D
INAMIKA Jurnal Il miah Teknik Mesin
25
Peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah: 1.
Satu set alat pengukur kavitasi dengan spesifikasi: 2.
Motor Penggerak Pompa 3.
Pompa Sentrifugal 4.
Pompa vakum 5.
Heater 6.
Alat ukur tekanan sepanjang sudu arah radial 7.
Kamera digital untuk memvisualisasi kavitasi 8.
Kontrol temperatur otomatis 9.
Alat ukur tekanan pada tangki hisap 10.
Flow meter doppler.
3. Hasil dan Pembahasan
Temperatur berpengaruh terhadap besar tekanan uap fluida yang menyebabkan angka kavitasi bervariasi
akibat perubahan temperatur. Perngaruh temperatur terhadap angka kavitasi diperlihatkan pada Gambar 8.
berikut:
Gambar 7. Pengaruh temperatur terhadap angka kavitasi.
Pada Gambar 8. menunjukkan hubungan antara temperatur terhadap angka kavitasi. Angka kavitasi
semakin rendah jika temperatur naik. Hal ini disebabkan oleh kenaikan tekanan uap jenuh fluida. Walaupun
pengaruh temperatur tidak berpengaruh signifikan terhadap disitribusi tekanan sepanjang sudu arah radial,
akan tetapi temperatur sangat berpengaruh terhadap nilai angka kavitai.
Visualisasi Aliran Fluida Variasi Temperatur
Kenaikan temperatur mempengaruhi densitas dan tekanan uap jenuh fluida. Semakin tinggi temperatur
fluida, harga densitasnya semakin menurun akan tetapi tekanan uap jenuhnya meningkat. Seperti yang telah
dibahas bahwa kenaikan densitas tidak berpengaruh signifikan terhadap perubahan tekanan kearah radial,
sehingga yang memegang pengaruh terhadap kavitasi adalah kenaikan tekanan uap jenuhnya. Pada Gambar
dibawah ini memperlihatkan pengaruh kenaikan temperatur terhadap intensitas kavitasi.
Gambar 8. Pola Aliran Fluida pada Sudu Tekanan Hisap -22 cmHg putaran 1000 rpm
Temperatur 30
o
C
Kenaikan temperatur fluida juga berpengaruh terhadap viskositasnya. Vikositas air akan menurun jika
temperatur air dinaikkan. Viskositas fluida yang rendah akibat efek pemanasan menyebabkan kavitasi mudah
terjadi, karena fase pembentukan uapnya semakin cepat. Viskositas semakin rendah cenderung menaikkan
intensitas, hal ini dapat dilihat pada Gambar 9 dan Gambar 10. Pada temperatur rendah intensitas kavitasi
lebih kecil disebabkan viskositas lebih besar. Viskositas rendah juga mendorong tegangan permukaan menjadi
lebih kecil yang menyebabkan fluida semakin mudah pecah dan mendorong terjadinya intensitas kavitasi yang
lebih besar.
Gambar 9. Pola Aliran Fluida pada Sudu Tekanan Hisap -22 cmHg putaran 1000 rpm
Temperatur 45
o
C
Effek viskositas terhadap proses perkembangan gelembung adalah kekentalan yang lebih besar akan
menghasilkan penguapan diameter cavity lebih besar pula
dan mengurangi
kecepatan pertambahan
gelembungnya. Sehingga gelembung yang terjadi pada temperatur yang lebih tinggi menyebabkan ukuran
14 15
16 17
18 19
20 21
22
25 30
35 40
45 50
55 60
65
tem peratur
o
C an
gk a
ka vi
ta si
σ
tekanan hisap 0 cmHg tekanan hisap -5 cmHg
tekanan hisap -10 cmHg tekanan hisap -15 cmHg
D
INAMIKA Jurnal Il miah Teknik Mesin
26
gelembung lebih kecil yang disebabkan turunnya viskositas fluida.
Sangat sulit menentukan energi yang dikeluarkan akibat kekentalan didalam fluida yang mempunyai
tegangan permukaan, sebab kekuatan kekentalan adalah tidak hanya merupakan fungsi dari kekentalan itu saja
tapi juga fungsi dari kecepatan alirannya. Kehilangan energi sangat tergantung pada kecepatan pertumbuhan
gelembung, mengempisnya gelembung, dan kekentalan spesifik fluidanya. Seperti hasil penelitian Keller
1992,
bahwa kenaikan
kekentalan menaikkan
susceptibility cavitation S
eff
yang mengakibatkan angka kavitasi semakin besar yang menyebabkan
intensitas kavitasi semakin besar. Sehingga walaupun kenaikan
temperatur tidak
dominan menaikkan
distribusi tekanan sudu arah radial, akan tetapi kenaikan temperatur justru meningkatkan intensitas kavitasi
seperti yang terjadi pada Gambar 8 dan Gambar 9.
Pengaruh Kavitasi Terhadap Karakteristik Pompa
Kavitasi pada pompa ditandai dengan harga angka kavitasi. Semakin kecil angka kavitasi, akan semakin
mudah terjadi
kavitasi. Angka
kavitasi juga
menunjukkan intensitas kavitasi, semakin kecil angka kavitasi maka intensitas kavitasi semakin besar.
Disamping terjadinya kavitasi dan intensitas kavitasi, angka kavitasi juga berpengaruh terhadap head
koefisien. Head koefisien merupakan angka tak berdimensi yang menyatakan kemampuan pompa untuk
merubah energinya energi mekanik menjadi head pompa.
Gambar 10. Grafik hubungan antara angka kavitasi dengan head koefisien.
Gambar 10 menunjukkan hubungan antara angka kavitasi dengan head koefisien, dan terlihat bahwa
semakin rendah angka kavitasi semakin rendah pula head koefisien. Head koefisien akan turun semakin
drastis untuk angka kavitasi dibawah angka 13 yang disebabkan mulainya terjadi kavitasi pada angka
kavitasi tersebut. Untuk angka kavitasi yang lebih rendah lagi kavitasi intensitasnya meningkat yang
mengakibatkan head coeffiecient menjadi turun secara drastis, dan berarti pompa tidak mampu lagi menaikkan
tekanan dan mengalirkan fluida. Dari Gambar 10 angka kavitasi yang didapat pada
penelitian ini nilainya lebih besar dibandingkan dari hasil penelitian yang dilakukan Friedrichs dan Kosyna
2002. Hal ini disebabkan oleh perbedaan alat ukur yang digunakan dan karakteristik pomapa yang
digunakan. Pada penelitian ini alat ukur tekanan tidak mampu membaca tekanan fasa campuran air dan
gelembung uap yang menyebabkan tekanan tidak bisa terbaca sewaktu terjadi kavitasi. Disamping itu alat ukur
kapasitas juga menjadi kendala utama, karena alat ukur dalam penelitian ini hanya mampu membaca kecepatan
fluida yang lebih besar dari kecepatan 0,25 ms. Walaupun demikian trend kurva hasil penelitian ini
selaras dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh Medvitz dkk 2002 dan Friedrichs dan Kosyna 2002.
4. Kesimpulan dan Saran
