drum boiler yaitu No. 19 dan 22 melalui pipa tekan yang berdiameter 125 mm. Panjang pipa tekan adalah 74 meter untuk pompa yang digerakkan turbin uap dan
72.7 meter untuk pompa yang digerakkan elektromotor. Tetapi sebelum sampai di drum boiler air melewati katup gerbang dan katup cegah yaitu No. 7 dan 8 apabila
yang dipakai pompa yang digerakkan elektromotor tetapi apabila pompa yang digerakkan turbin uap yang dipakai maka air melewati katup gerbang dan katup
cegah No. 10 dan 11. Kemudian air melewati T-Joint percabangan pipa yaitu satu menuju drum boiler I dengan melewati globe valve No. 16, katup cegah dan
katup gerbang No. 17 dan 18 dan satu lagi menuju drum boiler II dengan melewati globe valve No. 15, katup cegah dan katup gerbang No. 20 dan 21. Pengaturan
kapasitas air yang dipakai yang masuk ke boiler I dan II di atur menggunakan globe valve No. 15 dan 16. Daya listrik untuk menggerakkan elektromotor berasal
dari generator dan uap untuk menggerakkan turbin uap berasal dari ketel uap.
4.2 Data Hasil Pengujian Pompa Multistage
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan, maka penulis mendapatkan data-data secara lengkap. Adapun hasil yang diperoleh pada penelitian tersebut
dapat dilihat pada tabel data hasil dibawah ini.
Tabel 4.1 Data hasil pencatatan pompa multistage yang digerakkan oleh turbin uap
No Tekanan
hisap Kgcm
2
Tekanan buang
Kgcm
2
Volume m
3
jam Waktu
jam Putaran
rpm Boiler I Boiler II
Total 1
2.0 26.2
45 45
90 08.00
2965 2
2.0 26
45 45
90 09.00
2964 3
2.0 25.2
50 45
95 10.00
2970 4
2.0 25
45 50
95 11.00
2973 5
2.0 25
45 50
95 12.00
2970 6
2.0 24.3
50 50
100 13.00
2980 7
2.0 24
50 50
100 14.00
2979
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.2 Data hasil pencatatan pompa multistage yang digerakkan oleh elektromotor
No Tekanan
hisap Kgcm
2
Tekanan buang
Kgcm
2
Volume m
3
jam Waktu
jam Putaran
rpm Boiler I Boiler II
Total 1
2.0 26
45 45
90 08.00
2980 2
2.0 25
50 45
95 09.00
2980 3
2.0 26
45 45
90 10.00
2980 4
2.0 25.3
45 50
95 11.00
2980 5
2.0 25
45 50
95 12.00
2980 6
2.0 24.2
50 50
100 13.00
2980 7
2.0 24
50 50
100 14.00
2980
Data-data pendukung lainnnya • Diameter pipa hisap = 200 mm
• Diameter pipa tekan = 125 mm • Panjang pipa hisap untuk pompa multistage yang digerakkan elektromotor
= 24 meter • Panjang pipa hisap untuk pompa multistage yang digerakkan turbin uap =
24 meter • Panjang pipa tekan untuk pompa multistage yang digerakkan turbin uap =
74 meter • Panjang pipa tekan untuk pompa multistage yang digerakkan elektromotor
= 72.7 meter • Bahan pipa hisap dan tekan adalah “Commercial steel”
• Temperatur fluida air = 100 C
Universitas Sumatera Utara
4.3 Analisa Data 1. Pompa multistage yang digerakkan oleh turbin uap
Berdasarkan tabel hasil penelitian diatas maka dapat dianalisa data pada nomor 7 yaitu sebagai berikut:
- Tekanan hisap = 2.0 kgcm
2
= 196.2 kpa = 1.962 bar
- Tekanan tekan = 24 kgcm
2
= 2354.4 kpa = 23.54 bar
- Debit aliran = 100 m
3
jam =
100 m
3
jam 3600
= 0.027 m
3
s
Untuk pipa hisap: Q = A
1
.V
1
= A
2
.V
2
V
1
=
� �
1
=
0.027 �
3
�
� 4
. 0.2
2
�
= 0.86 ms Maka bilangan reynold diperoleh:
Re =
�.�
1
. �
1
�
dari tabel air 100 C diperoleh:
ρ = 958 kgm
3
� = 2.82 x 10
-4
N-sm
2
Re =
958
�� �3
. 0.86��. 0.2 �
2.82�10
−4
�−��
2
= 584312.056 aliran turbulen
Bahan pipa hisap adalah Commercial Steel maka dari tabel kekasaran atau roughness
diperoleh nilai ε = 0.000046 m. maka εd = 0.0000460.2 = 0.00023 Dari diagram Moody diperoleh koefisien gesek f dengan cara seperti
terlihat pada bagian lampiran.
Universitas Sumatera Utara
Maka dari diagram Moody diperoleh: f
1
= 0.0157
maka diperoleh kerugian gesekan pada pipa hisap hf yaitu: hf
hisap
= f
1
�
1
�
1
�1
2
2 �
= 0.0157
24 � 0.20 �
0.86
2
�� 2 .9.81��
2
= 0.0710 m
Untuk mencari kerugian minor hm pada pipa hisap diperoleh dari tabel yaitu: 1.
Kerugian head pada keluaran daerator sumber air Sharp-edged k = 0.4 - 0.5
≈ 0.45
2. Kerugian head akibat elbow 90
regular Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk elbow 90
regular ukuran pipa 7.87 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:
k =
7.87−4 8−4
. 0.26 – 0.30 + 0.30 = 0.26
Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 8 buah elbow 90 regular maka:
k = 8 x 0.26 = 2.08
3. Kerugian head akibat katup gerbang gate valve
Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk gate valve ukuran 7.87 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:
k =
7.87−4 8−4
. 0.07 – 0.16 + 0.16 = 0.07
Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 2 buah maka: k = 2 x 0.07 = 0.14
Katup gerbang gate valve ini dibuka penuh sehingga rasio kk
open
= 1.0 k = 1.0 x 0.14 = 0.14
Universitas Sumatera Utara
4. Kerugian head akibat sambungan T joint aliran utama
Harga k untuk T joint aliran utama pada pipa ukuran 7.87 in diperoleh dengan cara interpolasi:
k =
7.87−4 8−4
. 0.10 – 0.14 + 0.14 = 0.10
5. Kerugian head pada pipa masuk pompa exit losses k = 1.0
Maka jumlah kerugian minor hm pada pipa hisap adalah: Σk
pipa hisap
= 0.45 + 2.08 + 0.14 + 0.10+ 1.0 = 3.77
Hm
pipa hisap
= Σk
pipa hisap
�
2
2 �
= 3.77
0.86
2
�� 2 9.81��
2
= 0.142 m
Untuk pipa tekan
Q = A
2
.V
2
V
2
=
� �
2
=
0.027 �
3
�
� 4
. 0.125
2
�
= 2.20 ms
Maka diperoleh bilangan reynold yaitu: Re
=
�.�
1
. �
1
�
dari tabel air 100 C diperoleh:
ρ = 958 kgm
3
� = 2.82 x 10
-4
N-sm
2
Re =
958
�� �3
. 2.20��. 0.125 �
2.82�10
−4
�−��
2
= 934219.85 aliran turbulen
Universitas Sumatera Utara
Bahan pipa tekan adalah Commercial Steel maka dari tabel kekasaran atau roughness
diperoleh nilai ε = 0.000046 m. ε d = 0.0000460.125 = 0.000368 Dari diagram Moody diperoleh koefisien gesek f dengan cara seperti terlihat
pada bagian lampiran. Maka dari diagram Moody diperoleh:
f
2
= 0.0163
maka diperoleh kerugian gesekan pada pipa tekan hf yaitu: hf
tekan
= f
2
�
2
�
2
�2
2
2 �
= 0.0163
74 � 0.125 �
2.20
2
�� 2 .9.81��
2
= 2.38 m
Untuk mencari kerugian minor hm pada pipa tekan diperoleh dari tabel yaitu : 1.
Kerugian head pada keluaran pompa yaitu: Sharp-edged k = 0.4 - 0.5
≈ 0.45
2. Kerugian head akibat elbow 90
regular Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk elbow 90
regular ukuran pipa 4.92 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:
k =
4.92−4 8−4
. 0.26 – 0.30 + 0.30 = 0.29
Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 21 buah elbow 90 regular
maka: k = 21 x 0.29 = 6.09
3. Kerugian head akibat katup gerbang gate valve
Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk gate valve ukuran 4.92 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:
k =
4.92−4 8−4
. 0.07 – 0.16 + 0.16 = 0.139
Universitas Sumatera Utara
Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 3 buah maka: k = 3 x 0.139 = 0.417
Katup gerbang gate valve ini dibuka penuh sehingga rasio kk
open
= 1.0 k = 1.0 x 0.417 = 0.417
4. Kerugian head akibat sambungan T joint aliran cabang branch flow
Harga k untuk T joint aliran cabang pada pipa ukuran 4.92 in diperoleh dengan cara interpolasi:
k =
4.92−4 8−4
. 0.58 – 0.64 + 0.64 = 0.626
Karena terdapat 2 buah T joint aliran cabang maka: k = 2 x 0.626 = 1.25
5. Kerugian head akibat katup cegah check valve
Dari tabel diperoleh harga k = 2.0 Karena terdapat 3 check valve maka harga k = 3 x 2 = 6
6. Kerugian head akibat globe valve
Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk globe valve ukuran 4.92 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:
k =
4.92−4 8−4
. 5.8 – 6.0 + 6.0 = 5.95
Globe valve ini closed 50 sehingga rasio kk
open
= 2.0 – 3.0 ≈ 2.5
k = 2.5 x 5.95 = 14.87 Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 2 buah maka:
k = 2 x 14.87 = 29.74
7. Kerugian head pada pipa masuk drum atas boiler exit losses k = 1.0
Karena terdapat 2 drum atas boiler maka k = 2 x 1.0 = 2
Universitas Sumatera Utara
Maka jumlah kerugian minor hm pada pipa tekan adalah: Σk
pipa tekan
= 0.45 + 6.09 + 0.417 + 1.25 + 6 + 29.74 + 2 = 45.94
Hm
pipa tekan
= Σk
pipa tekan
�
2
2 �
= 45.94
2.20
2
�� 2 9.81
��
2
= 11.33 m
Maka head losses total adalah: hl
1-2
= hf
hisap
+ hm
hisap
+ hf
tekan
+ hm
tekan
= 0.0710 m + 0.142 m + 2.38 m + 11.33 m = 13.923 m
Dari persamaan bernouli diperoleh head total pompa:
�
1
�
+
�
1 2
2 �
+Z
1
+ Hp
=
�
2
�
+
�
2 2
2 �
+Z
2
+ Hl
1-2
Hp =
�
2−�1
�
+
�
2 2
−�
1 2
2 �
+ Z
2
-Z
1
+ Hl
1-2
=
2354.4 ���−196.2��� 9.40���
3
+
2.20
2
��−0.86
2
�� 2.9.81��
2
+ 16 m -11 m + 13.923 m = 229.59 + 0.208 + 5 + 13.923
= 248.72 m
Daya hidrolis diperoleh: Ph = γ.Q.Hp
= 9400Nm
3
. 0.027m
3
s . 248.72m = 63126.84 watt
= 63.12 kw
Daya poros = daya output turbin uap = 190 kw
Universitas Sumatera Utara
Maka efisiensi pompa mutltisage yang digerakkan turbin uap adalah
�
�
=
�
ℎ�������
�
�����
=
63.12 �� 190��
= 0.3322 x 100 = 33.22
Untuk kecepatan spesifik diperoleh dari formula sebagai berikut: 1 m
3
s = 15850 galmin 0.027 m
3
s = 427.95 galmin 1 m = 3.281 ft
248.72 m = 816.05 ft
Ns = N
�
0.5
�
0.75
= 2979 rpm
427.95
0.5
������ 816.05
0.75
��
= 403.62 rpm
2. Pompa multistage yang digerakkan oleh elektromotor
Berdasarkan tabel hasil penelitian diatas maka dapat dianalisa data pada nomor 1 yaitu sebagai berikut:
- Tekanan hisap = 2.0 kgcm
2
= 196.2 kpa = 1.96 bar
- Tekanan tekan = 26 kgcm
2
= 2550.6 kpa = 25.50 bar
- Debit aliran = 90 m
3
jam
Universitas Sumatera Utara
= 90 m
3
jam 3600
= 0.025 m
3
s
Untuk pipa hisap: Q = A
1
.V
1
= A
2
.V
2
V
1
=
� �
1
=
0.025 �
3
�
� 4
. 0.2
2
�
= 0.79 ms
Maka bilangan reynold diperoleh: Re =
�.�
1
. �
1
�
dari tabel air 100 C diperoleh:
ρ = 958 kgm
3
� = 2.82 x 10
-4
N-sm
2
Re =
958
�� �3
. 0.79��. 0.2 �
2.82�10
−4
�−��
2
= 536751.77 aliran turbulen
Bahan pipa hisap adalah Commercial Steel maka dari tabel kekasaran atau roughness
diperoleh nilai ε = 0.000046 m. maka εd = 0.0000460.2 = 0.00023 Dari diagram Moody diperoleh koefisien gesek f dengan cara seperti
terlihat pada bagian lampiran. Maka dari diagram Moody diperoleh:
f
1
= 0.0156 maka diperoleh kerugian gesekan pada pipa hisap hf yaitu:
hf
hisap
= f
1
�
1
�
1
�1
2
2 �
= 0.0156
24 � 0.20 �
0.79
2
�� 2 .9.81��
2
= 0.0595 m
Universitas Sumatera Utara
Untuk mencari kerugian minor hm pada pipa hisap diperoleh dari tabel yaitu: 1.
Kerugian head pada keluaran daerator sumber air Sharp-edged k = 0.4 - 0.5
≈ 0.45
2. Kerugian head akibat elbow 90
regular Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk elbow 90
regular ukuran pipa 7.87 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:
k =
7.87−4 8−4
. 0.26 – 0.30 + 0.30 = 0.26
Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 8 buah elbow 90 regular maka:
k = 8 x 0.26 = 2.08
3. Kerugian head akibat katup gerbang gate valve
Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk gate valve ukuran 7.87 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:
k =
7.87−4 8−4
. 0.07 – 0.16 + 0.16 = 0.07
Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 2 buah maka: k = 2 x 0.07 = 0.14
Katup gerbang gate valve ini dibuka penuh sehingga rasio kk
open
= 1.0 k = 1.0 x 0.14 = 0.14
4. Kerugian head akibat sambungan T joint aliran utama
Harga k untuk T joint aliran utama pada pipa ukuran 7.87 in diperoleh dengan cara interpolasi:
k =
7.87−4 8−4
. 0.10 – 0.14 + 0.14 = 0.10
5. Kerugian head pada pipa masuk pompa exit losses k = 1.0
Universitas Sumatera Utara
Maka jumlah kerugian minor hm pada pipa hisap adalah: Σk
pipa hisap
= 0.45 + 2.08 + 0.14 + 0.10+ 1.0 = 3.77
Hm
pipa hisap
= Σk
pipa hisap
�
2
2 �
= 3.77
0.79
2
�� 2 9.81��
2
= 0.1199 m
Untuk pipa tekan
Q = A
2
.V
2
V
2
=
� �
2
=
0.025 �
3
�
� 4
. 0.125
2
�
= 2.038 ms
Maka diperoleh bilangan reynold yaitu: Re
=
�.�
1
. �
1
�
dari tabel air 100 C diperoleh:
ρ = 958 kgm
3
� = 2.82 x 10
-4
N-sm
2
Re =
958
�� �3
. 2.038��. 0.125 �
2.82�10
−4
�−��
2
= 865427.305 aliran turbulen
Bahan pipa tekan adalah Commercial Steel maka dari tabel kekasaran atau roughness
diperoleh nilai ε = 0.000046 m. ε d = 0.0000460.125 = 0.000368 Dari diagram Moody diperoleh koefisien gesek f dengan cara seperti terlihat
pada bagian lampiran. Maka dari diagram Moody diperoleh:
f
2
= 0.0164
maka diperoleh kerugian gesekan pada pipa tekan hf yaitu: hf
tekan
= f
2
�
2
�
2
�2
2
2 �
Universitas Sumatera Utara
= 0.0164
72.7 � 0.125 �
2.038
2
�� 2 .9.81��
2
= 2.019 m
Untuk mencari kerugian minor hm pada pipa tekan diperoleh dari tabel yaitu : 1.
Kerugian head pada keluaran pompa yaitu: Sharp-edged k = 0.4 - 0.5
≈ 0.45
2. Kerugian head akibat elbow 90
regular Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk elbow 90
regular ukuran pipa 4.92 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:
k =
4.92−4 8−4
. 0.26 – 0.30 + 0.30 = 0.29
Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 20 buah elbow 90 regular
maka: k = 20 x 0.29 = 5.8
3. Kerugian head akibat katup gerbang gate valve
Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk gate valve ukuran 4.92 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:
k =
4.92−4 8−4
. 0.07 – 0.16 + 0.16 = 0.139
Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 3 buah maka: k = 3 x 0.139 = 0.417
Katup gerbang gate valve ini dibuka penuh sehingga rasio kk
open
= 1.0 k = 1.0 x 0.417 = 0.417
4. Kerugian head akibat sambungan T joint aliran utama
Harga k untuk T joint aliran utama pada pipa ukuran 4.92 in diperoleh dengan cara interpolasi:
k =
4.92−4 8−4
. 0.10 – 0.14 + 0.14 = 0.1308
Universitas Sumatera Utara
5. Kerugian head akibat sambungan T joint aliran cabang branch flow
Harga k untuk T joint aliran cabang pada pipa ukuran 4.92 in diperoleh dengan cara interpolasi:
k =
4.92−4 8−4
. 0.58 – 0.64 + 0.64 = 0.626
Karena terdapat 2 buah T joint aliran cabang maka: k = 2 x 0.626 = 1.25
6. Kerugian head akibat katup cegah check valve
Dari tabel diperoleh harga k = 2.0 Karena terdapat 3 check valve maka harga k = 3 x 2 = 6
7. Kerugian head akibat globe valve
Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk globe valve ukuran 4.92 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:
k =
4.92−4 8−4
. 5.8 – 6.0 + 6.0 = 5.95
Globe valve ini closed 50 sehingga rasio kk
open
= 2.0 – 3.0 ≈ 2.5
k = 2.5 x 5.95 = 14.87 Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 2 buah maka:
k = 2 x 14.87 = 29.74
8. Kerugian head pada pipa masuk drum atas boiler exit losses k = 1.0
Karena terdapat 2 drum atas boiler maka k = 2 x 1.0 = 2
Maka jumlah kerugian minor hm pada pipa tekan adalah: Σk
pipa tekan
= 0.45 + 5.8 + 0.417 + 0.1308 + 1.25 + 6 + 29.74 + 2 = 45.78
Hm
pipa tekan
= Σk
pipa tekan
�
2
2 �
Universitas Sumatera Utara
= 45.78
2.038
2
�� 2 9.81
��
2
= 9.69 m
Maka head losses total adalah: hl
1-2
= hf
hisap
+ hm
hisap
+ hf
tekan
+ hm
tekan
= 0.0595 m + 0.1199 m + 2.019 m + 9.69 m = 11.88 m
Dari persamaan bernouli diperoleh head total pompa:
�
1
�
+
�
1 2
2 �
+Z
1
+ Hp
=
�
2
�
+
�
2 2
2 �
+Z
2
+ Hl
1-2
Hp =
�
2−�1
�
+
�
2 2
−�
1 2
2 �
+ Z
2
-Z
1
+ Hl
1-2
=
2550.6 ���−196.2��� 9.40���
3
+
2.038
2
��−0.79
2
�� 2.9.81��
2
+ 16 m -11 m + 11.88 m = 250.46 + 0.179 + 5 + 11.88
= 267.52 m
Daya hidrolis diperoleh: Ph =
γ.Q.Hp = 9400Nm
3
. 0.025m
3
s . 267.52 m = 62868.86 watt
= 62.86 kw
Daya poros = daya output elektromotor = 190 kw
Maka efisiensi pompa mutltisage yang digerakkan elektromotor adalah
�
�
=
�
ℎ�������
�
�����
=
62.86 �� 190��
Universitas Sumatera Utara
= 0.3308 x 100 = 33.08
Untuk kecepatan spesifik diperoleh dari formula sebagai berikut: 1 m
3
s = 15850 galmin 0.025 m
3
s = 396.25 galmin 1 m = 3.281 ft
267.52 m = 877.73 ft
Ns = N
�
0.5
�
0.75
= 2980rpm
396.25
0.5
������ 877.73
0.75
��
= 367.85 rpm
4.4 Tabel Data Hasil Perhitungan
