PERMODELAN GEOMETRI DAN ANALISA NUMERIK KESIMPULAN

4.3.3.1 Kecepatan radial aliran 72 4.3.3.2 Kecepatan Tangensial 72 4.3.3.3 Sudut Tangensial keluar impeller 72 4.3.3.4 Kecepatan sudut absolute tangensial 74 4.3.3.5 Sudut absolute keluar impeller 74 4.3.3.6 Kecepatan Sudut absolute keluar impeller 74 4.3.3.7 Kecepatan absolute aliran keluar 74 4.3.4 Perencanaan Sudu impeller 76 4.3.4.1 Jumlah Sudu 76 4.3.4.2 Jarak Antara sudu impeller 77 4.3.4.3 Tebal sudu 77 4.3.5 Melukis Bentuk sudu 78 4.3.6 Ukuran – Ukuran Utama impeller 82 4.4 Rumah Pompa 82 4.4.1 Perencanaan Bentuk rumah pompa 83 4.4.1.1 Lebar Saluran Keluar volute 84 4.4.1.2 Jari – jari lingka ran rumah volute 85 4.4.1.3 Penampang dan jari – jari volute 86 4.4.2 Tebal dinding rumah pompa 89 4.4.3 Ukuran – ukuran utama pompa 90

BAB V PERMODELAN GEOMETRI DAN ANALISA NUMERIK

5.1 Pendahuluan 91 5.2 Proses Permodelan pompa sentrifugal yang telah Direncanakan 93 5.2.1 Proses permodelan impeller pompa sentrifugal 93 5.2.2 Proses Solving dan postprocessing geometri Rumah pompa sentrifugal 114 5.3 Analisa kavitasi dan performansi dari pompa sentrifugal 124 5.3.1 Analisa kemungkinan kavitasi yang terjadi 124 5.3.2 Analisa Performansi dari pompa sentrifugal 128 5.3.2.1 Head berdasarkan hasil simulasi 135 5.3.2.2 Karakteristik Pompa 148 5.3.2.2.1 Karakteristik pompa berdasarkan hasil perhitungan 148 5.3.2.2.2 Karakteristik Pompa berdasarkan hasil simulasi 155

BAB VI KESIMPULAN

6.1 Kesimpulan dari Perencanaan 166 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN Universitas Sumatera Utara DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Pemakaian air Rata-rata per orang setiap hari 25 Tabel 3.2 Data jumlah dan Jam kerja pegawai pekerja 25 Tabel 3.3 Data Jumlah pasien berdasarkan jumlah tempat tidur 32 Tabel 3.4 Data Jumlah pasien berdasarkan jumlah tempat tidur 35 Tabel 3.5 Kebutuhan Air Rumah sakit berdasarkan jumlah pemakai 38 Tabel 3.6 Kekasaran relative dalam berbagai bahan pipa 44 Tabel 3.7 Koefisien kerugian kelengkapan pipa hisap 45 Tabel 3.8 Koefisien Kerugian kelengkapan pipa tekan 47 Tabel 3.9 Harga Putaran dan Kutubnya 50 Tabel 3.10 Klasifikasi Impeler menurut putaran spesifiknya 51 Tabel 3.11 Hubungan antara Kecepatan spesifik dengan Efisiensi Hidrolis 52 Tabel 3.12 Hubungan antara Kecepatan spesifik dengan Efisiensi volumetris 53 Tabel 4.1 Faktor Koreksi Daya 56 Tabel 4.2 Jari – Jari besar sudu impeller 75 Tabel 4.3 Jari – jari dan luas volut untuk setiap penampang 83 Tabel 5.1 Hasil perhitungan head euler, head teoritis, head system dan head actual pada berbagai kapasitas pompa 132 Tabel 5.2 Hubungan Kapasitas dengan efisiensi dan daya pompa 134 Tabel 5.3 Hasil perhitungan head euler, head teoritis, Head system dan Head actual pada berbagai kapasitas pompa hasil simulasi 139 Tabel 5.4 Hubungan Kapasitas dengan efisiensi dan daya pompa Hasil simulasi 142 Universitas Sumatera Utara DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Pompa Roda Gigi dan Ulir 6 Gambar 2.2 Pompa Diafragma 7 Gambar 2.3 Bagian-Bagian Utama Pompa Sentrifugal 8 Gambar 2.4 Pompa Sentrifugal 8 Gambar 2.5 Pompa Aliran campur 9 Gambar 2.6 Pompa Aliran Aksial 10 Gambar 2.7 Pompa Diffuser 10 Gambar 2.8 Pompa Vortex 11 Gambar 2.9 Pompa Bertingkat banyak 12 Gambar 2.10 Pompa Aliran Campur Poros Tegak 12 Gambar 2.11 Pompa Jenis Belahan Mendatar 13 Gambar 2.12 Pompa Isapan Ganda 14 Gambar 2.13 Prinsip Hukum Bernoulli 16 Gambar 2.14 Hasil Simulasi Untuk Kecepatan Vektor Yang Terjadi 21 Gambar 2.15 Hasil Simulasi Unuk Distribusi Tekanan Yang Terjadi 22 Gambar 3.1 Instalasi Pompa 42 Gambar 3.2 Daerah Kerja Beberapa Jenis Konstruksi Pompa Sentrifugal 51 Gambar 4.1 Pasak 65 Gambar 4.2 Ukuran-Ukuran Utama Impeler 68 Gambar 4.3 Segitiga Kecepatan Pada Sisi Masuk 73 Gambar 4.4 Segitiga Kecepatan Pada Sisi Keluar 76 Gambar 4.5 Sudu Impeler 82 Gambar 4.6 Perbandingan Kecepatan Pada Kerongkongan Rumah Keong 85 Gambar 4.7 Rumah Pompa 89 Gambar 5.1 Tampilan Awal Gambit 93 Gambar 5.2 Tampilan Awal Fluent 94 Gambar 5.3 Kotak dialog Create Real Vertex 94 Gambar 5.4 Tampilan Hasil Setelah Memasukkan Tititknya 97 Gambar 5.5 Kotak dialog Untuk Membuat D h 97 Gambar 5.6 Kotak dialog Untuk Membuat D 2 97 Gambar 5.7 Tampilan Hasil Pembuatan Lingkaran D h dan D 2 98 Gambar 5.8 Tampilan Dari Hasil Substratc Face 98 Gambar 5.9 Kotak Dialog Pada Mesh Face 99 Gambar 5.10 Tampilan Hasil Mesh 99 Gambar 5.11 Kotak Dialog Spesial Display Attributes 100 Gambar 5.12 Kotak Dialog Pada Specify Boundari Types 100 Gambar 5.13 Tampilan Hasil Boundary Condition 101 Gambar 5.14 Kotak Dialog Untuk Eksport Mesh File 101 Gambar 5.15 Tampilan Hasil File Meshnya 102 Gambar 5.16 Tampilan Hasil Grid check 103 Gambar 5.17 Tampilan Hasil Grid Scale 104 Gambar 5.18 Tampilan Hasil Smooth Swap Grid 104 Gambar 5.19 Kotak Dialog Server 105 Gambar 5.20 Kotak Dialog Energi 106 Gambar 5.21 Kotak Dialog Viscous Model 106 Universitas Sumatera Utara Gambar 5.22 Kotak Dialog Material 107 Gambar 5.23 Kotak Dialog Unit 108 Gambar 5.24 Kotak Dialog Boundary Condition 108 Gambar 5.25 Kotak Dialog Fluid 109 Gambar 5.26 Kotak Dialog Zona Inet 110 Gambar 5.27 Kotak Dialog Zona Outlet 110 Gambar 5.28 Kotak Dialog Zona Wall 111 Gambar 5.29 Kotak Dialog Solution Control 112 Gambar 5.30 Kotak Dialog Solution Initialization 112 Gambar 5.31 Kotak Dialog Residual Monitors 113 Gambar 5.32 Kotak Panel Iterasi 113 Gambar 5.33 Kotak Residual Iterasi 114 Gambar 5.34 Tampilan Hasil File Mesh Rumah Pompa 115 Gambar 5.35 Tampilan Hasil Gridcheck Rumah Pompa 116 Gambar 5.36 Tampilan Hasil Gridscale Rumah Pompa 116 Gambar 5.37 Tampilan Hasil Smoot Swap Grid Rumah Pompa 117 Gambar 5.38 Kotak Dialog Solver Rumah Pompa 117 Gambar 5.39 Kotak Dialog Viscous Model Rumah Pompa 118 Gambar 5.40 Kotak Dialog Energy Rumah Pompa 118 Gambar 5.41 Kotak Dialog Material Rumah Pompa 119 Gambar 5.42 Kotak Dialog Unit Rumah Pompa 119 Gambar 5.43 Kotak Dialog Boundary Condition Rumah Pompa 120 Gambar 5.44 Kotak Dialog Fluid Rumah Pompa 120 Gambar 5.45 Kotak Dialog Zona Inlet 122 Gambar 5.46 Kotak Dialog Zona Outlet 122 Gambar 5.47 Kotak Dialog Zona Impeller 123 Gambar 5.48 Kotak Dialog Zona Wall 123 Gambar 5.49 Kotak Dialog Solution Control 124 Gambar 5.50 Kotak Dialog Solution Initialzation 124 Gambar 5.51 Kotak Dialog Residual Monitors 125 Gambar 5.52 Kotak Panel Iterasi 125 Gambar 5.53 Kotak Hasil Residual Iterasi 125 Gambar 5.54 Kerusakan Pada Permukaan Sudu Impeler Akibat Kavitasi 126 Gambar 5.55 Distribusi Tekanan Fluida Pada pompa Sentrifugal 127 Gambar 5.56 Distribusi Energi Turbulensi Yang Terjadi Pada pompa 128 Gambar 5.57 Distribusi Kecepatan Fluida Pada Impeller 129 Gambar 5.58 Grafik Tekanan Fluida vs Jarak Posisi Tekanan Fluida 129 Gambar 5.59 Distribusi Vektor Kecepatan Yang Terjadi Pada pompa 130 Gambar 5.60 Kerugian -Kerugian Hidrolis 138 Gambar 5.61 Grafik Kharakteristik Pompa Hasil perhitungan 151 Gambar 5.62 Grafik Kharakteristik Pompa Hasil Simulasi 151 Gambar 5.63 Grafik Perbandingan Head Actual Pompa 152 Gambar 5.64 Grafik Perbandingan Efisiensi Pompa 152 Gambar 5.65 Grafik Perbandingan Daya Pompa 153 Universitas Sumatera Utara DAFTAR NOTASI SIMBOL KETERANGAN SATUAN A Luas Penampang Pipa m 2 b Lebar Pasak mm b 1 Lebar impeller pada sisi masuk mm b 2 Lebar impeler pada sisi keluar mm b 3 Lebar Penampang masuk saluran throat mm D is Diameter dalam pipa mm D s Diameter poros mm D h Diameter hub mm D 1 Diameter sisi masuk impeller mm D 2 Diameter sisi keluar impeller mm f c Faktor koreksi - g Gravitasi ms 2 H L Head Losses sepanjang pipa m Hp Head pompa m H s Head statis m H thz Head Teoritis m h f Kerugian Head mayor m h m Kerugian head minor m h Tinggi pasak mm K Kerugian akibat kelengkapan pipa - K t Faktor Koreksi pembebanan - k Konstanta Hidrolik - L Panjang pipa m Mt Momen torsi kgmm M Massa Kg Nm Daya Motor Listrik kW Np Daya Pompa kW n Putaran Pompa rpm n s Putaran Spesifik rpm P Tekanan Pada pompa Pa Q Kapasitas Pompa m 3 s R Jari – Jari sudu lingkaran impeller mm Re Bilangan Reynold - S Jarak antara sudu mm Sf 1 Faktor keamanan kelelahan puntir - Sf 2 Faktor Keamanan alur bahan - t Tebal sudu impeller mm U 1 Kecepatan tangensial sisi masuk impeller ms U 2 Kecepatan tangensial sisi keluar impeller ms V Kecepatan aliran pada pipa ms V o Kecepatan aliran masuk impeller ms Vr 1 Kecepatan radial masuk impeller ms Vr 2 Kecepatan radial keluar impeller ms Universitas Sumatera Utara Vthr Kecepatan pada kerongkongan rumah keong ms Z Jumlah sudu - α Sudut Aliran masuk o β Sudut tangensial o γ Berat jenis fluida Nm 3 ηp Efisiensi pompa υ Viskositas Kinematik m 2 s π konstanta phi - ρ Kerapatan fluida kgm 3 τ g Tegangan Geser kgm 2 σ b Kekuatan Tarik Bahan kgm 2 ω Kecepatan sudut rads Universitas Sumatera Utara ABSTRAK Industri rumah sakit khususnya di Indonesia yang semakin meningkat, sejalan dengan perkembangan teknologi sehingga hampir semua rumah sakit telah menggunakan pompa sebagai sarana pendukung untuk penyediaan sumber air.. Dalam hal ini akan dirancang sebuah pompa yang akan digunakan untuk melayani sebuah rumah sakit. Sumber air yang digunakan pada rumah sakit G.L.Tobing PTPN.II Tanjung Morawa ini adalah air bawah tanah dari pompa sumur dalam . Air ini terlebih dahulu ditampung pada reservoir bawah dan kemudian dikirim ke reservoir atas. Pompa adalah mesin yang mengkonversikan energi mekanik menjadi energi tekanan. Menurut beberapa literatur terdapat beberapa jenis pompa, namun yang biasa digunakan pada rumah sakit ini ialah jenis pompa sentrifugal. Pompa yang dirancang ini akan dimodelkan dan disimulasikan dengan menggunakan CFD FLUENT v 6.1.22 yang kemudian akan dibandingkan dengan performansi yang dihasilkan secara perhitungan manual. Dalam hal ini CFD FLUENT sangat mempermudah untuk menyesuaikan sesuai dengan kondisi nyata. Lalu kesimpulannya Berdasarkan dari hasil karakteristik pompa yang telah dibuat dengan bentuk impeler dan putaran pompa yang sama, dapat disimpulkan bahwa besar Kapasitas Q berbanding terbalik dengan besar Tinggi tekan H . Semakin besar kapasitas maka semakin kecil tinggi tekannya, atau sebaliknya semakin kecil kapasitas maka semakin besar tinggi tekannya dan kemampuan head yang mampu dilayani pompa berdasarkan simulasi lebih besar dari hasil perhitungan. ABSTRACT Medical industry, as in hospitals, especially in Indonesia, has been greatly improving in accordance with technology development. Almost every hospitals already used pumps to provide a decent water supply system as one of the supporting facility. A pump that surely can provide service for the entire hospital. G. L. Tobing’s hospital had been using underground water from inside well’s pump as the main source for water supply. Firstly, the water’s been collected to the down reservoir to be transported later to the upper reservoir. Pump is a machine that converts mechanical energy into pressure energy. Based on some literatures, there are some classification of pumps. The one that usually used at hotels are the kind of centrifugal pumps. The designed pumps will be modeled simulated by using CFD Fluent version 6.1.22 and will be compared later with performance that resulted with manual calculation. In this case, CFD Fluent simply make the adaptation with the actual condition easier. Based on the result of the made pump’s characteristic, it can be concluded that the amount of capacity Q is inversely proportioned with the amount of head H. The higher the capacity, the smaller the head is. On the contrary, the smaller the capacity, the higher the head is, so head’s ability that able to be provided by pumps according to simulation will be higher than the result of manual calculation. Universitas Sumatera Utara

BAB I PENDAHULUAN