Menentukan Jenis Impeller Pompa Kecepatan Aliran dan Diameter Pipa

2.9.2 Pada Sisi Tekan

Kecepatan aliran pada sisi tekan dihitung dengan : Vt = Q At = Q π 4 � d t 2 dimana: Vt = kecepatan air pada sisi tekan mdet Q = Debit fluida m 3 det dt = diameter pipa tekan m

2.10 Menentukan Jenis Impeller Pompa

Pompa sentrifugal mempunyi beberapa bentuk impeller, yang fungsinya untuk menentukan jenis aliran. Untuk menentukan jenis impeller dapat diperoleh dengan menghitung putaran spesifik pompa, yaitu : n s = n �Q H 34 Dimana : n s = Putaran spesifik n = Putaran poros rpm 2.11 Perhitungan Daya Pompa 2.11.1 Daya Pompa whp Whp = ρ g H Q Dimana: whp = daya pompa W H = Head m ρ = Kerapatan fluida kgm 3 g = gravitasi mdet 2 Universitas Sumatera Utara Q = kapasitas m 3 det

2.11.2 Daya yang Dibutuhkan bhp

bhp = whp η Dimana: bhp = daya yang dibutuhkan K W Whp = daya pompa K W η = effisiensi overall 2.12 Ukuran-Ukuran Utama Pompa 2.12.1 Diameter Poros Pompa d x = �T0.2τ 1 ijin 3 Dimana: d y = diameter poros m T = Torsi = PW P = Daya yang dibutuhkan K W W = kecepatan putar mdet = 2π n60 Τ 1 ijin = 20 Nmm 2 pompa satu tingkat = 10 - 15 Nmm 2 pompa tingkat banyak 2.12.2 Sisi Masuk Impeller 2.12.2.1 Diameter Naaf Impellr D n D n = 1,2 ÷ 1,4d s Universitas Sumatera Utara Dimana: D n = diameter naaf in d s = diameter poros in

2.12.2 Diameter Mata Impeller Do D

o = � 4.Q. π.V o +D 2 n Dimana: Q = Kapasitas ft 3 det V = kecepatan sisi masuk ijin ftdet D n = diameter naaf in Gambar 2.10 Hubungan kecepatan sisi masuk ijin dengan kecepatan yang dibutuhkan putaran pompa Fritz Deitzel, Turbin Pompa dan Kompresor, hal.261

2.12.2.3 Kecepatan Keliling Sisi Masuk Impeller

U 1 = πD 1 n 60 Dimana: U 1 = kecepatan keliling masuk impeller mdet D 1 = diameter mata impeller m n = putaran poros rpm Universitas Sumatera Utara

2.12.2.4 Sudut Sisi Masuk

� 1 Fluida dianggap masuk impeller secara radial, sehingga sudut masuk absolute � 1 = 90 , maka sudut � 1 dihitung dengan : Tan � 1 = Vr 1 U r Dimana: � 1 = sudut sisi masuk Vr 1 = kecepatan aliran radial diperhitungkan terhadap faktor penyempitan dan kecepatan aliran masuk ijin = 1,1 ÷ 1,3 V’i V’i = kecepatan aliran masuk ijin U 1 = kecepatan keliling sisi masuk

2.12.2.5 Segitiga Kecepatan Sisi Masuk Impeller

Segitiga kecepatan dapat digambarkan sebagai berikut : Gambar 2.11 Segitiga Kecepatan Sisi Masuk Dimana: U1 = Kecepatan keliling Sisi masuk mdet Vr1 = kecepatan radial mdet Universitas Sumatera Utara � 1 = sudut sisi masuk V1 = kecepatan relatif mdet

2.12.2.6 Lebar Impeller pada Sisi Masuk b

1 b 1 = Q π.Di.Vr1.ε 1 Dimana: b1 = lebar impeller pada sisi masuk m Q = kapasitas m 3 det D 1 = diameter sisi masuk m Vr1 = kecepatan aliran arah radial mdet ε 1 = 0.8 ÷ 0.9 2.12.3 Sisi Luar Impeller 2.12.3.1 Diameter Luar Impeller D 2 D 2 = 1840. ∅.√h n Dimana: D 2 = diameter luar impeller in ∅ = koefisien tinggi tekan = 0,9 ÷ 1,2 H = head pump ft n = putaran poros pompa rpm Universitas Sumatera Utara

2.12.3.3 Kecepatan Radial Vr

2 Kecepatan radial sisi keluar diperhitungkan dari kecepatan keluar sisi masuk yaitu : Vr 2 = Vr 1 – 15 Vr 1 Dimana: Vr 2 = kecepatan radial keluar mdet Vr 1 = kecepatan radial masuk mdet

2.12.3.4 Sudut Sisi Keluar

� 2 Besarnya sudut sisi keluar dibuat lebih besar dari sudut sisi masuk untuk mendapatkan lalauan yang lancar. β 2 = 15 ÷ 40

2.12.3.5 Segitiga Kecepatan Sisi Keluar

Untuk mendapatkan besar kecepatan relative w 2 dan kecepatan air keluar V 2 dapat dibuat segitiga kecepatan sisi keluar impeller dengan bantuan besaran-besaran yang telah didapat terlebih dahulu, Gambar 2.12 Segitiga Kecepatan Sisi Keluar Universitas Sumatera Utara Keterangan Gambar U 2 = Kecepatan keliling impeller sisi keluar mdet V u2 = kecepatan keluar tangensial mdet � 2 = sudut sisi keluar α 2 = Sudut sisi keluar actual V r2 = Kecepatan radial keluar mdet V u2 = kecepatan keluar tangensial absolut mdet

2.12.3.6 Lebar Impeller pada Sisi Keluar b

2 b 2 = Q Vr2. π.D2.ε 2 Dimana: Q = jumlah aliran total m 3 det ��2 = kecepatan radial keluar mdet D 2 = diameter luar impeller m � 1 = faktor korelasi yang disebabkan ketebalan sudu = 0.9 ÷ 0.95

2.12.4 Jumlah Sudu

Jumlah Sudu dihitung dengan : Z=6,5 D 2 +D 1 D 2 -D 1 Sin β m Dimana: D 2 = diameter luar impeller m D 1 = diameter dalam impeller m Universitas Sumatera Utara β m = β 1 + β 2 2

2.12.5 jarak Sudu Sisi Masuk t

1 t 1 = π.D 1 z Dimana: D 1 = diameter dalam impeller m z = jumlah sudu

2.12.6 Tebal Sudu s

s = 3÷6 mm, bahan perunggu, logam ringan, dan baja tuang = 2÷10 mm, untuk bahan besi tuang kelabu

2.12.7 Melukiskan Bentuk Impeller

Melukiskan bentuk impeller dapat dilakukan dengan dua metode, yaitu : - Metode arkus tangent - Metode koordinat polar Pada perencanaan ini digunakan Metode Arkus Tangen. Metode dilakukan dengan membagi impeller atas beberapa lingkaran yang konsentris antara R 1 dan R 2 . Jari-jari busur yang beradapada setiap lingkaran dihitung dengan rumus : � = � � 2 −� � 2 2 � � ���� � −� � ���� � Universitas Sumatera Utara 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