HIDROLIKA DAN JENIS ALIRAN DALAM SALURAN. Heri Suprapto

Transkripsi

1 HIDROLIKA DAN JENIS ALIRAN DALAM SALURAN Heri Suprapto

2 Dasar-Dasar Aliran Fluida

3 Konsep penting dalam aliran fluida 1. Prinsip kekekalan massa (persamaan kontinuitas) 2. Prinsip Energi Kinetik (persamaanpersamaan aliran tertentu) 3. Prinsip Momentum (persamaan gayagaya dinamik fluida yang mengalir)

4 Gerakan Fluida Pengertian Debit Adalah banyaknya fluida yang mengalir melalui penampang pipa atau saluran terbuka tiap detik. Q = V x A V A : Kecepatan aliran : Luas penampang pipa/saluran

5 Persamaan Kontinuitas Banyaknya fluida yang mengalir tiap detik pada tiap penampang adalah sama Q1 = Q2 = Q3 A1 V1 = A2 V2 = A3 V3

6 Persamaan Energi/Bernoulli Pada tiap saat dan tiap posisi yang ditinjau dari suatu aliran didalam pipa tanpa gesekan yang tidak bergerak, akan mempunyai jumlah energi potensial, energi tekanan,dan energi kecepatan yang sama besarnya. 2 p V p z = z r 2. g 2g r. g V 2 2 2g

7 Asumsi dalam persamaan Bernoulli 1. Kecepatan partikel fluida di setiap penampang adalah sama 2. Tidak ada gaya-gaya luar yang bekerja pada fluida selain gaya berat 3. Tidak terjadi kehilangan energi

8 Penggunaan Persamaan Bernoulli Venturimeter ( untuk mengukur debit ) Orifece meter ( untuk mengukur debit dalam pipa ) Tabung pitot ( mengukur kecepatan arus dalam saluran terbuka dan tertutup )

9 Keseimbangan Energi

10 Aliran tertutup dan aliran terbuka

11 Perbedaan Aliran tertutup dan Aliran Terbuka

12 Prinsip Aliran Tertutup Fluida, setelah mengalir masuk ke dalam pipa akan membentuk LAPIS BATAS dan tebalnya akan bertambah besar sepanjang pipa. Pada suatu titik sepanjang garis tengah pipa, lapisan akan bertemu dan membentuk daerah yang terbentuk penuh di mana kecepatannya tidak berubah setelah melintasi titik tersebut. Jarak dari ujung masuk pipa ke titik pertemuan lapis batas tsb dinamakan PANJANG KEMASUKAN.

13

14 Kehilangan Energi pada aliran tertutup Kehilangan energi akibat gesekan Kehilangan energi akibat perlambatan Pelebaran Penyempitan Belokan pearcabangan

15

16 ALIRAN SALURAN TERBUKA

17 Prinsip Aliran Terbuka Aliran dengan permukaan bebas Mengalir dibawah gaya gravitasi, dibawah tekanan udara atmosfir. Mengalir karena adanya slope dasar saluran

18

19 Jenis-Jenis Aliran Berdasarkan waktu pemantauan Aliran Tunak (Steady Flow) Aliran Taktunak (unsteady Flow) Berdasarkan ruang pemantauan Aliran Seragam (Uniform flow) Aliran Berubah (Varied flow)

20

21 Perilaku aliran saluran terbuka Ditentukan oleh pengaruh kekentalan dan gravitasi sehubungan dengan gaya inersia aliran Pengaruh kekentalan: Laminar : jika kekentalan sangat besar. Turblen : jika kekentalan relatif lemah. perlaihan

22 Inflow 3 A 3a Change in Storage 3b 1 A 2 Outflow Section AA

23 Geometri Saluran Prismatik : penampang melintangnya tidak berubah dan kemiringan dasarnya tetap Tak-Prismatik : penampang melintangnya berubah dan kemiringan dasar juga berubah

24

25

26 Distribusi kecepatan pada penampang saluran Dengan adanya suatu permukaan bebas dan gesekan disepanjang dinding saluran, maka kecepatan dalam saluran tidak terbagi merata. Kecepatan maksimum terjadi pada 0.05 s/d 0.25 dari permukaan. Makin ke tepi makin dalam

27

28 Energi Spesifik dan aliran kritis Energi spesifik dalam suatu penampang saluran adalah energi fluida setiap satuan berayt pada setiap penampang saluran Aliran kritis adalah keadaan aliran dimana energi spesifiknya untuk suatu debit tertentu adalah minimum. Pada keadaan kritis dari suatu aliran, tingi kecepatan sama dengan setengah dari kedalaman hidrolik.

29 Aliran Seragam

30 Prinsip Aliran Seragam Kedalaman aliran adalah konstan dalam waktu dan ruang Gaya gravitasi yang ada di imbangi oleh gaya friksi yang ada Aliran yang benar-benar seragam jarang ditemukan dalam kenyataan dan ada beberapa aliran yang diasumsikan sebagai aliran seragam

31 Pembentukan aliran seragam Aliran air dalam saluran terbuka akan mengalami hambatan saat mengalir ke hilir. Hambatan akan dilawan oleh komponen gaya berat yang bekerja dalam arah geraknya. Bila hambatan seimbang dengan gaya berat maka aliran yang terjadi adalah aliran seragam.

32 Kecepatan aliran seragam Kecepatan rata-rata aliran seragam turbulen dalam saluran terbuka biasanya dinyatakan dengna rumus aliran seragam. V = C R x S y V : kecepatan rata-rata R : Jari-jari hidrolik S : Kemiringan energ C : Faktor tahanan aliran

33 Rumus Chezy 1769 Insinyur Perancis Antoine Chezy V : Kecepatan rata-rata R : Jari-jari hidrolik S : Kemirinan garis energi C : Faktor tahanan aliran Chezy

34 Penentuan Faktor hambatan Chezy Rumus Ganguillet-Kutter Dari Swiss : 1869 Nilai C berhubungan dengan S, R dan koef.kekasaran n Rumus Bazin Dari Perancis : 1897 C adalah funsi R bukan S Rumus Powel 1950 C adalah rumus logaritmis

35 Rumus Manning In 1889 Irish Engineer, Robert Manning presented the formula: v = 1.49 n 3 R 2 S 1 2 Kecepatan rata-rata R : Jari-jari hidrolik S : Kemirinan garis energi n : koefisien kekasaran

36 Koefisien kekasaran Manning Type of Channel and Descriptioning Minimum Normal Maximum Streams Streams on plain Clean, straight, full stage, no rifts or deep pools Clean, winding, some pools, shoals, weeds & stones Same as above, lower stages and more stones Sluggish reaches, weedy, deep pools Very weedy reaches, deep pools, or floodways with heavy stand of timber and underbrush Mountain streams, no vegetation in channel, banks steep, trees & brush along banks submerged at high stages Bottom: gravels, cobbles, and few boulders Bottom: cobbles with large boulders

37