PENGUKURAN ALIRAN TUNAK PADA SALURAN TERBUKA DAN PENGUJIAN KARAKTERISTIK DASAR POMPA TURBIN
Disusun Oleh : Latif Wahyu
121724015
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG BANDUNG 2014
PENGUKURAN ALIRAN TUNAK PADA SALURAN TERBUKA
1.1
Tujuan Setelah mempelajari dan melakukan pengukuran aliran tunak pada saluran
terbuka mahasiswa mampu : 1.
Mempelajari tentang aliran tunak pada saluran terbuka.
2.
Menjelaskan cara penggunaan meter hook dan point pada pengukuran aliran yang melintasi celah.
3.
Menjelaskan cara penggunaan tangki volumetrik untuk pengukuran laju aliran air yang melintasi celah.
4.
Menghitung laju aliran yang melintasi celah.
5.
Menentukan faktor koreksi untuk jenis-jenis yang digunakan untuk melakukan pengukuran.
1.2
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 empat, segitiga atau trapesium, dan dapat dipasang pada aliran air sesuai yang dikehendaki. Untuk menganalisis suatu bendung perlu dilakukan asumsi berikut ini :
Tekanan pada aliran leher atas dan bawah sama yaitu tekanan atmosfer.
Plat bendung pada posisi tegak lurus dengan aliran hulu yang rata dan aliran menuju plat normal.
Puncak bendung (celah) runcing dan aliran menuju puncak bendung dalam kondisi normal.
Tekanan yang hilang diabaikan pada waktu aliran melalui bendung (weir).
Saluran seragam dengan sisi hulu dan hilir bendung.
Kecepatan aliran menuju bendung seragam dan tidak ada gelombang permukaan. Jelas bahwa model matematis dengan asumsi di atas tidak menampilkan
kondisi aliran yang nyata di dalam bendung. Meskipun demikian, hal ini diperbolehkan untuk perhitungan aliran yang melintas bendung (sebagai
pendekatan). Hasil yang diperoleh, kemudian dapat diubah agar sesuai dengan hasil aliran yang diperoleh dari percobaan. Persamaan yang digunakan dalam pendekatan tersebut adalah a.
Celah U √ Keterangan : = laju alir volume teoritis [m3/s] = lebar celah [m] = tinggi permukaan air dari dasar celah [m] = percepatan gravitasi [m/s2] Persamaan di atas tidak memberikan hasil yang akurat bila diterapkan pada pola aliran aktual dibendung. Supaya dalam perhitungan sesuai dengan analisa maka persamaan tersebut biasanya dikalikan dengan suatu koefisien debit yang ditentukan dari hasil percobaan (
). Persamaannya menjadi
√ Keterangan : = laju alir volume hasil percobaan [m3/s] = koefisien debit
b.
Celah V Untuk jumlah aliran yang kecil, bendung bentuk V banyak digunakan. Karena pada celah V terdapat sudut
maka persamaan debitnya menjadi √
Keterangan : = laju alir volume teoritis [m3/s] = tinggi permukaan air dari dasar celah [m] = percepatan gravitasi [m/s2] = besar sudut celah V [o] Persamaan di atas tidak memberikan hasil yang akurat bila diterapkan pada pola aliran aktual dibendung. Supaya dalam perhitungan sesuai dengan
analisa maka persamaan tersebut biasanya dikalikan dengan suatu koefisien debit yang ditentukan dari hasil percobaan (
). Persamaannya menjadi
√ Keterangan : = laju alir volume hasil percobaan [m3/s] = koefisien debit
B
B
Celah V
1.3
H
H Celah U
Peralatan yang Digunakan Peralatan utama yang digunakan dalam pengukuran aliran tunak pada
saluran terbuka adalah 1.
Instalasi pengujian pompa, yaitu menggunakan pompa turbin.
2.
Celah bentuk U dan V.
3.
Stopwatch.
4.
Meter Hook dan Point.
1.4 a.
Prosedur Percobaan Persiapan 1.
Pasang pompa turbin.
2.
Hidupkan pompa dan biarkan air mengisi saluran 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.
b. Prosedur Pengujian 1.
Operasikan salah satu pompa dari pompa roda gigi, pompa turbin, atau pompa sentrifugal pada putaran tertentu.
2.
Atur laju aliran (debit) air.
3.
Ukur debit riil dari tangki volumetrik dengan mengukur jumlah volume air pada tangki dan catat waktu yang diperlukan dengan menggunakan 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 kontrol untuk mengaturnya.
6.
Dapatkan faktor koreksi untuk bentuk celah yang berbeda dengan membandingkan 2 pengukuran volume yang berbeda.
1.5
Data Pengukuran
a.
Pengukuran pada celah U
No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
B [m] 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09 0,09
H [m] 33,0 32,0 29,5 27,5 26,0 24,0 21,5 20,0 17,5 15,0 11,5 8,0
⁄ 0,000590 0,000550 0,000494 0,000447 0,000423 0,000361 0,000322 0,000281 0,000244 0,000195
1 7,37 8,05 10,28 10,58 10,51 12,20 13,68 16,94 18,83 22,96 29,51 57,85
Pengukuran V = 5 liter dan t = [s] 2 3 4 5 Rata-Rata 8,48 8,40 8,50 9,63 8,48 10,10 8,93 9,63 8,73 9,09 9,55 10,29 10,54 9,93 10,12 10,58 11,23 12,38 11,16 11,19 12,95 10,29 13,24 12,18 11,83 14,00 13,92 14,09 15,10 13,86 15,37 15,46 15,70 17,46 15,53 17,23 17,22 18,57 18,99 17,79 19,66 20,74 20,82 22,44 20,50 26,78 25,09 24,92 28,16 25,58 35,70 36,07 35,36 38,42 35,01 64,35 61,64 67,77 73,63 65,05
⁄ 0,001593 0,001521 0,001347 0,001212 0,001114 0,000988 0,000838 0,000752 0,000615 0,000488
0,370 0,362 0,367 0,369 0,379 0,365 0,384 0,374 0,396 0,400
1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500
11 12 b.
0,000143 0,000077
No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0,436 0,404
400 300
Pengukuran pada celah V
No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
0,000328 0,000190
1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
H [m] 42,0 41,5 40,5 39,0 37,5 36,5 35,0 33,0 29,5 27,5 24,5 19,0
⁄ 0,000540 0,000515 0,000490 0,000458 0,000413 0,000371 0,000330 0,000290 0,000236 0,000184 0,000135 0,000069
1 9,48 8,94 9,07 10,00 11,40 12,12 15,29 13,61 18,85 24,62 33,38 66,60
Pengukuran V = 5 liter dan t = [s] 2 3 4 5 Rata-Rata 8,61 9,57 8,77 9,86 9,26 9,14 9,88 9,39 11,24 9,72 9,97 10,33 10,52 11,09 10,20 10,70 10,74 10,68 12,45 10,91 11,96 12,39 12,26 12,57 12,12 13,47 13,77 13,75 14,34 13,49 15,84 13,81 14,42 16,36 15,14 16,87 17,69 18,31 19,67 17,23 21,33 20,75 21,81 22,99 21,15 28,43 26,70 27,95 27,93 27,13 37,74 36,22 38,24 40,13 37,14 69,41 73,88 75,38 78,69 72,79
⁄ 0,000854 0,000829 0,000780 0,000710 0,000643 0,000601 0,000541 0,000467 0,000353 0,000296 0,000222 0,000118
0,632 0,621 0,629 0,646 0,641 0,616 0,610 0,621 0,670 0,622 0,607 0,584
1400 1300 1200 1100 1000 900 800 700 600 500 400 300
1.6
Perhitungan
a.
Contoh perhitungan data percobaan ke-1 untuk celah U Dari hasil pengukuran percobaan didapat = 1400 rpm
waktu :
= 7,37 s
= 8,50 s
= 0,09 m
= 8,48 s
= 9,63 s
= 0,033 m
= 8,40 s
= 0,005 m3
⁄ ⁄
√
(
√
)
⁄
⁄ ⁄ ⁄
b.
Contoh perhitungan data percobaan ke-1 untuk celah V Dari hasil pengukuran percobaan didapat = 1300 rpm
waktu :
= 9,48 s
= 8,77 s
=1
= 8,61 s
= 9,86 s
= 0,042 m
= 9,47 s
= 0,005 m3
⁄ √
⁄
(
√ ⁄ ⁄ ⁄
)
⁄
1.7
Analisa Data Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan dapat diketahui bahwa koefisien
debit atau discharge coefficient ( (
) pada pengujian menggunakan celah U
) lebih kecil daripada pengujian menggunakan
celah V (
).
Untuk aliran fluida inkompressibel, laju alir volume atau debit bernilai konstan sedangkan kecepatan alirnya berubah terhadap bentuk geometri saluran. Dari persamaan kontinuitas
, dapat diketahui bahwa laju alir volume
berbanding lurus dengan luasan hidrolik saluran (
). Sehingga apabila luasan
hidrolik semakin besar maka laju alir volume juga akan semakin besar. Pada pengujian yang telah dilakukan, untuk setiap putaran impeler pompa laju alir volume sebenarnya (
) tidak mengalami perubahan nilai baik pada
celah U maupun celah V. Tetapi debit yang didapat secara perhitungan teoritis (
) untuk celah U lebih besar daripada celah V. Hal ini disebabkan oleh
luasan hidrolik celah U lebih besar daripada celah V. Oleh karena itu, discharge coefficient (
1.8
) celah U lebih kecil daripada celah V.
Kesimpulan Dari hasil analisa dan perhitungan yang telah dilakukan dapat diambil
beberapa kesimpulan, yaitu : 1.
Koefisien debit atau discharge coefficient (
) rata-rata pada pengujian
menggunakan celah U adalah 0,384. 2.
Koefisien debit atau discharge coefficient (
) rata-rata pada pengujian
menggunakan celah V adalah 0,625. 3.
Laju alir volume berbanding lurus dengan luasan hidrolik saluran.
1.9
Saran Sebaiknya pengujian debit atau laju alir volume untuk fluida inkompressibel
pada saluran terbuka ini menggunakan celah yang memiliki luasan hidrolik yang kecil sehingga hasil perhitungan debit teoritisnya dapat mendekati debit sebenarnya.
PENGUJIAN KARAKTERISTIK DASAR POMPA TURBIN
2.1
Tujuan Setelah mempelajari dan melakukan pembelajaran tentang karakteristik dsar
pompa turbin mahasiswa mampu : 1.
Hubungan Head dan laju alir volume (debit) air yang dihasilkan oleh suatu jenis pompa pada putaran n tertentu.
2.
Menggambar diagram/kurva yang dibentuk oleh hubungan Head dan alju alir volume.
3.
Menghitung energi poros/daya yang diberikan untuk kerja pompa .
4.
Menghitung energi hidrolik yang dihasilkan oleh kerja pompa .
5.
2.2
Menghitung kecepatan spesifik
.
Dasar Teori
2.2.1 Persamaan Euler (Persamaan Utama Mesin Arus Aliran Fluida) Dalam satuan SI (Le Système International d’Unités), head H sering kali dinyatakan dalam energi spesifik Y, yaitu energi mekanik yang dikandung oleh aliran persatuan massa (1 kg zat cair). Satuan Y adalah [J/kg]. Persamaan energi dapat ditulis :
Torsi yang bekerja pada poros pompa diteruskan oleh rangkaian sudu-sudu pada roda jalan sehingga menimbulkan kecepatan absolut fluida ν1 dan ν2 dengan komponen tangensial ν1u dan ν2u. Torsi di antara sisi bagian masuk (subskrip 1) dan sisi bagian keluar (subskrip 2) dapat dihitung menggunakan persamaan :
Keterangan : = massa fluida yang mengalir = jari-jari
= besarnya perubahan
Gambar 1 Aliran fluida pada roda jalan (impeller) pompa dengan u = kecepatan keliling sudu [m/s],
= kecepatan absolut fluida [m/s],
= kecepatan relatif [m/s],
= panjang radius (jari-jari)
[m], r1 sisi bagian masuk dan r2 sisi bagian keluar.
Torsi dan daya poros dinyatakan sebagai berikut : ̇ ( ω ̇ (
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
)
)
̇(
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
)
Kecepatan keliling dinyatakan: Didapat persamaan Euler ⁄ ̇
⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ - ⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗
Head (energi per satuan berat);
( ⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗
⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ )
Selanjutnya persamaan Euler menyatakan bahwa kecepatan keliling U yang sama, besarnya head pada dasarnya tergantung pada besarnya ν1u, hal ini menunjukkan besarnya sudut sudu mempunyai pengaruh. Jika v1 tegak lurus u1 maka ν1u = 0 persamaan menjadi lebih sederhana : ( ⃗⃗⃗⃗⃗ ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ ) U1
v1 v1u= 0
U2
w1 w1
V2 V2
Gambar 2 Diagram kecepatan (segitiga kecepatan)
w2 W2u
2.2.2 Pengertian Pompa Pompa adalah suatu alat yang berfungsi untuk mengalirkan, memindahkan dan mensirkulasikan zat cair incompressible dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara menaikan tekanan dan kecepatan, atau dengan kata lain pompa adalah alat yang merubah energi mekanik dari suatu alat penggerak (driver) menjadi energi potensial yang berupa head, sehingga zat cair tersebut memiliki tekanan sesuai dengan head yang dimilikinya Agar zat cair tersebut mengalir, maka diperlukan energi tekan yang diberikan pompa, dan energi tekan ini harus mampu membatasi berbagai macam kerugian yang terjadi sepanjang lintasan atau intalasi pipa yang dilalui zat tersebut. Perpindahan zat cair ini dapat mendatar, tegak lurus atau arah campuran keduanya. Pada perpindahan zat cair yang tegak lurus harus dapat mengatasi hambatan-hambatan, seperti yang terdapat pada pemindahan zat cair arah mandatar, yaitu adanya hambatan gesekan. Hambatan gesekan ini akan mempengaruhi kecepatan aliran dan adanya perbedaan head antara sisi isap (suction) dengan sisi tekan (discharge).
2.2.3 Pompa Turbin Pompa turbin dikenal juga sebagai pompa regeneratif atau pompa peripheral dengan sudu-sudu impeller lurus terletak di dalam rumah pompa. Pompa ini tak mampu priming sendiri dan dioperasikan dengan bagian sisi isap yang tergenang air. Jika rotor berputar, cairan terbawa mengelilingi ruang pada kecepatan yang bergerak dari nol pada permukaan rumah pompa sampai kecepatan maksimum pada permukaan rotor. Jika cairan tak begitu kental tak akan ada keluaran. Oleh karena itu, pompa turbin dikelompokan sebagai pompa cairan kental (pompa viskositas). Motor pompa turbin berada di atas level air, namun ada juga motor yang berada dibawah permukaan air bergatung pada penggunaannya. Total energi yang didapat dari pompa dipindahkan dari sumbernya ke tangki penyimpanan untuk titik pembuangannya dikenal sebagai head total (ketinggian total). Total head dari tenaga pompa turbin dapat melebihi ratusan kaki (diatas 70 m).
Gambar 3 Komponen-komponen pompa turbin
Dalam pengoprasiannya, air yang masuk ke tengah perputaran impeller, dikenal sebagai impeller eye. Batang pompa adalah batang baja yang mentransfer tenaga dari motor atau mesin putar ke impeller. Lebih lanjut lagi, air yang terus menjadi cepat dan mendorong air di sekitar baling-baling dari impeller ke impeller berikutnya, terus berlanjut hingga akhirnya meninggalkan pompa. Tenaga listrik yang berubah menjadi energi mekanik, memastikan air yang mengalir berada dibawah tekanan spesifik. Sebagai hasil dari mekanisme tersebut, air yang berasal dari sumber akan lebih banyak masuk pompa. Sebagai namanya, turbin pompa dibawah level air terdiri dari sebuah motor dibawah level air. Pompa ini dipasang hanya diatas motor dan kedua komponen ini tergantung pada keadaan air. Pompa dibawah level air digunakan pada impeler terbuka dan mudah dipasang serta dipelihara. Pompa bekerja hanya dengan tenaga listrik dan dapat dipakai untuk pemompaan air dari sumur yang sangat dalam dan sumur yang berbelok-belok.
Pada umumnya pompa turbin memiliki ketinggian (head) yang konstan, dan aliran air disamakan dengan tekanan yang tinggi. Tahapan dapat dihubungkan secara seri untuk meningkatkan kapasitas ketinggian (head) pompa. Dua tipe keadaan pompa turbin adalah dibawah permukaan turbin pompa dan di dalam sumur pompa turbin, dikenal sebagai pompa turbin vertikal.
Gambar 4 aliran fluida pada impeler
Sumur dalam atau pompa turbin vertikal adalah khusus pabrik untuk memompa air dan sumur. Pompa turbin vertikal lebih murah daripada pompa turbin dibawah level air dengan diameternya yang kecil. Pompa ini terdiri dari impeller terbuka atau impeller yang terbuka setengah. Sebuah impeller harus bekerja sesuai fungsi sebuah pompa pada waktu tertentu. Pompa turbin vertikal digunakan dalam sumur dengan keadaan permukaan air yang terus menerus naik. Pompa ini dapat bekerja dengan dua tenaga yakni tenaga tenaga pembakaran dalam dan tenaga listrik. Pemasangan dan perbaikan pompa ini lebih sulit dan mahal daripada pompa sentrifugal lainnya. Walaupun itu merupakan kekurangannya, pompa turbin dapat menghasilkan kecepatan yang tinggi dan efisiensi yang tinggi. Parameter penting yang harus diamati di dalam pengujian pompa adalah
Kapasitas pompa, Q (m3/s) yaitu laju aliran volume (debit) air yang dihasilkan pompa.
Tinggi tekanan pompa, H (m) adalah sebuah selisih netto kerja masukan dan keluaran. [
]
[
]
Keterangan : = head pompa [Nm/N] = tekanan fluida [Pa] = perbedaan ketinggian permukaan fluida [m] = kecepatan alir fluida [m/s] = percepatan gravitasi [m/s2]
Daya Hidrolik,
Keterangan : = head pompa [Nm/N] = perbedaan ketinggian permukaan fluida [m] = laju alir volume [m3/s] = percepatan gravitasi [m/s2]
Daya poros,
Keterangan : = putaran poros pompa [rpm] = momen putar [N.m]
Efisiensi, Untuk mengatasi rugi-rugi, energi yang diperlukan pompa yang sebenarnya (aktual) lebih besar dari energi hidrolik. Perbandingan energi antara daya hidrolik ( ) dan daya poros ( ) disebut efisiensi pemompaan ( ) dapat ditulis dalam bentuk persamaan berikut :
Keterangan : = daya hidrolik [W] = daya poros [W]
Berikut ini tabel keuntungan dan kerugian dari pompa turbin. Keuntungan Kerugian Menghasilkan tekanan keluaran dan Laju alir volume kecil head yang tinggi Tight internal clearances require Dapat mengatasi campuran cair-uap clean (no-solids) liquids Laju alir volume tidak terlalu berubah Particularly susceptible to damage ketika terjadi perubahan tekanan from improper assembly Tidak mudah untuk mengatur Compact design performanya 2.2.4 Spesifikasi dan Performa Pompa Turbin Spesifikasi awal dalam pertimbangan ketika pemilihan pompa turbin adalah besar laju alir fluida yang dapat dihasilkan, head pompa, tekanan, daya, power rating, outlet diameter, dan temperatur kerja.
Gambar 5 Performance Curve dari pompa turbin
2.2.5 Bentuk Geometeris Roda Jalan Ukuran-ukuran utama roda jalan pompa (impeller) ditentukan oleh jumlah putaran tiap menit n [rpm], kapasitas (laju alir volume) ̇ [m3/s] dan tinggi energi tekan (Head) H [Nm/N = J/N] secara bersama-sama. Makin besar energi tinggi tekan (Head) yang diinginkan, maka perbandingan D2/D1 dibuat makin besar, untuk mendapatkan gaya sentrifugal yang diinginkan. Makin besar kapasitas volume fluida yang dipompakan, roda jalan dibuat makin lebar. Namun hal ini terbatas, karena adanya kerugian gesekan, kecepatan fluida masuk, kemampuan
mengisap dan bahaya kavitasi. Dengan bertambahnya kapasitas fluida yang dialirkan pompa, akan berlaku ketentuan bentuk sudunya melalui sudut sudu keluar β2 sebagai berikut : H U C2u
α2
C
x
β2
>
β2
=
β2
W2
C2
β2 <90o V
Gambar 6 Posisi
β2 = 90o β2 > 90o β2 < 90o
dan diagram kecepatan
Bentuk sudu berakhir secara radial, Cotg β2 = 0 ; 2 tinggi energi tekan (head) Hth= U2 /g konstan Bentuk sudu melengkung ke depan, cotg β2 = negatif, tinggi energi tekan akan naik sesuai dengan bertambahnya kapasitas Bentuk sudu melengkung ke belakang, cotg β2 positif, tinggi energi tekan pompa turun sesuai dengan bertambahnya kapasitas.
Gambar 7 Bentuk geometri sudu jalan (impeller) berdasarkan kecepatan spesifik
Gambar 8 Bentuk geometrik sudu jalan (impeller)
2.3
Peralatan yang Digunakan Peralatan utama yang digunakan dalam pengukuran aliran tunak pada
saluran terbuka adalah 1.
Instalasi pengujian pompa, yaitu menggunakan pompa turbin.
2.
Celah bentuk U dan V.
3.
Stopwatch.
4.
Meter Hook dan Point.
2.4
Prosedur Percobaan
a.
Persiapan 1.
Periksa air pada tangki air, buka katup yang memisahkan tangki dengan bagian isap pompa turbin.
2.
Pindahkan kabel daya dan peralatan ukur pump test rig pompa turbin
3.
Priming terlebih dahulu meter tekanan isap.
4.
Kalibrasi meter torsi.
5.
Pada operasi awal katup keluaran jangan ditutup rapat.
6.
Periksa ketel udara di atas pompa turbin jangan sampai terisi penuh air . Usahakan ada udara di ruang ketel udara. Dengan demikian fluktuasi tekanan dapat direndam. Pemeriksaan ada udara dan tidak dapat dilihat pada pipa transparan yang terletak pada ketel udara. Dengan mengatur katup pada ketel udara maka banyak sedikitnya udara di ruang ketel udara dapat cepat diubah-ubah.
7.
Jika pengujian menggunakan meter indikator, pasang meter indikator pada pompa turbin sebelum pengujian dilakukan.
b.
Prosedur Pengujian 1.
Siapkan data pengamatan.
2.
Ukur parameter laju aliran (Q) tinggi tekanan (H), torsi (T) untuk putaran tertentu laju aliran berubah-ubah.
3.
Ulangi percobaan di atas untuk putaran yang bervariasi.
4.
Hitung daya pompa hidrolik dan efisien pompa.
2.5
Data Pengukuran
a.
Pengukuran pada putaran n = 1000 rpm
No. 1 2 3 4 5
No. 1 2 3 4 5 b.
2,00 1,90 1,80 1,80 3,50
-1,75 -1,80 -1,80 -1,80 -1,25
1,00 0,93 0,95 0,95 1,00
Posisi Valve 0o 360 o 720 o 1080 o 1440 o
Htotal [m] 3,75 3,70 3,60 3,60 4,75
0,000446 0,000441 0,000445 0,000444 0,000347
1 3,78 3,69 3,60 3,78 4,68
V = 0,002 m3 dalam t = [s] 2 3 4 5 4,63 4,95 4,46 4,59 5,04 4,68 4,59 4,68 5,04 4,54 4,73 4,54 5,08 4,50 4,68 4,46 6,30 5,53 5,94 6,35
16,366 15,956 15,684 15,649 16,131
104,667 97,340 99,433 99,433 104,667
0,156 0,164 0,158 0,157 0,154
Rata2 4,48 4,54 4,49 4,50 5,76
7,839 7,871 8,075 8,066 5,791
Pengukuran pada putaran n = 1100 rpm
No. 1 2 3 4 5
2,00 2,10 2,00 2,00 3,50
-2,40 -2,40 -2,40 -2,40 -1,95
1,07 1,07 1,10 1,90 1,13
1 3,33 4,09 3,51 4,14 3,96
V = 0,002 m3 dalam t = [s] 2 3 4 5 4,63 4,10 4,18 4,19 4,91 4,59 3,73 4,91 4,63 3,92 4,23 4,32 4,64 3,91 4,50 4,46 4,86 5,04 4,81 4,68
Rata2 4,09 4,45 4,12 4,33 4,67
No. 1 2 3 4 5 c.
Posisi Valve 0o 360 o 720 o 1080 o 1440 o
Htotal [m] 4,40 4,50 4,40 4,40 5,45
0,000489 0,000450 0,000485 0,000462 0,000428
21,064 19,799 20,880 19,877 22,828
123,193 123,193 126,647 218,753 130,101
0,171 0,161 0,165 0,091 0,175
8,011 7,551 7,976 7,782 6,382
Pengukuran pada putaran n = 1200 rpm
No. 1 2 3 4 5
No. 1 2 3 4 5
2,20 2,20 2,20 2,20 4,00
-2,80 -2,75 -2,80 -2,50 -2,25
1,30 1,30 1,30 1,30 1,32
Posisi Valve 0o 360 o 720 o 1080 o 1440 o
Htotal [m] 5,00 4,95 5,00 4,70 6,25
0,000498 0,000503 0,000482 0,000530 0,000457
1 3,91 3,69 3,60 3,15 3,37
V = 0,002 m3 dalam t = [s] 2 3 4 5 3,96 3,74 4,05 4,41 4,19 4,00 4,05 3,96 3,82 4,01 4,96 4,36 4,05 3,92 3,82 3,92 4,86 4,37 4,63 4,64
24,366 24,341 23,568 24,374 27,951
163,280 163,280 163,280 163,280 165,792
0,149 0,149 0,144 0,149 0,169
Rata2 4,01 3,98 4,15 3,77 4,37
8,011 8,108 7,879 8,656 6,492
2.6
Perhitungan Contoh perhitungan data percobaan ke-1 pada putaran n = 1000 rpm Dari hasil perhitungan percobaan didapat = 2,00 m
=
= -1,75 m
Posisi Valve
= Terbuka penuh = 0,002 m3
= 1,00 Nm
Dari Thermodynamics Saturated water—Temperature table massa jenis air ⁄
( ) pada suhu 25oC adalah
. ⁄
(
)
⁄
⁄
(
⁄
2.7
⁄
⁄ ) (
)
⁄
⁄
Analisa Data
2.7.1 Pengaruh Perubahan Nilai Debit Terhadap Head Pompa pada Putaran Konstan Persamaan head pompa ( ) [
]
[
]
Persamaan debit ( ) , berarti kecepatan alir ( ).
. Semakin besar nilai debit maka semakin besar nilai dapat berupa rugi gesekan
,
,
berati semakin besar nilai kecepatan alir maka semakin besar rugi gesekan yang terjadi. Karena pengurangan yang dilakukan oleh rugi gesekan lebih besar daripada penambahan oleh nilai dari kecepatan alirnya maka semakin
besar nilai laju alir volume maka alan membuat berkurangnya nilai head pompa. , dari persamaan tersebut dapat diketahui bahwa head pompa berbanding terbalik dengan debit (
). Berarti semakin besar nilai debit
maka semakin kecil nilai head pompa.
2.7.2 Pengaruh Perubahan Nilai Debit Terhadap Daya Poros pada Putaran Konstan , pada putaran konstan nilai momen putar mempengaruhi perubahan nilai daya poros. Dari persamaan efisiensi
, maka
. Dari persamaan tersebut dapat diketahui bahwa (
) nilai head pompa berbanding terbalik dengan debit, dengan
bertambahnya nilai debit maka head pompa menurun. Dan juga karena (
) nilai head pompa berbanding lurus dengan nilai daya hidrolik
dan daya poros maka dengan berkurangnya head pompa maka menyebabkan menurunnya nilai daya poros.
2.7.3 Pengaruh Perubahan Nilai Debit Terhadap Daya Hidrolik pada Putaran Konstan , dari persamaan tersebut dapat diketahui bahwa ( nilai head pompa berbanding terbalik dengan debit dan (
)
) nilai head
pompa berbanding lurus dengan nilai daya hidrolik. Apabila debit mengalami penambahan maka debit mengalami penambahan maka head pomp akan amenurun. Dan menyebabkan daya hidrolik mengalami penurunan nilai.
2.7.4 Pengaruh Perubahan Nilai Putaran Impeler Pompa Terhadap Debit, Daya Hidrolik, dan Daya Poros , dari persamaan beikut dapat diketahui bahwa daya poros berbanding lurus dengan putaran impeler pompa (
). Sehingga
bertambahnya putaran impeler pompa maka akan membuat daya poros mengalami penambahan. , dari persamaan berikut dapat diketahui bahwa daya hidrolik yang dihasilkan pompa berbanding lurus dengan daya poros (
).
Dengan bertambahnya daya poros karena bertambahnya putaran impeler pompa maka daya hidrolik yang dihasilkan juga akan semakin bertambah. , dari persamaan berikut dapat diketahui bahwa daya hidrolik yang dihasilkan pompa berbanding lurus dengan debit aliran fluida (
). Dengan bertambahnya daya hidrolik karena bertambahnya daya
poros maka debit aliran fluidanya akan semakin bertambah.
2.7.5 Bentuk Geometrik Impeler Pompa Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan didapat bahwa putaran spesifik impeler pompa
. Dan karena nilai head pompa
berbanding terbalik dengan debit (
) maka dari tabel bentuk geometri
sudu jalan pompa dapat diketahui bahwa sudu jalan pompa turbin yang digunakan pada pengujian ini berbentuk melengkung ke belakang dengan bernilai positif atau
. Gambar bentuk geometrik sudu jalan/
impelernya sebagai berikut. 𝐻
𝛽
𝑜
𝑄
2.8
𝑟𝑝𝑚
Kesimpulan Dari hasil analisa dan perhitungan yang telah dilakukan dapat diambil
beberapa kesimpulan, yaitu :
1.
Pada putaran impeler pompa konstan, penambahan nilai laju alir volume fluida akan membuat nilai daya poros, daya hidrolik, dan head pompa mengalami penurunan.
2.
Bertambahnya putaran impeler pompa akan membuat nilai daya poros, daya hidrolik, dan head pompa mengalami peningkatan.
3.
Bentuk geometri sudu jalan atau impeler pompa turbin yang digunakan pada pengujian ini adalah melengkung ke belakang dengan atau
4.
bernilai positif
.
Nilai efisiensi pompa turbin yang digunakan pada pengujian ini mempunyai nilai maksimum untuk putaran dan laju alir volume tertentu.
2.9
Saran Mengurangi head kerugian mayor yang disebabkan oleh adanya gesekan
antara fluida yang mengalir dengan saluran jika memungkinkan, sehingga head pompa yang dihasilkan bertambah. Dan perlu adanya kalibrasi dalam pengukuran momen putar setiap perubahan putaran impeler pompa.
Grafik Head Pompa ( 7.00 6.00
) Terhadap Debit ( ) y = 4E+08x2 - 387446x + 105.43 R² = 0.9331
y = 6E+08x2 - 557743x + 136.06 R² = 0.9849
5.00
n = 1000 rpm n = 1200 rpm
4.00
n = 1100 rpm 3.00 2.00
Poly. (n = 1000 rpm)
y = 1E+08x2 - 88346x + 23.676 R² = 0.9827
Poly. (n = 1200 rpm) Poly. (n = 1100 rpm)
1.00 0.00 0.000340
0.000390
0.000440
0.000490
Grafik Daya Poros (
0.000540
) Terhadap Debit ( )
250.00 y = 1E-10x-3.602 R² = 0.6399 200.00
y = -31870x + 179.53 R² = 0.5842
150.00
n = 1000 rpm n = 1100 rpm n = 1200 rpm Poly. (n = 1000 rpm)
100.00
50.00
Power (n = 1100 rpm)
y = 7E+09x2 - 6E+06x + 1196.1 R² = 0.4908
0.00 0.000340
0.000390
0.000440
0.000490
Linear (n = 1200 rpm)
0.000540
Grafik Efisiensi ( ) Terhadap Debit ( ) 0.600
0.500
0.400 n = 1000 rpm n = 1100 rpm n = 1200 rpm
0.300 y = -2E+17x4 + 5E+14x3 - 3E+11x2 + 1E+08x - 11330 R² = 1 0.200
Poly. (n = 1000 rpm) Poly. (n = 1100 rpm) Poly. (n = 1200 rpm)
y = 2E+12x3 - 3E+09x2 + 1E+06x - 160.12 R² = 0.985 0.100 y = 2E+16x4 - 4E+13x3 + 3E+10x2 - 9E+06x + 1179 R² = 1 0.000 0.000340 0.000360 0.000380 0.000400 0.000420 0.000440 0.000460 0.000480 0.000500 0.000520 0.000540
Grafik Daya Hidrolik (
) Terhadap Debit ( )
30.000 y = 2E+09x2 - 2E+06x + 430.52 R² = 0.8262 25.000 y = 2E+09x2 - 2E+06x + 549.27 R² = 0.9649 20.000 n = 1000 rpm n = 1100 rpm n = 1200 rpm
15.000 y = 3E+08x2 - 252420x + 65.671 R² = 0.138 10.000
5.000
0.000 0.000340 0.000360 0.000380 0.000400 0.000420 0.000440 0.000460 0.000480 0.000500 0.000520 0.000540
Poly. (n = 1000 rpm) Poly. (n = 1100 rpm) Poly. (n = 1200 rpm)
DAFTAR PUSTAKA [1]
Anonim. Regenerative Turbine Pump. Diakses : http://www.pumpscout. com/all-pump-types/regenerative-turbine-pumps-ptid72.html [01 Juni 2014]
[2]
______. Regenerative Turbine Pump Introduction. Diakses : http:// www.lytron.com/Tools-and-Technical-Reference/ApplicationNotes/Regenerative-Turbine-Pumps [01 Juni 2014]
[3]
______. Regenerative Turbine Pump Principles. Diakses : http://www. mthpumps.com/turbine.html [01 Juni 2014]
[4]
______. The Working Principle of Regenerative Turbine Pump. Diakses : http://www.winstonengineering.com.sg/products/nikuni/turbine_works.htm [01 Juni 2014]
[5]
______.
Turbine
Pump
Information.
Diakses
:
winstonengineering.com.sg/products/nikuni/turbine_works.htm
http://www. [01
Juni
2014] [6]
Block, Heinz P, Allan R. Budris. 2004. Pump User’s Handbook : life extention. Marcel Dekker, Inc : Amerika Serikat
[7]
Karassik, Igor J. , dkk. 2001. Pump Handbook (3th Edition). Mc-Graw Hill Company, Inc : Amerika Serikat
Lampiran 1 Pump Efficiency and Impeller Geometry Chart
