72
BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Pendahuluan
Penelitian ini memodelkan bentuk fisik sistem perpompaan yang dilengkapi dengan instalasi listrik, bak penampung air, perpipaan, alat ukur meter air dan
tekanan air dalam pipa. Pemasangan pompa, pondasi, pipa, dilakukan dengan mengacu kepada ketentuan yang ada dan dimaksudkan agar getaran yang terjadi pada
pompa dapat diredam oleh pondasi dan getaran pada pipa tidak menggangu performansi pompa, hal ini dilakukan dengan memasang penyangga yang cukup pada
pipa isap dan pipa tekan. Sistem yang dilakukan dalam pengambilan data dari pengujian adalah menguji
seberapa besar respon getaran dan kenaikan temperatur fluida dalam rumah pompa terhadap fenomena kavitasi dengan variasi NPSH
A
, dan untuk mendapatkan nilai NPSH
A
dilakukan dengan mengatur flow control valve suction full open 100, 25 closed, 50 closed dan 75 closed. Data yang diambil dari variasi NPSH
A
adalah perilaku getaran yang timbul pada pompa berupa displacement, velocity dan
acceleration berdasarkan frequency domain dan time domain. Selain data tersebut dengan variasi tinggi tekan juga diambil kapasitas pengisian reservoir tekan, putaran
Universitas Sumatera Utara
73 poros pompa dan juga diamati pola aliran dengan menggunakan kamera digital dan
perhitungan bilangan Reynolds Re serta mengukur karakteristik getarannya. Pada penelitian ini NPSH
R
pompa adalah 10,20 m diperoleh dari pabrik pembuat pompa dan instalasi terpasang dengan tinggi tekan 2 m. Untuk menvariasikan NPSH
A
digunakan parameter data pengukuran tekanan isap yang ditunjukkan oleh alat ukur manometer vacum yang terpasang pada pipa suction.
4.2 Perhitungan Tinggi Tekan Head Pompa
Besarnya tinggi tekan pompa dari sistem adalah penjumlahan dari tinggi tekan statik head static dan kehilangan tinggi tekan head loss yang terjadi. Pada
penelitian ini kehilangan tinggi tekan head loss pada katup diatur dengan menutup dan membuka katup sesuai dengan tinggi tekan yang diinginkan secara matematis
tinggi tekan pompa dapat dihitung: H = H
ST
+ H
L
Dimana: H = Tinggi tekan pompa m
H
ST
= Tinggi tekan statik m H
L
= Kehilangan tinggi tekan m
Universitas Sumatera Utara
74 4.2.1.Tinggi Tekan Statik Head Static
Gambar 4.1 Head statis pada sisi tekan dan head statis pada sisi isap
Dari gambar 4.1 diketahui head statis isap Z
s
= 750 mm dan head statis tekan Z
d
= 1750 mm,sehingga head statis total:
m mm
mm mm
Z Z
H
s d
st
1 1000
750 1750
4.2.2.Kehilangan Tinggi Tekan yang Terjadi pada Pipa Isap a. Kehilangan tinggi tekan sepanjang pipa isap dihitung :
Kecepatan aliran dalam pipa : Q = V x A
Universitas Sumatera Utara
75 Sehingga
A Q
V
Dimana: V = Kecepatan aliran dalam pipa mdt
Q = Kapasitas aliran = 0,003 mdt A = Penampang pipa
2 3
2 2
10 .
03 ,
2 10
. 08
, 5
. 4
. 4
m d
Maka kecepatan aliran dalam pipa:
s m
A Q
V 48
, 1
10 .
03 ,
2 003
,
3
Kehilangan tinggi tekan head sepanjang pipa isap akibat gesekan dapat dihitung:
g V
d l
f h
f
2
2
Dimana koefisien gesekan f diperoleh dari Diagram Moody, maka terlebih dahulu harus diketahui Reynolds number, dimana besarnya Re dapat dihitung dengan
persamaan:
Universitas Sumatera Utara
76
Vd
Re
Dimana: V = Kecepatan aliran dalam pipa = 1,48 ms
d = Diameter pipa isap = 5,08.10
-2
m υ = Kinematic viscosity = 8,03.10
-7
m
2
s tekanan uap jenuh air pada suhu 28
o
C l = Panjang pipa isap = 1730 mm =1,730 m
Sehingga :
Vd
Re
=
9 ,
628 .
93 10
. 03
, 8
10 .
08 ,
5 .
48 ,
1
7 2
aliran turbulen
Dengan cara interpolasi nilai koefisien gesekan f dapat diperoleh dari Diagram Moody sebesar: 0,0197
Sehingga:
m g
V d
l f
h
f
0749 ,
81 ,
9 .
2 48
, 1
. 10
. 08
, 5
730 ,
1 .
0197 ,
2
2 2
2
Dengan menggunakan persamaan fluida dinamik, kehilangan tinggi tekan fluida masuk kedalam pipa isap Sharp-edged dapat dihitung dengan persamaan :
Universitas Sumatera Utara
77 g
V K
h
se
2
2 1
Dimana : K
1
= Koefisien kehilangan tinggi tekan fluida masuk dari isap kedalam pipa isap = 0,4 ÷ 0,5 = 0,45
Sehingga:
m g
V K
h
se
0502 ,
81 ,
9 .
2 48
, 1
. 45
, 2
2 2
1
b. Kehilangan Tinggi Tekan Pada Katup Isap Valve
g V
K h
v
2
2 2
Dimana: K
2
= Koefisien kehilangan tinggi tekan pada katup isap = 0,16 Sehingga:
m g
V K
h
se
0179 ,
81 ,
9 .
2 48
, 1
. 16
, 2
2 2
2
c. Kehilangan Tinggi Tekan pada Elbow
g V
K h
e
2
2 3
Universitas Sumatera Utara
78 Dimana:
K
3
= Koefisien losses elbow = 0,41 Sehingga kehilangan tinggi tekan pada elbow :
m g
V K
h
e
0458 ,
81 ,
9 .
2 48
, 1
. 41
, 2
2 2
3
d. Kehilangan Tinggi Tekan pada Tee
g V
K h
t
2
2 4
Dimana: K
4
= Koefisien losses pada tee = 0,90 Sehingga kehilangan tinggi tekan pada tee :
m g
V K
h
t
1005 ,
81 ,
9 .
2 48
, 1
. 90
, 2
2 2
4
Sehingga kehilangan tinggi tekan total pada pipa isap adalah:
m h
h h
h h
h
t e
v se
f s
2893 ,
1005 ,
0458 ,
0179 ,
0502 ,
0749 ,
Universitas Sumatera Utara
79 4.2.3. Kehilangan Tinggi Tekan yang Terjadi pada Pipa Tekan
a. Kehilangan tinggi tekan dalam pipa tekan Kehilangan tinggi tekan sepanjang pipa tekan dapat dihitung:
g V
d l
f h
f
2
2
Dimana: l = Panjang pipa tekan = 1400 + 990 + 2330 = 4720 mm = 4,720
Sehingga kehilangan tinggi tekan sepanjang pipa tekan :
m g
V d
l f
h
f
2043 ,
81 ,
9 .
2 48
, 1
. 10
. 08
, 5
720 ,
4 .
0197 ,
2
2 2
2
b. Kehilangan Tinggi Tekan pada elbow
g V
K h
e
2
2
Dimana: ∑K= K
1
+ K
2
+ K
6
= Koefisien Kehilangan tinggi tekan pada elbow = 3 x 0,41 = 1,23
Universitas Sumatera Utara
80 Sehingga kehilangan tinggi tekan pada elbow :
m g
V K
h
e
1373 ,
81 ,
9 .
2 48
, 1
. 23
, 1
2
2 2
c. Kehilangan Tinggi Tekan pada Tee
g V
K h
t
. 2
.
2 3
Dimana: K
3
= Koefisien Kehilangan tinggi tekan pada tee = 0,90
Sehingga kehilangan tinggi tekana pada tee :
m g
V K
h
t
1005 ,
81 ,
9 .
2 48
, 1
. 90
, .
2 .
2 2
3
d. Kehilangan Tinggi Tekan pada Flowmeter Pada flowmeter terjadi pembesaran aliran fluida secara tiba-tiba sudden
contraction dan pengecilan aliran secara tiba-tiba sudden expansion. Kehilangan tinggi tekan pada flowmeter dihitung dengan persamaan:
Universitas Sumatera Utara
81 g
V K
h
fm
2
2
Dimana: K4
= Ksc + Kse = 0,46 Sehingga:
m g
V K
h
fm
0514 ,
81 ,
9 .
2 48
, 1
. 46
, 2
2 2
e. Kehilangan Tinggi Tekan pada Katup Tekan Valve
g V
K h
v
2
2 5
Dimana: K
5
= Koefisien losses pada katub tekan = 0,16
Sehingga kehilangan tinggi tekan pada katub tekan :
m g
V K
h
v
0179 ,
81 ,
9 .
2 48
, 1
. 16
, 2
2 2
5
f. Kehilangan Tinggi Tekan pada Kecepatan Air Keluar Pipa Tekan
Universitas Sumatera Utara
82 m
g V
h
c
1116 ,
81 ,
9 .
2 48
, 1
2
2 2
Sehingga kehilangan tinggi tekan total pada pipa tekan adalah:
m h
h h
h h
h h
c t
e v
se f
d
6230 ,
1116 ,
0179 ,
0514 ,
1005 ,
1373 ,
2043 ,
Sehingga tinggi tekan pompa adalah:
m m
h h
H H
H H
d s
ST L
ST
2 9123
, 1
6230 ,
2893 ,
1
4.3. Hubungan Variasi Bukaan Katup dengan NPSH
Kategori