4.6 Analisa Kavitasi dan Performansi dari Pompa Sentrifugal 82
4.6.1 Analisa Kemungkinan Kavitasi yang Terjadi 82
4.6.2 Analisa Performansi dari Pompa Sentrifugal 83
4.7 Perhitungan Tinggi Tekan Head Pompa Berdasarkan
Hasil Fluent 85
4.7.1 Tinggi Tekan Kecepatan 85
4.7.2 Tinggi Tekan pada Pipa Isap 86
4.7.3 Tinggi Tekan pada Pipa Tekan 86
BAB V KARAKTERISTIK POMPA 5.1 Karakteristik Pompa Berdasarkan Hasil Perhitungan
89
5.1.1 Hubungan Head Euler dengan Kapasitas Pompa 89
5.1.2 Hubungan Efisiesnsi dan Daya dengan Kapasitas Pompa 96
5.2 Karakteristik Pompa Berdasarkan Hasil Percobaan 99
5.2.1 Hubungan Head Euler dengan Kapasitas Pompa 99
5.2.2 Hubungan Efisiesnsi dan Daya dengan Kapasitas Pompa 103
5.3 Karakteristik Pompa Berdasarkan Hasil Simulasi 104
5.3.1 Hubungan Head Euler dengan Kapasitas Pompa 104
5.3.2 Hubungan Efisiesnsi dan Daya dengan Kapasitas Pompa 108
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan 114
6.2 Saran 115
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Kekasaran Relative
ε dalam Berbagai Bahan Pipa 24
Tabel 3.2 Nilai Koefisien K untuk Tipe Screwed 27
Tabel 3.3 Perhitungan nilai koefisien kerugian akibat kelengkapan
pipa isap 27
Tabel 3.4 Perhitungan nilai koefisien kerugian akibat kelengkapan
pipa tekan 29
Tabel 3.5 Klasifikasi Impeler Menurut Putaran Spesifik 31
Tabel 3.6 Hubungan antara Kecepatan Spesifik dengan Efisiensi
Hidrolis 32
Tabel 3.7 Perhitungan Kecepatan Spesifik dengan Efisiensi Hidrolis 32
Tabel 3.8 Hubungan antara Kecepatan Spesifik Impeller dengan
Efisiensi Volimetris 33
Tabel 3.9 Perhitungan Kecepatan Spesifik Impeller dengan Efisiensi
Volimetris 33
Tabel 3.10 Jari - jari Busur Sudu Impeler 42
Tabel 3.11 Jari – jari dan Luas Volut untuk setiap penampang 42
Tabel 4.1 Kenaikan Kehilangan Tinggi Tekan dengan Tipe Bukaan
Katup 59
Tabel 4.2 Nilai Koefisien K
open
untuk Tipe Screwed Valve 60
Tabel 4.3 Perhitungan nilai koefisien kerugian pipa isap 60
Tabel 4.3 Perhitungan nilai koefisien kerugian pipa tekan 62
Tabel 5.1 Hasil Perhitungan Head Euler, Head Teoritis,
Head Actual, dan Head System pada Berbagai Kapasitas Pompa Berdasarkan Hasil Perhitungan
96
Tabel 5.2 Hubungan Kapasitas dengan Efisiensi dan Daya Pompa
Berdasarkan HasilPerhitungan 98
Tabel 5.3 Hasil Perhitungan Head Euler, Head Teoritis,
Head Actual, dan Head System pada Berbagai Kapasitas Pompa Berdasarkan Hasil Percobaan.
103
Tabel 5.4. Hubungan kapasitas dengan Efisiensi dan Daya Pompa
Berdasarkan Percobaan 103
Tabel 5.5 Hasil Perhitungan Head Euler, Head Teoritis, Head
Actual, dan Head System pada Kapasitas Pompa Berdasarkan Hasil Simulasi
108
Tabel 5.6 Hubungan Kapasitas dengan Efisiensi dan Daya Pompa
Berdasarkan Hasil Simulasi 108
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Skema Instalasi Pompa 8
Gambar 2.2 Hasil Simulasi untuk Vektor - vektor Kecepatan yang Terjadi 15
Gambar 2.3 Hasil Simulasi untuk Distribusi Tekanan yang Terjadi 16
Gambar 3.1 Skema Perencanaan Instalasi Pompa 19
Gambar 3.2 Diagram Moody 25
Gambar 3.3 Pompa Sentrifugal 35
Gambar 3.4 Bentuk impeler dan sudu yang digunakan dalam pompa 36
Gambar 3.5 Ukuran – ukuran utama pada impeler 36
Gambar 3.6 Segitiga Kecepatan pada sisi masuk 38
Gambar 3.7 Segitiga kecepatan pada sisi keluar 41
Gambar 3.8 Bentuk dan Sudu impeler 43
Gambar 3.9 Perbandingan Kecepatan pada Kerongkongan Rumah Keong 44
Gambar 3.10 Grafik Penentuan Sudut Volut 46
Gambar 3.11 Rumah pompa 48
Gambar 3.12 Diagram Alir Pelaksanaan Perancangan 49
Gambar 3.13 Pandangan Depan Instalasi Pompa 50
Gambar 3.14 Pandangan Samping Instalasi Pompa 51
Gambar 4.1 Stopwach 52
Gambar 4.2 Meteran 53
Gambar 4.3 Kerusakan pada Permukaan Sudu Impeller akibat Kavitasi 64
Gambar 4.4 Grafik hubungan antara kecepatan spesifik, efesiensi hidrolis
serta koefisien kavitasiThoma 67
Gambar 4.5 Diagram Alir Simulasi pada GAMBIT 70
Gambar 4.6 Diagram Alir Simulasi pada FLUENT 71
Gambar 4.7 Tampilan Hasil setelah memasukan titik-titiknya 72
Gambar 4.8 Tampilan hasil pembuataan lingkaran Dh dan D2 73
Gambar 4.9 Tampilan hasil dari substract face dan shaded 74
Gambar 4.10 Tampilan hasil mesh 75
Gambar 4.11 Tampilan hasil boundary condition 76
Gambar 4.12 Kurva residual iterasi 80
Gambar 4.13 Rumah pompa dalam GAMBIT 81
Gambar 4.14 Kurva residual iterasi 81
Gambar 4.15 Distribusi tekanan fluida pada rumah pompa sentrifugal 82
Gambar 4.16 Distribusi energi turbulensi yang terjadi pada pompa sentrifugal 83
Gambar 4.17 Distribusi vektor kecepatan yang terjadi pada pompa sentrifugal 84
Gambar 4.18 Distribusi kecepatan fluida pada impeller 84
Gambar 4.19 Grafik tekanan fluida vs jarak posisi tekanan fluida 85
Gambar 5.1 Kerugian - kerugian hidrolis 92
Gambar 5.2 Grafik Karakteristik Head Vs Kapasitas Berdasarkan Hasil
Perhitungan 109
Gambar 5.3 Grafik Karakteristik Head Vs Kapasitas Berdasarkan Hasil
Percobaan 110
Gambar 5.4 Grafik Karakteristik Head Vs Kapasitas Berdasarkan Hasil
Simulasi 111
Universitas Sumatera Utara
Gambar 5.5 Grafik Karakteristik Perbandingan Efisiensi Pompa 112
Gambar 5.6 Grafik Karakteristik Perbandingan Daya Pompa 112
DAFTAR NOTASI
SIMBOL KETERANGAN
SATUAN A
Luas Penampang Pipa m
2
b
1
Lebar impeller pada sisi masuk mm
b
2
Lebar impeler pada sisi keluar mm
b
3
Lebar Penampang masuk saluran throat mm
D
is
Diameter dalam pipa mm
D
s
Diameter poros mm
D
h
Diameter hub mm
D
1
Diameter sisi masuk impeller mm
D
2
Diameter sisi keluar impeller mm
g Gravitasi
ms
2
H
L
Head Losses sepanjang pipa m
Hp Head pompa
m H
s
Head statis m
H
thz
Head Teoritis m
h
f
Kerugian Head mayor m
h
m
Kerugian head minor m
K Kerugian akibat kelengkapan pipa
- K
t
Faktor Koreksi pembebanan -
L Panjang pipa
m Np
Daya Pompa kW
n Putaran Pompa
rpm n
s
Putaran Spesifik rpm
P Tekanan Pada pompa
Pa Q
Kapasitas Pompa m
3
s R
Jari – Jari sudu lingkaran impeller mm
Re Bilangan Reynold
- t
Tebal sudu impeller mm
U
1
Kecepatan tangensial sisi masuk impeller ms
U
2
Kecepatan tangensial sisi keluar impeller ms
V Kecepatan aliran pada pipa
ms V
o
Kecepatan aliran masuk impeller ms
Vr
1
Kecepatan radial masuk impeller ms
Vr
2
Kecepatan radial keluar impeller ms
Vthr Kecepatan pada kerongkongan rumah keong
ms Z
Jumlah sudu -
α Sudut Aliran masuk
o
β Sudut tangensial
o
γ Berat jenis fluida
Nm
3
ηp Efisiensi pompa
υ Viskositas Kinematik
m
2
s π
konstanta phi -
Universitas Sumatera Utara
NIM: 050401054
ABSTRAK
Untuk mengalir air dari reservoir bawah ke reservoir atas maka dibutuhkan sebuah pompa untuk memindahkannya.Pompa akan bekerja secara optimal jika
pompa tersebut memiliki instalasi yang sesuai dengan kemampuan pompa itu bekerja.Yang menjadi pedoman dalam membuat instalasi pompa adalah kapasitas
Q dan Tinggi Tekan H yang dibutuhkan dalam memompakan air tersebut.
Dalam mengoperasaikan pompa perlu diperhatikan suction gate valve open untuk dapat menganalisa kemampuan kerja pompa. Pada setiap suction gate
valve open akan memiliki kapasitas dan head yang berbeda - beda. Nilai-nilai kapasitas dan head yang telah didapat dari percobaan akan disimulasikan dengan
menggunakan CFD FLUENT 6.1.22. Program ini akan mempermudah menganalisa performansi dari pompa tersebut. Hasil simulasi akan dibandingkan
hasil percobaan dan hasil perencanaan perhitungan. Hasil perbandingannya dibuat dalam karakteristik pompa berupa grafik karakteristik. Berdasarkan
karakteristik akan diperoleh bahwa semakin besar suction gate valve open maka kapasitas akan semakin besar pula dan head simulasi lebih besar dari pada head
percobaan.
Universitas Sumatera Utara
ρ Kerapatan fluida
kgm
3
ω Kecepatan sudut
rads
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Dalam pemilihan jenis pompa sangat diiginginkan suatu jenis pompa sentrifugal yang dapat beroperasi maksimal dan tahan dioperasikan dalam jangka
waktu yang lama, hal ini tidak terlepas dari jenis pompa, pemasangan dan pengoperasian yang tepat sehingga akan bekerja sesuai dengan peruntukannya.
Menurut beberapa literatur terdapat beberapa jenis pompa, namun yang akan dibahas dalam analisa ini ialah jenis pompa sentrifugal.
Pompa sentrifugal adalah jenis pompa yang sangat banyak dipakai terutama industri pengolahan dan pendistribusian air. Beberapa keunggulan
pompa sentrifugal adalah: harga yang lebih murah, kontruksi pompa sederhana, mudah pemasangan maupun perawatan, kapasitas dan tinggi tekan head yang
tinggi, kehandalan dan ketahanan yang tinggi. Pompa sentrifugal ini akan digunakan pada instalasi yang akan dirancang di Laboratorium Mesin Fluida
Departemen Teknik Mesin dan bertujuan untuk memompakan air dari reservoir bawah ground tank ke reservoir atas roof tank .
Pompa sentrifugal yang digunakan adalah sebagai alat uji perbandingan hasil dari real dilapangan dengan hasil dari simulasi menggunakan perangkat
lunak software yaitu program simulasi Computational Fluid Dynamic atau sering disebut dengan CFD.
Computational Fluid Dynamic CFD dapat memberikan kekuatan untuk mensimulasikan aliran fluida, perpindahan panas, perpindahan massa, benda-
benda bergerak, aliran multifasa, reaksi kimia, interaksi fluida dengan struktur, dan system akustik hanya dengan permodelan di computer. Dengan menggunakan
software ini akan tampak bentuk virtual prototype dari system yang digunakan atau alat yang ingin dianalisis dengan menerapkan kondisi nyata di lapangan.
CFD akan memberikan data - data, gambar - gambar, atau kurva - kurva yang menunjukkan prediksi dari performansi keandalan sistem tersebut.
Universitas Sumatera Utara
Kategori