mesin fluida tipe sentrifugal

TUGAS SARJANA

MESIN FLUIDA

ANALISA PERFORMANCE POMPA SENTRIFUGAL

TERHADAP KAPASITAS ALIRAN

OLEH :

NIM : 040421011 DIAN PRANATA BANGUN

FAKULTAS TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

2008

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Pompa adalah mesin fluida yang banyak digunakan untuk mengalirkan fluida

incompressible dari suatu tempat yang rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tekanan

yang rendah ketekanan yang lebih tinggi. Bila ditinjau dari tekanan yang menimbulkan energi

fluida maka pompa dapat diklasifikasikan kedalam dua jenis yaitu:

1. Pompa Tekanan Statis

2. Pompa Tekanan Dinamis

Pompa sentrifugal adalah termasuk kedalam jenis pompa tekanan dinamis,dimana

pompa jenis ini memiliki impeller yang berfungsi untuk mengangkat fluida dari tempat yang

rendah ketempat yang lebih tinggi atau dari tekanan yang lebih rendah ke tekanan yang lebih

tinggi.

Daya dari luar diberikan keporos untuk memutar impeller kedalam rumah pompa, maka

fluida yang berada disekitar impeller juga akan ikut berputar akibat dari dorongan sudu-sudu

impeller. Karena timbulnya gaya sentrifugal maka fluida mengalir dari tengah impeller keluar

melalui saluran diantara sudu-sudu impeller. Head fluida akan bertambah besar karena fluida

tersebut mengalami percepatan. Fluida yang keluar dari impeller ditampung oleh saluran yang

berbentuk volute mengelilingi impeller dan disalurkan keluar pompa melalui nosel,didalam

nosel kecepatan aliran fluida diubah menjadi head tekanan.

Karakteristik pompa sentrifugal ditentukan oleh besaran-besaran seperti kapasitas,

tinggi tekanan fluida,sifat atau keadaan disisi bagian isap, daya yang dibutuhkan untuk memutar

pompa,kecepatan putar,efisiensi.


Besarnya daya yang dibutuhkan pompa sentrifugal merupakan fungsi dari kopel yang

diberikan oleh motor penggerak yang dapat diukur dengan beberapa metode, diantaranya

dengan menggunakan metode brake dynamometer,weirmeter dan metode rem prony.

Dalam proses untuk pengaturan kapasitas dari suatu instalasi pompa atau perubahan

karakteristik (pengaturan dengan pembukaan katup) dapat dilakukan,tetapi hal ini berlaku bila

penyimpangan kapasitas yang dibutuhkan dari kapasitas nominal hanya berlaku dalam waktu

yang singkat,dan bila daya yang dibutuhkan mesin penggerak pompa pada kapasitas yang lebih

kecil menjadi makin turun (berkurang dan tidak bertambah naik).

Pengaturan pompa sentrifugal dan instalasi pompa (system pemipaan,katup-katup,dan

lain-lain) adalah merupakan 2 buah system yang bekerja sama dan saling mempengaruhi.

Karakteristik instalasi dalam banyak hal terdiri dari bagian yang statis,melalui bagianinilah

terbentuknya kerugian tekanan yang terdapat didalam saluran pipa dan kerugian tersebut

jalannya berbanding kuadrat dengan bertambahnya tinggi kenaikan.


KATA PENGANTAR

Assalamu’ Alaikum Wr. Wb.

Syukur alhamdulillah penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat,

nikmst dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai salah

satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Fakultas Teknik jurusan Teknik

Mesin Universitas Sumatera Utara, dengan judul skripsi:

“Analisa Performance Pompa Sentrifugal Terhadap Kapasitas Aliran”.

Penulis berupaya semaksimal mungkin untukmendapatkan hasil terbaik, yang

nantinya dapat dimanfaatkan oleh berbagai pihak yang membutuhkan. Namun penulis

sadar bahwa skripsi ini jauh dari sempurna, baik dalam bahaa dan ruang lingkup

pembahasannya. Hal ini tidak terlepas dari keterbatasan ilmu pengetahuan yang dimiliki

oleh penulis. Oleh karena itu dengan segala kerendahan hati penulis mengharapkan

kritikan dan saran yang membangun dari berbagai pihak yang konstruktif demi

kesempurnaan skripsi ini.

Pada kesempatan ini, penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada Bapak Ir.

Tekad Sitepu selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu dalam

membimbing penulis sehingga skripsi ini dapat selesai. Terima kasih juga penulis

ucapkan kepada Bapak Dr. Ir. Armansyah Ginting, M Eng selaku dekan fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara, dan Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua

Jurusan Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara.

Dikesempatan ini penulis tidak lupa pula ingin mengucapkan terima kasih yang

sebesar – besarnya kepada kedua orang tua penulis dan abangda Positron Bangun serta


seluruh keluarga yang selalu membantu dan memberikan dorongan moril maupun matril

kepada penulis, sehingga mempengaruhi dalam kehidupan penulis semoga Allah SWT

memberikan rahmat dan hidayah yang berlimpah kepada mereka atas jasa – jasanya

kepada penulis, Amin.

Akhir kata penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis dan

bagi pembaca sekalian. Semoga Allah SWT melimpahkan rahmat, nikmat,dan karunia

kepada kita semua, Amin...

Wassalamu ‘Alaikum Wr. Wb.

Medan, Oktober 2008

Penulis

Dian Pranata Bangun


DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR.......................................................................................... ii DAFTAR ISI......................................................................................................... iv DAFTAR TABEL................................................................................................. vi DAFTAR GAMBAR............................................................................................ vii DAFTAR NOTASI............................................................................................... viii BAB I PENDAHULUAN............................................................................ 1

1.1. Latar Belakang..................................................................................... 1 1.2. Perumusan Masalah............................................................................. 2 1.3. Tujuan Penelitian................................................................................. 3 1.4. Manfaat Penelitian............................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA................................................................... 4 2.1. Mesin Fluida........................................................................................ 4 2.2. Pompa.................................................................................................. 6 2.2.1. Klasifikasi Pompa.................................................................... 7 2.2.2. Kavitasi Pompa........................................................................ 12 2.3. Pompa Sentrifugal................................................................................ 16

2.3.1. Cara Kerja Pompa Sentrifugal.................................................. 19 2.3.2. Segitiga Aliran Kecepatan Fluida............................................. 20 2.3.3. Persamaan Utama Pada Mesin Arus Aliran Fluida................... 22 2.3.4. Hubungan Tingi Kenaikan H dengan Kerja Spesifik Y........... 23 2.3.5. Kecepatan Spesifik................................................................... 24 2.3.6. Head Total Pompa Sentrifugal................................................. 25 2.3.7. Effisiensi Pompa...................................................................... 26 2.3.8. Kurva Performa dan Hukum Affintas...................................... 26 2.3.9. Break Horse Power ( bhp )...................................................... 26 2.3.10. Momen Torsi............................................................................ 27 BAB III METODE PENELITIAN................................................................ 29 3.1. Tempat dan waktu................................................................................ 29 3.1.1. Tempat..................................................................................... 29 3.1.2. Waktu....................................................................................... 29 3.2. Alat dan Bahan..................................................................................... 29 3.2.1. Alat........................................................................................... 29 3.2.2. Bahan....................................................................................... 34 3.3. Rancangan Kegiatan............................................................................ 36 3.3.1. Persiapan Pendahuluan............................................................ 36 3.3.2. Persiapan Pengujian................................................................. 39 3.3.3. Pengujian dan Pengambilan Data............................................. 39


BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN........................................................ 41 4.1. Hasil Analisa Eksperimen................................................................... 42 4.2. Hasil Analisa Tekanan......................................................................... 42 4.3. Hasil Analisa Kecepatan Air Impeller................................................. 45 4.4. Hasil Analisa Kapasitas Aliran........................................................... 47 4.5. Hasil Analisa Daya Pompa.................................................................. 48 4.6. Hasil Analisa Effisiensi Pompa........................................................... 50 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN........................................................ 52 5.1. Kesimpulan.......................................................................................... 52 5.2. Saran.................................................................................................... 55 DAFTAR PUSTAKA............................................................................................ 56


DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Hasil eksperimen percobaan I ( sudut 600

Tabel 4.2. Hasil eksperimen percobaan II ( sudut 30 ) 0

Tabel 4.3. Hasil eksperimen percobaan III ( sudut 100 )

0

Tabel 4.4. Hasil analisa eksperimen setiap percobaan )


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Perubahan bentuk oleh penerapan gaya besar yang konstant Gambar 2.2. Pompa putar 2 cuping, Pompa putar 3 cuping, pompa putar 4 cuping Gambar 2.3. Pompa bolak – balik ( reciprocating pump ) Gambar 2.4. Pompa aliran radial, Pompa aliran aksil, Pompa aliran campuran Gambar 2.5. Pompa zet Gambar 2.6. Pompa sentrifugal Gambar 2.7. Bagian dari Pompa sentrifugal Gambar 2.8. Segitiga aliran kecepatan fluida Gambar 2.9. Segitiga kecepatan aliran fluida masuk impeller Gambar 2.10. Segitiga kecepatan aliran fluida keluar impeller Gambar 2.11. Gaya yang diberikan pada suata partikel sepanjang lintasan Gambar 2.12. Momen torsi Gambar 3.1. Pompa sentrifugal Gambar 3.2. Water Flo Meter Gambar 3.3. Stopwatch Gambar 3.4. Penampung air Gambar 3.5. Tacho Meter Gambar 3.6. Indikator gaya Gambar 3.7. Alat ukur tekanan Gambar 3.8. Jangka sorong Gambar 3.9. Gate Valve Gambar 3.10. Dudukan dan instalasi pemipaan Gambar 3.11. Pipa PVC Gambar 3.12. Elbow Gambar 3.13. Sambungan pipa Gambar 3.14. Saringan pipa ( foot valve ) Gambar 3.15. Bagan alir metode eksperimen Gambar 4.1. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan tekanan isap Gambar 4.2. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan tekanan keluar Gambar 4.3. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan kecepatan air masuk impeller Gambar 4.4. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan kecepatan air keluar impeller Gambar 4.5. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan kapasitas aliran Gambar 4.6. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan daya indikator pompa Gambar 4.7. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan daya hidraulik pompa Gambar 4.8. Grafik perbandingan antara pembukaan katup dan effisiensi pompa


DAFTAR NOTASI

A Luas mb

2 1

b Lebar impeller pada sisi masuk mm

2C

Lebar impeller pada sisi keluar mm 1

C Kecepatan mutlak aliran fluida masuk sudut impeller m/det

2D

u Kecepatan absolute komponen tangensi m/det 1

D Diameter sisi masuk impeller mm

2F Gaya Kg

Diameter sisi keluar impeller mm

g Percepatan gravitasi m/detH Tinggi kenaikan m

2

m Massa Fluida Kg Mt Momen torsi Kg mm n Kecepatan putaran impeller rpm Ni Daya mekanik pompa W Nd Daya hidrolik pompa W P Tekanan statis N/mPd Tekanan keluar pompa mm Hg

2

Ps Tekanan masuk pompa mm Hg Q Kapasitas aliran m3

R Panjang tuas yang bekerja m /det

r Jari – jari lengan gaya mm t Waktu detik U1U

Kecepatan tangensial aliran fluida masuk m/det 2

V Volume m Kecepatan tangensial aliran fluida keluar m/det

W3

1W

Kecepatan relatif aliran fluida pada sisi masuk impeller m/det 2

ρ Kerapatan fluida Kg/m Kecepatan relatif aliran fluida pada sisi keluar impeller m/det

β2

1 Sudut masuk aliran fluida β

0 2 Sudut keluar aliran fluida ηρ Effisiensi pompa %

0


mesin fluida tipe sentrifugal

Documents