihat nivo pada pesewat Jet Impact. 2. Pasanglah corot/nozzle dan salah satu model piringan pada pesawat Jet Impact. 3. Atur dan levelkan jarum petunjuk posisi (level gauge) sehingga tepat menunjuk pada garis yang terlihat pada bangku beban (weight pan). 4. Letakkan beban seperti yang telah ditentukan oleh asisten pada bangku beban. Akibat beban tersebut, bangku beban melesak sedikit ke bawah sehingga tidak level dengan alat/jarum penunjuk posisi. 5. Hidupkan pompa air pada hydraulic bench dan buka kran air perlahan-lahan sehingga air akan terpancar keluar dari nozzle, menumbuk piringan, dan bangku beban perlahanlahan akan terangkat ke atas. Atur bukaan kran sehingga posisi bangku beban segaris (selevel) dengan jarum. 6. Baca dan catat debit aliran serta waktu yang dibutuhkan untuk mengangkat beban tersebut pada point 5 diatas. 7. Ulangi percobaan dengan beban yang bervariasi untuk masing-masing piringan



II - 3 Laboratorium Mekanika Fluida & Hidrolika – Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UKIP



Penuntun Praktikum Mekanika Fluida & Hidrolika



KELOMPOK IV



E. Analisa Data, Pembahasan dan Kesimpulan 1. Analisa Data



a. Hitung gaya tumbukan akibat pancaran fluida sebagai berikut: 1 - Luas penampang nozzel: A  . .D 2 4 Q



V T



-



Debit aliran:



-



Gaya tumbukan aliran (gaya teoritis): (1)



Untuk piringan datar:



(2)



Untuk piringan cekung:



(3)



Untuk piringan setengah bola:



.Q 2 A 3..Q 2 Fy = 2.A 2..Q 2 Fy = 2.A Fy =



b. Hitung gaya aktual (berat fluida): F p  m  g , dengan m adalah massa beban dan g adalah percepatan gravitasi (g = 9,81 m/det2).



c. Hitung efisiensi gaya tumbukan fluida:







Fp Fy



 100%



(2.8)



d. Gambarkan hubungan antara Fy dan Fp, hubungan antara m dan Q2, serta hubungan antara efisiensi dan debit 2. Pembahasan a. Diskusikan bagaimana hubungan antara gaya actual dan gaya teoritis, dan antara beban m dan Q2. b. Diskusikan hubungan antara efisiensi dan debit 3. Kesimpulan Tuliskan kesimpulan berdasarkan hasil pembahasan pada point 2 di atas.



F. Daftar Pustaka 1. Streeter V.L. & Wylie E.B. 1996. Mekanika Fluida, Edisi Delapan, Jilid 1. Penerbit Erlangga, Jakarta. II - 4 Laboratorium Mekanika Fluida & Hidrolika – Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UKIP



Penuntun Praktikum Mekanika Fluida & Hidrolika



KELOMPOK IV



2.



II - 5 Laboratorium Mekanika Fluida & Hidrolika – Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik UKIP