Kuliah Hidraulika Wahyu Widiyanto ENERGI SPESIFIK Kuliah Hidraulika Wahyu Widiyanto

ENERGI ALIRAN Energi yang ada pada tiap satuan berat dari aliran air pada saluran terbuka terdiri dari tiga bentuk dasar, yaitu: energi kinetik energi tekanan energi elevasi di atas garis datum.

PERSAMAAN BERNOULLI Persamaan Bernoulli mengekspresikan kekekalan energi pada suatu aliran. dengan : Z : elevasi (tinggi tempat) p/g : tinggi tekanan V2/2g : tinggi kecepatan C : konstan

Untuk zat cair ideal, aplikasi persamaan Bernoulli untuk kedua titik di dalam medan aliran akan memberikan : Yang menunjukkan bahwa jumlah tinggi elevasi, tinggi tekanan dan tinggi kecepatan di kedua titik adalah sama.

Energi pada Aliran Seragam

Pada aliran yang sebenarnya, persamaan Bernoulli tersebut dapat ditulis menjadi: dimana E1 merupakan kehilangan tenaga karena gesekan dasar atau karena perubahan bentuk saluran.

Pengertian Energi Spesifik Total energi pada tampang aliran di saluran terbuka dapat dinyatakan dalam: z : elevasi ; y: kedalaman aliran V : kecepatan aliran; g: percepatan gravitasi Energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai energi air pada setiap penampang saluran, dan diperhitungkan terhadap dasar saluran.

Sekali lagi, energi spesifik dalam suatu penampang saluran dinyatakan sebagai:

Contoh Saluran berbentuk empat persegipanjang dengan lebar dasar 4 m mengalirkan air dengan debit 3 m3/d. Hitung energi spesifik apabila kedalaman aliran adalah 1,5 m. Penyelesaian : Luas tampang aliran : A = B h = 4 x 1,5 = 6 m2 Kecepatan aliran : Energi spesifik :

Kurva Energi Spesifik Dari persamaan: dapat dilihat bahwa untuk suatu penampang saluran dan debit Q tertentu, energi spesifik dalam penampang saluran hanya merupakan fungsi dari kedalaman aliran. atau

Bila kedalaman aliran digambarkan terhadap energi spesifik untuk suatu penampang saluran dan debit tertentu, maka akan diperoleh kurva energi spesifik. y y2 y1 yc 45 P2 P1 D C B A Subkritis Superkritis O Ec Es E Kurva Energi Spesifik

Penjelasan Kurva Pada suatu energi spesifik (Es) yang sama, dapat ditinjau 2 kemungkinan kedalaman, yaitu kedalaman y1 yang disebut kedalaman lanjutan/pengganti (alternate depth) dari kedalaman y2, begitu juga sebaliknya. Energi spesifik akan mencapai minimum pada titik C, dimana pada titik tersebut kedua kedalaman seolah-olah menyatu dan dikenal sebagai kedalaman kritis (critical depth) yc. Apabila kedalaman aliran melebihi kedalaman kritis, kecepatan aliran lebih kecil dari pada kecepatan kritis untuk suatu debit tertentu, dan aliran disebut sub-kritis. Akan tetapi bila kedalaman aliran kurang dari kedalaman kritis, aliran disebut super-kritis. Sehingga dapat dinyatakan bahwa y1 merupakan kedalaman aliran super-kritis dan y2 adalah kedalaman aliran sub-kritis.

Jenis aliran berdasarkan bilangan Froude (Fr) Air Diam V = 0 Sub Kritis Fr < 1 V Kritis Fr = 1 Super Kritis Fr > 1 V V Anak panah menunjukkan arah aliran

Bilangan Froude/Angka Froude (Fr) Fr : angka Froude (Froude number) V : kecepatan aliran g : percepatan gravitasi D : kedalaman hidraulik A : luas tampang aliran T : lebar permukaan aliran

Contoh Hitung angka Froude dari dua tampang saluran berikut ini jika debit aliran yang lewat sebesar 2 m3/d. T T 1 m 1 m 1 2 2 m 2 m

Kedalaman Kritis Kedalaman kritis terjadi bila: Fr = 1 Es min dan Fs min

E yc

Kedalaman Kritis dan Normal Saluran segiempat dengan lebar 5 m mengalirkan debit 20 m3/d pada kedalaman normal 2,0 m. Tentukan kedalaman kritis, angka Froude dan tipe aliran.

Kedalaman Kritis dan Normal Suatu saluran segi-empat mengalirkan debit sebesar 2 m3/dt. Lebar saluran 6 m dengan kekasaran dinding/dasar n = 0.02. Hitung hkr dan hn, jika kemiringan dasar saluran: So=0.001; So=0.01

Loncat Air Aliran tdk seragam Aliran superkritis Aliran sub kritis

Al. Uniform Sub kritis

Super kritis