BAB III ANALISA IMPELER POMPA SCALE WELL

Transkripsi

1 BAB III ANALISA IMPELER POMPA SCALE WELL 3.1 Metode Perancangan Pada Analisa Impeller Didalam melakukan dibutuhkan metode perancangan yang digunakan untuk menentukan proses penelitian guna mendapatkan hasil yang maksimal. Berikut ini adalah metode perancangan yang dibuat seperti pada gambar dibawah ini. Gambar 3.1 Flow chart Analisa Impeller 34

2 3.2 Perhitungan Head Total Pompa (actual) discharge Suction Gambar 3.2 Sistem pemipaan pada pompa scale well Diketahui sebuah pompa scale well memiliki spesifikasi sebagai berikut : 1. Debit (Q) = 970 m 3 /h = m 3 /s 2. Head statis = m 3. Dia. Suction = 250 mm = 0.25 m 4. Dia. Discharge = 250 mm = 0.25 m 5. Panjang Pipa = 20 m 6. Kecepatan = 1485 rpm 7. 4 Elbow 8. 1 Swing Check Valve 9. Temperature air yang masuk ke dalam pompa adalah 28.9 o C. 10. Nilai ph pada air adalah

3 Berikut ini adalah hasil analisa : 1. Kecepatan Aliran 2. Bilangan Reynold Pompa scale well bekerja pada temperature 28.9 o C sehingga viskositas kinematik didapat 0,824 x 10-6 m 2 / sdan massa jenis sebesar 996,22 kg/m3 (lampiran) Besarnya angka Reynolds digunakan untuk menentukan jenis alirannya. Re < 2000 = Aliran Laminar 2000 < Re < 4000 = Aliran Transisi Re > 4000 = Aliran Turbulent Dengan Melihat Moody Chart (lampiran), maka : Re = (Aliran Turbelent) Pada pompa scale well menggunakan jenis pipa besi cor sehingga di dapat nilai kekasaran sebesar 0.26 mm.(lampiran) Sehingga nilai koefisien gesek pada pipa (f) f =

4 3. Head Loss Akibat Gesekan 4. Head Loss Minor Nilai Σk adalah jumlah rugi-rugi pada pipa dan sambungan pipa. a. Elbow = 0.16 x 4`= 0,64 b. Swing Check Valve = 2 c. Total = 2.64 Sehingga, 5. Head Loss Total 6. Head Pompa 7. Daya Air 8. Kecepatan Spesifik 37

5 9. Randeman efektif pompa 10. Dengan melihat pada gambar 2.11, maka Randeman efektif pompa yang didapat adalah sebesar 86%. 11. Daya Pompa 3.3 Perhitungan Head Total Pompa (Rancangan) Diketahui sebuah pompa scale well memiliki spesifikasi sebagai berikut : 1. Debit (Q) = 1200 m 3 /h = 0.3 m 3 /s 2. Head statis = m 3. Dia. Suction = 250 mm = 0.25 m 4. Dia. Discharge = 250 mm = 0.25 m 5. Panjang Pipa = 20 m 6. Kecepatan = 1485 rpm 7. 4 Elbow 8. 1 Swing Check Valve 9. Temperature air yang masuk ke dalam pompa adalah 28.9 o C. 10. Nilai ph pada air adalah 6.5 Berikut ini adalah hasil analisa : 1. Kecepatan Aliran 38

6 2. Bilangan Reynold Pompa scale well bekerja pada temperature 28.9 o C sehingga viskositas kinematik didapat 0,824 x 10-6 m 2 / sdan massa jenis sebesar 996,22 kg/m3 (lampiran) Besarnya angka Reynolds digunakan untuk menentukan jenis alirannya. Re < 2000 = Aliran Laminar 2000 < Re < 4000 = Aliran Transisi Re > 4000 = Aliran Turbulent Dengan Melihat Moody Chart (lampiran), maka : Re = (Aliran Turbelent) Pada pompa scale well menggunakan jenis pipa besi cor sehingga di dapat nilai kekasaran sebesar 0.26 mm.(lampiran) Sehingga nilai koefisien gesek pada pipa (f) f = Head Loss Akibat Gesekan 39

7 4. Head Loss Minor Nilai Σk adalah jumlah rugi-rugi pada pipa dan sambungan pipa. d. Elbow = 0.16 x 4`= 0,64 e. Swing Check Valve = 2 f. Total = 2.64 Sehingga, 5. Head Loss Total 6. Head Pompa 7. Daya Air 12. Kecepatan Spesifik 13. Randeman efektif pompa Dengan melihat pada gambar 2.11, maka Randeman efektif pompa yang didapat adalah sebesar 86%. 40

8 14. Daya Pompa 3.5 Penentuan Ukuran Utama Impeller. Berikut ini adalah data rancangan yang akan digunakan untuk menentukan ukuran impeller : 1. Debit =1200 m 3 /h = gpm. 2. Head Total (H) = 23,4 meter = 76,77 ft. 3. Kecepatan = 1485 rpm. 4. Kecepatan Spesifik = 76,45 5. SHP = 71,64 kw = 96,0708 hp a) Hitung Momen Torsi Dengan asumsi bahwa tegangan geser yang diijinkan untuk bahan poros adalah 4000 psi b) Hitung Diameter Poros Untuk mencegah terjadinya lenturan yang berlebihan. Maka diameter hub D H dapat dibuat sebesar 2,5 in. 41

9 c) Hitung Diameter Mata Impeller Debit yang digunakan adalah 1200 m 3 /h atau sama dengan 0,3 m 3 /s sehingga jika diubah kedalam satuan menjadi 11.8 ft 3 /s. Flens hisap melewatkan air sebanyak 11,8 ft 3 /s. sehingga dibutuhkan perhitungan kecepatan pada sisi hisap adalah Kecepatan absolut air pada mata impeller Vo dan pada sisi masuk sudu V 1 diambil sebesar 11 ft/s. Dengan melihat hasil tersebut maka, diameter yang dipakai matanya (Do) adalah 9 in. d) Hitung Kecepatan Keliling pada Diameter Mata Impeller e) Hitung Tangen Sudut Sisi Masuk Sehingga nilai dari adalah 10,68 o atau dapat diperbesar menjadi 11 o. 42

10 f) Diameter Luar Impeller Agar lebih aman maka diameter luar impeller dibuat 12 in. g) Kerugian Kebocoran Dengan menganggap nilai ruang bebas rata-rata adalah 16.7 ( didapat berdasarkan gambar ), sehingga ruang bebas diametral menjadi : h) Luas Ruang Bebas. i) Kecepatan Pada Keliling Impeller Komponen kecepatan V u2 yang sesungguhnya dari kecepatan absolut sisi keluar V 2 adalah Dengan memberi asumsi bahwa harga η ω = 0,7 sehingga nilai V u2 didapat: 43

11 Diagram kecepatan sisi keluar dapat digambarkan (gambar 3.). untuk itu diperlukan perhitungan tangen sudut sisi keluar actual α 2. Sehingga nilai dari α 2 = 18,3 o, sudut dapat diperbesar menjadi 19 o. kecepatan absolut sisi keluar adalah Gambar 3.3 Diagram kecepatan sisi keluar. j) Tinggi Tekan yang terjadi pada Wearing Ring. k) Aliran Kebocoran pada Masing-Masing Sisi 44

12 Untuk mendapatkan nilai C dapat dilihat pada lampiran. Untuk cincin yang sejenis dengan no 8 dan 9 pada lampiran, dan dengan kecepatan 1485 rpm, serta ruang bebas diameteral sebesar 0,021 in, akan didapat koefisien aliran adalah 0, l) Persentase Kebocoran. Kerugian akibat kebocoran biasanya ada pada nilai 2 hingga 10 persen sehingga persentase kebocoran hasil hitungan 1,8% masih diperbolehkan. m) Ketebalan Sisi Keluar Impeller. n) Ketebalan Sisi Masuk Impeller. Dengan menganggap factor kontraski sisi masuk = 0,85 maka didapat perhitungan : 45

13 3.6 Hasil analisa ukuran-ukuran untuk mendesain impeller : a) Diameter poros, D s = 1,73 in = 43,942 mm b) Diameter hub impeller, D H = 2,5 in = 63,5 mm c) Diameter mata impeller, D o = 9 in = mm d) Diameter pada ujung sudu sisi masuk,, D 1 = 9 in = mm e) Lebar laluan pada sisi masuk, b 1 = 3,26 in = 82,804 mm f) Sudut sudu pada sisi masuk, β 1 = 11 o g) Diameter sisi keluar impeller, D 2 = 12 in = 304,8 mm h) Sudut sudu pada sisi keluar, β 2 = 20 o i) Lebar laluan total pada sisi keluar, b 2 = 4,35 in = 110,49 mm j) Sudut air meninggalkan impeller, α 2 = 18,3 o k) Jumlah sudu-sudu impeller, Z = Koordinat Polar Dengan mengacu pada ukuran impeller yang sudah dihitung maka didapat perhitungan untuk membentuk sudu pada impeller : 46

14 Tabel 3.1 Hasil Perhitungan menggunakan metode koordinat Polar. Lingkaran R β tan β 1/(R tan 1/(R tan ΔR ΔR/(R tan Δθ θ β) β) β) 1 4,5 11 0,194 1,145 1,032 0,300 0,291 16,670 0,000 B 4,8 12,8 0,227 0,918 16,670 C 5,2 15,2 0,272 0,707 0,812 0,400 0,492 28,225 44,896 D 5,6 17,6 0,317 0,563 80, ,364 0,458 0,635 0,400 0,630 36, ,904 0,511 0,400 0,783 44,908 Dari perhitungan diatas maka didapatkan sketsa seperti pada gambar 3.2. Gambar 3.4 Sketsa Sudu Impeller 3.8 Pemilihan Bahan Untuk pemilihan bahan maka dilakukan pengecekan kualitas air sehingga akan didapat hasil yang cocok untuk bahan impeller. 47

15 Gambar 3.5 Hasil pengecekan ph. Berdasarkan hasil pengecekan pada gambar 3.3 maka didapat nilai ph sebesar 6,5 artinya bahan yang cocok dengan mengacu pada tabel 2.2 maka didapat bahan brons,besi atau kombinasi keduanya. 3.9 Pemilihan Daya Motor. Pada Perhitungan Bab III halaman 34 didapat data sebagai berikut : 1. Daya Air (P 4 ) 2. Randeman efektif pompa Dengan melihat pada gambar 2.11, maka Randeman efektif pompa yang didapat adalah sebesar 86%. 48

16 3. Daya Pompa (P 3 ) Tabel 3.2 Data Motor Pompa Scale Well Data Motor Pompa Scale Well Manufaktur Loher Kecepatan 1485 RPM Daya 90 kw Efisiensi 1,08 Cos θ 0, Δ Serial No Dari Data diatas maka dapat dilakukan perhitungan untuk mengetahui daya penggerak pompa : P 2 = P 3 P 1 = P 2 x η Motor P 1 = kw x 1,08 = 77,37 kw. Untuk menentukan besarnya daya penggerak pompa (motor listrik/engine) maka harus dipilih daya maksimum (P 1 max), karena P 1 max = Qmax sehingga daya yang pilih adalah kw. 49