54 Berdasarkan perhitungan di atas dapat digambarkan segitiga kecepatan
pada sisi masuk impeler sebagai berikut :
Gambar 4.4. Segitiga Kecepatan Pada Sisi Masuk
4.4. Dimensi Impeler Sisi Keluar 4.4.1. Diameter Sisi Keluar Impeler D
2
Diameter sisi keluar impeler diperoleh dari persamaan : D
2
=
p
n H
g .
. .
2 60
π Φ
………………… Lit. 1. hal. 109
Di mana : Φ
= koefisien tinggi overall 0,9 sampai 1,15 direncanakan 1,1 H
= head pertingkat = H
p
: jumlah tingkat = 55 : 4 = 13,75 m
n
p
= putaran pompa = 2970 rpm maka :
D
2
=
p
2970 ..
75 ,
13 .
81 ,
9 .
2 1
, 1
. 60
π D
2
= 0,116 m ≈ 116 mm
Universitas Sumatera Utara
55
4.4.2. Lebar Impeler Sisi Keluar b
2
Lebar impeler pada sisi keluar dapat dihitung dengan persamaan : b
2
=
2 2
. .
. ε
π
r p
V D
Q ………………… Lit. 1. hal. 98
di mana : Q’
= kapasitas aliran melalui impeler = kapasitas pompa = 0,0064 m
3
s D
2
= diameter sisi keluar impeler = 116 mm ≈ 0,116 m
V
r2
= kecepatan radial sisi keluar = 0,85 : 1,0 V
rl
= 0,85 : 1,0 2,8 = 2,38 : 2,8 diambil 2,6
ε
2
= faktor kontraksi untuk mengimbangi pengurangan luas ε
2
= 0,9 sampai 0,95 direncanakan 0,9 b
2
= 9
, .
6 ,
2 .
116 ,
. 0064
, π
b
2
= 0,0075 m ≈ 7,5 mm
4.4.3. Kecepatan Radial Keluar Impeler V
r2
Dari perhitungan sebelumnya kecepatan radial pada sisi keluar impeler V
r2
adalah : 2,6 ms
4.4.4. Kecapatan Tangensial Aliran Keluar Impeler U
2
U
2
= 60
. .
2 p
n D
π
Universitas Sumatera Utara
56 U
2
=
60 2970
. 116
, .
π
U
2
= 18 ms
4.4.5. Sudut Tangensial Aliran Keluar Impeler
β
2
Untuk menjaga head pompa yang dihasilkan sesuai dengan yang dibutuhkan, maka besar sudut tangensial harus didasarkan pada head virtual,
H
vir
. Head virtual merupakan head semu yang dihasilkan pompa dengan asumsi- asumsi ideal. Besarnya head virtual adalah :
H
vir
=
− =
−
2 2
2 2
2 2
2 2
2
tan tan
. 1
β β
Vr U
g U
Vr U
U g
…… Lit. 1, hal 96
Ada tiga kemungkinan bentuk sudu berdasarkan sudut tangensial yaitu : -
Sudut sudu tangensial 90 Bentuk sudu bengkok ke belakang sehingga diperoleh head kecepatan yang
kecil. Head kecepatan sangat sulit dikonversikan menjadi head tekanan secara efisien.
- Sudut sudu tangensial = 90
Bentuk sudu tegak lurus sehingga tinggi tekan harus konstan untuk semua kapasitas. Hal ini dapat tercapai dengan putaran yang bervariasi
- Sudut sudu 90
Bentuk sudu bengkok ke depan, diperoleh head kecepatan yng besar. Head kecepatan yang besar menimbulkan gaya gesek yang besar dan membutuhkan
pengarahan fluida yang sempurna sehingga kurang efisien.
Universitas Sumatera Utara
57 Berdasarkan pertimbangan di atas bentuk sudu direncanakan bengkok ke
belakang sudut tangensial 90 Hubungan head virtual dengan head aktual pompa adalah :
H = k g
Vu U
2 2
. = k . H
vir
……………….. lit. 1 hal. 96 Di mana :
k = merupakan konstanta untuk memperhitungkan aliran sirkulasi dan
efisiensi hidrolik yang meliputi rugi-rugi gesekan dn turbulensi. Harga k bervariasi antar 0,6 sampai 0,7.
Dalam perencanaan ini harga k dipilih 0,6 sehingga head virtual menjadi : H
= k . H
vir
H
vir
= K
H
H
vir
= 6
, 75
, 13
= 23 m Untuk menghitung sudut tangensial sisi keluar adalah sebagai berikut :
H
vir
=
−
2 2
2 2
2
tan .
1
β
r
V U
U g
Di mana : H
vir
= head virtual impeler = 23 m U
2
= kecepatan tangensial keluar impeler = 18 ms V
r2
= kecepatan radial keluar impeler = 2,6 ms β
2
= sudut tangensial keluar impeler
Universitas Sumatera Utara
58 Sehingga
β
2
= arc tan
−
g H
U V
U
vir r
. .
2 2
2 2
β
2
= arc tan
−
81 ,
9 .
23 18
6 ,
2 .
18
2
β
2
= 25,4
4.4.6. Sudut Aliran Fluida Keluar Impeler
α
2
Dari segitiga kecepatan : α
2
= arc tan
2 2
Vu V
r
Di mana ; V
u2
dapat diperoleh dari persamaan : V
u2
= U
2
-
2 2
tan β
r
V
V
u2
= 18 -
4 ,
25 tan
6 ,
2
V
u2
= 12,5 ms Sehingga :
α
2
= arc tan 5
, 12
6 ,
2
α
2
= 11,7
Universitas Sumatera Utara
59
4.4.7. Kecepatan Relatif Aliran Keluar Impeler W
2
W
2
=
2 2
sin β
r
v
W
2
= 4
, 25
sin 6
, 2
W
2
= 6 ms
4.4.8 Kecepatan Aliran Keluar Impeler V
2
V
2
=
2 2
sin β
r
v
V
2
= 7
, 11
sin 6
, 2
V
2
= 12,8 ms
4.5 Kecepatan dan Sudut Keluar Akibat Aliran Sirkulasi 4.5.1 Kecepatan Radial Keluar Akibat Sirkulasi V
r2 ’
Karena kapasitas aliran tetap sama, maka aliran sirkulasi circulation flow tidak mempengaruhi kecepatan radialnya, sehingga Vr2 = Vr2 = 2,6 ms
4.5.2 Kecepatan Tangcnsial V
u2 ’
Kecepatan tangensial akibat aliran sirkulasi adalah : V
u2 ’
=
V
u
x
2
∞
η ..................... Lit. I,hal33
Dimana : =
∞
η
=
koefisien sirkulasi 0,65 -=- 0,75 diambil 0,7 Maka:
V
u2 ’
= 0,7 x 12,5 V
u2 ’
= 8,75 ms
Universitas Sumatera Utara
60
4.5.3. Kecepatan absolut V
2
’
Dari segitiga kecepatan : V
2
= [Vu
2
’
2
+ Vr
2
’
2
]
12
V
2
= [8,75
2
+ 2,6
2
]
12
V
2
= 9,1 ms
4.5.4. Sudut Absolut
α
2
’
α
2
= arc tan
2 2
u r
V v
α
2
= arc tan 1
, 9
6 ,
2
α
2
= 15,9
4.5.5. Sudut Tangensial
β
2
’
β
2
= arc tan
2 2
2
Vu U
v
r
− β
2
= arc tan 75
, 8
18 6
, 2
− β
2
= 15,7
4.5.6. Kecepatan Relatif Keluar W
2
’
Dari segitiga kecepatan : W
2
=
2 2
sin β
r
v
Universitas Sumatera Utara
61 W
2
= 7
, 15
sin 6
, 2
W
2
= 9,6 ms Dari perhitungan kecepatan aliran dan sudut pada sisi keluar impeler,
maka dapat digambarkan segitiga kecepatan seperti gambar 4.5 di bawah ini :
Gambar 4.5. Segitiga Kecepatan Fluida Pada Sisi Keluar 4.6. Perencanaan Sudu Impeler
4.6.1. Jumlah Sudu Z
Jumlah sudu impeler yang umum digunakan adalah 5 sampai 12 buah. Jumlah sudu dapat ditentukan dengan persamaan :
Z = 6,5
+
− +
2 sin
2 1
1 2
1 2
β β
D D
D D
……………… Lit. 1. hal 115
Dimana : D
2
= diameter luar impeler = 116 mm D
1
= diameter sisi masuk impeler = 51 mm β
1
= sudut tangensial sisi masuk impeler = 19,5 β
2
= sudut tangensial sisi keluar impeler = 25,4 Sehingga :
Z =6,5
+
−
+ 2
4 ,
25 5
, 19
sin 51
116 51
116
Universitas Sumatera Utara
62 Z = 6,4
≈ 7 buah sudu direncanakan
4.6.2. Tebal Sudu t
Tebal sudu pada sisi masuk dihitung dengan persamaan yaitu : t
=
Z D
1 .
ε π
−
sin β……………… Lit. 1. hal 106
Dimana : D
1
= diameter sisi masuk impeler = 51 mm D
2
= diameter sisi luar impeler = 116 mm ε
1
= faktor kontraksi sisi masuk = 0,85 ε
2
= faktor kontraksi sisi keluar = 0,9 Z
= jumlah sudu = 7 buah β
1
= sudut tangensial sisi masuk = 19,5 β
2
= sudut tangensial sisi keluar = 25,4
Sehingga : -
Tebal sudu sisi masuk t
1
t
1
=
7 85
, 1
51 .
−
π sin 19,5
t
1
= 1,2 mm direncanakan
Universitas Sumatera Utara
63 -
Tebal sudu sisi keluar t
2
t
2
=
7 9
, 1
116 .
−
π sin 25,4
t
2
= 2,3 mm direncanakan
4.6.3. Jarak Antara Sudu s
Jarak sudu pada sisi masuk s
1
dan sisi keluar s
2
impeler ditentukan dengan persamaan :
s
1
=
Z D
1
.
π
s
1
=
7 51
.
π
s
1
= 22,9 mm s
2
=
Z D
2
.
π
s
2
= 6
116 .
π
s
2
= 52 mm
4.7. Perencanaan sudu Difuser
