Dari kondisi batasan ini didapat hasil dari iterasi simulasi pompa, data hasil simulasi, distribusi energi, dan distribusi tekanan. Berikut hasil simulasi yang didapatkan dari program
metode perhitungan komputasi dinamika fluida atau Computational Fluid Dynamics CFD dengan program komputer FLUENT 6.3.26.
5.6.1 Analisa Simulasi Pada Variasi Bukaan Katup
Pembukaan katup merupakan salah satu merubah kapasitas pompa yang disesuaikan dengan kebutuhan dari pemakai. Karenanya, hal ini menyebabkan variasi kapasitas. Variasi
bukaan katup dimulai dari 0 sampai dengan 100 dengan 10 kali bukaan yang berarti setiap variasi kapasitas dibuka 10. Untuk melihat hasil secara simulasi, berikut ditampilkan
pada tabel data hasil simulasi yang nantinya akan menjadi dasar perhitungan yang didapat secara simulasi dan untuk dibandingkan dengan hasil perhitungan secara teoritis
Tabel 5.14 Data Hasil Simulasi
penutupan katup
Kapasitas m
3
s Kecepatan
Aliran ms
Bilangan Reynold
Faktor Gesek f
0,01251643 1,52356
167142,2928 0,001151409
10 0,013926776
1,695234 185975,805
0,001099226 20
0,015679894 1,908632
209386,6527 0,001044847
30 0,018031297
2,194856 240786,8834
0,00098405 40
0,02050882 2,496432
273871,3068 0,000932031
50 0,023050972
2,805875 307818,7802
0,000887674 60
0,025690064 3,127118
343060,7736 0,000848819
70 0,028262424
3,440238 377411,6326
0,000816345 80
0,030906972 3,762145
412726,4702 0,00078731
90 0,033512464
4,079298 447519,7699
0,00076216 100
0,036105789 4,39497
482150,5962 0,000739904
Dari data hasil simulasi di atas, bisa menjadi acuan dalam mencari Head Pompa, efisiensi, dan daya yang dipakai pompa serta untuk melihat parameter terjadinya kavitasi
yaitu NPSHa yang harus lebih besar dari NPSHr. Berikut disajikan data dari maasing-masing perhitungan.
5.6.1.a Head Total Pompa Hasil Simulasi
Untuk menentukan head total pompa ada beberapa hal yang harus dihitung yaitu head kecepatan yang disesuaikan dengan perubahan kecepatan aliran, kemudian head
kerugian yang juga mengalami perubahan karena bilangan reynold untuk tiap bukaan, sedangkan untuk haed statis dan head tekanan tidak mengalami perubahan.
Tabel 5.15 Head Total Hasil Simulasi
Gambar 5.7 Grafik hubungan antara kapasitas pompa dengan Head total Pompa hasil simulasi
Dari gambar 5.7 memperlihatkan bahwa kenaikan head total pompa mengalami kenaikan yang tidak terlalu tinggi dibandingkan dengan head total secara teoritis pada gambar
5.2
5.6.1.b Hubungan antara Kapasitas pompa dengan Efisiensi Pompa Hasil Simulasi
Dengan menggunakan cara yang sama untuk menghitung daya pompa yang dinyatakan dengan BHP dan efisiensi pompa. Maka hubungan keduanya dapat dihitung
dengan cara berikut
y = 4446,x
2
+ 1,049x + 10,99 R² = 1
0,000000E+00 2,000000E+00
4,000000E+00 6,000000E+00
8,000000E+00 1,000000E+01
1,200000E+01 1,400000E+01
1,600000E+01 1,800000E+01
0,01 0,02
0,03 0,04
head total pompa simulasi m
head total pompa simulasi
Penutupan Katup
Kapasitas m
3
s Head
Kecepatan m
Head Kerugian h
l
m
+ h
s m
Head total m
0,01251643 0,118309637 5,877783×10
-1
11 11,70609
10
0,013926776 0,14647392
7,268579×10
-1
11 11,87333
20
0,015679894 0,185671565 9,202557×10
-1
11 12,10593
30
0,018031297 0,245534804 1,215311E+00
11 12,46085
40
0,02050882 0,31764387
1,570400E+00 11
12,88804
50
0,023050972 0,401270872 1,981877E+00
11 13,38315
60
0,025690064 0,4984132
2,459523E+00 11
13,95794
70
0,028262424 0,603223114 2,974565E+00
11 14,57779
80
0,030906972 0,721393221 3,554962E+00
11 15,27636
90
0,033512464 0,848148429 4,177245E+00
11 16,02539
100
0,036105789 0,98449344
4,846341E+00 11
16,83083
Dimana γ = berat jenis cairan yang dipompa 9792,342 kgm
3
Q = kapasitas pompa H = head aktual m
Sehingga 5
besar daya kuda untuk mengatasi kebocoran dapat diketahui dengan menggunakan persamaan 26 bab II
Dimana γ = berat jenis cairan yang dipompa 9792,342 kgm
3
QL = jumlah kebocoran total yang terjadi 0.1 Q m3s H = head pompa m
Sehingga 6
Besar daya kuda yang dipakai untuk mengatasi gesekan pada cakraimpeller dapat diketahui dengan menggunakan persamaan 27 pada bab II
Dimana γ = berat jenis cairan yang dipompa 9792,342 kgm
3
n = putaran poros 1450 rpm d = dimeter impeller 0,1016 m
Sehingga = 0,05171 HP
7 Daya kuda untuk mengatasi kerugian hidrolis HPH dapat diketahui dengan menggunakan
persamaan 28 pada bab II
Dimana γ = berat jenis cairan yang dipompa 9792,342 kgm
3
Q’ = kapsitas aliran ditambah kebocoran yang terjadi 1.1Q m3s h
ls
= kerugian hidrolis m lihat tabel 5.5 sehingga
8 Besarnya daya kuda yang dipakai untuk mengatasi kerugian mekanis HP
M
pada bantalan packing besarnya berkisar 4 dari BHP, ma besar BHP adalah :
BHP = +
+ 0,0516 HP + +0,04BHP
= 143,6209 QH+ 0,0516 HP + +0,04BHP
= 143,6209QH+ 0,05171 HP +
Tabel 5.16 berikut ini menampilkan perhitungan efisiensi pompa dari hasil simulasi.
Tabel 5.16 efisiensi pompa hasil simulasi
Kapasitas m
3
s head total
pompa m
hls m
FHP HP
BHP HP
Efisiensi pompa
0,01251643 11,70609
0,2373273 19,13007979
20,6233536 92,75931
0,013926776 11,87333
0,2937982 21,58975408
23,3613021 92,4167
0,015679894 12,10593
0,3723865 24,7836746 26,95309794
91,95112 0,018031297
12,46085 0,4923982
29,33587021 32,14121047 91,27183
0,02050882 12,88804
0,6369499 34,51057283 38,13019697
90,50720 0,023050972
13,38315 0,8045806
40,27838268 44,90829445 89,69030
0,025690064 13,95794
0,9992925 46,81779141 52,70704401
88,82644 0,028262424
14,57779 1,209364
53,79297595 61,13921352 87,98441
0,030906972 15,27636
1,446204 61,64540752 70,74976467
87,13161 0,033512464
16,02539 1,700242
70,11962016 81,23792998 86,31389
0,036105789 16,83083
1,973491 79,3427058 92,76679379
85,52921
Gambar 5.8
Grafik hubungan antara kapasitas pompa dengan efisiensi total Pompa hasil simulasi
Dari gambar 5.8 memperlihatkan bahwa efisiensi pompa turun secara perlahan tidak seperti efisiensi pompa secara teoritis yang penurunannya lebih besar yang ditunjukan pada
gambar 5.3. karena penurunannya sedikit, grafik yang dibentuk cenderung kelihatan linear.
5.6.1.c Daya Pompa Hasil Simulasi
Tabel 5.16 berikut ini menampilkan perhitungan daya pompa dari hasil simulasi.
Tabel 5.17 Daya pompa hasil simulasi
Penutupan Katup
Kapasitas pompa m
3
s Head total
m Efisiensi total
pompa Daya Pompa
kW 0,01251643
11,70609
92,75931 15,36655472
10 0,013926776
11,87333
92,41674 17,40661261
20 0,015679894
12,10593
91,95112 20,08287605
30 0,018031297
12,46085
91,27183 23,94856233
40 0,02050882
12,88804
90,50720 28,41098346
50 0,023050972
13,38315
89,69030 33,46137477
60 0,025690064
13,95794
88,82644 39,27225859
70 0,028262424
14,57779
87,98441 45,55510651
80 0,030906972
15,27636
87,13161 52,71597194
90 0,033512464
16,02539
86,31389 60,53075169
100 0,036105789
16,83083
85,52921 69,12096064
y = -994,7x
2
- 263,9x + 96,29 R² = 0,999
8,500000E+01 8,600000E+01
8,700000E+01 8,800000E+01
8,900000E+01 9,000000E+01
9,100000E+01 9,200000E+01
9,300000E+01 9,400000E+01
0,01 0,02
0,03 0,04
efisiensi pompa hasil simulasi
efisiensi pompa hasil simulasi
Gambar 5.9 Grafik hubungan antara kapasitas pompa dengan daya pompa hasil simulasi
Dari gambar 5.9 menunjukan bahwa kenaikan daya pompa pada titik-titik awal mengalami kenaikan yang tidak terlalu besar. Kemudian titik keempat daya pompa semakin
meningkat dan untuk selanjutnya kenaikannya cukup besar dibandingkan pada awal.
5.6.1.d Net Positive Suction Head NPSH Simulasi
5.6.1d1 Net Positive Suction Head
Available NPSH yang tersedia
Untuk melihat hasil perhitungan NPSH secara simulasi, maka bisa dilihat pada tabel 5.18 dan gambar 5.10 berikut ini
Tabel 5.18
NPSHa Simulasi
Kapasitas pompa
m
3
s tekanan
absolut Nm
2
h
ls
m
NPSHa m
0,01251643 106273,3
2,373273×10
-1
9,499363 0,013926776
109467,5 2,937982×10
-1
9,769086 0,015679894
116009,5 3,723865×10
-1
10,35857 0,018031297
127900,8 4,923982×10
-1
11,4529 0,02050882
140959,6 6,369499×10
-1
12,64193 0,023050972
159102,8 8,045806×10
-1
14,32709 0,025690064
180685,3 9,992925×10
-1
16,33640 0,028262424
204646,3 1,209364
18,57324 0,030906972
229537,9 1,446204
20,87834 0,033512464
257814,6 1,700242
23,51194 0,036105789
292461,8 1,973491
26,77688
y = 43626x
2
+ 134,8x + 7,104 R² = 0,999
10 20
30 40
50 60
70 80
0,01 0,02
0,03 0,04
daya pompa hasil simulasi kW
daya pompa hasil simulasi
Gambar 5.10
Grafik Hubungan Kapasitas pompa dengan NPSHa secara simulasi Pada gambar 5.10 di atas memperlihatkan kenaikan NPSHa terhadap kapasitas pompa. Berbeda
dengan hasil NPSHa teoritis yang mengalami penurunan, NPSHa malah mengalami kenaikan. Hal ini disebabkan oleh faktor kenaikan tekanan absolut dari data yang didapat dari software CFD. Dari data
yang didapat CFD untuk setiap bukaan katup mulai dari 0 sampai dengan 100 tekanan absolut mengalami kenaikan. Sedangkan untuk tekanan uap jenuhnya tetap.
5.6.1d2 Net Positive Suction Head
Required NPSH yang diperlukan
NPSHr merupakan NPSH yang menjadi sebuah acuan apakah dalam sebuah instalasi terdapat kavitasi atau tidak. Penurunan NPSHa dan kenaikan NPSHr menjadi penunjuk akan
adanya kavitasi. Pada simulasi ini, akan diperlihatkan dalam tabel 5.19 berikut ini
Tabel 5.19 NPSHr Hasil Simulasi
Penutupan Katup
Head Total Pompa m
bilangan Kavitasi Thoma NPSHr
m 11,70609
0,088354956 1,034291
10 11,87333
0,091340219 1,084513
20 12,10593
0,094603915 1,145268
30 12,46085
0,098287324 1,224743
40 12,88804
0,117464527 1,513888
50 13,38315
0,121825866 1,630414
60 13,95794
0,125190801 1,747405
y = 20386x
2
- 259,1x + 9,469 R² = 0,999
0,000000E+00 5,000000E+00
1,000000E+01 1,500000E+01
2,000000E+01 2,500000E+01
3,000000E+01
0,01 0,02
0,03 0,04
NPSHa Simulasi m
NPSHa Simulasi
70 14,57779
0,127479908 1,858375
80 15,27636
0,128953673 1,969942
90 16,02539
0,129658329 2,077826
100 16,83083
0,129734027 2,183532
Gambar 5.11 Grafik Hubungan antara Head total pompa dengan NPSHr simulasi
Pada gambar 5.11 di atas memperlihatkan adanya kenaikan NPSHr namun kenaikannya tidak terlalu besar untuk tiap bukaan pompa. Pada titik awal kenaikan kapasitas, NPSHr
mengalami kenaikan tidak terlalu besar hanya 0,005 m-0,006 m atau sebesar 4,6, lalu pada titik keempat NPSHr mengalami peningkatan sebesar 0,19 m atau sebesar 15,55.
Bila dilihat secara perhitungan bahwa nilai NPSHa lebih besar dibandingkan dengan nilai NPSHr. Hal ini menunjukan bahwa pada pompa bebas kavitasi. Namun yang perlu
diperhatikan pada perhitungan teoritis bahwa penurunan NPSHa dan kenaikan NPSHr mengindikasikan adanya penurunan tekanan statis namun belum sampai berada di bawah
tekanan uap jenuh. Sedangkan pada hasil simulasi NPSHa mengalami peningkatan seiring meningkatnya tekanan absolut yang didapat dari data hasil simulasi dan sangat jauh nilainya
dari NPSHr hasil simulasi.
5.6.2 Analisa Hasil Simulasi Pada Program CFD Fluent 6.3.26
