1. pengujian pompa & turbin

Semester Genap 2013-2014 Pengujian Pompa dan Turbin Pelton

PENGUJIAN UNJUK KERJA POMPA DAN TURBIN

1. PERALATAN UJI1.1 Modul Utama

Modul Utama Pompa Sentrifugal meliputi:1. Sebuah rangkaian pompa sentrifugal .2. Sebuah reservoir air.3. Sebuah Bingkai Instrumen yang memegang instrumen termasuk Layar

Tekanan Digital (DP1)4. Sebuah Venturi untuk mengukur aliran.5. Pipa kerja dengan katup-katup.

Gambar 1 Modul utama pompa sentrifugal, terpasang bersama Dinamometer Universal, Dinamometer Turbin dan sebuah turbin yang dapat diganti-ganti

Laboratorium Konveris Energi\Teknik Mesin UNRAM Halaman 1 dari 45


Pompa sentrifugal adalah pompa rotodynamic. Pompa ini menggunakan putaran impeller untuk mendorong fluida melalui badannya dengan cara menaikan tekanan pada keluarannya. Fluida masuk pompa dengan arah aksial dan keluar dengan arah radial. Lihat Gambar 2 dan 3.

Gambar 2 Penampang pompa sentrigual dengan potongannya

Gambar 3 Impeller/sudu pompa. Terdapat enam buah sudu yang dipasang simetris.



Air bergerak dari reservoir, melalui saringan dan katup satu arah, naik ke atas ke katup inlet pompa, kemudian melalui pompa. Pompa mendorong air melalui katup outlet (delivery) dan kemudian melewati sebuah venturi.Venturi ini bekerja dengan layar yang menampilkan tekanan untuk mengukur aliran dari pompa. Air bergerak dari Venturi dan kembali ke bawah menuju reservoir. Jika turbin air terpasang, maka air bergerak dari venturi, melalui turbin dan kembali ke reservoir.

Gambar 5 Bagian atas rangka, menampilkan bagian-bagian penting

1.2 Pembaca Tekanan Digital


Gambar 4 Tata letak instalasi pompa sentrifugal


Gambar 6 Pembaca tekanan digital

Alat pembaca tekanan digital mencakup empat sensor tekanan elektronik. Satu sensor memiliki differensial tapping (ΔP1) untuk venturi meter, dan tiga lainnya memiliki tapping tunggal. Masing-masing alat mempunyai lubang pelepas untuk melepas udara yang terjebak pada setiap awal percobaan.

Transduser tekanan P2, dan P4 terhubung ke tapping dalam pipa untuk mengukur tekanan inlet dan outlet pompa (dan turbin). P3 tidak digunakan pada peralatan ini.CATATAN : Udara yang terjebak akan menghasilkan pembacaan tekanan yang salah.

1.3 Dinamometer TurbinDinamometer Turbin adalah alat pengereman gesek sederhana. Saat Anda

memutar kontrol torsi, menyebabkan tertariknya sabuk melawan output drum dari turbin. Hal ini memberikan beban ke turbin. Sebuah sensor gaya dan sebuah tuas bekerja dengan sabuk untuk mengukur torsi sebagaimana beban yang Anda berikan. Hasil dari torsi dan kecepatan poros menghasilkan daya mekanis atau daya poros yang turbin serap dari air yang mengalir.

1.4 Turbin Pelton


Gambar 7 Dinamometer Turbin (kiri) dan dinamometer yang sudah terpasang dengan turbin (kanan)


Gambar 8 Turbin Pelton

Gambar 9 Cara kerja turbin Pelton

Turbin Pelton (Turbin Pelton) adalah turbin yang efisien. Turbin ini adalah Turbin Air Impuls, yang dikembangkan oleh Lestor Allan Pelton, penemu dari Amerika. Bagian yang bergerak adalah sebuah turbin besar atau 'runner' yang memiliki sudu khusus berbentuk ember yang efisien menangkap energi dari air yang menghantam sudu tersebut. Sudu yang berbentuk ember berpasangan untuk menyeimbangkan turbin dan mentransfer energi dengan baik. Air masuk ke turbin melalui sebuah nozzle di ujung katup. Nozzle mengarahkan air ke sudu, untuk memberikan transfer energi air ke turbin. Energi dari air menggerakkan turbin. Ujung nozel yang dapat diatur memungkinkan praktikan menemukan pengaruh perubahan kecepatan air dari jet yang menghantam sudu.

Turbin Pelton adalah turbin yang efisien (turbin industri dapat mencapai efisiensi 85-90%), bekerja baik dengan laju aliran rendah dan tekanan inlet tinggi.

1.5 Turbin Baling-baling (Propeller Turbine)Turbin Propeller adalah turbin reaksi aliran aksial, mirip yang

dikembangkan oleh Profesor Viktor Kaplan, kecuali dengan sudu tetap. Bagian yang bergerak adalah baling-baling (runner), mirip dengan baling-baling yang digunakan untuk mendorong perahu, kapal dan kapal selam di air. Air masuk ke turbin di sudut kanan. Air berputar mengelilingi dudukan berbentuk spiral (volute) di bagian luar baling-baling. Turbin mempunyai sudu pengarah yang dapat diatur antara terbuka penuh dan tertutup penuh. Pengarah ini mengatur aliran air di



turbin dan mengarahkan air pada sudut bagian belakang baling-baling. Sudu dari baling-baling menyerap energi air dan baling-baling pun berputar.

Untuk bekerja dengan benar turbin ini harus terisi penuh dengan air. Akan tetapi, kavitasi dapat terjadi dimana air keluaran turbin mempunyai energi potensial yang tinggi (misalnya - ketika dipasang di atas sebuah waduk atau bendungan). Kavitasi ini dapat merusak turbin.

Gambar 11 Cara kerja turbin Propeller

Turbin Propeller dan Turbin Kaplan adalah turbin efisien (efisiensi turbin industri bisa lebih dari 90%) yang bekerja baik pada laju aliran yang sangat tinggi dan tekanan inlet yang rendah.

1.6 Turbin Francis

Gambar 12 Turbin Francis


Gambar 10 Turbin Baling-baling (Propeller Turbine)


Gambar 13 Cara kerja turbin Francis

Turbin Francis adalah turbin reaksi aliran radial yang dikembangkan oleh James B Francis, insinyur Inggris-Amerika. Bagian bergeraknya (runner) adalah sebuah impeller radial. Air masuk ke turbin pada sudut kanan dari putaran impeller. Air bergerak di sekitar dudukan spiral (volute) di sekitar impeller. Turbin mempunyai sudu pengarah yang diatur antara terbuka penuh dan tertutup penuh. Pengarah ini mengatur aliran air di turbin dan mengarahkan air pada sudut di atas lengkungan sudu. Sudu menyerap energi dari air dan memutar baling-baling. Untuk bekerja dengan benar turbin ini harus terisi penuh dengan air.

Turbin Francis adalah turbin yang paling umum digunakan. Turbin Francis sangat berguna untuk PLTA, yang dilengkapi dengan sistem pompa balik, yang akan bekerja secara terbalik (sebagai pompa) bila diperlukan.

Turbin Francis adalah turbin efisien (turbin industri bisa mencapai lebih dari 90%) yang bekerja dengan baik pada laju aliran tinggi dan rendah serta tekanan inlet yang sedang.

2. TEORI DASARTabel 1 Daftar simbol dan beberapa nilai variabel

Simbol Rincian Satuan Nilai

p2 Tekanan inlet pompa Pa

p4 Tekanan statis delivery pompa (tekanan inlet turbin) Pa

Δp1 Perbedaan tekanan sepanjang venturi Pa

Cd Koefisien aliran (untuk venturi) - 0,97

A1 Area pada inlet ke venturi m2 9,08 x 10−4 m2

A2 Area pada throat venturi m2 3,14 x 10−4 m2

Qv Laju aliran volumetrik m3/s

Np Putaran pompa rpm

NT Putaran turbin rpm

Putaran sudut pompa radian/s



WD Daya mekanis pompa (dari dinamometer) W (Watt)

WP Daya hidrolik output pompa W (Watt)

WL Kerugian daya (W1–W2) W (Watt)

WTH Daya hidrolik di turbin W(Watt)

WTS Daya poros turbin W (Watt)

ηP Efisiensi pompa %

ηT Efisiensi turbin %

D Diameter impeller pompa m 0,142 m

d Diameter dalam pipa kerja m

H Head total pompa Pa atau N/m2

g Percepatan gravitasi m/s2

TP Torsi pompa Nm

TT Torsi turbin Nm

μ Viscosity dinamis (pada 25oC) Pa.s = m2/s 0,887x10-3 m2/s

ρ Kerapatan Air (pada 25oC) kg/m3 997,08 kg/m3

2.1 Konversi SatuanUntuk konversi laju aliran dari m3/s ke L/s x dengan 1000 (1m3/s = 1000 L/s).Untuk konversi tekanan dari bar ke Pascal x dengan 105 (1 bar = 105 Pa)

2.2 Laju Aliran (di Venturi)Jika Anda menggunakan VDAS opsional, maka software ini secara otomatis

akan menghitung parameter aliran. Dengan alasan agar mahasiswa memahami toeri dasar dan cara menggunakan rumus-rumus yang berhubungan dengan aliran, maka mahasiswa tidak diizinkan menggunakan nilai dari VDAS, kecuali untuk variabel tertentu. Mereka harus menghitungnya sendiri dengan menggunakan rumus yang akan diberikan berikut.

Untuk menghitung laju aliran volumetrik (Qv) (dalam m3/s) berdasarkan penurunan tekanan sepanjang Venturi, gunakan rumus:

................................................... 1)

Dimana:

ρ = densitas Air (kg/m3 ).

2.3 Unjuk Kerja dan Efisiensi PompaHead dan laju aliran adalah dua kualitas paling penting dari pompa.

Berikutnya yang paling penting adalah efisiensi dan kebutuhan daya. 2.3.1 Head

Para ahli mekanika dan dinamika fluida menggunakan istilah 'Head' (H). Ini adalah nilai relatif dari tekanan atau ketinggian cairan (biasanya air) antara dua titik. Boleh dalam satuan ketinggian/kolom air (dalam meter) atau dalam



tekanan. Pascal (Pa) adalah satuan SI. 1 Pascal sekitar 0,1 mm kolom air pada suhu kamar. Karena Pascal adalah satuan tekanan yang sangat kecil, para ahli juga menggunakan bar untuk satuan tekanan, di mana 1 bar sekitar 10 m kolom air.

2.3.2 Head Melintasi Pompa Head (H) yang melintasi sebuah pompa adalah perubahan perbedaan

tekanan di pompa (tekanan outlet − tekanan inlet). Ketinggian relatif dari sumber air pada inlet pompa mempengaruhi tekanan inletnya. Ketinggian relatif dan hambatan air sepanjang sistem perpipaan menuju tempat pasokan mempengaruhi tekanan pompa outletnya.

Perhatikan bahwa Head adalah nilai relatif. Jadi, tekanan inlet dan outlet harus dirujuk ke dasar yang sama (Tekanan atmosfer atau tekanan ukur), atau keduanya dalam tekanan absolut.Untuk Head (dalam pascal), Anda harus menggunakan persamaan:

....................................................... 2)

Ingat bahwa monitor menampilkan tekanan dalam bar, sehingga Anda harus mengalikan nilai tersebut dengan 105 untuk menghasilkan H dalam Pascal.CATATAN: Tekanan inlet diindikasikan sebagai tekanan negatif (isap =

suction), perhitungkan tanda tersebut jika Anda menghitung Head.

2.3.3 Daya Mekanis (ke Pompa)Ini merupakan daya poros pada pompa. Universal Dynamometer

menghubungkan secara langsung poros-pompa, sehingga daya poros yang ditampilkan oleh motor penggerak adalah daya poros pada pompa.

……………………………………….. 3)

2.3.4 Daya Hidrolik (dari Pompa)Daya hidrolik (kadang dikenal sebagai 'water horsepower') yang pompa

tambahkan ke air adalah hasil dari aliran yang melalui pompa dan peningkatan pada tekanan (Head):

……………………………………. 4)

Atau

……………………………………………. 5)

Catatan: Dalam buku teks, persamaan ini ditulis sebagai dengan H

dalam meter kolom air.Sebuah pompa air ideal mengkonversi semua daya input (poros) menjadi

tenaga hidrolik di dalam air. Jadi:

Dalam pompa nyata, terdapat kerugian, terutama disebabkan karena gesekan.Jadi, untuk pompa nyata, daya hidrolik lebih kecil dari daya poros.



……………………………………..…. 6)

2.3.5 Efisiensi PompaPersamaan 6 memberikan efisiensi keseluruhan pompa. Ini adalah rasio

antara daya pompa dengan daya hidrolik

…………………………………………….. 7)

2.3.6 Persamaan Tak BerdimensiUntuk membantu membandingkan pompa yang berbeda ukuran, para ahli

mengkonversi kinerja pompa menjadi parameter tak berdimensi dalam bentuk ‘koefisien’. Untuk pompa sentrifugal mereka menggunakan diameter impeller pompa (D) sebagai referensi, sehingga:

Koefisien Aliran = …………………………. 8)

Koefisien Head = …………………….…. 9)

Koefisien Daya = ……………………….. 10)

Bilangan Reynolds = ………………………. 11)

Untuk persamaan di atas, dalam radian/detik dimana:

………………………………. 12)

Koefisien ini memungkinkan Anda untuk menggambarkan semua informasi pada satu grafik untuk desain tertentu. Dimensi impeler pompa menentukan bilangan Reynolds, yang berbeda untuk kecepatan pompa yang berbeda. Persamaan tak berdimensi tidaklah sempurna benar, ada beberapa masalah ketika menggunakannya pada pompa sangat kecil. Lihat buku teks mekanika fluida yang cocok untuk lebih jelasnya.

2.4 Unjuk Kerja dan Efisiensi TurbinPemilihan daya output (daya poros) turbin dan head air (pada kecepatan

aliran tertentu) adalah hal yang paling penting untuk merancang turbin yang tepat.

2.4.1 Daya Hidrolis (ke Turbin tersebut) Persamaan 13 menunjukkan daya hidrolik air yang tersedia di turbin. Ini

adalah hasil dari tekanan air pada inlet turbin dan aliran melalui turbin. Hal ini mirip dengan persamaan 4,(untuk pompa) kecuali bahwa tekanan outlet tidak termasuk.

.............................................................. 13)

Catatan : Dalam buku teks, persamaan ini ditulis sebagai dengan

H dalam meter kolom air. Panduan ini mengasumsikan bahwa outlet



turbin berada pada tekanan atmosfer, sehingga head sepanjang pompa hanyalah tekanan inlet terhadap yang berhubungan dengan atmosfer.

2.4.2 Daya Poros Mekanis (dari Turbin)Dinamometer turbin mempunyai alat pembaca yang akan menampilkan

besar nilai daya mekanis (WTS). Daya tersebut adalah daya yang tersedia pada poros turbin. Dari dinamometer turbin diperoleh data putaran (N) dalam rpm dan torsi (T) dalam N.m, maka dapat dihitung daya mekanis atau daya poros turbin sebagai berikut:

............................. 14)

2.4.3 Efisiensi TurbinJika persamaan 7 memberikan efisiensi keseluruhan pompa, maka

persamaan tersebut dapat pula digunakan pada turbin. Efisiensi turbin adalah perbandingan antara daya mekanis dengan daya hidrolis turbin.

………………………………………….. 15)

3. PEMASANGAN ALAT (Assembly and Installation)Istilah kiri, kanan, depan dan belakang pada instalasi mengacu pada

posisi operator di depan instalasi (menghadap ke peralatan).3.1 Pompa

1. Matikan motor penggerak dan putuskan aliran listrik ke power supply. Pastikan bahwa semua pipa tekanan terhubung.

2. Lepas elbow pipa di outlet pompa dan katup inlet delivery (gambar 14).3. Perlahan-lahan tuangkan air ke dalam outlet pompa sampai air mengisi pipa

bawah pompa dan keseluruhan badan pompa (lihat gambar 15).4. Pasang kembali elbow pipa dan bersihkan semua tumpahan air jika ada.

Gambar 14 Cara membuka elbow pipa



Gambar 15 Cara mengisi pompa dengan air

5. Putar kontrol kecepatan dinamometer ke nol.6. Hubungkan kembali power supply dan tekan tombol ON untuk menjalankan

motor penggerak.7. Jalankan pompa. Perlahan-lahan putar kontrol kecepatan sampai 2000 rpm. 8. Air akan mulai bersirkulasi di sekitar pipa dan setiap udara yang terjebak

akan terdorong keluar. Mungkin butuh beberapa detik sebelum pengeluaran udara ini terjadi.

9. Perhatikan air di reservoir. Aliran akan menjadi stabil ketika semua udara di dalam pipa dikeluarkan.

10. Periksa kemungkinan adanya kebocoran pada pipa. 11. Putar kontrol kecepatan motor ke nol dan tekan tombol STOP Dynamometer.

3.2 Dinamometer Turbin1. Matikan dan lepaskan kabel ke power supply. 2. Hubungkan monitor torsi dan kecepatan ke rangka instrumen. 3. Lihat Gambar 16. Gunakan dua baut dan washer untuk memasang

dinamometer turbin ke rangka. Untuk mengencangkan baut gunakan alat khusus sesuai dengan bentuk kepala baut (tersedia di lab. KE).

4. Hubungkan dua kabel dari dinamometer turbin ke monitor torsi dan kecepatan. Kedua kabel ini berbeda dan hanya bisa terpasang pada soket yang benar.

Gambar 16 Cara memasang dinamometer turbin ke rangka instrumen

3.3 Turbin 1. Pastikan bahwa dinamometer turbin telah dipasang dengan benar.2. Matikan dan putuskan semua listrik ke peralatan.



3. Lepas bagian terakhir pipa setelah venturi dan simpan atau biarkan di atas reservoir (lihat gambar17).

4. Hati-hati pasang turbin ke tempatnya sehingga bagian silindernya berada di bagian dalam pita rem dinamometer (lihat gambar 18). Lihat lewat panel transparan pada bagian belakang dinamometer untuk memastikan bahwa pita rem tidak terlilit.

5. Hubungkan pipa inlet turbin ke pipa setelah venturi (lihat gambar 19). Pindahkan alat tekanan dari outlet pompa ke inlet turbin (lihat gambar 20).

Gambar 17 Melepas sambungan terakhir pipa setelah venturi dan meletakkannya didalam lubang dudukan atau dapat disimpan di gudang

Gambar 18 Memasang turbin ke turbin dinamometer. Lakukan dengan

hati-hati

Gambar 19 Memasang pipa inlet turbin ke pipa setelah venturi



Gambar 20 Hubungan pipa ketika turbin dan turbin dinamometer terpasang

4. PERSIAPAN PENGUJIAN

4.1 Peringatan Untuk Keselematan Pengujian Jangan pernah melepas pipa ketika pompa sedang jalan. Anda bisa basah dan

yang paling berbahaya bisa kesetrum atau terjadi korsleting listrik. Jangan menjalankan kontrol motor atau suplai listrik jika tangan anda basah. Segera bersihkan/keringkan jika terdapat tumpahan air.

4.2 Mengisi Air ke PompaPompa harus terisi air sebelum menggunakannya. Katup satu arah di dalam pipa inlet sebenarnya dapat menjaga air tetap berada di dalam sistem perpipaan selama beberapa hari, jadi tak perlu lagi mengisi air setiap memulai pengujian. Akan tetapi jika pompa tidak dipakai selama lebih dari satu minggu [penyusun], maka pompa tersebut harus diisi kembali dengan air. Cara pengisiannya lihat bagian 3.1.

4.3 Melepas Tekanan PipaUdara yang terjebak di dalam selang pengukur tekanan harus dilepas setiap kali akan melakukan pengujian. Udara yang terjebak akan menghasilkan pembacaan tekanan yang salah!!!!!!1. Buka penuh katup inlet dan delivery pompa. Untuk membuka katup

delivery, putar handle sehingga segaris dengan pipa. Putar katup inlet secara penuh berlawanan arah putaran jarum jam agar terbuka.

2. Set kecepatan Dinamometer Universal (dinamometer yang ada di pompa) ke minimum dengan cara putar secara penuh dalam arah berlawan jarum jam. Jalankan motor dengan menekan tombol swith utama.

3. Lepas sementara selang pengukur tekanan dari monitor pengukur tekanan.4. Biarkan mesin jalan minimal 5 menit agar mesin panas dan stabil. Hal ini

penting bagi sensor pengukur tekanan.



5. Gunakan tombol pada monitor pengukur tekanan untuk me-nolkan semua pembacaan. Pasang kembali selang pengukur tekanan yang dilepas di point 3 sebelumnya.

6. Jalankan Dinamometer Universal dan atur putaran pada sekitar 2500 rpm.7. Gunakan jalur pelepas pada lubang pelepas pada monitor tekanan untuk

melepas udara terjebak di dalam selang pengukur tekanan (lihat gambar 21).

8. Kurangi putaran pompa hingga nol. Peralatan sudah siap untuk pengujian.Catatan: Pengujian pompa dan turbin akan menjadi lebih muda jika

dikerjakan secara berkelompok. Ada yang menjalankan alat kontrol, yang lainnya mencatat hasil. Jangan menjalankan pompa dalam waktu yang lama sementara pipa inlet dan outlet-nya tertutup penuh. Ketika pompa berhenti, tampilan tekanan mungkin bernilai negatif. Ini normal karena tinggi relatif (head) air di dalam pipa tekanan.

Gambar 21 Jalur pelepas dimasukkan ke lubang pelepas

5. PELAKSANAAN PENGUJIAN 5.1 PERCOBAAN 1- Unjuk Kerja dan Efisiensi Pompa

5.1.1 Tujuan:1. Untuk mengetahui unjuk kerja dan efisiensi dari pompa pada putaran dan

tekanan keluar yang berbeda.2. Untuk menghitung dan membandingkan koefisien non-dimensional

pompa.3. Untuk mengetahui pengaruh variasi tekanan masuk pompa terhadap laju

aliran air.5.1.2 Prosedur 1 - Variasi tekanan keluar pompa

1. Baca dan patuhi point 4.2 Mengisi Air ke Pompa.2. Buat tabel kosong untuk tabel hasil pengamatan (seperti tabel 1). 3. Tekan tombol “start” motor penggerak dan atur putaran pompa sampai

2500 rpm (toleransi + 5 rpm).



4. Catat semua data yang didapat. Jika Anda menggunakan VDAS, klik pada tombol “Record Data Values”, untuk mengambil dan menyimpan semua data secara otomatis.

5. Perlahan-lahan tutup katup delivery untuk menaikkan tekanan keluar (P4) dengan step 0,1 bar sampai 12 variasi. Pada setiap tahap set ulang putaran pada 2500 rpm (toleransi + 5 rpm) , dan catat semua data.

6. Ulangi percobaan dengan putaran pompa 2300 rpm dan 2100 rpm.7. Kurangi putaran pompa sampai nol kemudian tekan tombol “STOP” pada

motor pengerak.

Tabel 1. Tabel Pengamatan Pengujian Pompa Prosedur 1 (Tiga variasi putaran pompa)Putaran, NP = ......rpm

No.P4

(Pa)∆P1

(Pa)P2

(Pa)TP

(Nm)12...

5.1.3 Prosedur 2 – Variasi Tekanan Masuk ( Pump Suction Test)1. Buat tabel kosong untuk hasil pengamatan (seperti tabel 2).2. Buka katup masuk dan keluar sepenuhnya. 3. Jalankan pompa dan naikkan putaran pompa sampai 2500 rpm (toleransi

+ 5 rpm).4. Catat semua data yang didapat.5. Perlahan-lahan tutup katup inlet untuk menurunkan tekanan inlet (P2)

dengan step 0,03 bar sampai 10 variasi. Pada setiap tahap set ulang putaran pada 2500 rpm (toleransi + 5 rpm), dan catat semua data.

Catatan: Jangan biarkan katup inlet tertutup penuh lebih dari 10 detik setelah mencatat semua data. Hal ini dapat merusak pompa.

Tabel 2. Tabel Pengamatan Prosedur 2Putaran Pompa, NP = ......rpm

No.P2

(Pa)∆P1

(Pa)P4

(Pa)12...

5.1.4 Analisis Hasil –Unjuk Kerja PompaUntuk setiap putaran dan tekanan keluar , gunakan persamaan yang ada di teori dasar untuk menghitung:



Laju aliran volume (dalam m3/s dan L/s) Daya hidrolik. Efisiensi. Koefisien tak berdimensi (aliran, head dan daya). Bilangan Reynolds.Sekarang lengkapi tabel hasil Anda.

Untuk masing-masing putaran, buat grafik dengan laju aliran (dalam L/s) sebagai sumbu horisontal. Untuk sumbu vertikal sebelah kiri gunakan head (kPa) dan efisiensi (%). Untuk sumbu vertikal kanan gunakan daya mekanis pompa, WD (Watt). Karena ada tiga variasi putaran berarti ada tiga grafik.

Untuk masing-masing putaran, buat grafik koefisien aliran sebagai sumbu horisontal. Untuk sumbu vertikal kiri gunakan koefisien head. Untuk sumbu vertikal kanan gunakan koefisien daya. Karena ada tiga variasi putaran berarti ada tiga grafik.

Dari hasil Anda jelaskan hubungan antara efisiensi, head, laju aliran dan putaran pompa. Kapankah pompa paling efisien? Diketahui bahwa pompa sentrifugal pada industri mempunyai efisiensi mencapai 75%, bandingkan dengan hasil Anda. Jelaskan kenapa bisa terjadi perbedaan.

Untuk pengujian variasi tekanan inlet pompa, buat grafik dengan tekanan inlet, p2 (bar) sebagai sumbu horisontal sementara laju aliran,QV, (L/s) sebagai sumbu vertikal. Tekanan inlet lazimnya bernilai negatif karena itu sumbu horisontalnya akan di sebelah kiri sumbu vertikal (berada pada kuadran kedua sistem Kartesius). Namun dalam pengujian ini, letakkan tekanan inlet di sebelah kanan sumbu vertikal (kuadran pertama).

5.2 PERCOBAAN 2 - Unjuk Kerja dan Efisiensi Turbin Pelton5.2.1 Tujuan

Untuk mengetahui pengaruh variasi bukaan nozzle terhadap unjuk kerja dan efisiensi turbin Pelton.

5.2.2 Prosedur 1 - Tekanan inlet tetap, beban bervariasi dan tiga variasi bukaan nozzle. 1. Pastikan bahwa dinamometer turbin dan turbin Pelton telah terhubung

dengan benar. Pastikan bahwa alat pengukuran tekanannya (P4) mengukur tekanan inlet turbin, bukan tekanan outlet pompa.

2. Buat tabel kosong untuk hasil pengamatan (seperti tabel 3). 3. Baca dan patuhi bagian 4.2 Mengisi Air ke Pompa.4. Buka nozzle secara penuh (aliran maksimum).5. Buka penuh katup bagian inlet dan delivery pompa.6. Pada dinamometer turbin, longgarkan pengatur torsi sehingga pita rem

longgar (tidak ada torsi). Lihat bagian belakang dinamometer turbin dan periksa apakah sabuk rem sudah terpasang dengan benar.



7. Pada dinamometer turbin tekan dan tahan tombol “Press & Hold To Zero”. Langkah ini mengatur torsi ke nol.

8. Gunakan dinamometer universal untuk menjalankan pompa dengan putaran pompa 1800 rpm. Tekanan inlet turbin (P4) akan terbaca di monitor, catat tekanan tersebut dan pertahankan konstan. Turbin Pelton akan mulai berputar.

9. Catat semua data. 10. Gunakan dinamometer turbin (untuk menaikkan torsi turbin) untuk

menurunkan putaran turbin dengan tahapan (step) 50 rpm (toleransi +5 rpm). Pada setiap tahap periksa tekanan inlet turbin (P4) masih seperti pada langkah 8, jika berubah atur ulang putaran pompa agar kembali ke putaran langkah 8. Lakukan sebanyak 14 variasi. Catat semua data.

11. Hentikan pengujian ketika putaran turbin sudah mulai tidak stabil.12. Ulangi pengujian pada putaran katup nozzle 8 kali putaran (50%

terbuka) dan 12 kali putaran (25% terbuka).

Tabel 3. Tabel Pengamatan Prosedur 1 (bukaan nozzle tertentu) Bukaan Nozzle (putaran katup):.........

NT

(rpm)∆P1

(Pa)P4

(Pa)TT

(Nm)

5.2.3 Prosedur 2 - Tekanan inlet tetap dan putaran turbin divariasikan terhadap bukaan nozzle1. Buat tabel kosong untuk hasil (seperti tabel 4). 2. Buka nozzle secara penuh (aliran maksimum).3. Buka penuh katup bagian inlet dan delivery pompa.4. Pada dinamometer turbin, longgarkan pengatur torsi sehingga pita rem

longgar (tidak ada torsi). Lihat bagian belakang dinamometer turbin dan periksa apakah sabuk rem sudah terpasang dengan benar.

5. Pada dinamometer turbin tekan dan tahan tombol “Press & Hold To Zero”. Langkah ini mengatur torsi ke nol.

6. Gunakan dinamometer universal untuk menjalankan pompa dengan tekanan inlet turbin sekitar 70% dari tekanan maksimum (gunakan putaran pompa 2300 rpm). Baca tekanan inlet turbin (P4) tersebut dan jaga agar konstan. Turbin Pelton akan mulai berputar.

7. Tingkatkan beban pada turbin secara perlahan sampai putaran turbin mencapai 1200 rpm (toleransi +5 rpm).

8. Catat semua data. Jika Anda menggunakan VDAS, klik pada tombol “record data values” untuk merekam semua data secara otomatis.



9. Putar nozzle satu putaran, sehingga hampir terbuka penuh.10. Jika perlu, atur ulang putaran pompa untuk mengatur tekanan inlet

turbin (P4) kembali ke nilai seperti pada langkah 6.11. Jika perlu, sesuaikan beban turbin untuk mengatur putaran turbin

kembali ke 1200 rpm (toleransi +5 rpm).12. Catat semua data.13. Lanjutkan untuk memutar pemutar nozzle searah jarum jam (arah

menutup) satu kali putaran (360o). Pada setiap pengaturan, sesuaikan putaran putaran pompa dan torsi turbin (jika perlu), untuk menjaga tekanan inlet dan putaran turbin konstan, kemudian catat semua data.

14. Lakukan sebanyak 12 variasi bukaan nozzle dengan setiap tahapan variasi satu kali putaran.

Tabel 4. Tabel hasil prosedur 2 (variasi bukaan nozzle)

Spear SettingNT

(rpm)TT

(Nm)∆P1

(Pa)P4

(Pa)

5.2.4 Analisis Hasil Gunakan persamaan Teori Dasar untuk menghitung laju aliran, daya

hidrolik dan efisiensi. Ketika beban turbin dinaikkan, apa yang Anda lihat pada tekanan inlet,

laju aliran dan daya hidrolik? Untuk bukaan nozzle yang tetap, buat grafik dari daya poros turbin

(sumbu vertikal) terhadap putaran turbin (sumbu horisontal). Dalam satu grafik, plot hasil untuk ketiga bukaan nozzle.

Buat grafik (tiga variasi bukaan nozzle) lain antara kurva efisiensi turbin (sumbu vertikal) terhadap putaran turbin.

Dari hasil variasi bukan nozzle, buat grafik efisiensi turbin (sumbu vertikal) terhadap bukaan nozzle.

Bagaimana bukaan nozzle mempengaruhi unjuk kerja turbin?

5.2.5 Tabel Hasil PerhitunganTabel 5. Hasil Perhitungan untuk pompa prosedur 1Putaran pompa :

p4

(Entry)

QvH

(kPa)Wp

(watt)Wd

(watt) (%)

Ch Cq Cp Re(m3/s) (L/s)



Tabel 6. Hasil Perhitungan untuk pompa prosedur 2Putaran pompa (rpm) : …..

P2 (Entry)Qv

H (Pa)m3/s L/s

Tabel 7. Hasil Perhitungan untuk turbin prosedur 1Bukaan nozzle (putaran) : …..NT (rpm) Qv (m3/s) WTH (watt) WTS (watt)

(%)

Tabel 8. Hasil Perhitungan untuk turbin prosedur 2Spear setting

(Entry)Qv (m3/s) WTH (watt) WTS (watt) (%)


1. pengujian pompa & turbin

Documents