Mata Kuliah
“TME 4823 – Mesin-Mesi Mesin-Mesin n Fluida” Pertemuan Materi
: 3 (8 Desember 2012) : Contoh Soal Pompa Sentrifugal
Dosen Dosen Pengasu Pengasuh h
: Muham Muhamma mad d Penta Penta Helios Helios,, S.T., S.T., M.T., M.T., M.Eng. M.Eng. Universitas Taman Siswa Palembang Semester ganjil/2012
Contoh Soal: (Pompa Sentrifugal) No.1
Sebuah pompa sentrifugal mengeluarkan air pada kecepatan 110 liter/s pada kecepatan 1450 rpm dengan head 23 meter. Diameter impeller adalah 250 mm dengan lebar 50 mm. Jika efisiensi manometrik 75%, carilah sudut sudu pada sisi keluar.
Jawab Diketahui: Q = 110 liter/s = 0,11 m3/s; N = 1450 rpm; Hm = 23 m; D1 = 250 mm = 0,25 m; b = 50 mm = 0,05 m ηman = 75% = 0,75 Tanya: ϕ = …... ?
(1) Mencari kec. tangensial sudu pada sisi keluar
v1 v1
(2) Mencari debit pompa
πD1 N
Q πD1b1Vf1
60 π(0,25)(1450)
0,11 π(0,25)(0,05)(Vf1 )
60
3,82 m
Vf1
s
Hm Vw1.v1
tan φ
23 0,75 Vw1.19
tan φ
9.81 11,9 0,75
s
(4) Sudut sudu pada sisi keluar
g
Vw1
0,039
Vf1 Vf 2,8 m
(3) Mencari efisiensi manometrik
η
0,11
15,9 m
s
Vf1 v1 Vw1 2,8 19 15,9
tan φ 0,9032 φ
42,1
No.2
Diketahui: D D1 Q N Vf = Vf1 f Disap Dhantar P
= 150 mm = 0,15 m; = 250 mm = 0,25 m; = 50 liter/s = 0,05 m 3 /s; = 1500 rpm; = 2,5 m/s; = 300; = 150 mm = 0,15 m; = 100 mm = 0,1 m; = 18 kW
Sebuah pompa sentrifugal mempunyai impeller dengan diameter dalam dan luar masing-masing150 mm dan 250 mm. Pompa memompa air sebesar 50 liter per detik pada 1500 rpm. Kecepatan aliran melalui impeller adalah konstan pada 2,5 m/s. Sudu berbentuk kurva melengkung ke belakang dengan sudut 300 terhadap tangen sisi keluar. Diameter pipa hisap dan hantar masing-masing adalah 150 mm dan 100 mm. Head tekanan pada sisi hisap 4 m dibawah atmosfir dan sisi hantar 18 m di atas atmosfir. Daya yang diperlukan untuk menggerakkan pompa adalah 18 kW. Carilah (i) sudut sudu sisi masuk, (ii) efisiensi keseluruhan, dan (iii) efisiensi manometrik.
(i) Sudut sudu sisi masuk
Berdasarkan persamaan Bernoulli untuk sisi masuk dan sisi keluar sudu pompa, dapat ditulis bahwa: Energi pada sisi keluar = Energi pada sisi masuk + Kerja yg dilakukan sudu
P1 m
V12 2g
P m
V2 2g
Vw1.v
P1
g
m
P m
V2 2g
Persamaan ini menunjukkan adanya kenaikan tekanan air sebesar:
P1 m
P m
Pada saat mengalir melalui sudu pompa sentrifugal P m P1 m
= Hatm – 4 = 10,3 – 4 = 6,3 m = Hatm + 18 = 10,3 + 18 = 28,3 m
V12 2g
Vw1.v g
(1) Mencari kec. tangensial sudu pada sisi masuk
v v
πDN 60 π(0,15)(1500) 60
(2) Sudut sudu pada sisi masuk
tan θ
11,8 m
tan θ
s
Vf v 2,5 11,
tan θ 0,2119 θ
12
(ii) Efisiensi keseluruhan (1) Mencari luas penampang pipa isap dan hantar
Aisap Aisap
π 4 π 4
D
A hantar
0,152
A hantar
2
isap
Aisap 17,67 x 10-3 m 2
π 4 π 4
D hantar 2 0,12
A hantar 7,854 x 10-3 m 2
(2) Mencari kec. air pada pipa isap dan hantar
Visap
Q Aisap
Vhantar
0,05 17,67 x10-3
Q A hantar
2,83 m/s
0,05 7.854 x10-3
6,37 m/s Dengan menggunakan persamaan bernoulli:
P1 V12 P V 2 Hm m 2g m 2g 6,372 2,832 H m 28,3 6,3 2 x 9,81 2 x 9,81 H m 30,4 6,7 H m 23,7 m Daya yang diperlukan pompa: P
mQH m η0 1 (kg/s) x 9,81 (m/s 2 ) x 0,05 (m 3 /s) x 22 (m)
0
0
59 .95 %
18 (kW)
(iii) Efisiensi manometrik
Dari segitiga kecepatan: (1) Kec. tangensial sudu pada sisi keluar
v1 v1
πD1 N 60 π(0,25)(1500) 60
(2) Kec. pusaran air pada sudu keluar
Vw1 v1
19,6 m
Vf1 tan θ 2,5
Vw1 19,6
s
Vw1 19,6
tan 30 2,5
0,5774
Vw1 15,3 m/s (3) Efisiensi manometrik Hm ηman Vw1.v1
g ηman
23,7 15,3.19,6 9,81
ηman 77,2%
