Energi Spesifik

11
Energi Spesifik Menurut Djoko Luknant, 2003 ; Energi Spesifik adalah tenaga pada sembarang tampang diukur dari dasar saluran. Energi Spesifik adalah tenaga tiap satuan berat air pada sembarang tampang diukur dari dasar saluran. Energi Spesifik pada Tampang i dapat diuraikan dengan : Es= h+α V 2 2 g dengan Es = tenaga spesifik (m) h = kedalaman saluran diukur vertikal (m V = kecepatan rerata saluran (m/d) α = koefisien koreksi tenaga kinetik g = percepatan gravitasi (m/d 2 ) V/2g = tinggi kecepatan (m) Persamaan energi tersebut dapat juga ditulis sebagai berikut yang biasa disebut Persamaan Bernoulli. 1

Transcript of Energi Spesifik

Page 1: Energi Spesifik

Energi Spesifik

Menurut Djoko Luknant, 2003 ; Energi Spesifik adalah tenaga pada sembarang

tampang diukur dari dasar saluran. Energi Spesifik adalah tenaga tiap satuan berat air

pada sembarang tampang diukur dari dasar saluran.

Energi Spesifik pada Tampang i dapat diuraikan dengan :

Es=h+α V2

2g

dengan

Es = tenaga spesifik (m)

h = kedalaman saluran diukur vertikal (m

V = kecepatan rerata saluran (m/d)

α = koefisien koreksi tenaga kinetik

g = percepatan gravitasi (m/d2)

V/2g = tinggi kecepatan (m)

Persamaan energi tersebut dapat juga ditulis sebagai berikut yang biasa disebut Persamaan

Bernoulli.

1

Page 2: Energi Spesifik

Untuk sudut θ kecil & koeficient α = 1

Energi pada titik (1) dengan mengambil dasar saluran sebagai datum (diperhitungkan

terhadap dasar saluran).

E= y+V2

2 g

Atau Energi Spesifik adalah jumlah kedalaman aliran ditambah tinggi energi kecepatan

Kalau :

Untuk debit tertentu dan bentuk saluran telah ditentukan, specifik energi hanya merupakan

fungsi dari kedalaman (y).

E = f(y)

Untuk saluran segi empat, energi spesifik dapat ditulis :

2

Page 3: Energi Spesifik

dimana q adalah debit persatuan lebar saluran

Soal 78, halaman 200 “Mekanika Fluida & Hidrolika” Ranald V Giles

Diagram Energy Spesifik

Menurut Djoko Luknanto, 2001 ; Hubungan antara Energy Spesifik (E) dan

kedalaman aliran (y) untuk suatu penampang saluran dengan debit tertentu akan

menggambarkan suatu lengkung energy spesifik yakni lengkung AC dan CB. Cabang CA

mendekati sumbu datar secara asymtosis ke arah kanan. Cabang CB mendekati garis OD

(garis yang melewati titik awal 0 dengan sudut kemiringan 45o ). Ordinat menyatakan

kedalaman (y).

3

Page 4: Energi Spesifik

Absis menyatakan energy spesifik (E).

Lengkung energy menunjukkan bahwa untuk suatu harga energy specifik tertentu

akan terdapat 2 kemungkinan kedalaman.

* Taraf rendah y1 (aliran cepat = rapid flow = aliran superkritis)

* Taraf tertinggi y2 (aliran lambat = tranguil flow = aliran subkritis)

Pada titik C energy spesifik (E) menjadi paling kecil atau energy minimum. Kondisi

energy minimum menunjukkan keadaan aliran kritis.

Untuk Q yang tetap dan A berubah bersama dengan perubahan y, energy minimum diperoleh

dari turunan energy terhadap kedalaman.

Luas dA adalah T . dy sedangkan luas untuk kondisi minimum atau kondisi kritis adalah Ac.

4

Page 5: Energi Spesifik

Jika ruas-ruasnya dibagi Ac2 :

Kedalaman hidrolis :

Energy specifik minimum adalah :

Pengurangan lebar saluran

Menurut Arwin Sabar, 2005 ; Misalkan lebar saluran akan dikurangai dari b1 ke b2

(masih lebih besar daripada bc) dan ketinggian dasar dianggap tetap.Karena kehilangan

energi pada penampang 1 dan 2 dapat diabaikan, kita dapat menggunakan suatu hubungan

debit kedalaman untuk suatu energi spesifik konstan.Apabila aliran yang mendekati adalah

subkritis dengan kedalaman sama dengan h1 pada penampng 1, kedalaman pada penampang

2 akan lebih kecil daripada h1 ( tetapi lebih besar daripada hc) dan sama dengan h2.Kita

dapat menggunakan persamaan E2 = E1 untuk mendapatkan h2.Apabila b2 sama dengan bc

maka yang terjadi pada penampang 2 adalah kedalaman sebesar hc.Dan apabila b2 lebih kecil

daripada bc maka yang terjadi pada penampang 2 adalah ĥc dengan diikuti dengan kedalaman

pada penampang 1 lebih besar daripada h1 yaitu sebesar ĥ1. Proses perhitungan dilakukan

dengan diagram alir berikut :

5

Page 6: Energi Spesifik

Langkah Perhitungan :

Suatu aliran pada flume dengan lebar 10 cm memiliki kecepatan 20 cm /dt.Kedalaman

aliran sebesar 20 cm. Apabila lebar flume dipersempit menjadi 8 cm, berapakah

kedalaman aliran pada bagian penyempitan ?

6

Page 7: Energi Spesifik

Kenaikan ketinggian dasar.

Pertimbangkan suatu saluran yang lebarnya konstan. Saluran ini kemudian dinaikkan

dasarnya sebesar ΔZ2 pada penampang 2. Energi pada penampang 2 adalah :

Apabila ΔZ1 < ΔZc maka muka air pada penampang 2 akan mengalami penurunan

dengan kedalaman baru sebesar h2. Kedalaman baru h2 ini dapat dihitung dengan

menyamakan harga E2 = E1.Selanjutnya harga E2 digunakan untuk menentukan harga h2

dengan persamaan :

Selanjutnya dengan Metode Newton Raphson harga h2 dapat ditentukan.

Apabila ΔZ1 = ΔZc maka pada penampang 2 kedalamannya akan mencapai kedalaman kritis

sebesar hc. Nilai hc dapat dihitung dengan persamaan

Apabila harga ΔZ1 diperbesar sehingga ΔZ1 > ΔZc maka pada penampang 2 kedalaman akan

mencapai ĥ2 yang besarnya sama dengan hc dan pada penampang 1 kedalamannya mengalami

kenaikan sehingga kedalamannya menjadi ĥ1 yang lebih besar daripada h1.Nilai h1 baru ini

didapatkan dengan menyelesaikan persamaan :

7

Page 8: Energi Spesifik

Untuk mendapatkan nilai kedalaman aliran di tpenampang 1 atau h1 pada persamaan ini

dapat dilakukan dengan metode Newton-Raphson.

8

Page 9: Energi Spesifik

DAFTAR PUSTAKA

1. Luknanto, Djoko. 2003. Hidrolika Saluran Terbuka. Jakarta : Erlangga.

2. Sabar, Arwin. 2005. Mekanika Fluida dan Hidrolika. Jakarta : Erlangga.

3. Rangga Raju. K.G.2005. Aliran Melalui Saluran Terbuka. Jakarta: Erlangga.

9