distribusi kecepatan

LAPORAN PRAKTIKUM AERODINAMIKA

DISTRIBUSI KECEPATAN

Disusun oleh :

Risky Pratama P (111221025)

RR. Alvina Rana P (111221026)

Saadilah Rasyid (111221027)

Tria Satria (111221028)

Ulfi Latipah O (111221030)

Yusuf Adiwinata (111221031)

Zaskia Azhar Yasmin (111221032)

Kelas 2-Aeronautika

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

DASAR TEORI

            Venturimeter merupakan alat ukur aliran fluida yang terdiri dari pipa konvergen dan divergen (venturi) yang menggunakan prinsip beda ketinggian cairan pada kedua kakinya akibat perbedaan tekanan.

Pipa venturi merupakan sebuah pipa yang memiliki penampang bagian tengahnya lebih sempit dan diletakkan mendatar dengan dilengkapi dengan pipa pengendali untuk mengetahui permukaan air yang ada sehingga besarnya tekanan dapat diperhitungkan. Dalam pipa venturi ini luas penampang pipa bagian tepi memiliki penampang yang lebih luas daripada bagian tengahnya atau diameter pipa bagian tepi lebih besar daripada bagian tengahnya. Zat cair dialirkan melalui pipa yang penampangnya lebih besar lalu akan mengalir melalui pipa yang memiliki penampang yang lebi sempit, dengan demikian, maka akan terjadi perubahan kecepatan.

Tabung pitot (dibaca Pitou sesuai fonologi Prancis) adalah instrumen untuk melakukan pengukuran tekanan pada aliran fluida. Tabung pitot ditemukan oleh insinyur berkebangsaan Prancis, Henri Pitot pada awal abad ke 18, dan dimodifikasi oleh ilmuwan berkebangsaan Prancis, Henry Darcy di pertengahan abad ke 19. Tabung pitot telah digunakan secara luas untuk menentukan kecepatan dari pesawat terbang dan mengukur kecepatan udara dan gas pada aplikasi industri.

Berbagai tipe tabung pitot

Tabung pitot sederhana terdiri dari tabung yang mengarah secara langsung ke aliran fluida. Tabung ini berisi fluida, sehingga tekanan bisa diukur dengan perubahan tinggi dari fluida tersebut. Tekanan stagnasi dari fluida, juga disebut dengan tekanan total atau tekanan pitot.

Tekanan stagnasi yang terukur tidak bisa digunakan untuk menentukan kecepatan fluida. Namun, persamaan Bernoulli menyatakan bahwa:

Tekanan stagnasi = Tekanan Statis + Tekanan Dinamis

Tekanan dinamis adalah selisih antara tekanan stagnasi dan tekanan statis. Tekanan statis diukur menggunakan saluran statis pada salah satu sisi lubang. Tekanan dinamis ditentukan menggunakan diafragma di dalam kontainer tertutup. Jika udara pada satu sisi diafragma adalah tekanan statis, maka sisi yang lain adalah tekanan stagnasi, dan defleksi dari diafragma proporsional dengan tekanan dinamis.

Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Prinsip ini sebenarnya merupakan penyederhanaan dari Persamaan Bernoulli yang menyatakan bahwa jumlah energi pada suatu titik di dalam suatu aliran tertutup sama besarnya dengan jumlah energi di titik lain pada jalur aliran yang sama. Prinsip ini diambil dari nama ilmuwan Belanda/Swiss yang bernama Daniel Bernoulli.

Hukum Bernoulli

Dalam bentuknya yang sudah disederhanakan, secara umum terdapat dua bentuk persamaan Bernoulli; yang pertama berlaku untuk aliran tak-termampatkan (incompressible flow), dan yang lain adalah untuk fluida termampatkan (compressible flow).

Aliran Tak-termampatkan

Aliran tak-termampatkan adalah aliran fluida yang dicirikan dengan tidak berubahnya besaran kerapatan massa (densitas) dari fluida di sepanjang aliran tersebut. Contoh fluida tak-termampatkan adalah: air, berbagai jenis minyak, emulsi, dll. Bentuk Persamaan Bernoulli untuk aliran tak-termampatkan adalah sebagai berikut:

di mana:

v = kecepatan fluida

g = percepatan gravitasi bumi

h = ketinggian relatif terhadap suatu referensi

p = tekanan fluida

rho= densitas fluida

Persamaan di atas berlaku untuk aliran tak-termampatkan dengan asumsi-asumsi sebagai berikut:

• Aliran bersifat tunak (steady state)
• Tidak terdapat gesekan (inviscid)

penurunan rumus sehingga didapatkan :

Penentuan kecepatan di sejumlah titik pada suatu penampang memungkinkan untuk membantu dalam menentukan besarnya kapasitas aliran sehingga pengukuran kecepatan merupakan fase yang sangat penting dalam menganalisa suatu aliran fluida. Kecepatan dapat diperoleh dengan melakukan pengukuran terhadap waktu yang dibutuhkan suatu partikel yang dikenali untuk bergerak sepanjang jarak yang telah ditentukan.

Besarnya kecepatan aliran fluida pada suatu pipa mendekati nol pada dinding pipa dan mencapai maksimum pada tengah-tengah pipa. Kecepatan biasanya sudah cukup untuk menempatkan kekeliruan yang tidak serius dalam masalah aliran fluida sehingga penggunaan kecepatan sesungguhnya adalah pada penampang aliran. Bentuk kecepatan yang digunakan pada aliran fluida umumnya menunjukkan kecepatan yang sebenarnya jika tidak ada keterangan lain yang disebutkan.

Besarnya kecepatan akan mempengaruhi besarnya fluida yang mengalir dalam suatu pipa. Jumlah dari aliran fluida mungkin dinyatakan sebagai volume, berat atau massa fluida dengan masing-masing laju aliran ditunjukkan sebagai laju aliran volume (m³/s), laju aliran berat (N/s) dan laju aliran massa (kg/s).

Kapasitas aliran (Q) untuk fluida yang incompressible, menurut [1] yaitu :

Q = A . v

Dimana :          Q = laju aliran fluida (m³/s)

A = luas penampang aliran (m²)

v = kecepatan rata-rata aliran fluida (m/s)

 Laju aliran berat fluida (W), menurut [2] dirumuskan sebagai :

 W = γ. A . v

Dimana :          W = laju aliran berat fluida (N/s)

γ = berat jenis fluida (N/m³)

Laju aliran fluida massa (M), menurut [3] dinyatakan sebagai :

M = . A . v

Dimana :          M = laju aliran massa fluida (kg/s)

ρ = massa jenis fluida (kg/m³)

DATA PERCOBAAN dan PERHITUNGAN DATA

1.      Pada rpm 2100

Micromanometer (tabung pitot)

ketinggian  (mm)	h1	h2	∆h (mm)	∆h (m)	v (m/s)
0	24.5	25.5	1	0.001	0.125284
5	24.5	26	1.5	0.0015	0.153441
10	24.5	26.5	2	0.002	0.177178
15	24.5	26.8	2.3	0.0023	0.190002
20	24.5	27.2	2.7	0.0027	0.205862
25	24.5	27.5	3	0.003	0.216998
30	24.5	27.5	3	0.003	0.216998
35	24.5	27.5	3	0.003	0.216998
40	24.5	27.5	3	0.003	0.216998
45	24.5	28	3.5	0.0035	0.234384
50	24.5	28	3.5	0.0035	0.234384
55	24.5	28	3.5	0.0035	0.234384
60	24.5	28	3.5	0.0035	0.234384
65	24.5	28	3.5	0.0035	0.234384
70	24.5	28	3.5	0.0035	0.234384
75	24.5	27.8	3.3	0.0033	0.227589
80	24.5	27.8	3.3	0.0033	0.227589
85	24.5	27.8	3.3	0.0033	0.227589
90	24.5	28	3.5	0.0035	0.234384
95	24.5	28	3.5	0.0035	0.234384
100	24.5	28	3.5	0.0035	0.234384
105	24.5	28.2	3.7	0.0037	0.240988
110	24.5	28.3	3.8	0.0038	0.244223
115	24.5	28	3.5	0.0035	0.234384
120	24.5	28.3	3.8	0.0038	0.244223
125	24.5	28.5	4	0.004	0.250567
130	24.5	28.5	4	0.004	0.250567
135	24.5	28.5	4	0.004	0.250567
140	24.5	28.5	4	0.004	0.250567
145	24.5	28.5	4	0.004	0.250567

2.      Pada rpm 2827

Micromanometer (tabung pitot)

ketinggian  (mm)	h1	h2	∆h (mm)	∆h (m)	v (m/s)
0	24.5	27	2.5	0.0025	0.198091
5	24.5	27.4	2.9	0.0029	0.21335
10	24.5	27.5	3	0.003	0.216998
15	24.5	28.8	4.3	0.0043	0.259794
20	24.5	29	4.5	0.0045	0.265767
25	24.5	29.5	5	0.005	0.280143
30	24.5	29.6	5.1	0.0051	0.28293
35	24.5	29.8	5.3	0.0053	0.288425
40	24.5	30	5.5	0.0055	0.293816
45	24.5	30.2	5.7	0.0057	0.299111
50	24.5	30.3	5.8	0.0058	0.301723
55	24.5	30.4	5.9	0.0059	0.304313
60	24.5	30.2	5.7	0.0057	0.299111
65	24.5	30	5.5	0.0055	0.293816
70	24.5	30	5.5	0.0055	0.293816
75	24.5	30	5.5	0.0055	0.293816
80	24.5	29.9	5.4	0.0054	0.291133
85	24.5	30	5.5	0.0055	0.293816
90	24.5	30.1	5.6	0.0056	0.296475
95	24.5	30.2	5.7	0.0057	0.299111
100	24.5	30.5	6	0.006	0.306881
105	24.5	30.7	6.2	0.0062	0.311954
110	24.5	30.8	6.3	0.0063	0.31446
115	24.5	31	6.5	0.0065	0.319412
120	24.5	31	6.5	0.0065	0.319412
125	24.5	31	6.5	0.0065	0.319412
130	24.5	31.2	6.7	0.0067	0.324289
135	24.5	31.3	6.8	0.0068	0.3267
140	24.5	31.3	6.8	0.0068	0.3267
145	24.5	31.3	6.8	0.0068	0.3267

3.      Dari kecepatan yang didapatkan diatas maka bisa dibuat profil kecepatan seperti pada kurva berikut :

·         Pada rpm 2100

·         Pada rpm 2827 

 

ANALISIS DATA

Saat praktikum, kami hanya memindahkan ketinggian pitot tube setengah dari diameter pipa,  data yang didapatkan dari setengah pipa ini sudah bisa mewakili keseluruhan , ini terjadi karena pipa merupakan sebuah benda yang simetris sehingga data yang dihasilkan dari sumbu pipa ke atas dan sumbu pipa kebawah akan sama, oleh karena itu kami tidak melakukan pengambilan data secara keseluruhan.

Dari tabel, terlihat bahwa kecepatan udara pada rpm 1 (2100) lebih kecil daripada kecepatan udara pada  rpm 2 (2827). Ini menunjukkkan bahwa rpm berpengaruh terhadap kecepatan udara, yaitu semakin kecil rpm akan semakin kecil pula kecepatan udaranya, begitupun sebaliknya.

Dari tabel, terlihat bahwa kecepatan udara pada rpm 1 (2100) dan rpm 2 (2827) saat pitot tube semakin turun (semakin mendekati pusat dari pipa) rata-rata adalah semakin besar, hal ini terjadi karena semakin berkurangnya gaya gesek dari dinding pipa.  namun ada juga kecepatan pitot pada ketinggian tertentu yang justru turun, contohnya pada saat pitot tube diturunkan sebanyak 65 mm kecepatannya adalah 0.2344 m/s namun saat pitot tube diturunkan lagi 5 mm kecepatannya malah berkurang menjadi 0.2276 (pada rpm 2100) hal ini bisa saja terjadi karena

Ditinjau dari profil kecepatan, terlihat bahwa aliran pada pipa adalah aliran laminar. aliran laminar adalah aliran fluida yang bergerak dengan kondisi lapisan-lapisan yang membentuk garis-garis alir. Alirannya relatif mempunyai kecepatan rendah dan fluidanya bergerak sejajar (laminae) & mempunyai batasan-batasan yang berisi aliran fluida.

KESIMPULAN

Berdasarkan praktikum yang kami lakukan, didapatkan bahwa :

·         besarnya kecepatan aliran udara pada suatu pipa mendekati nol pada dinding pipa dan mencapai maksimum pada daerah sekitar tengah-tengah pipa

·         Semakin tinggi rpm maka semakin tinggi pula kecepatannya

·         Aliran udara pada pipa merupakan aliran laminar

DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/Prinsip_Bernoulli

http://id.wikipedia.org/wiki/Tabung_pitot

http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/19060/3/Chapter