SIMULASI PENAMBAHAN SPLITTER PADA SUDU IMPELLER POMPA SENTRIFUGAL MENGGUNAKAN ANSYS CFX SKRIPSI
SIMULASI PENAMBAHAN SPLITTER PADA SUDU IMPELLER POMPA
SENTRIFUGAL MENGGUNAKAN ANSYS CFXSKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik
Oleh: SABDONO ABDI SUCIPTO NIM. I0409046
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
SURAKARTA commit to user2014 commit to user
PERSEMBAHAN
Dengan segala kerendahan hati seraya mengucapkan syukur kehadirat Ilahi, kupersembahkan tulisan ini kepada :
1. Allah SWT, pemilik segala keagungan, kemuliaan, kekuatan dan keperkasaan.
Segala yang kualami adalah kehendak-Mu, semua yang kuhadapi adalah kemauan-Mu, segala puji hanya bagi-Mu, ya Allah, pengatur alam semesta, tempat bergantung segala sesuatu, tempatku memohon pertolongan.
2. Junjungan Nabi besar Muhammad SAW, Manusia terbaik di muka bumi, uswatunhasanah, penyempurna akhlak, shollawat serta salam semoga selalu tercurah padanya, keluarga, sahabat dan pengikutnya yang istiqomah sampai akhir zaman.
3. Dukungan dan doa yang tak pernah putus dari Ibu, Bapak, dan semua keluarga tercinta. Kalian tak akan pernah kulupakan sepanjang hidupku.
4. Pak Danardono dan Pak Wibawa E.J yang bersedia membimbing dan mendukung saya dalam menyelesaikan tugas akhir.
5. Seluruh staf dosen, karyawan, dan kawan-kawan seperjuangan di Teknik Mesin UNS.
commit to user Puji syukur alhamdulillah penulis haturkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan dan menyelesaikan Skripsi “Simulasi Penambahan Splitter Pada Sudu Impeller Pompa Sentrifugal Menggunakan Ansys CFX” ini dengan baik.
Skripsi ini disusun guna memenuhi persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret Surakarta. Dalam Penyelesaian Skripsi ini tidaklah mungkin dapat terselesaikan tanpa bantuan dari berbagai pihak, baik secara langsung ataupun tidak langsung. Oleh karena itu pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih yang sebesar-besarnya kepada semua pihak yang telah membantu dalam menyelesaikan Skripsi ini, terutama kepada :
1. Bapak D. Danardono, ST, MT, PhD selaku Pembimbing I atas bimbingannya hingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini.
2. Bapak Wibawa Endra Juwana, ST, MT selaku Pembimbing II yang telah turut serta memberikan bimbingan yang berharga bagi penulis.
3. Bapak Dr. Budi Santoso, ST, MT, bapak Eko Presetyo B., ST, MT dan bapak Tri Istanto, ST, MT selaku dosen penguji tugas akhir saya yang telah memberi saran yang membangun.
4. Bapak Prof. Dr. Kuncoro Diharjo, ST, MT selaku Pembimbing Akademis yang telah menggantikan sebagai orang tua penulis dalam menyelesaikan studi di Universitas Sebelas Maret ini.
5. Bapak Wahyu Purwo Raharjo, ST. MT, selaku koordinator Tugas Akhir
6. Seluruh Dosen serta Staf di Jurusan Teknik Mesin UNS, yang telah turut mendidik dan membantu penulis hingga menyelesaikan studi S1.
7. Bapak, Ibu, dan seluruh keluarga yang telah memberikan do’a restu, motivasi, dan dukungan material maupun spiritual selama penyelesaian Tugas Akhir.
8. Teman-teman teknik mesin angkatan 2009 beserta kakak dan adik angkatan di teknik mesin UNS.
9. Semua pihak yang telah membantu dalam melaksanakan dan menyusun
commit to user laporan Tugas Akhir ini yang tidak dapat saya sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak untuk memperbaiki dan menyempurnakan skripsi
Akhir kata, penulis berharap, semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi kita semua dan bagi penulis pada khususnya.
Surakarta, Mei 2014
Penulis
commit to user
commit to user
DAFTAR ISI
8 2.2.1. Teori Pompa Sentrifugal ............................................
13 c. Continuity Equation ...............................................
13 b. Incompressible Flow ..............................................
13 a. Steady Flow ............................................................
12 2.2.2. Computational Fluid Dynamics (CFD) ....................
11 c. Bentuk Sudu dan Kurva Pompa ............................
9 b. Perhitungan Head Pompa Sentrifugal ..................
9 a. Velocity Triangles ..................................................
4 2.2. Dasar Teori ............................................................................
Halaman Halaman Surat Penugasan............................................................................ ii Halaman Pengesahan.................................................................................... iii Halaman Persembahan ................................................................................. iv Abstrak ........................................................................................................ v Kata Pengantar ............................................................................................ vii Daftar Isi ..................................................................................................... ix Daftar Gambar ............................................................................................. xi Daftar Tabel .................................................................................................. xiii Daftar Lampiran............................................................................................ xiv Daftar Notasi ................................................................................................ xvi
2 BAB II LANDASAN TEORI 2.1. Tinjauan Pustaka ...................................................................
2 1.6. Sistematika Penulisan ............................................................
2 1.5. Manfaat Penelitian ................................................................
2 1.4. Tujuan Penelitian ...................................................................
2 1.3. Batasan Masalah ...................................................................
1 1.2. Perumusan Masalah ..............................................................
BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Masalah .......................................................
13
d. Moment of Momentum Equation ..........................
14 e. Turbulensi ...............................................................
16 f. Fluid Domain ..........................................................
17 h. Meshing ..................................................................
18 BAB III PELAKSANAAN PENELITIAN 3.1. Garis Besar Penelitian .........................................................
21 3.2. Variabel Penelitian ...............................................................
22 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1. Validasi Permodelan..............................................................
23
4.2. Simulasi Impeller Tanpa dan Dengan Splitter pada sisi luar
26
4.3 Simulasi Impeller Tanpa dan Dengan Splitter pada sisi hisap
32 BAB V PENUTUP 5.1. Kesimpulan ............................................................................
37 5.2. Saran .......................................................................................
37 DAFTAR PUSTAKA .................................................................................
38 LAMPIRAN..................................................................................................
39
commit to user
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.2 Streamline plots hasil simulasi ..............................................
5 Gambar 2.3 Konfigurasi impeller pompa sentrifugal tanpa dan dengan penambahan setengah panjang sudu asli ............................
5 Gambar 2.4 Kurva perbandingan luas area kavitasi tanpa dan dengan penambahan splitter ...........................................................
6 Gambar 2.5 Grafik unjuk kerja pompa tanpa dan dengan penambahan splitter 7 Gambar 2.6 (a) Impeller asli, (b) Impeller dengan splitter ..................
7 Gambar 2.7 Kurva performa pompa sentrifugal tanpa dan dengan penambahan splitter. ............................................................
8 Gambar 2.8 Velocity triangles .................................................................
9 Gambar 2.9 Bentuk sudu impeller. ..........................................................
12 Gambar 2.10 Kurva pompa berdasarkan bentuk sudu .............................
12 Gambar 2.11 Permodelan Impeller pompa sentrifugal ............................
13 Gambar 2.12 Finite control volume and absolute velocity elements
for analysis of angular momentum .....................................
14 Gambar 2.13 Meshing impeller pompa sentrifugal ..................................
18 Gambar 2.14 Bentuk-bentuk dasar Meshing ............................................
18 Gambar 2.15 Skala kualitas meshing.........................................................
19 Gambar 2.16 Meshing dengan pengaturan face spacing dan tanpa face
spacing ..................................................................................
19 Gambar 2.17 Edge proximity off dan edge proximity on..........................
19 Gambar 3.1 Diagram alir penelitian ........................................................
21 Gambar 4.1 Meshing permodelan impeller (a) Rajendran dan Purushothaman; (b) penulis .................................................
24 Gambar 4.2 Hasil permodelan distribusi tekanan (a) Rajendran dan Purushothaman; (b) penulis .................................................
24 Gambar 4.3 Grafik hubungan laju aliran dengan head ..........................
28
commit to user
Gambar 4.4 Grafik perbandingan pengaruh panjang splitter dengan yang dihasilkan pada kondisi 1.2 Q bep ...................................29
head
Gambar 4.5 Distribusi tekanan pada 1.2 Q bep (a) tanpa splitter; (b)Gambar 4.6 Vektor kecepatan absolut (merah) dan kecepatan relatifbep
(biru) pada outlet sudu asli saat kondisi 1.2 Q (a) tanpa splitter ; (b) 0.5 L sudu asli ..................................................
32 Gambar 4.7 Grafik hubungan laju aliran dengan head ..........................
34 Gambar 4.8 Distribusi tekanan pada 1.2 Q bep (a) tanpa splitter; (b)
0.25 L sudu asli; (c) 0.375 L sudu asli; (d) 0.5 L sudu asli
35 Gambar 4.9 Vektor kecepatan absolut (merah) dan kecepatan relatif
bep
(biru) pada outlet splitter saat kondisi 1.2 Q (a) tanpa splitter ; (b) 0.5 L sudu asli......................................
36
commit to user
commit to user
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 4.1 Spesifikasi pompa ........................................................................
23 Tabel 4.2 Data hasil meshing .......................................................................
23 Tabel 4.3 Spesifikasi impeller .....................................................................
26 Tabel 4.4 Data hasil simulasi impeller tanpa splitter ................................
26 Tabel 4.5 Data hasil simulasi impeller dengan splitter 0.25L sudu asli ..
27 Tabel 4.6 Data hasil simulasi impeller dengan splitter 0.375L sudu asli .
27 Tabel 4.7 Data hasil simulasi impeller dengan splitter 0.5L sudu asli......
27 Tabel 4.8 Persentase kenaikan head ............................................................
31 Tabel 4.9 Data hasil simulasi impeller tanpa splitter ................................
32 Tabel 4.10 Data hasil simulasi impeller dengan splitter 0.25L sudu asli
33 Tabel 4.11 Data hasil simulasi impeller dengan splitter 0.375L sudu asli
33 Tabel 4.12 Data hasil simulasi impeller dengan splitter 0.5L sudu asli ...
33 Tabel 4.13 Persentase kenaikan dan penurunan head ................................
36
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman L sudu asli, (c) 0.375 L sudu asli, (d) 0.5 L sudu asli (splitter sisi luar impeller)......................................................
39 Lampiran 2 Distribusi tekanan pada 0.8 Q bep (a) tanpa splitter , (b) 0.25 L sudu asli, (c) 0.375 L sudu asli, (d) 0.5 L sudu asli (splitter sisi luar impeller)......................................................
40 Lampiran 3 Distribusi tekanan pada Q bep (a) tanpa splitter , (b) 0.25 L sudu asli, (c) 0.375 L sudu asli, (d) 0.5 L sudu asli (splitter sisi luar impeller) ....................................................................
41 Lampiran 4 Vektor kecepatan absolut (merah) dan kecepatan relatif (biru) pada outlet sudu asli saat kondisi 0.5 Q bep (a) tanpa
splitter , (b)0.25 L sudu asli, (c) 0.375 L sudu asli, (d) 0.5
L sudu asli (splitter sisi luar impeller) ..................................42 Lampiran 5 Vektor kecepatan absolut (merah) dan kecepatan relatif
bep
(biru) pada outlet sudu asli saat kondisi 0.8 Q (a) tanpa
splitter , (b)0.25 L sudu asli, (c) 0.375 L sudu asli, (d) 0.5
L sudu asli (splitter sisi luar impeller) ..................................43 Lampiran 6 Vektor kecepatan absolut (merah) dan kecepatan relatif
bep
(biru) pada outlet sudu asli saat kondisi Q (a) tanpa
splitter , (b)0.25 L sudu asli, (c) 0.375 L sudu asli, (d) 0.5
L sudu asli (splitter sisi luar impeller) ..................................44 Lampiran 7 Vektor kecepatan absolut (merah) dan kecepatan relatif (biru) pada outlet sudu asli saat kondisi 1.2 Q bep (a) tanpa
splitter , (b)0.25 L sudu asli, (c) 0.375 L sudu asli, (d) 0.5
L sudu asli (splitter sisi luar impeller) ..................................45
bep
Lampiran 8 Distribusi tekanan pada 0.5 Q (a) tanpa splitter , (b) 0.25 L sudu asli, (c) 0.375 L sudu asli, (d) 0.5 L sudu asli (splitter dekat suction)............................................................
46
commit to user