BAB V KARAKTERISTIK POMPA
5.1 Karakteristik Pompa Berdasarkan Hasil Perhitungan
5.1.1 Hubungan Head Euler Dengan Kapasitas Pompa Karakteristik sebuah pompa perlu diketahui sebelum pompa dioperasikan,
karakteristik pompa dapat diketahui dengan melakukan eksperimen terhadap pompa yang bersangkutan serta dengan melakukan pendekatan teoritis.
a. Head Euler dengan Kapasitas Head Euler merupakan head yang didapat dari suatu persamaan yang
didasarkan pada asumsi yang ideal, yaitu aliran fluida dianggap tanpa gesekan, tanpa turbulensi dan dengan jumlah sudu yang tak berhingga dengan harapan
diperoleh pengarahan pada fluida yang mengalir secara sempurna. Hubungan head Euler dengan kapasitas dapat diperoleh dengan
menggunakan persamaan Fritz Dietzel, Turbin Pompa Dan Kompresor, hal 311 :
= -
Dimana Hth
∞ : head Kapasitas Euler Q
: kapasitas pompa U
2
: kecepatan keliling pada sisi keluar impeller 19,25 ms β
2
: sudut sisi keluar impeller 19,52
o
d
2
: diameter sisi keluar impeller 0,129 m b
2
: lebar sisi keluar dari impeller 0,0025 m g
: percepatan gravitasi sehingga:
=
-
= 37,77 – 5463,26 Q b. Head toritis dan kapasitas
Aliran ideal menyatakan bahwa aliran mengalir tanpa gesekan dan diarahkan dengan sudu yang tak terbatas dan tanpa turbulensi, tetapi dalam
praktek yang terjadi adalah sebaliknya, yaitu terjadi gesekan dan jumlah sudu yang terbatas serta sudu mempunyai ketebalan tertentu, dengan kondisi tersebut
maka akan menghasilkan head yang lebih rendah dari pada head Euler. Head
Universitas Sumatera Utara
yang dihasilkan ini disebut sebagai head teoritis H
th
. Hubungan antara head Euler dengan head teoritis adalah dinyatakan dalam persamaan M. Khetagurov,
Marine Auxilary Machinery And System, hal 267 : =
Dimana: = factor sirkulasi
H
th
= Head Teoritis =
= = 10,51 m
Pompa yang direncanakan beroperasi pada kapasitas Q = 0,0015 dengan
head teoritis H
th
sebesar 10,51 m, dengan data tersebut maka Head Euler dapat diketahui
= 37,77 – 5463,26 0,0015 = 29,575 m
Sehingga: =
= 0,355 berdasarkan hasil diatas maka hubungan antara head Euler dengan head teoritis
dapat digambarkan dengan persamaan : = 0,355 x 37,77 – 5463,26 Q
= 13,408 – 1939,45 Q c. Head aktual dengan kapasitas
Head aktual adalah head teoritis dikurangi dengan rugi-rugi hidrolis selama pemompaan, hal ini dapat dinyatakan dengan persamaan M Khetagurov,
Marine Auxilary Machinery And System, hal 267 : =
- Dengan:
= rugi-rugi hidrolis selama pemompaan m
Kerugian hidrolis disebabkan karena adanya shock loss atau turbulence loss hs serta fricton and diffusion loss
. Besar rugi-rugi hidrolis dinyatakan dengan persamaan :
= +
Universitas Sumatera Utara
Gambar 5.1 kerugian - kerugian hidrolis
Sumber : AJ Stephanoff, Centrifugal And Axial Flow Pump, hal 164
Gambar di atas menunjukkan bahwa efisiensi terbaik terletak pada titik dimana rugi-rugi turbulensi sama dengan rugi-rugi gesekan, atau rugi-rugi
turbulensi dan rugi-rugi gesekan sama dengan setengah dari rugi-rugi hidrolis. Titik dimana
adalah titik dimana kerugian hidrolis paling kecil, sehingga pada titik inilah direncanakan kapasitas pompa Q sebesar 0,0015
m3s dan head aktual sebesar 9,87 m, pada titik tersebut akan memberikan gambaran besar rugi-rugi hidrolis
yang terjadi yaitu sebesar: =
- = 10,51 – 9,87
= 0,64 m dan pada kondisi ini juga berlaku :
= = 0,5 hh
= = 0,5 x 0,64
= = 0,32 m
Besar shock loss atau turbulence loss dapat diketahui dengan menggunakan persamaan M. Khetagurov, Marine Auxilary Machinery And System, hal 267 :
=
[
+ ] [ 1 -
] Dengan:
= faktor percobaan yang dibatasi besarnya antara 0,6 ÷ 0,8. dalam hal ini
ditentukan 0.7 U
1
= kecepatan keliling pada sisi masuk impeller 6,6 ms U
2
= kecepatan keliling pada sisi keluar impeller 19,25 ms K
2cu
= faktor sirkulasi 0,355
Universitas Sumatera Utara
d
3
= diameter masuk cincin diffuser = 1,02 ÷ 1,05
= 64,5 1,035 = 66,7575
d
2
= diameter sisi keluar impeller 0,129 m Q
= kapasitas pompa 0,0015 m
3
s Qs = kapasitas pompa tanpa shockloss
g = percepatan gravitasi 9.81 m
2
s 0,32 =
[ 6,6
2
+ 19,25 x 0,355 ] [ 1 –
]
2
0,32 = 0,03567 [ 43,5732 ] [ 1 – ]
2
Qs = 0,002745 m
3
s Harga shock loss untuk sembarang harga Q adalah:
= [ 6,6
2
+ 19,25 x 0,355 ] [ 1 –
]
2
= 1,5546 [ 1 – ]
2
= [ 1,5546 – 1132,67Q + 28009,54Q
2
]
kemudian besar friction loss dan diffusion loss dapat dinyatakan dengan
persamaan AJ Stepanov, Centrifugal And Axial Flow pump, hal 164 : =
+ = k
3
Q
2
Dengan: k
3
= suatu konstanta yang mana pada kondisi normal harga k
3
dapat dinyatakan dengan :
= =
= 142222,22 berdasarkan hasil perhitungan diatas maka harga friction loss dan diffusion loss
adalah : = 142222,22 Q
2
m Kerugian hidrolis untuk sembarang harga Q, adalah:
= +
= 1,5546 – 1132,67Q + 28009,54Q
2
+ 142222,22Q
2
= 1,5546 – 1132,67Q + 170231,76Q
2
hubungan antara head aktual dengan kapasitas pompa adalah: =
- = 13,408 – 1939,45 Q - 1,5546 + 1132,67Q - 170231,76Q
2
= 11,8534 – 806,78Q – 170231Q
2
Universitas Sumatera Utara
d. Head Sistem dengan Kapasitas Head system
dibagi menjadi dua bagian yaitu bagian dinamis dan bagian statis. Dimana bagian dinamis terdiri atas head loses dan perbedaan head
kecepatan yang terjadi di instalasi berdasarkan hasil simulasi CFD Fluent. Dan bagian statis dari head system tersebut ialah head statis instalasi tersebut. Head
system merupakan fungsi kuadrat terhadap Q dengan H
sys
= F Q dan membentuk kurva parabola dengan koordinat titik puncak minimumnya pada nilai sumbu Y
pada head statis 0,2 dan salah satu titik sembarang pada titik Kapasitas , Head Actual = 0,0015 ; 9,87 . Maka dengan demikian fungsi kuadrat untuk head
system ialah sebagai berikut: y = a x – x
puncak 2
+ y
puncak
dengan mengganti y = f x diatas menjadi h
sys
= f Q , h
sys
= a Q – Q
sys 2
+ H
statis
9,87 = a 0,0015 – 0
2
+ 2 a
= 3497777,778 dengan mensubstitusikan nilai a pada persamaan awal maka didapat fungsi H
sys
ialah: H
sys
= 3497777,778 Q – 0
2
+ 2 = = 3497777,778Q
2
+ 2 Dan hasil perhitungan head euler, head teoritis, head system dan head actual pada
berbagai kapasitas pompa.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 5.1 Hasil Perhitungan Head Actual dan Head System Pada Berbagai Kapasitas Pompa Berdasarkan Hasil Perhitungan
No. Q m³s
m m
1 11.8534
2
2
0.00025 11.64
2.21
3 0.0005
11.4 2.87
4 0.00075
11.15 3.96
5 0.001
10.87 5.49
6 0.00125
10.57 7.46
7 0.0015
10.26 9.87
8 0.00175
9.92 12.71
9
0.002 9.55
15.99
10 0.00225
9.17 19.7
11 0.0025
8.77 23.86
12
0.00275 8.34
28.45
13 0.003
7.9 33.48
5.1.2 Hubungan efisiensi dan daya pompa dengan kapasitas pompa Perhitungan efisiensi dan daya pompa berikut ini telah dibahas pada BAB
III, dimana hasil dari Q dan H
act
diambil dari tabel 5.1. a. Efisiensi hidrolis
Efisiensi hidrolis merupakan perbandingan antara head pompa sebenarnya dengan head pompa teoritis dengan jumlah sudu tak berhingga. Besarnya efisiensi
hidrolis dapat ditentukan dengan cara interpolasi dari data pada tabel 3.5.
Besarnya kecepatan spesifik dapat dicari dengan menggunakan persamaan [ Turbin, Pompa dan Compresor. Fritz diesel hal: 258 ]:
1 4
3 −
= menit
H Q
n n
q
Dimana:
Universitas Sumatera Utara
q
n
= kecepatan spesifik menit
1 Q = kapasitas pompa
s m
3
n = kecepatan kerja putar pompa b. Efisiensi Volumetris
Kerugian volumetris disebabkan adanya kebocoran aliran setelah melalui impeler, yaitu adanya aliran balik menuju sisi isap. Efisiensi volumetris dapat
ditentukan berdasarkan interpolasi antara kecepatan spesifik impeller pada tabel 3.6 dengan menggunakan rumus n
s
pada BAB III. Namun kerugian volumetris dapat dihitung dari persamaan berikut [AJ Stepanov, Centrifugal And Axial Flow
pump, hal 199] η
v
= Dimana:
Q = Kapasitas pompa m
3
s Q
L
= Jumlah kebocoran pipa yang terjadi pada instalasi 0,02 ÷0,1 Q, diambil 0,1 Q
c. Efisiensi Mekanis Besarnya efisiensi mekanis sangat dipengaruhi oleh kerugian mekanis
yang terjadi yang disebabkan oleh gesekan pada bantalan, gesekan pada cakra dan gesekan pada paking. Besarnya efisiensi mekanis menurut M. Khetagurov
berkisar antara 0.9 – 0.97. Dalam perancangan ini diambil harga efisiensi mekanis 0,935.
Dari perhitungan diatas , maka didapat nilai efisiensi total pompa:
total
η =
h
η
v
η
m
η Setelah mendapatkan nilai efisiensi total dari pompa maka daya pompa
dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut : N
p
=
Universitas Sumatera Utara
Dimana γ
= Berat jenis fluida pada temperature 20 C
= 9790 Nm
3
H = Tinggi tekan head pompa
Q = Kapasitas pompa
η
t
= Efisiensi total pompa Dari persamaan – persamaan diatas, maka hubungan antara kapasitas
dengan efisiensi dan daya pompa dituliskan pada table 5.2 berikut: Tabel 5.2 Hubungan Kapasitas dengan Efisiensi dan Daya Pompa Berdasarkan
Hasil Perhitungan
Q m³s m
m W
11.8534 2
0.0005 11.40
2.87 0.764
63.23
0.0010 10.87
5.49 0.808
119.58
0.0015 10.26
9.87 0.833
173.99
0.0020 9.55
15.99 0.846
228.43
0.0025 8.77
23.86 0.858
241.56
0.0030 7.90
33.48 0.867
334.35 5.2
Karakteristik Pompa Berdasarkan Hasil Percobaan 5.2.1 Hubungan Head Euler Dengan Kapasitas Pompa
Karakteristik sebuah pompa perlu diketahui sebelum pompa dioperasikan, karakteristik pompa dapat diketahui dengan melakukan eksperimen terhadap
pompa yang bersangkutan serta dengan melakukan pendekatan teoritis.
a. Head Euler dengan Kapasitas
Kategori