TUGAS AKHIR Pengaruh spasi nosel terhadap unjuk kerja ejektor water jet pump.
TUGAS AKHIR
PENGARUH SPASI NOSEL
TERHADAP UNJUK KERJA EJEKTOR WATER JET PUMP
Tugas Akhir ini Disusun Guna Memperoleh Gelar Sarjana
Strata Satu Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh:
ADE FARIS ROBBANY
NIM : D 200 020 210
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2007
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas akhir ini telah disetujui oleh pembimbing tugas akhir untuk
dipertahankan di hadapan dewan penguji sebagai syarat untuk memperoleh gelar
sarjana (S-1) Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Nama
: Ade Faris robbany
Nim
: D 200 020 210
Judul
: Pengaruh Spasi Nosel Terhadap Unjuk Kerja Ejektor Water
Jet Pump.
Hari
: jum’at
Tanggal
: 02 Maret 2007
Disetujui Oleh :
Pembimbing Utama,
Pembimbing Pendamping,
Marwan Effendy, ST. MT.
Nur Muntaha Agung Nugraha, ST.
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas akhir dengan judul “Pengaruh Spasi Nosel Terhadap Unjuk Kerja
Ejektor Water Jet Pump” telah disahkan oleh dewan penguji sebagai syarat untuk
memperoleh gelar sarjana S-1 Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada:
Hari
: Jum’at
Tanggal
: 02 Maret 2007
Dewan penguji :
Sekretaris Sidang
Ketua Sidang
Merangkap Anggota
(Marwan Effendy, ST, MT.)
(Nurmuntaha Agung .N, ST)
Anggota Sidang
(Ir. Tri Tjahjono, MT.)
Mengetahui
Dekan Fakultas Teknik
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Universitas Muhammadiyah Surakarta
(Ir. H. Sri Widodo, MT)
(Marwan Effendy, ST, MT)
iii
iv
MOTTO
“Dan mohonlah pertolongan (kepada Allah) dengan sabar dan sholat.
Dan (sholat) itu sungguh berat, kecuali bagi
orang – orang yang khusyuk.
(Q. S. Al-Baqarah : 45)
"Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan"
(Q.S Al-Insyirah)
"Berbaktilah kepada orang tuamu,
niscaya anak-anakmu akan berbakti kepadamu"
(Hadits Nabawi)
"Barang siapa yang menggumuli jalan ilmu, maka Allah
akan memudahkan baginya jalan ke surga"
(HR. Muslim)
v
PERNYATAAN
Dengan ini, saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di Perguruan Tinggi dan
sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah
ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam
naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Apabila ternyata kelak dikemudian hari terbukti ada ketidakbenaran dalam
pernyataan saya di atas, maka saya akan bertanggung jawab sepenuhnya.
Surakarta,
Februari 2007
Ade Faris Robbany
N I M : D 200 020 210
vi
KATA PENGANTAR
Aassalamu’alaikum Warrohmatullahi Wabarokaatuh
Alhamdulillaahirobbil’alamiin, segala puji dan syukur kami panjatkan
kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan limpahan nikmatNya sehingga dapat
terselesaikannya penyusunan laporan Tugas Akhir dengan judul “Pengaruh Spasi
Nosel Terhadap Unjuk Kerja Ejektor Water Jet Pump”, ini dengan lancar dan
semua ini terjadi hanya atas izin Allah SWT. Shalawat dan salam semoga
tercurahkan kepada manusia pilihan-Nya, Muhammad SAW, yang dengan
perjuangan beliau kita bisa menikmati indahnya risalah ini.
Di dalam penyusunan Tugas Akhir ini banyak ucapan terima kasih dan
penghargaan yang setinggi-tingginya kepada semua pihak yang telah membantu
penulis dalam menyusun tugas ini, dan ucapan terima kasih disampaikan dengan
tulus dan hormat kepada :
1.
Bapak Ir. H. Sri Widodo, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2.
Bapak Marwan Effendy, ST. MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Juga selaku Dosen
Pembimbing utama, disela-sela kesibukannya masih sempat memberikan
bimbingan,
arahan,
dan
saran
mulai
dari
terselesaikannya penyusunan Tugas Akhir ini.
vii
awal
sampai
dengan
3.
Bapak Nur Muntaha Agung Nugraha, ST., selaku pembimbing pendamping
yang telah meluangkan waktu dan memberikan bimbingan, arahan serta
saran yang bermanfaat.
4.
Bapak Ir. Tri Tjahjono, MT., selaku dosen penguji sidang pendadaran.
5.
Bapak Ir. H. Boy Hendratno, MM., selaku dosen pembimbing akademik
yang telah memberikan bimbingan dan arahan semasa kuliah.
6.
Seluruh Dosen Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang telah membekali ilmu yang berguna untuk menyongsong
kehidupan di masa depan.
7.
Seluruh Staff dan Karyawan Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang telah membantu dalam menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
8.
Ibunda dan Ayahanda tercinta juga Mbak Ratna dan Adikku FIA yang
selalu berdo’a dan memberi dukungan moral dan material sehingga dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
9.
Mas Agus Tata Usaha teknik mesin UMS, Pak Yanto Laboratorium
Fakultas Teknik UMS, terima kasih atas semua bantuannya.
10. Sahabat seperjuangan, Agung Budi Laksono dan Wahyu Dwi Erwinsyah.
Dari kalian semua saya mulai banyak belajar.
11. Teman – teman Teknik Mesin angkatan 2002, juga teman – teman
Mesin”02 FC dan semuanya yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu
12. Rekan-rekan Teknik Mesin dan semua pihak yang telah membantu
keberhasilan Tugas Akhir ini.
viii
Sebagai satu tahapan dalam proses belajar, bahwa dalam penulisan dan
penyusunan Tugas Akhir ini tidak luput dari segala kekurangan maupun kesalahan.
Untuk itu diharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Akhirnya banyak
harapan semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi diri pribadi, para pembaca,
dan dunia ilmu pengetahuan. Amiin.
Wassalamu’alaikum Warrohmatullahi Wabarokaatuh.
Surakarta,
Februari 2007
Penulis
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................ iii
HALAMAN LEMBAR SOAL .......................................................................... iv
HALAMAN MOTTO ........................................................................................ v
HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................... vi
HALAMAN KATA PENGANTAR .................................................................. vii
HALAMAN DAFTAR ISI ................................................................................ x
DARTAR SIMBOL ...........................................................................................
xiii
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xv
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xvii
HALAMAN ABSTRAKSI ................................................................................
BAB I
xviii
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang .......................................................................
1
1.2. Perumusan Masalah ...............................................................
2
1.3. Hipotesa .................................................................................
3
1.4. Batasan Masalah ....................................................................
4
1.5. Tujuan Penelitian ...................................................................
4
1.6. Manfaat Penelitian .................................................................
5
1.7. Sistematika Penulisan ............................................................
5
x
BAB II
STUDI LITERATUR
2.1. Studi Literatur ........................................................................
7
2.2. Teori Penunjang .....................................................................
9
2.2.1 Pengertian Fluida ........................................................ 9
2.2.2 Air ............................................................................... 11
2.2.3 Angka Reynolds .......................................................... 11
2.2.4 Persamaan Kontinuitas ................................................ 14
2.2.5 Tinggi Tekan ............................................................... 15
2.2.6 Pompa .......................................................................... 17
2.2.6.1 Definisi pompa ................................................ 17
2.2.6.2 Klasifikasi Pompa ........................................... 17
2.2.6.3 Rotodinamic Pump .......................................... 19
2.2.6.4 Positive Displacement Pump ........................... 22
2.2.6.5 Pompa Jet/Jet Pump ........................................ 26
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat .................................................................. 32
3.2 Bahan dan Alat ....................................................................... 33
3.2.1 Bahan Utama yang Digunakan .................................. 33
3.2.2
Alat Ukur yang Digunakan ........................................ 38
3.3 Persiapan Alat Ukur ................................................................ 40
3.3.1 Penempatan Nepel dan Selang
Pengukur Tekanan ..................................................... 41
3.3.2
Penempatan Rotameter .............................................. 41
xi
3.4 Prosedur Percobaan ................................................................ 41
3.5 Diagram Alir Percobaan ......................................................... 42
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Data Hasil Pengujian ............................................................. 44
4.2
Analisis Data .......................................................................... 45
4.2.1 Konversi Satuan Data (SI) ......................................... 45
4.2.2 Perhitungan Hasil Pengujian ..................................... 47
4.3
Pembahasan Hasil Analisis Data ........................................... 50
4.3.1
Grafik Hubungan Kapasitas (Q2) dengan
Efisiensi (Ș) ............................................................... 51
4.3.2 Grafik Hubungan Perbandingan Kapasitas (M)
dengan Perbandingan Tekanan (N) ........................... 52
4.3.3 Grafik Hubungan Perbandingan Kapasitas (M)
Dengan Efisiensi (Ș) .................................................. 54
4.3.4
Grafik Hubungan Efisiensi (Ș) terhadap
Variasi Spasi Nosel ................................................... 55
BAB V
PENUTUP
5.1
Kesimpulan ............................................................................ 57
5.2
Saran ...................................................................................... 57
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR SIMBOL
A
: Luas Penampang Aliran (m2)
An
: Luas Penampang Nosel (m2)
At
: Luas Penampang Throat (m2)
dn
: Diameter Nosel (mm)
dt
: Diameter Trhoat (mm)
M
: Perbandingan kapasitas (Q2/Q1)
N
: Perbandingan Tekanan (P3 – P2)/(P1 – P3)
P1
: Tekanan Primer (kPa)
P2
: Tekanan Sekunder (kPa)
P3
: Tekanan Keluar Ejektor/Tekanan Total Fluida (kPa)
Q1
: Debit Aliran Primer (m3/s)
Q2
: Debit Aliran Sekunder (m3/s)
Q3
: Debit Aliran Total Fluida (m3/s)
Re
: Angka Reynolds
V
: Kecepatan Aliran (m/s)
Ȗ
: Berat Jenis Fluida (N/m3)
Ș
: Efisiensi
ȡ
: Rapat Massa (kg/m3)
Ȟ
: Viskositas Kinematik (m2/s)
ȝ
: Viskositas Dinamik (Nd/m2)
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Data Hasil Pengujian ...................................................................... 44
Tabel 4.2
Data Hasil Pengujian Setelah dilakukan Konversi ......................... 46
Tabel 4.3
Data Hasil Perhitungan .................................................................. 49
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1
Bagian Ejektor ............................................................................
2
Gambar 2.1
(a) Eksperimen untuk Mengilustrasi Jenis Aliran ...................... 12
Gambar 2.1
(b) Guratan Zat Pewarna Yang Khas ......................................... 12
Gambar 2.2
Kecepatan Fluida Terhadap Waktu Pada Sebuah Titik .............. 12
Gambar 2.3
Tabung Aliran untuk Persamaan Kontinuitas ............................ 14
Gambar 2.4
Garis Tenaga dan Tekanan pada Zat Cair Ideal ......................... 17
Gambar 2.5
Klasifikasi Pompa ....................................................................... 18
Gambar 2.6
Pompa Centrifugal ..................................................................... 20
Gambar 2.7
Helical Flow Pump ..................................................................... 20
Gambar 2.8
Pompa Axial ............................................................................... 21
Gambar 2.9
Cara Kerja Pompa Torak ............................................................ 22
Gambar 2.10 Cara Kerja Pompa Kerja Tunggal .............................................. 23
Gambar 2.11 Cara Kerja Pompa Kerja Ganda ................................................. 23
Gambar 2.12 (a) Internal Gear ......................................................................... 25
Gambar 2.11 (b) Eksternal Gear ...................................................................... 25
Gambar 2.13 Skema Bagian dari Pompa Jet .................................................... 28
Gambar 2.14 Skema Kombinasi Pompa Jet Centrifugal .................................. 30
Gambar 2.15 Pompa Jet ................................................................................... 31
Gambar 2.16 Grafik Unjuk Kerja Pompa Jet (Gosline dan O’Brein) .............. 31
Gambar 3.1
Alat Uji Eksperimen ................................................................... 33
Gambar 3.2
Sket Instalasi Percobaan ............................................................. 34
Gambar 3.3
Pompa ......................................................................................... 36
xv
Gambar 3.4
Ejektor dan Bagian-bagiannya ................................................... 36
Gambar 3.5
Ejektor dengan Penunjukan Spasi Nosel .................................... 37
Gambar 3.6
Pressure gauge ........................................................................... 39
Gambar 3.7
Rotameter ................................................................................... 40
Gambar 3.8
Diagram Alir Percobaan ............................................................. 43
Gambar 4.1
Grafik hubungan Kapasitas (Q2) dengan Efisiensi (Ș) ............... 51
Gambar 4.2
Grafik Perbandingan kapasitas (Q2) dengan Head dan
Efisiensi (Ș) (Gosline dan O’Brein) ........................................... 52
Gambar 4.3
Grafik Hubungan Perbandingan Kapasitas (M) dengan
Perbandingan tekanan (N) .......................................................... 52
Gambar 4.4
Grafik Karakteristik Jet pump (Gosline dan O’Brein) ............... 54
Gambar 4.5
Grafik Hubungan Perbandingan Kapasitas (M) dengan
Efisiensi (Ș) ................................................................................ 54
Gambar 4.6
Grafi Hubungan Efisiensi (Ș) terhadap Variasi Spasi Nosel ...... 55
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Tabel Data Hasil Pengujian .......................................................... 61
Lampiran 2. Tabel Data Pengujian Setelah dikonversi satuan dan dianalisis ... 62
Lampiran 3. Gambar Ejektor dan Variasinya Dalam 2D .................................. 63
xvii
ABSTRAKSI
Masalah yang sering muncul bagi daerah yang sumurnya dalam adalah cara
mengangkat air dari sumur. Sedangkan kinerja pompa dibatasi oleh head untuk daya
tertentu. Dari kasus ini akhirnya dikembangkan pompa jet atau sering dikenal “jet
pump”. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik ejektor jet pump
dengan melakukan variasi terhadap spasi nosel sehingga di dapatkan nilai spasi nosel
yang optimum dari kinerja ejektor.
Penelitian dilakukan dengan menggunakan sistem instalasi pemipaan yang di
rancang dan dihubungkan dengan ejektor yang diharapkan dapat mirip dengan cara
kerja pompa jet, untuk fluida kerja yang digunakan adalah air. Spasi nosel yang
divariasikan masing – masing 5, 10, 15, 20, 25, dan 30 mm. Data yang didapat
merupakan hasil dari pengukuran debit aliran keluar ejektor (Q3) dan tekanan pada
aliran primer masuk ejektor (P1), tekanan sekunder (P2), dan tekanan keluar ejektor
(P3), dan kemudiam digunakan untuk menghitung kinerja dari ejektor.
Hasil yang diperoleh dari penelitian menunjukkan bahwa spasi nosel yang
menghasilkan efisiensi yang optimum adalah 5 dan 10 mm, sedangkan penurunan
dari efisiensi seiring dengan bertambahnya nilai spasi nosel.
Kata-kata kunci: spasi nosel, ejektor, jet pump.
xviii
PENGARUH SPASI NOSEL
TERHADAP UNJUK KERJA EJEKTOR WATER JET PUMP
Tugas Akhir ini Disusun Guna Memperoleh Gelar Sarjana
Strata Satu Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Oleh:
ADE FARIS ROBBANY
NIM : D 200 020 210
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA
2007
HALAMAN PERSETUJUAN
Tugas akhir ini telah disetujui oleh pembimbing tugas akhir untuk
dipertahankan di hadapan dewan penguji sebagai syarat untuk memperoleh gelar
sarjana (S-1) Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.
Nama
: Ade Faris robbany
Nim
: D 200 020 210
Judul
: Pengaruh Spasi Nosel Terhadap Unjuk Kerja Ejektor Water
Jet Pump.
Hari
: jum’at
Tanggal
: 02 Maret 2007
Disetujui Oleh :
Pembimbing Utama,
Pembimbing Pendamping,
Marwan Effendy, ST. MT.
Nur Muntaha Agung Nugraha, ST.
ii
HALAMAN PENGESAHAN
Tugas akhir dengan judul “Pengaruh Spasi Nosel Terhadap Unjuk Kerja
Ejektor Water Jet Pump” telah disahkan oleh dewan penguji sebagai syarat untuk
memperoleh gelar sarjana S-1 Teknik Mesin di Jurusan Teknik Mesin Fakultas
Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta, pada:
Hari
: Jum’at
Tanggal
: 02 Maret 2007
Dewan penguji :
Sekretaris Sidang
Ketua Sidang
Merangkap Anggota
(Marwan Effendy, ST, MT.)
(Nurmuntaha Agung .N, ST)
Anggota Sidang
(Ir. Tri Tjahjono, MT.)
Mengetahui
Dekan Fakultas Teknik
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Universitas Muhammadiyah Surakarta
Universitas Muhammadiyah Surakarta
(Ir. H. Sri Widodo, MT)
(Marwan Effendy, ST, MT)
iii
iv
MOTTO
“Dan mohonlah pertolongan (kepada Allah) dengan sabar dan sholat.
Dan (sholat) itu sungguh berat, kecuali bagi
orang – orang yang khusyuk.
(Q. S. Al-Baqarah : 45)
"Sesungguhnya sesudah kesulitan itu ada kemudahan"
(Q.S Al-Insyirah)
"Berbaktilah kepada orang tuamu,
niscaya anak-anakmu akan berbakti kepadamu"
(Hadits Nabawi)
"Barang siapa yang menggumuli jalan ilmu, maka Allah
akan memudahkan baginya jalan ke surga"
(HR. Muslim)
v
PERNYATAAN
Dengan ini, saya menyatakan bahwa dalam skripsi ini tidak terdapat karya
yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di Perguruan Tinggi dan
sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah
ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam
naskah dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Apabila ternyata kelak dikemudian hari terbukti ada ketidakbenaran dalam
pernyataan saya di atas, maka saya akan bertanggung jawab sepenuhnya.
Surakarta,
Februari 2007
Ade Faris Robbany
N I M : D 200 020 210
vi
KATA PENGANTAR
Aassalamu’alaikum Warrohmatullahi Wabarokaatuh
Alhamdulillaahirobbil’alamiin, segala puji dan syukur kami panjatkan
kehadirat Allah SWT, yang telah memberikan limpahan nikmatNya sehingga dapat
terselesaikannya penyusunan laporan Tugas Akhir dengan judul “Pengaruh Spasi
Nosel Terhadap Unjuk Kerja Ejektor Water Jet Pump”, ini dengan lancar dan
semua ini terjadi hanya atas izin Allah SWT. Shalawat dan salam semoga
tercurahkan kepada manusia pilihan-Nya, Muhammad SAW, yang dengan
perjuangan beliau kita bisa menikmati indahnya risalah ini.
Di dalam penyusunan Tugas Akhir ini banyak ucapan terima kasih dan
penghargaan yang setinggi-tingginya kepada semua pihak yang telah membantu
penulis dalam menyusun tugas ini, dan ucapan terima kasih disampaikan dengan
tulus dan hormat kepada :
1.
Bapak Ir. H. Sri Widodo, MT, selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta.
2.
Bapak Marwan Effendy, ST. MT., selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin
Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta. Juga selaku Dosen
Pembimbing utama, disela-sela kesibukannya masih sempat memberikan
bimbingan,
arahan,
dan
saran
mulai
dari
terselesaikannya penyusunan Tugas Akhir ini.
vii
awal
sampai
dengan
3.
Bapak Nur Muntaha Agung Nugraha, ST., selaku pembimbing pendamping
yang telah meluangkan waktu dan memberikan bimbingan, arahan serta
saran yang bermanfaat.
4.
Bapak Ir. Tri Tjahjono, MT., selaku dosen penguji sidang pendadaran.
5.
Bapak Ir. H. Boy Hendratno, MM., selaku dosen pembimbing akademik
yang telah memberikan bimbingan dan arahan semasa kuliah.
6.
Seluruh Dosen Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah
Surakarta yang telah membekali ilmu yang berguna untuk menyongsong
kehidupan di masa depan.
7.
Seluruh Staff dan Karyawan Jurusan Mesin Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Surakarta yang telah membantu dalam menyelesaikan
Tugas Akhir ini.
8.
Ibunda dan Ayahanda tercinta juga Mbak Ratna dan Adikku FIA yang
selalu berdo’a dan memberi dukungan moral dan material sehingga dapat
menyelesaikan Tugas Akhir ini.
9.
Mas Agus Tata Usaha teknik mesin UMS, Pak Yanto Laboratorium
Fakultas Teknik UMS, terima kasih atas semua bantuannya.
10. Sahabat seperjuangan, Agung Budi Laksono dan Wahyu Dwi Erwinsyah.
Dari kalian semua saya mulai banyak belajar.
11. Teman – teman Teknik Mesin angkatan 2002, juga teman – teman
Mesin”02 FC dan semuanya yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu
12. Rekan-rekan Teknik Mesin dan semua pihak yang telah membantu
keberhasilan Tugas Akhir ini.
viii
Sebagai satu tahapan dalam proses belajar, bahwa dalam penulisan dan
penyusunan Tugas Akhir ini tidak luput dari segala kekurangan maupun kesalahan.
Untuk itu diharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun. Akhirnya banyak
harapan semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi diri pribadi, para pembaca,
dan dunia ilmu pengetahuan. Amiin.
Wassalamu’alaikum Warrohmatullahi Wabarokaatuh.
Surakarta,
Februari 2007
Penulis
ix
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .......................................................................................... i
HALAMAN PERSETUJUAN ........................................................................... ii
HALAMAN PENGESAHAN ............................................................................ iii
HALAMAN LEMBAR SOAL .......................................................................... iv
HALAMAN MOTTO ........................................................................................ v
HALAMAN PERNYATAAN ........................................................................... vi
HALAMAN KATA PENGANTAR .................................................................. vii
HALAMAN DAFTAR ISI ................................................................................ x
DARTAR SIMBOL ...........................................................................................
xiii
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xv
DAFTAR LAMPIRAN ...................................................................................... xvii
HALAMAN ABSTRAKSI ................................................................................
BAB I
xviii
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang .......................................................................
1
1.2. Perumusan Masalah ...............................................................
2
1.3. Hipotesa .................................................................................
3
1.4. Batasan Masalah ....................................................................
4
1.5. Tujuan Penelitian ...................................................................
4
1.6. Manfaat Penelitian .................................................................
5
1.7. Sistematika Penulisan ............................................................
5
x
BAB II
STUDI LITERATUR
2.1. Studi Literatur ........................................................................
7
2.2. Teori Penunjang .....................................................................
9
2.2.1 Pengertian Fluida ........................................................ 9
2.2.2 Air ............................................................................... 11
2.2.3 Angka Reynolds .......................................................... 11
2.2.4 Persamaan Kontinuitas ................................................ 14
2.2.5 Tinggi Tekan ............................................................... 15
2.2.6 Pompa .......................................................................... 17
2.2.6.1 Definisi pompa ................................................ 17
2.2.6.2 Klasifikasi Pompa ........................................... 17
2.2.6.3 Rotodinamic Pump .......................................... 19
2.2.6.4 Positive Displacement Pump ........................... 22
2.2.6.5 Pompa Jet/Jet Pump ........................................ 26
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat .................................................................. 32
3.2 Bahan dan Alat ....................................................................... 33
3.2.1 Bahan Utama yang Digunakan .................................. 33
3.2.2
Alat Ukur yang Digunakan ........................................ 38
3.3 Persiapan Alat Ukur ................................................................ 40
3.3.1 Penempatan Nepel dan Selang
Pengukur Tekanan ..................................................... 41
3.3.2
Penempatan Rotameter .............................................. 41
xi
3.4 Prosedur Percobaan ................................................................ 41
3.5 Diagram Alir Percobaan ......................................................... 42
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1
Data Hasil Pengujian ............................................................. 44
4.2
Analisis Data .......................................................................... 45
4.2.1 Konversi Satuan Data (SI) ......................................... 45
4.2.2 Perhitungan Hasil Pengujian ..................................... 47
4.3
Pembahasan Hasil Analisis Data ........................................... 50
4.3.1
Grafik Hubungan Kapasitas (Q2) dengan
Efisiensi (Ș) ............................................................... 51
4.3.2 Grafik Hubungan Perbandingan Kapasitas (M)
dengan Perbandingan Tekanan (N) ........................... 52
4.3.3 Grafik Hubungan Perbandingan Kapasitas (M)
Dengan Efisiensi (Ș) .................................................. 54
4.3.4
Grafik Hubungan Efisiensi (Ș) terhadap
Variasi Spasi Nosel ................................................... 55
BAB V
PENUTUP
5.1
Kesimpulan ............................................................................ 57
5.2
Saran ...................................................................................... 57
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xii
DAFTAR SIMBOL
A
: Luas Penampang Aliran (m2)
An
: Luas Penampang Nosel (m2)
At
: Luas Penampang Throat (m2)
dn
: Diameter Nosel (mm)
dt
: Diameter Trhoat (mm)
M
: Perbandingan kapasitas (Q2/Q1)
N
: Perbandingan Tekanan (P3 – P2)/(P1 – P3)
P1
: Tekanan Primer (kPa)
P2
: Tekanan Sekunder (kPa)
P3
: Tekanan Keluar Ejektor/Tekanan Total Fluida (kPa)
Q1
: Debit Aliran Primer (m3/s)
Q2
: Debit Aliran Sekunder (m3/s)
Q3
: Debit Aliran Total Fluida (m3/s)
Re
: Angka Reynolds
V
: Kecepatan Aliran (m/s)
Ȗ
: Berat Jenis Fluida (N/m3)
Ș
: Efisiensi
ȡ
: Rapat Massa (kg/m3)
Ȟ
: Viskositas Kinematik (m2/s)
ȝ
: Viskositas Dinamik (Nd/m2)
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 4.1
Data Hasil Pengujian ...................................................................... 44
Tabel 4.2
Data Hasil Pengujian Setelah dilakukan Konversi ......................... 46
Tabel 4.3
Data Hasil Perhitungan .................................................................. 49
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1
Bagian Ejektor ............................................................................
2
Gambar 2.1
(a) Eksperimen untuk Mengilustrasi Jenis Aliran ...................... 12
Gambar 2.1
(b) Guratan Zat Pewarna Yang Khas ......................................... 12
Gambar 2.2
Kecepatan Fluida Terhadap Waktu Pada Sebuah Titik .............. 12
Gambar 2.3
Tabung Aliran untuk Persamaan Kontinuitas ............................ 14
Gambar 2.4
Garis Tenaga dan Tekanan pada Zat Cair Ideal ......................... 17
Gambar 2.5
Klasifikasi Pompa ....................................................................... 18
Gambar 2.6
Pompa Centrifugal ..................................................................... 20
Gambar 2.7
Helical Flow Pump ..................................................................... 20
Gambar 2.8
Pompa Axial ............................................................................... 21
Gambar 2.9
Cara Kerja Pompa Torak ............................................................ 22
Gambar 2.10 Cara Kerja Pompa Kerja Tunggal .............................................. 23
Gambar 2.11 Cara Kerja Pompa Kerja Ganda ................................................. 23
Gambar 2.12 (a) Internal Gear ......................................................................... 25
Gambar 2.11 (b) Eksternal Gear ...................................................................... 25
Gambar 2.13 Skema Bagian dari Pompa Jet .................................................... 28
Gambar 2.14 Skema Kombinasi Pompa Jet Centrifugal .................................. 30
Gambar 2.15 Pompa Jet ................................................................................... 31
Gambar 2.16 Grafik Unjuk Kerja Pompa Jet (Gosline dan O’Brein) .............. 31
Gambar 3.1
Alat Uji Eksperimen ................................................................... 33
Gambar 3.2
Sket Instalasi Percobaan ............................................................. 34
Gambar 3.3
Pompa ......................................................................................... 36
xv
Gambar 3.4
Ejektor dan Bagian-bagiannya ................................................... 36
Gambar 3.5
Ejektor dengan Penunjukan Spasi Nosel .................................... 37
Gambar 3.6
Pressure gauge ........................................................................... 39
Gambar 3.7
Rotameter ................................................................................... 40
Gambar 3.8
Diagram Alir Percobaan ............................................................. 43
Gambar 4.1
Grafik hubungan Kapasitas (Q2) dengan Efisiensi (Ș) ............... 51
Gambar 4.2
Grafik Perbandingan kapasitas (Q2) dengan Head dan
Efisiensi (Ș) (Gosline dan O’Brein) ........................................... 52
Gambar 4.3
Grafik Hubungan Perbandingan Kapasitas (M) dengan
Perbandingan tekanan (N) .......................................................... 52
Gambar 4.4
Grafik Karakteristik Jet pump (Gosline dan O’Brein) ............... 54
Gambar 4.5
Grafik Hubungan Perbandingan Kapasitas (M) dengan
Efisiensi (Ș) ................................................................................ 54
Gambar 4.6
Grafi Hubungan Efisiensi (Ș) terhadap Variasi Spasi Nosel ...... 55
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Tabel Data Hasil Pengujian .......................................................... 61
Lampiran 2. Tabel Data Pengujian Setelah dikonversi satuan dan dianalisis ... 62
Lampiran 3. Gambar Ejektor dan Variasinya Dalam 2D .................................. 63
xvii
ABSTRAKSI
Masalah yang sering muncul bagi daerah yang sumurnya dalam adalah cara
mengangkat air dari sumur. Sedangkan kinerja pompa dibatasi oleh head untuk daya
tertentu. Dari kasus ini akhirnya dikembangkan pompa jet atau sering dikenal “jet
pump”. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui karakteristik ejektor jet pump
dengan melakukan variasi terhadap spasi nosel sehingga di dapatkan nilai spasi nosel
yang optimum dari kinerja ejektor.
Penelitian dilakukan dengan menggunakan sistem instalasi pemipaan yang di
rancang dan dihubungkan dengan ejektor yang diharapkan dapat mirip dengan cara
kerja pompa jet, untuk fluida kerja yang digunakan adalah air. Spasi nosel yang
divariasikan masing – masing 5, 10, 15, 20, 25, dan 30 mm. Data yang didapat
merupakan hasil dari pengukuran debit aliran keluar ejektor (Q3) dan tekanan pada
aliran primer masuk ejektor (P1), tekanan sekunder (P2), dan tekanan keluar ejektor
(P3), dan kemudiam digunakan untuk menghitung kinerja dari ejektor.
Hasil yang diperoleh dari penelitian menunjukkan bahwa spasi nosel yang
menghasilkan efisiensi yang optimum adalah 5 dan 10 mm, sedangkan penurunan
dari efisiensi seiring dengan bertambahnya nilai spasi nosel.
Kata-kata kunci: spasi nosel, ejektor, jet pump.
xviii