Dimana: R
a
= jari-jari konsentris lingkaran dalam R
b
= jari-jari konsentris lingkaran luar
a
dan
b
= indek yang menunjukan bagian dalam dan luar lingkaran konsentris
Hasil penggambaran kurva impeller akan semakin baik dengan makin banyaknya lingkaran konsentris yang dibuat, dimana tiap-tiap kedudukan dibuat grafik kecepatan dan sudut-sudut,
dimulai dari sisi masuk sampai sisi keluar, dan dibuat grafik antara kecepatan, sudut terhadap jari-jari dan setelah itu dihitung jari-jari kelengkungan impeller sehingga dapat dilukiskan.
2.12.8 Perhitungan Rumah Pompa Volute
Fungsi rumah pompa volute adalah untuk mengkonversi tinggi kecepatan velocity dari fluida menjadi pressure head. Untuk perencanaan rumah pompa dimulai dari suatu garis dasar
yang dinamakan lidah tongue.
2.12.8.1 Radius lidah tongue R
1
dihitung dengan :
R
1
: 1,05 ÷ 1,10 R
2
2.12.8.2 Sudut antara tongue toritis dengan tongue actual
∅
� �
θ
1
=
132log
R1 R2
tan α
2
2.12.8.3 Lebar rata-rata tiap ring B
are
B
are
= b
3
+ 2X. tan ∅2
dimana: b
= lebar rumah pompa b
2
= lebar impeller pada sisi keluar R
2
= jari-jari luar impeller R
= jarak antara dua radius R dan R, = R
are
– R
Universitas Sumatera Utara
R
are
= jari-jari rata-rata Penampang rumah pompa berbentuk trapesium dengan sudut antara dinding dengan garis
horizontal 30 . Rencana rumah pompa ditentukan oleh sudut yang dihitung.
2.12.8.4 Sudut rumah pompa
∅
1
∅
1
=
360.R
2.
V
u2
Q
∑ b
∆R R
Ro R2
maka dapat dibuat tabel rencana rumah pompa dengan perhitungan berikut : -
b
are
= b
3
+2R
are
-157tan 30 -
∅ =
19.63 ∑ �
��� ∆�
� �
∅
�2
- ∆∅
= 25,62
�
���
�
∆� �
- ∆�
= �
���
�∆� -
Q∅ =
∅ 360
�Q -
V’
are
=
�∅ �∅
10
6
Gambar 2.17. Rumah Pompa
Universitas Sumatera Utara
BAB III SPESIFIKASI POMPA
Proses destilasi dapat terjadi dalam kondisi vacuum dimana untuk mencapai kondisi vacuum maka semua peralatan dan pipa yg terhubung dalam proses destilasi harus membentuk
system loop yang tertutup. Hal ini diperlukan agar tidak terjadi kebocoran dan sebagai akibatnya adalah tingkat vacuum yg di inginkan tidak dapat tercapai.
Ada 2 cara yang biasa di gunakan dalam proses pemacuuman yaitu menggunakan pompa vacuum dan booster yang menggunakan steam sebagai medianya. Pada proses destilasi yang
saya bahas menggunakan steam sebagai medianya di mana steam yang dipakai terkondensasi keseluruhannya di dalam barometric kondensor karena di tangkap oleh air yang di pompakan
dari cooling tower. Biasanya steam yang di hasilkan oleh boiler tidak hanya untuk media dalam proses
pemacuuman saja akan tetapi juga di gunakan dalam menggerakkan turbin sebagai penghasil daya listrik dan selain itu steam juga di gunakan sebagai media pemanasan.
Cooling tower dalam hal ini berfungsi untuk menurunkan temperature air yang telah naik di akibatkan adanya steam yang terkondensasi sehingga mencapai temperature air yang normal.
Dalam pembahasan saya spesifikasi cooling tower yang digunakan adalah temperature air masuk 35 derajat dan setelah melewati cooling tower temperature air menjadi derajat.
Ada beberapa alasan mengapa steam yang digunakan harus di kondensasikan antara lain 1.
Menghindarkan steam terbuang ke udara bebas yang mengakibatkan sumber polusi udara. 2.
Membentuk system loop yang tertutup proses vacuum 3.
Mengubah steam menjadi air agar bias di manfaatkan untuk kepentingan yang lain.
Pada perancangan suatu pompa perlu penetapan spesifikasi yang biasanya didahului oleh penetapan kapasitas dan head. Setelah kapasitas dan head ditentukan, maka langkah selanjutnya yang
ditentukan adalah menentukan daya yang dibutuhkan, jenis penggerak dan putaran kerja untuk mengoperasikan pompa pada kondisi yang direncanakan sehingga akan diperoleh kerja pompa yang
efektif. Dalam perencanaan ini .
3.1 Kapasitas Aliran
Universitas Sumatera Utara
Pada perencanaan ini penentuan besar kapasitas pompa berdasarkan perhitungan dari jumlah air yang di perlukan untuk mengkondensasikan steam yang di gunakan pada proses pemacuuman
dalam proses destilasi. Adapun perhitungan capasitas pompa yg di perlukan adalah sebagai berikut :
Kondisi tiap Jam .
1. Air Masuk Barometrik Condenser
Massa = ma Temp = 30
ha = 125,79 kjkg dilihat dari table air 2.
Steam masuk Barometrik Condenser Massa = mu = 750 kg
Temp = 170 ha = 2809,48 kjkg dilihat dari table uap
3. Air keluar
Universitas Sumatera Utara
m
k
= m
air masuk
+ m
steam
= ma + 750 kg Temp = 35
C ha = 146,7 kjkg dilihat dari table uap
4. Dari persamaan maka =
ma.ha + mu.hu = ma+mu ha
35
ma x 125,79 + 750 x 2809,48 = ma + 750 146,7 kjkg ma x 125,79 + 210710 = 146,7 x ma + 110025
2107110 – 110025 = 146,7 – 125,79 ma 1997085 = 20,91 x ma
ma =
1997085 20,91
ma = 95508 kg jam
Maka ; Ρ =
m v
1 =
95508 v
V = 95508 kg V = 95,508 m
3
jam Maka kapasitas pompa yang direncanakan adalah = 100 m
3
jam atau = 0,02777 �
3
det.
3.2 Kecepatan Aliran dan Diameter Pipa
Untuk menentukan besarnya diameter pipa isap maupun pipa tekan, didasarkan kepada besarnya standar kecepatan aliran fluida dalam pipa yang diizinkan. Kecepatan aliran dalam pipa
Universitas Sumatera Utara
telah dibatasi yaitu 1,5 sampai 3,0 ms. sularso, hal 63. Dalam hal ini kecepatan direncanakan 1,5 ms. diameter pipa isap dan pipa tekan dapan dihitung dengan persamaan kontinuitas sebagai
berikut : Q = A . V
Dimana Q = Kapasitas pompa = 100 m
3
jam atau = 0,02777 �
3
det A = Luas penampang
V = Kecepatan Aliran dalam pipa = 1,5 ms
Maka diameter pipa isap dapat dihitung : Q =
� 4
.
d
2
. V
d
2
=
4 . �
� . �
d =
�
4 � 0,02777
3,14 � 1,5
= 0,15355 m = 6,04 inci Maka diameter pipa isap diperoleh = 6 inci
Untuk pipa tekan diameter pipa dapat dihitung : Q =
� 4
.
d
2
. V
d
2
=
4 . �
� . �
d =
�
4 x 0,02777 3,14 x 2
= 0,1329 m = 5,2 inci
Universitas Sumatera Utara
Maka diameter pipa tekan diperoleh = 5 inci Pemiliha pipa disesuaikan dengan ukuran pipa standart yang tersedia dipasaran. Untuk itu
direncanakan pipa standart dengan pipa yang digunakan yaitu schedule 40. Berdasarkan table standart pipa diperoleh :
• Diameter Nominal isap d
n
= 6 in = 0,1524 m • Diameter dalam di = 6,065 in = 0,15405 m
• Diameter Nominal tekan d
n
= 5 in = 0,127 m • Diameter dalam di = 5,047 in = 0,12819 m
Deangan menggunakan persamaan kontinuitas seperti cara sebelumnya maka diperoleh kecepatan aliran dalam pipa yang sebenarnya yaitu ;
V =
4 . Q π . di
2
V =
4 x 0,02777 3,14 x 1,5
V = 1,49 ms atau = 1,5 ms pada pipa isap
V =
4 . Q π . di
2
V =
4 x 0,02777 3,14 x 2
V = 2,15 ms atau = 2 ms pada pipa tekan
Universitas Sumatera Utara
3.3Perhitungan Head Pompa
Besarnya head pompa yang direncanakan didasarkan pada kondisi instalasi pemompaan yang dilayani pompa seperti pada gambar berikut ini :
3.1 Gambar Instalasi Pompa yang Digunakan
Universitas Sumatera Utara
Besarnya head pompa adalah : Hp = hs + hl + Δhp + v
2
2g
a.
Head Statis Perbedaan level air pada Suction dengan Discharge
hs = 4 + 1 + 5 = 10 m
b. Kerugian Head Sepanjang Pipa Instalasi
Kerugian head sepanjang pipa ini terbagi atas kerugian akibat gesekan sepanjang pipa kerugian mayor dan kerugian kelengkapan pipa kerugian minor.
i. Kerugian Head Mayor
Kerugian head mayor ini terbagi atas kerugian akibat gesekan sepanjang pipa isap dan tekan.
3.5.1.1 Head Losses sepanjang pipa isap.
Besarnya head losses sepanjang pipa isap ℎ�
�
, adalah : ℎ�
�
= f .
Ls di s
x
Vs
2
2 g
Harga koefisien gesek f diperoleh dari grafik deng perhitungan dibawah ini : Bilangan Reynold Re
Re=
Vs Di v
Dimana : Vs = 1,736 mdet
Di
= 0,15405 mdet υ = 0,801 x 10
−6
�
2
det Tabel 2.2 pada 30° C =
1,736 x 0,15405 0,801 x 10
-6
= 2,86516 � 10
5
Universitas Sumatera Utara
� �
=
0,15 0,15405
= 0,000973
Maka dengan melihat pada grafik pada diagram moody diperoleh f = 0,021
hf
s
= f .
Ls di s
x
Vs
2
2 g
= 0,021 .
1 0,15405
X
1,49
2
2
X
9,8
= 0,015368 m
3.5.1.2 Head Losses sepanjang pipa tekan
Besarnya head losses sepanjang pipa isap ℎ�
�
, adalah : ℎ�
�
= f .
Ls di d
x
Vs
2
2 g
Harga koefisien gesek f diperoleh dari grafik deng perhitungan dibawah ini : Bilangan Reynold Re
Re=
Vs Di v
Dimana : Vs = 1,736 mdet Di = 0,128819 mdet
υ = 0,801 x 10
−6
�
2
det Tabel 2.2 pada 30° C =
2,15 x 0,12819 0,801 x 10
-6
= 3,44080 � 10
5
Universitas Sumatera Utara
ε D
=
0,15 0,12819
= 0,0001170
Maka dengan melihat pada grafik pada diagram moody diperoleh f = 0,0225
hf
d
= f .
Ld di d
x
Vd
2
2 g
= 0,0225 .
44 0,12819
X
2,15
2
2 � 9,8
= 0,84712 m Maka kerugian head sepanjang pipa adalah
hl
f
= hf
s
+ hf
d
= 0,015368 + 0,84712 = 0,8624 m
3.5.2Kerugian Head Minor
Besarnya kerugian head akibat peralatan instalasi pipa adalah : h
lk
= Σn.k
V
2
2.g
Dimana untuk memperoleh harga koefisien peralatan, dari gambar perencanaan instalasi sepanjang pipa tekan terdapat yang dipasang dan disajikan pada tabel berikut :
Tabel 3.1 Koefisien Kerugian Gesek Pada Pipa Tekan
Jenis peralatan Jumlah
n K
n.K swing check valve katup searah
1 0.85
0.85 gate valve katup gerbang
2 0.136 0.272
elbow long 90o standard 6
0.51 3.06
ujung keluar pipa inward projecting 1
0.78 0.78
sambungan flanged tee line flow 4
0.9 3.6
Universitas Sumatera Utara
Total Koefisien Kerugian 8.562
Pump Handbook, Igor J. Karasik, William C.Krutzsc, Waren H. Frase, Joseph Messina
Maka harga kerugian head akibat peralatan instalasi pipa adalah : hlk
= 8.562 m
c. Head Tekanan ∆��
Head tekanan merupakan energi yang dibutuhkan untuk mengatasi perbedaan tekanan pada sisi isap dengan sisi tekan. Dalam sistem kerja ini, tekanan air memasuki pompa lebih kecil dari
tekanan keluar yaitu 3bar, maka beda head tekanan pada sistem ini adalah .
∆ℎ� = 10
hp
2
− hp
1
γ
Dimana : p1 = 1 atm = 1 kgf ��
2
P2 = 3 bar = 3,06 kg ��
2
= 10
3,0 6 - 1
0,9957
= 20,68 m
3.7 Head Total Pompa
H = hs + hlf + hlk + ∆ℎ�
= 10 + 0,8624 + 8,562 + 20,68
= 40,1044 m
Universitas Sumatera Utara
Untuk menjaga pompa dapat bekerja melayani pemompaan dalam waktu lama dimana terjadi peningkatan gesekan di dalam pipa dan perlengkapannya, maka head pompa di
tambahkan 10 sd 25 Austin dari hasil hitungan diatas. Sehingga head pompa pada perencaan ini adalah :
Htp = 10 ÷ 25
�� + �� Htp =
40,1044 + 4,01044 ÷ 10,0261 = 44,11481 ÷ 50,1305
= 44 m ditetapkan
3.8 Daya Pompa
Untuk menentukan besar daya motor yang dibutuhkan untuk menggerakkan pompa, maka perlu diketahui besar daya pompa yang terjadi dan jenis motor penggerak yang ditetapkan.
Adapun besarnya daya pompa P
p
adalah P
p
= �x g x H x Q
= 0,9957 kg �
3
x 9,81 mdet
2
x 44 m x 0,02777 �
3
��� �
= 11,935 KW = 12 KW
3.9 Putaran Pompa N
Besarnya putaran motor listrik dapat ditentukan dengan mengetahui frekuensi dan jumlah kutub pada motor listrik. Pada umumnya frekuensi listrik di Indonesia adalah 50 Hz dapat dilihat pada
Tabel 3.5 berikut ini.
Tabel 3.2 Harga Putaran dan Kutubnya
Sularso, Pompa dan Kompresor
Jumlah kutub
Putaran rpm
Universitas Sumatera Utara
2 3000
4 1500
6 1000
8 750
10 600
12 500
Putaran Motor Nm =
120 �
�
dimana : f = Frekwensi 50 HZ P = Jumlah kutub motor listrik diambil yang 2 kutub
Nm =
120 � 50
2
= 3000 rpm
Slip yang diizinkan ∝ = 1 ÷ 2
Maka : Putaran Pompa, np = 0,98
÷ 0,99 ���
= 2940 ÷ 2970
��� �
�
= 2950 rpm
Universitas Sumatera Utara
3.10Penentuan Putaran spesifik
�
�
dan Type impeller
Impeler adalah roda atau rotor yang dilengkapi dengan sudu-sudu, dimana sudu - sudu ini berguna untuk memindahkan energi mekanis poros menjadi energi fluida, tipe impeler suatu
pompa ditentukan berdasarkan putaran spesifik pompa tersebut. Putaran spesifik untuk pompa
yang memiliki impeler satu tingkat dapat dihitung menggunakan persamaan :
�
�
=
n �Q
H
34
Untuk menghitung efisiensinya digunakan grafik hub efisiensi �
�
Austin Hal. 63 Q = 0,02777
�
3
��� = 1,66662
�
3
����� = 440,3 GPM
�
�
=
2950 � 440,3
180,455
34
= 1257 rpm Dari tabel jenis impeller, maka jenis impeller yang digunakan adalah type radial.
Maka �
�
= 73
3.11 Daya Poros Pompa
P =
P
p
n
p
=
11,935 73
= 16,349 KW
Universitas Sumatera Utara
3.12 Spesifikasi Pompa
Berdasarkan pertimbangan – pertimbangan yang telah dilakukan sebelumnya, maka spesifikasi yang akan direncanakan adalah sebagai berikut :
• Kapasitas Pompa = 100 m
3
jam • Head Pompa
= 44 m • Putaran Pompa
= 2950 rpm • Jenis Pompa
= Sentrifugal satu tingkat • Putaran Spesifik Pompa
= 1257 rpm • Efisiensi Pompa
= 73 • Type Impeller
= Radial • Putaran MotorFrekwensi
= 3000 rpm 50 Hz
BAB IV UKURAN –UKURAN UTAMA POMPA
4.1. Dimeter Poros Pompa ds
Diameter poros pompa diperoleh dengan menghitung Momen Torsi T T
= PW Dimana;
W = 2π n60
= 2π 295060 = 308.76 mdet
P = 16,349 = 16349 W
=
16349 308,76
= 52,950 Nm
Universitas Sumatera Utara
= 52950 Nmm
Sehingga diameter poros pompa ds : ds
= �T0.2τ
1ijin
3
�
1 ����
= 20 Nmm
2
pompa satu tingkat
=
�
52950 0,2 x 20
3
= 23,65 mm = 24 mm
4.2 Diameter Hub Impeller Dh
Dh = 1.2 ÷ 1.4 ds
Dh = 1.2 ÷ 1.4 24
= 28,6 ÷ 33,6 Dh dibuat = 30 mm
4.3. Sisi Masuk Impeller 4.3.1. Kecepatan pada Sisi Isap Vi
Vi =
Q Ai
=
Q πd
i 2
4
Dimana: Q = 0.02777 m
3
det di = 0.15405 m
Universitas Sumatera Utara
=
0.02777 π x 0.15405
2
4
= 1,493 mdet Untuk menentukan V
maka lihat Gambar 2.14 Q = 0,02777 m
3
det n = 2950 rpm
maka V = 3,1 mdet.
4.3.2. Diameter Mata Impeller D