Laporan Praktikum Mesin Fluida “Pengukuran Aliran Tunak Pada Saluran Terbuka Dan Pengujian Karakteristik Dasar Pompa”
Oleh : Veny Martiani 121724030 2C – 2C – TPTL TPTL
Jurusan Teknik Konversi Energi
Politeknik Negeri Bandung 2014
Pengukuran Aliran Tunak di Saluran Terbuka
I.
Tujuan Percobaan
Setelah mempelajari dan melakukan pengukuran aliran tunak anda diharapkan dapat: 1. Menjelaskan tentang aliran tunak pada saluran terbuka 2. Menjelaskan cara penggunaan meter hook & point pada pengukuran aliran yang melintasi celah 3. Menjelaskan cara penggunaan tangki volumetrik untuk pengukuran laju aliran yang melintasi celah 4. Menghitung laju aliran yang melintasi celah 5. Menemukan faktor koreksi untuk jenis-jenis celah yang digunakan untuk melakukan pengukuran
II.
Dasar Teori
Banyaknya fluida yang melalui saluran terbuka sering diukur dengan menggunakan suatu bendung (weir). Dengan bendung, aliran akan mengalir lewat suatu celah. Bentuk celah biasanya berbentuk persegi perse gi empat (U), segitiga (V), atau trapezium, dan dapat dipasang pada aliran air sesuai yang dikehendaki seperti yang terlihat pada gambar berikut
Untuk menganalisis suatu bending perlu dilakukan asumsi sebagai berikut:
Tekanan pada leher atas dan bawah sama yaitu tekanan atmosfer
Plat bending pada posisi tegak lurus dengan aliran hulu yang rata
Puncak bendung (celah) runcing dan aliran menuju puncak bendung dalam kondisi normal
Tekanan yang hilang diabaikan pada waktu aliran menuju bendung
Saluran seragam dengan sisi hulu dan hilir bendung
Kecepatan aliran menuju bending seragam dan taka da gelombang permukaan Jelas bahwa model matematis dengan asumsi diatas tidak menampilkan konsidi yang
nyata didalam bending. Meskipun demikian, hal ini diperbolehkan untuk perhitungan aliran yang melintas bendung (sebagai pendekatan). Hasil yang diperoleh, kemudian dapat dirubah agar sesuai sengan hasil yang diperoleh dari percobaan. Rumus: a. Celah bentuk U
1. Mencari Qteoritis : Dengan : Q
√
: Laju Aliran (m3/s)
B
: Lebar celah
G
: grafitasi (9,81 m/s2)
H
: Kedalaman air (m)
2. Mencari Qaktual :
3. Mencari Cd (coefficient debit)
b. Celah bentuk V
Rumus: 1. Mencari Qteoritis :
⁄
Dengan : Q
: Laju Aliran (m3/s)
G
: grafitasi (9,81 m/s2)
H
: Kedalaman air (m)
2. Mencari Qaktual :
3. Mencari Cd (coefficient debit)
Pengukuran
1. Tangki volumetric Tangki ini sudah diskala dalam liter sehingga mudah menghitung laju alirannya.
2. Meter Hook dan Point posisi nol: atur Hook sehingga ujung menyentuh permukaan, set angka nol skala dan kencangkan ulir B. pengaturan dilakukan dengan mengatur ulir A sampai mendekati permukaan bebas dan gunakan pengaturan yang halus sampai ujung Hook menyentu air.
III.
Langkah Kerja
Peralatan Peralatan utama yang digunakan dalam pengukuran aliran tunak disaluran terbuka adalah: 1. Instalasi pengujian pompa, yaitu menggunakan pompa sentrifugal. 2. Bending bentuk V dan U 3. Meter, Hook dan Point Gauge 4. Stop watch Persiapan 1. Pasang pompa sentrifugal 2. Hidupkan pompa dan biarkan air mengisi salauran dan jika air mulai mengalir melewati bendung, matikan pompa, dan biarkan kelebihan air melewati bendung. Ini merupakan level dasar celah bendung 3. Atur vernier Hook point gage ke posisi nol Prosedur pengujian 1. Operasikan salah satu pompa dari pompa roda gigi, pompa turbin sentrifugal pada putaran tertentu. Jika digunakan pompa aksial buka penutup masukanke pompa pada tangki volumetric, sebelumnya isi tangki volumetric terlebih dahulu 2. Atur laju aliran (debit) air 3. Ukur debit riil dari tangki volumetric dengan mengukur jumlah volume air pada tangki dan catat waktu yang diperlukan danga stopwatch 4. Pada waktu yang bersamaan ukur ketinggian air H dan lebar B pada bendung 5. Ukur kurang lebih 10 pengukuran dengan jumlah volume yang berbeda gunakan katup control untuk mengaturnya 6. Dapatkan factor koreksi untuk bentuk celah yang berbeda dengan membandingkan 2 pengukuran volume yang berbeda.
IV.
Data Pengukuran Data celah bentuk U Tabel 4.1 Data Celah Bentuk U Pengukuran V=5 l ; dengan t= . . . [s]
B
H
[m]
[m]
1
2
3
4
5
Rata-rata
1
0,05
0,0105
25,03
22,72
24,14
26,38
25,86
24,83
0,005
0,001076
2
0,05
0,011
20,14
21,47
21,39
23,5
24,64
22,23
0,005
0,001154
3
0,05
0,015
18,57
18,09
19,68
20,57
20,57
19,50
0,005
0,001837
4
0,05
0,0165
15,28
17,5
17,25
18,28
19,27
17,52
0,005
0,002119
5
0,05
0,018
15,38
15,45
16,31
14,85
17,25
15,85
0,005
0,002415
6
0,05
0,0185
14,43
14,09
14,26
15,34
16,53
14,93
0,005
0,002516
7
0,05
0,0195
12,32
14,51
13,88
15,91
14,91
14,31
0,005
0,002723
8
0,05
0,021
12,22
12,29
13,19
13,8
14,43
13,19
0,005
0,003043
9
0,05
0,0215
11,74
12,65
13,25
12,02
14,17
12,77
0,005
0,003153
10
0,05
0,022
11,29
11,93
11,77
12,9
12,92
12,16
0,005
0,003263
11
0,05
0,0235
10,55
11,43
11,84
11,99
12,03
11,57
0,005
0,003602
12
0,05
0,025
9,38
10,3
9,74
10,92
11,28
10,32
0,005
0,003953
No
V [m3]
Perhitungan celah bentuk U
Qteori (Qi)
Qaktual (Qa)
Cd
Data No.7
=
=
= 0,000402 [m3/s]
=
=0,000350 [m3/s]
=
= 0,8693
H^3/2
Tabel 4.2 Data Hasil Perhitungan Celah Bentuk U
No
B
H
[m]
[m]
Pengukuran V=5 l ; dengan t= . . . [s] 1
2
3
4
5
Ratarata
V [m3]
H^3/2
Qa
Qi
[m3/s]
[m3/s]
Cd
1
0,05 0,0105
25,03 22,72
24,14 26,38
25,86
24,83
0,005 0,001076
0,000201 0,000159
1,2678
2
0,05
0,0 11
20,14
21,39
23,5
24,64
22,23
0,005 0,001154
0,000225
0,000170
1,3205
3
0,05
0,015
18,57 18,09
19,68 20,57
20,57
19,50
0,005 0,001837
0,000256
0,000271
0,9455
4
0,05 0,0165
15,28
17,5
17,25 18,28
19,27
17,52
0,005 0,002119
0,000285
0,000313
0,9122
5
0,05
0,018
15,38 15,45
16,31 14,85
17,25
15,85
0,005 0,002415
0,000315
0,000357
0,8848
6
0,05 0,0185
14,43 14,09
14,26 15,34
16,53
14,93
0,005 0,002516
0,000335 0,000372
0,9014
7
0,05 0,0195
12,32 14,51
13,88 15,91
14,91
14,31
0,005 0,002723
0,000350 0,000402
0,8693
8
0,05
12,22
13,19
13,8
14,43
13,19
0,005 0,003043
0,000379
0,000449
0,8439
9
0,05 0,0215
11,74 12,65
13,25 12,02
14,17
12,77
0,005 0,003153
0,000392 0,000465
0,8415
10
0,05
0,022
11,29 11,93
11,77
12,92
12,16
0,005 0,003263
0,000411
0,8533
11
0,05
0,0235 10,55
11,43 11,84
11,99 12,03
11,57
0,005
12
0,05
0,025
10,3
10,92
10,32
0,005 0,003953
0,0 21
9,38
Nilai rata-rata Cd Celah U
21,47
12,29
9,74
12,9
11,28
0,003602 0,000432 0,000484
0,000482
0,000532 0,8126 0,000584 Cd = 0,9402
0,8298
Data Celah Bentuk V Tabel 4.3 Data Celah Bentuk V α=45
H
Pengukuran V=5 l ; dengan t= . . . [s]
tg α
[m]
1
2
3
4
5
Rata-rata
1
0,029
22,71
30,32
26,55
26,46
27,56
2
0,0305 21,23
22,12
22,77
24,35
3
0,0325 18,3
15,92
20,14
4
0,034
18,43
16,17
5
0,035
16,36
6
0,036
16,23
No
V [m3]
H^5/2
26,72
0,005
0,0001432
25,43
23,18
0,005
0,0001625
21,34
22,67
19,67
0,005
0,0001904
18,97
19,84
20,22
18,73
0,005
0,0002132
16,49
16,98
18,2
19,85
17,58
0,005
0,0002292
16,07
16,2
16,75
18,93
16,84
0,005
0,0002459
0,0365 13,6
14,3
14,52
15,94
16,12
14,90
0,005
0,0002545
8
0,037
13,26
14,15
15,06
14,08
15,77
11,81
0,005
0,0002633
9
0,038
11,68
13,01
13,6
14,14
14,24
13,33
0,005
0,0002815
10
0,032
19,36
20,65
20,6
23,55
22,94
21,42
0,005
0,0001832
11
0,0315 19,12
19,91
21,4
22,93
22,58
21,19
0,005
0,0001761
12
0,033
18,86
17,71
18,88
20,85
18,57
0,005
0,0001978
1
7
16,57
Perhitungan celah bentuk V Qteori
Qaktual
Cd
Data 1
⁄ = =
Qaktual =
=
= 0,000601 [m3/s]
=
[m3/s]
= 0,000336
= 0,5582
Tabel 4.4 Data Hasil Perhitungan Celah Bentuk V
Pengukuran V=5 l ; dengan t= . . . [s]
α=45
H
tg α
[m]
1
2
3
4
5
1
0,029
22,71
30,32
26,55
26,46
27,56
26,72
0,005
0,0001432
0,000187
0,000338
0,5531
2
0,0305
21,23
22,12
22,77
24,35
25,43
23,18
0,005
0,0001625
0,000216
0,000384
0,5620
3
0,0325
18,3
15,92
20,14
21,34
22,67
19,67
0,005
0,0001904
0,000254
0,000450
0,5650
4
0,034
18,43
16,17
18,97
19,84
20,22
18,73
0,005
0,0002132
0,000267
0,000504
0,5302
5
0,035
16,36
16,49
16,98
18,2
19,85
17,58
0,005
0,0002292
0,000284
0,000541
0,5255
0,036
16,23
16,07
16,2
16,75
18,93
16,84
0,005
0,0002459
0,000297
0,000581
0,5112
0,0365
13,6
14,3
14,52
15,94
16,12
14,90
0,005
0,0002545
0,000336
0,000601
0,5582
8
0,037
13,26
14,15
15,06
14,08
15,77
11,81
0,005
0,0002633
0,000423
0,000622
0,6804
9
0,038
11,68
13,01
13,6
14,14
14,24
13,33
0,005
0,0002815
0,000375
0,000665
0,5639
10
0,032
19,36
20,65
20,6
23,55
22,94
21,42
0,005
0,0001832
0,000233
0,000433
0,5394
11
0,0315
19,12
19,91
21,4
22,93
22,58
21,19
0,005
0,0001761
0,000236
0,000416
0,5672
12
0,033
16,57
18,86
17,71
18,88
20,85
18,57
0,005
0,0001978
0,000269
0,000467
0,5760
No
6 7
1
Nilai rata-rata Cd Celah V
Ratarata
V [m3]
H^5/2
QaV
Qi
[m3/s]
[m3/s]
Cd = 0,5610
Cd
Pengujian Karakteristik Dasar Pompa
I.
Tujuan Pembelajaran Khusus
Setelah proses pembejalarn berakhir mahasiswa memiliki pengetahuan tentang: 1. Hubungan head dan laju alir volume (debit) air yang dihasilkan oleh suatu jenis pompa pada putaran n tertentu 2. Menggamba diagram (kurva) yang dibentuk oleh hubungan Head dan laju alir volume 3. Menghitung Energi poros (daya) yang diberikan untuk kerja pompa Ps =
[ ] 4. Menghitung energi hidrolik yang dihasilkan oleh kerja pompa
[ ] 5. Menghitung Kecepatan spesifik nq = n. II.
Dasar Teori
Instalasi Pengujian
Similarity Laws – Hukum Kesebangunan Pompa Pompa menambahkan energi ke liquid sehingga liquid mampu dipindahkan dari tempat/pressure yang lebih rendah ke tempat/pressure yang lebih tinggi. Pada pompa jenis kinetic (berputar) energi ditambahkan dengan cara memutar liquid memakai i mpeller. Flowrate/capacity pompa dapat diubah dengan mengubah speed (rpm) pompa. Menaikkan speed impeller pompa akan ikut menaikkan flow-nya. Bayangkan kipas angin, dengan kecepatan putar yang semakin meningkat, angin yang berhembus juga semakin banyak. Dalam aplikasi di lapangan mengubah speed terkadang tidak praktis terutama bila penggeraknya motor listrik karena dipengaruhi frekwensi generatornya. Point Pertama :
Perhatikan gambar 2 impeller yang berbeda diameternya dibawah ini :
Impeller B mempunyai diameter lebih besar, maka kelilingnya pun tentu juga lebih besar. Sembarang titik pada bagian terluar impeller B akan menempuh jarak yang lebih panjang daripada titik terluar impeller A. Jika kedua impeller tersebut berputar pada rpm yang sama maka titik terluar B akan mempunyai kecepatan yang lebih tinggi dibanding titik terluar A ( Karena titik terluar B akan menempuh jarak yang lebih panjang tetapi jangka waktu yang sama dengan A) .Kecepatan titik terluar impeller ini disebut Tangential Velocity, dan dirumuskan dengan :
Dengan diketahuinya tangential velocity suatu impeller dapat dicari Head yang dihasilkan impeller tersebut.
Jadi semakin tinggi tangential velocitynya maka Head yang dihasilkan pompa semakin besar. Dapat dikatakan juga diffuser/bowl akan mengubah ke pressure lebih tinggi bila tangential velocity nya impeller semakin tinggi. Dari kedua rumus diatas maka didapat
maka, Bila ada 2 pompa yang secara geometris sama dan sebangun maka didapat perbandingan :
Similarity Law diatas digunakan untuk memprediksi Head baru atau pressure yang mampu dikeluarkan pompa bila ada perubahan speed N dan/atau diameter impeller nya. Point kedua
Masih dengan analogi kipas angin, pada kecepatan yang sama, baling-baling yang besar akan menghasilkan hembusan angin yang lebih banyak dibandingkan dengan baling baling yang kecil. Demikian pula pada pompa, impeller yang mempunyai diameter lebih besar akan menghasilkan flowrate/capacity yang lebih banyak. Flowrate merupakan volume yang dapat dikirimkan pompa dalam putaran tertentu. Jadi flowrate berbanding lurus dengan putaran pompa (n) dan juga volume yang dihasilkan sekali putar. Volume berbanding lurus dengan r ^3 atau juga diameter^ 3
Jadi, jika ada 2 pompa sentrifugal yang secara geometris sama tetapi berbeda impellernya, maka untuk kondisi aliran yang sebangun berlaku hukum sebagai berikut :
Dengan Q = flow rate n = putaran pompa (rpm) D = diameter impeller Aplikasi rumus diatas di lapangan adalah untuk memprediksi flowrate yang dapat dikirim pompa bila putaran dan diameter impellernya berubah. Point ketiga
Dengan berubahnya diameter impeller maka flowrate dan Head akan berubah. Beban yang harus ditanggung pompa (Hydraulic Horse Power/whp) dan Motor (Brake Horse Power/bhp) pun akan berubah. Hydraulic Horsepower atau output pompa atau whp adalah Tenaga yang digunakan pompa untuk mengirimkan liquid (liquid Horsepower).
Angka konstanta 3960 diatas didapat dari besaran foot pounds untuk 1 hp (33.000) dibagi dengan berat 1 gallon air (8,33 pounds) Sedangkan Brake Horsepower atau input pompa atau bhp adalah horsepower actual yang digunakan oleh penggerak (motor listrik atau engine) untuk menggerakkan pompa.
Dari similarity law pada point pertama dan kedua :
Maka bila kita masukkan Q dan H pada rumus whp/bhp (kita sebut saja P atau power) akan didapat hubungan :
Bila kita buat perbandingan antara 2 pompa yang sebangun akan didapatkan :
Aplikasi rumus diatas di lapangan adalah untuk memprediksi horsepower pompa dan penggeraknya bila putaran pompa dan diameter impellernya berubah. III.
Tata Tertib Operasi
Persiapan: 1. Sediakan alat tulis untuk mencatat data (lembar rekam data uji pompa) 2. Persiapkan perlengkapan uji pompa yang diperlukan termasuk stopwatch 3. Kalibrasi alat-alat ukur dan setel ulang antara lain kelengkapan ukur dinamometer, manometer, volumetrik, kecepatan putar pompa Operasi Pengujian: 1. Pilih pompa uji yang akan dioperasikan Pemilihan/penentuan kecepatan operasi motor dengan cara memutar alat pengatur (13) dan terbaca pada monitor/pemantau(14); sebelum dioperasikan lepas dulu sabuk transmisi atau motor beroperasi tanpa beban guna menyetel dinamometer pada kondisi seimbang
IV.
Data Percobaan Tabel 4.1 Data Hasil Eksperimen Pompa Pada n = 1000 rpm
No. Perc.
Hd
Hs
T
[mH2O]
[mH2O]
Nm
V= 0.002 [m3 dalam waktu s] 1
2
3
4
5
Rata-Rata
1
2
-1,7
0,8
4,38
4,6
4,4
4,34
4,82
4,51
2
2,5
-1,6
0,84
4,42
5,31
5,13
5,55
5,51
5,18
3
3
-1,55
0,86
4,53
6,74
5,45
5,59
4,92
5,45
4
3,5
-1,4
0,86
4,43
6,58
6,05
6,81
6,15
6,00
5
4
-1,2
0,86
5,15
5,83
6,36
6,93
6,37
6,13
6
4,5
-1
0,92
5,9
6,75
6,1
8,34
7,04
6,83
7
5
-0,8
0,92
6,37
7,82
6,81
9,39
7,04
7,49
8
5,5
-0,6
0,92
6,66
7,5
8,24
8,81
7,58
7,76
9
6
-0,5
0,96
8,78
9,33
10,24
9,69
9,1
9,43
10
6,5
-0,45
0,96
8,79
10,27
11,97
10,8
11,81
10,73
11
7
-0,35
1,02
10,15
11
11,81
12,18
11,92
11,41
12
7,5
-0,3
1,03
10,78
12,04
15,41
13,34
14,26
13,17
Tabel 4.2 Data Hasil Eksperimen Pompa Pada n = 1100 rpm
No. Perc.
Hd
Hs
[mH2O]
[mH2O]
V= 0.002 [m3 dalam waktu s]
T Nm
1
2
3
4
5
Rata-Rata
1
2
-2,4
0,94
3,57
4,51
5,1
4,39
4,48
4,41
2
2,5
-2,3
0,94
3,66
4,25
4,53
4,99
5,04
4,4 9
3
3
-2,1
0,96
4,29
5,13
4,96
5
4,25
4,73
4
3,5
-2
0,96
4
3,11
4,6
4,62
4,92
4,25
5
4
-1,8
1
4,02
5,11
4,7
4,9
4,91
4,73
6
4,5
-1,4
1,02
4,12
5,81
5,36
5,66
5,72
5,3 3
7
5
-1,3
1,04
6
5,51
5,78
5,42
6,44
5,83
8
5,5
-1,2
1,04
6,73
5,67
5,7
5,75
6,63
6,10
9
6
-1
1,08
5,74
6,73
6,73
7,01
6,64
6,57
10
6,5
-0,6
1,12
6,26
7,49
7,04
7,73
7,91
7,29
11
7
-0,6
1,12
6,16
8,11
7,4
7,89
8,73
7,66
12
7,5
-0,55
1,12
7,1
8,47
8,47
8,04
8,88
8,19
Tabel 4.3 Data Hasil Eksperimen Pompa Pada n = 1200 rpm
V= 0.002 [m3 dalam waktu s]
Hd
Hs
T
[mH2O]
[mH2O]
Nm
1
2
3
4
5
Rata-Rata
1
2,1
-2,8
1,02
2,89
4,08
3,91
4
5,12
4,00
2
2,5
-2,55
1,02
3,86
4,2
4,12
4,06
3,92
4,03
3
3
-2,5
1,04
3,35
4,22
3,93
4,49
3,88
3,97
4
3,5
-2,3
1,05
4,43
4,3
4,52
5,35
4,53
4,63
5
4
-2,15
1,06
3,41
4,75
4,33
4,93
4,21
4,33
6
4,5
-1,7
1,1
3,86
5,01
5,01
4,77
4,73
4,68
7
5
-1,6
1,1
4,53
5,2
4,84
4,9
5,18
4,93
8
5,5
-1,5
1,14
4,68
5,66
5,13
5,31
5,68
5,29
9
6
-1,3
1,15
4,9
5,67
5,72
5,91
5,82
5,60
10
6,5
-1
1,18
5,14
6,34
6,13
6,06
6,59
6,05
11
7
-0,9
1,22
5,87
6,96
6,65
6,59
7,3
6,67
12
7,5
-0,8
1,22
5
7,86
6,48
6,89
7,43
6,73
No. Perc.
V.
Perhitungan Data
Setelah mendapatkan data hasil pengukuran pada Tabel 4.1-4.3 pada percobaan ke-2, diketahui nilai-nilai yang didapatkan pada data percobaan no.2 yaitu:
Hd = 2,5 [mmH 2O]
n motor = 1000 rpm
Hs = -1,6 [mmH 2O]
n pompa = 2121,43
T = 0,84 Nm
rpm
t = 5,18 s
V = 0,002 m 3
= 997,1 kg/m 9,81m/s
3
2
Maka akan didapatkan : a. Tinggi Tekan/ Head (H)
H = Hd-Hs = 2,5 – (-1,6) = 4,1[mmH2O] b. Laju Aliran/ Debit (Q)
Q=
c. Energi Poros/ Daya Masukkan
(Ps)
Ps =
) Q=(
x T = x 0,84 Nm = 87,96 Watt =
Q = 0,00039
d. Energi Hidrolik
PH =
= 997,1 kg/m 3. 9,81m/s2. 0,00039
. 4,1
= 15,47 Watt e. ηPompa
ηP = f.
= = 17,589 %
Kecepatan Spesifik (nq)
nq = n pompa . Q 0,5 / H0,75
3,7 )
= 2121,43rpm. (0,00039) 0,5 =13,15 rpm
0,75
Dengan menggunakan cara perhitungan yang sama, maka didapatkan data hasil perhitungan sebagai berikut : Tabel 5.1 Data Hasil Eksperimen Pompa Turbin Pada n = 1000 rpm
No
H
T
Q
Ps
Ph
ηP
(%) nq
Perc.
[mH2O]
[Nm]
[m3/s]
[W]
[W]
(Ph/Ps)
[rpm]
1
3,7
0,8
0,00044
83,78
16,06
19,166
15,23
2
4,1
0,84
0,00039
87,96
15,47
17,589
13,15
3
4,55
0,86
0,00037
90,06
16,34
18,149
11,86
4
4,9
0,86
0,00033
90,06
15,97
17,728
10,69
5
5,2
0,86
0,00033
90,06
16,60
18,433
10,12
6
5,5
0,92
0,00029
96,34
15,76
16,361
9,19
7
5,8
0,92
0,00027
96,34
15,16
15,733
8,43
8
6,1
0,92
0,00026
96,34
15,38
15,966
7,98
9
6,5
0,96
0,00021
100,53
13,49
13,416
6,90
10
6,95
0,96
0,00019
100,53
12,67
12,607
6,15
11
7,35
1,02
0,00018
106,81
12,60
11,796
5,72
12
7,8
1,03
0,00015
107,86
11,59
10,744
5,09
Tabel 5.2 Data Hasil Eksperimen Pompa Turbin Pada n = 1100 rpm
No
H
T
Perc.
[mH2O]
[Nm]
1
4,4
0,94
0,00045
108,28
2
4,8
0,94
0,00045
3
5,1
0,96
4
5,5
5
Q [m3/s] Ps [W]
Ph
ηP (Ph/Ps)
nq [rpm]
19,52
18,026
14,87
108,28
20,90
19,297
13,80
0,00042
110,58
21,11
19,091
12,86
0,96
0,00047
110,58
25,32
22,894
12,81
5,8
1
0,00042
115,19
24,00
20,834
11,67
6
5,9
1,02
0,00037
117,50
21,64
18,417
10,85
7
6,3
1,04
0,00034
119,80
21,14
17,646
9,88
8
6,7
1,04
0,00033
119,80
21,50
17,948
9,23
9
7
1,08
0,0003
124,41
20,84
16,754
8,60
[W]
10
7,1
1,12
0,00027
129,01
19,06
14,776
8,08
11
7,6
1,12
0,00026
129,01
19,41
15,049
7,49
12
8,05
1,12
0,00024
129,01
19,22
14,901
6,94
Tabel 5.3 Data Hasil Eksperimen Pompa Turbin Pada n = 1200 rpm
No
H
T
Perc.
[mH2O]
[Nm]
1
4,9
1,02
0,0005
2
5,05
1,02
3
5,5
4
Q [m3/s]
Ps
Ph
[W]
[W]
ηP (Ph/Ps)
nq [rpm]
128,18 23,96
18,697
15,71
0,0005
128,18 24,50
19,116
15,30
1,04
0,0005
130,69 27,08
20,717
14,46
5,8
1,05
0,00043
131,95 24,53
18,589
12,88
5
6,15
1,06
0,00046
133,20 27,81
20,879
12,74
6
6,2
1,1
0,00043
138,23 25,94
18,765
12,18
7
6,6
1,1
0,00041
138,23 26,19
18,947
11,32
8
7
1,14
0,00038
143,26 25,88
18,063
10,45
9
7,3
1,15
0,00036
144,51 25,48
17,634
9,84
10
7,5
1,18
0,00033
148,28 24,24
16,350
9,28
11
7,9
1,22
0,0003
153,31
23,16
15,105
8,50
12
8,3
1,22
0,0003
153,31
24,12
15,733
8,16
VI.
Pembahasan
Pengukuran aliran tunak pada saluran terbuka
Pada praktikum Pengukuran aliran tunak pada saluran terbuka
kami
melakukan beberapa kali pengambilan data pada penampang celah V dan untuk celah U. Dari masing-masing penampang dilakukan pengambilan data dengan cara mengatur bukaan katup yang berbeda-beda mulai dari bukaan katup kran terbuka penuh sampai tertutup penuh. Hal ini
bertujuan untuk mendapatkan karakteristik
pompa dan koefisien celah U dan Celah V sebelum melakukan praktikum terlebih dahulu mengecek jumlah air di penampungan jika kurang maka air tidak akan mengalir oleh karena itu harus di tambah airnya, lalu mengatur atau mengkalibrasi torka meter dengan cara membuka v-belt nya terlebih dahulu. Dari hasil percobaan celah pompa didapatkan data bahwa koefisien debit celah U adalah 0,9402dan untuk nilai koefisien debit celah V adalah 0,5610. Koefisien debit dipengaruhi oleh debit aliran secara teori dan juga aktualnya. Pengujian karakteristik dasar pompa
Dari
hasil
data
perhitungan
didapatkan
parameter-parameter
yang
menunjukkan karakteristik dasar pompa yang dapat terlihat pada grafik. 1. Kurva Energi Poros terhadap Debit
Kurva Energi Poros terhadap Debit 170.00 160.00 2 y = 2E+08x2 - 273855x + 218.01 y 150.00 = 8E+07x - 153888x + 163.47 R² = 0.9721 140.00 R² = 0.9546 130.00 120.00 110.00 ] 100.00 W 90.00 [ s 80.00 P y70.00 = 1E+08x2 - 136671x + 125.63 60.00 R² = 0.9585 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006
Q [m3/s]
n=1000 rpm n=1100 rpm n=1200 rpm Poly. (n=1000 rpm) Poly. (n=1100 rpm) Poly. (n=1200 rpm)
Untuk kurva debit terhadap daya poros didapatkan model kurva linier ke arah bawah dari data percobaan. Hal ini menunjukan bahwa semakin besar debit air dari pompa maka semakin kecil daya porosnya. Dari data kurva urutan grafik dari yang tertinggi ke paling rendah adalah rpm 1200 lalu 1100 lalu 1000 rpm maka didapatkan kesimpulan semakin tinggi kecepatan putarannya maka semakin tinggi daya poros pompa. 2. Kurva Head terhadap Debit
Kurva Head terhadap Debit 10 9 y = 2E+06x2 - 15662x + 12.605 8 R² = 0.9519 ] 7 O 2 6 2 - 21365x + 10.641 y H = 1E+07x 5 m [ y = 2E+07x2 - 31259x + 14.095 4 R² = 0.9912 H R² = 0.9097 3 2 1 0 0 0.0001 0.0002 0.0003 0.0004 0.0005 0.0006
n=1000 rpm n=1100 rpm n=1200 rpm Poly. (n=1000 rpm) Poly. (n=1100 rpm) Poly. (n=1200 rpm)
Q [m3/s]
Untuk kurva debit terhadap head kurva membentuk model polynom ke arah bawah, yang berarti semakin besar debit air dari pompa maka headnya semakin kecil. Dilakukan percobaan pada putaran yang berbeda-beda. Dari data kurva urutan grafik dari yang tertinggi ke paling rendah adalah rpm 1200 lalu 1100 dan 1000 rpm maka didapatkan kesimpulan semakin tinggi kecepatan putarannya maka semakin tinggi nilai headnya.
3. Kurva Energi Hidrolik terhadap Debit
Kurva Energi Hidrolik terhadap Debit 30.00 y = -1E+08x2 + 116510x + 0.7987 27.00 R² = 0.3937 24.00 21.00 ] 18.00 W [ 15.00 h P
n=1000 rpm
y = 142.09x 0.2402 R² = 0.408
n=1100 rpm n=1200 rpm
12.00
Poly. (n=1000 rpm)
9.002 + 73875x + 2.5926 y = -1E+08x R² = 0.9587 6.00
Power (n=1100 rpm) Poly. (n=1200 rpm)
3.00 0.00 0
0.0001
0.0002
0.0003
0.0004
0.0005
0.0006
Q [m3/s]
Untuk kurva debit terhadap daya fluida kurva membentuk model polynomial keatas, yang berarti semakin besar debit air dari pompa semakin besar pula daya hidrolik pompanya. Tetapi karena model kurva berbentuk poly maka ada masanya pula grafik menurun kebawah sehingga tidak selalu semakin besar debit semakin besar pula daya fluida pompa. Dari data kurva urutan grafik dari yang tertinggi ke paling rendah adalah rpm 1200 lalu 1100 lalu 1000 maka didapatkan kesimpulan semakin tinggi kecepatan putarannya semakin besar daya hidroliknya. Kecepatan putar 1000 rpm adalah saat daya fluida paling cepat menunjukan penurunan daya hidrolik pompa.
4. Kurva Efisiensi terhadap Debit
Kurva Efisiensi terhadap Debit 24.000
y = 1173.7x0.5269 R² = 0.8178
21.000 18.000 y = -1E+08x2 + 85908x - 0.1273 15.000 R² = 0.9747
] %12.000 [
n=1000 rpm n=1100 rpm
y = -1E+08x2 + 104685x - 6.6169 R² = 0.8547
η
9.000
n=1200 rpm Poly. (n=1000 rpm)
6.000
Power (n=1100 rpm)
3.000
Poly. (n=1200 rpm)
0.000 0
0.0001
0.0002
0.0003
0.0004
0.0005
0.0006
Q [m3/s]
Untuk kurva debit terhadap efisiensi kurva membentuk model poly keatas, yang berarti semakin besar debit air dari pompa semakin besar pula efisiensi pompanya. Tetapi karena model kurva berbentuk polynom maka ada masanya pula grafik menurun kebawah sehingga tidak selalu semakin besar debit semakin besar pula efisiensi pompa.. Dari data kurva urutan grafik dari yang tertinggi ke paling rendah adalah rpm 1200 lalu 1100 dan 1000 rpm maka didapatkan kesimpulan efisiensi tidak tergantung pada kecepatan putarannya. Dari grafik dapat diketahui bahwa pada putaran 1000 rpm didapatkan efisiensi paling tinggi dari percobaan sehingga kecepatan putaran 1000 rpm adalah kecepatan yang ideal untuk percoban ini. Dan pada rpm 1000 adalah rpm yang paling cepat menunjukan penurunan efisiensi
VII. Kesimpulan Dari hasil eksperimen yang dilakukan pada dua percobaan yakni pengukuran aliran tunak pada saluran terbuka dan pengujian karakteristik dasar pompa dapat disimpulkan bahwa :
Koefisien debit celah U adalah 0,9402
Koefisien debit celah V adalah 0,5610
Dari parameter-parameter yang telah dihitung, didapatkan karakteristik pompa sebagai berikut :
Semakin besar debit semakin kecil nilai headnya
Semakin besar nilai rpm semakin besar headnya
Efisiensi pompa rata-rata pada putaran 1000 rpm adalah 15,641 % , pada 1100 rpm =adalah 17,969 % dan pada 1200 rpm adalah 18,216 %
Kurva debit terhadap efisiensi berbentuk polynom maka dapat diketahui efisiensi maksimalnya
Semakin besar nilai kecepatan semakin besar nilai daya hidroliknya
Semakin besar debit semakin kecil daya porosnya, hal ini disebabkan karena nilai torka yang semakin tinggi ketika debit semakin rendah.
Semakin besar kecepatan putarnya semakin besar nilai daya poros pompa
DAFTAR PUSTAKA
Maridjo, Drs. 1995. Petunjuk Praktikum Mesin Konversi. Bandung: Pusat Pengembangan Politeknik, Modul Praktikum Mesin Fluida: Pengukuran aliran tuak pada saluran terbuka & pengujian karakteristik dasar pompa. Jurusan teknik konversi energi, Politeknik Negeri Bandung http://ayahmuthia.wordpress.com/2011/10/18/similarity-laws-hukum-kesebangunan pompa/ diakses pada 18-06-2014 pukul 15.25
