BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan suatu cairan dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara menaikkan tekanan cairan tersebut. Kenaikan tekanan cairan tersebut digunakan untuk mengatasi hambatan hambatan pengaliran. Hambatan - hambatan pengaliran itu dapat berupa perbedaan tekanan, perbedaan ketinggian atau hambatan gesek. Klasifikasi pompa secara umum dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu pompa kerja positif ( positive displacement pump ) dan pompa kerja dinamis ( non positive displacement pump ). Salah satu jenis pompa kerja dinamis adalah pompa sentrifugal yang prinsip kerjanya mengubah energi kinetik ( kecepatan ) cairan menjadi energi potensial ( dinamis ) melalui suatu impeller yang berputar dalam casing. Pada Instalasi Pengolahan Air ( IPA ), sebagian besar pompa yang digunakan ialah pompa bertipe sentrifugal. Gaya sentrifugal ialah sebuah gaya yang timbul akibat adanya gerakan sebuah benda atau partikel melalui lintasan lengkung ( melingkar ). Pompa sentrifugal merupakan pompa kerja dinamis yang paling banyak digunakan karena mempunyai bentuk yang sederhana dan harga yang relatif murah. Keuntungan pompa sentrifugal dibandingkan jenis pompa perpindahan positif adalah gerakan impeler yang kontinyu menyebabkan aliran tunak dan tidak berpulsa, keandalan operasi tinggi disebabkan gerakan elemen yang sederhana dan tidak adanya katup-katup, kemampuan untuk beroperasi pada putaran tinggi, yang dapat dikopel dengan motor listrik, motor bakar atau turbin uap ukuran kecil sehingga hanya membutuhkan ruang yang kecil, lebih ringan dan biaya instalasi ringan, harga murah dan biaya perawatan murah.

Universitas Sumatera Utara

2.1

Prinsip -Prinsip Dasar Pompa Sentrifugal Prinsip-prinsip dasar pompa sentrifugal ialah sebagai berikut: 1.

Gaya sentrifugal bekerja pada impeller untuk mendorong fluida ke sisi luar sehingga kecepatan fluida meningkat.

2.

Kecepatan fluida yang tinggi diubah oleh casing pompa ( volute atau diffuser ) menjadi tekanan atau head.

2.2

Klasifikasi Pompa Sentrifugal

Pompa sentrifugal diklasifikasikan berdasarkan beberapa kriteria, antara lain: 1. Kapasitas: : < 20 m3 / jam

1.

Kapasitas rendah

2.

Kapasitas menengah : 20-60 m3 / jam

3.

Kapasitas tinggi

: > 60 m3 / jam

2. Tekanan Discharge: 1.

Tekanan Rendah

: < 5 Kg / cm2

2.

Tekanan menengah

: 5 - 50 Kg / cm2

3.

Tekanan tinggi

: > 50 Kg / cm2

3. Jumlah / Susunan Impeller dan Tingkat: 1.

Single stage

2.

Multi stage

: Terdiri dari satu impeller dan satu casing. : Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun seri dalam satu casing.

3.

Multi Impeller

: Terdiri dari beberapa impeller yang tersusun paralel dalam satu casing.

4.

Multi Impeller – Multi stage : Kombinasi multi impeller dan multi stage.


4. Posisi Poros: 1.

Poros tegak

2.

Poros mendatar

5. Jumlah Suction: 1.

Single Suction

2.

Double Suction

6. Arah aliran keluar impeller :

2.3

1.

Radial flow

2.

Axial flow

3.

Mixed fllow Bagian-Bagian Utama Pompa Sentrifugal Secara umum bagian-bagian utama pompa sentrifugal dapat dilihat seperti

gambar berikut:

Gambar 2.1 Rumah pompa sentrifugal


1. Stuffing Box Stuffing Box berfungsi untuk mencegah kebocoran pada daerah dimana poros pompa menembus casing. 2. Packing Digunakan untuk mencegah dan mengurangi bocoran cairan dari casing pompa melalui poros. Biasanya terbuat dari asbes atau teflon. 3. Shaft Shaft ( poros ) berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama beroperasi dan tempat kedudukan impeller dan bagian-bagian berputar lainnya. 4. Shaft sleeve Shaft sleeve berfungsi untuk melindungi poros dari erosi, korosi dan keausan pada stuffing box. Pada pompa multi stage dapat sebagai leakage joint, internal bearing dan interstage atau distance sleever. 5. Vane Sudu dari impeller sebagai tempat berlalunya cairan pada impeller. 6. Casing Merupakan bagian paling luar dari pompa yang berfungsi sebagai pelindung elemen yang berputar, tempat kedudukan diffusor ( guide vane ), inlet dan outlet nozzel serta tempat memberikan arah aliran dari impeller dan mengkonversikan energi kecepatan cairan menjadi energi dinamis ( single stage ). 7. Eye of Impeller Bagian sisi masuk pada arah isap impeller. 8. Impeller Impeller berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada cairan yang dipompakan secara kontinyu, sehingga cairan pada sisi isap secara terus menerus akan masuk mengisi kekosongan akibat perpindahan dari cairan yang masuk sebelumnya.


9. Wearing Ring Wearing ring berfungsi untuk memperkecil kebocoran cairan yang melewati bagian depan impeller maupun bagian belakang impeller, dengan cara memperkecil celah antara casing dengan impeller. 10. Bearing Bearing ( bantalan ) berfungsi untuk menumpu dan menahan beban dari poros agar dapat berputar, baik berupa beban radial maupun beban axial. Bearing juga memungkinkan poros untuk dapat berputar dengan lancar dan tetap pada tempatnya, sehingga kerugian gesek menjadi kecil. 2.4

Unit Penggerak Pompa Umumnya unit penggerak pompa terdiri dari tiga jenis yaitu: a.

Motor bakar

b.

Motor listrik, dan

c.

Turbin

Penggerak tipe motor bakar dan turbin sangat tidak ekonomis untuk perencanaan pompa karena konstruksinya berat, besar dan memerlukan sistem penunjang misalnya sistem pelumasan, pendinginan dan pembuangan gas hasil pembakaran. Sistem penggerak motor listrik lebih sesuai dimana konstruksinya kecil dan sederhana, sehingga dapat digabungkan menjadi satu unit kesatuan dalam rumah pompa. Faktor lain yang membuat motor ini sering digunakan adalah karena murah dalam perawatan dan mampu bekerja untuk jangka waktu yang relatif lama dibanding penggerak motor bakar dan turbin.

2.5

Karakteristik Pompa Sentrifugal Karakteristik dari pompa sentrifugal merupakan sebuah cara dimana tinggi

tekan tekanan diferensial bervariasi dengan keluaran ( output ) pada kecepatan konstan. Karakteristik dapat juga menyertakan kurva efisiensi dan harga brake horse power-nya. Kurva kapasitas tinggi tekan ( Gambar 2.2 ) ditunjukkan


sebagai kapasitas peningkatan total tinggi tekan, dimana tinggi tekan pompa mampu untuk dinaikkan atau dikurangi. Umumnya sebuah pompa sentrifugal akan menaikkan tinggi tekan terbesarnya pada suatu titik, dimana tidak ada aliran yang sering dianggap sebagai shut off head. Jika shut off head kurang dari harga maksimum tinggi tekan, pompa menjadi tidak stabil dan dibawah beberapa kondisi dapat memperbesar daya dan kecepatan fluktuasi yang menyebabkan getaran mekanis yang besar pada sistem pemipaan.

Gambar 2.2 Kurva pompa Aquavane KSB Type A32-160 2.6

Dasar-dasar Pemilihan Pompa Dasar

pertimbangan

pemilihan

pompa,

didasarkan

pada

sistem

ekonomisnya, yakni keuntungan dan kerugian jika pompa tersebut digunakan dan dapat memenuhi kebutuhan pemindahan fluida sesuai dengan kondisi yang direncanakan. Yang perlu diperhatikan dalam pemilihan jenis pompa adalah fungsi terhadap instalasi pemipaan, kapasitas, head, viskositas, temperature kerja dan jenis motor penggerak.


Kondisi yang diinginkan dalam perencanaan ini adalah: a. Kapasitas dan head pompa harus mampu dipenuhi. b. Fluida yang mengalir secara kontinu. c. Pompa yang dipasang pada kedudukan tetap. d. Konstruksi sederhana. e. Mempunyai efisiensi yang tinggi. f. Harga awal relatif murah juga perawatannya. Melihat dan mempertimbangkan kondisi yang diinginkan dalam perencanaan ini, maka dengan mempertimbangkan sifat pompa dan cara kerjanya, dipilih pompa sentrifugal dalam perencanaan ini, karena sesuai dengan sifat pompa sentrifugal, yakni:

a. Aliran fluida lebih merata. b. Putaran poros dapat lebih tinggi. c. Rugi-rugi transmisinya lebih kecil karena dapat dikopel langsung dengan motor penggerak. d. Konstruksinya lebih aman dan kecil. e. Perawatannya murah.

2.7

Head Pompa Head pompa adalah energi per satuan berat yang harus disediakan untuk

mengalirkan sejumlah zat cair yang direncanakan sesuai dengan kondisi instalasi pompa, atau tekanan untuk mengalirkan sejumlah zat cair, yang umumnya dinyatakan dalam satuan panjang. Menurut persamaan Bernoulli yang berbunyi “ bila fluida inkompresibel mengalir sepanjang pipa yang penampangnya mempunyai beda ketinggian,perbedaan tekanan tidak hanya tergantung pada perbedaan ketinggian tetapi juga pada perbedaan antara kecepatan dimasingmasing titik tersebut ”. Dalam persamaan Bernoulli, ada tiga macam head (energi) fluida dari sistem instalasi aliran, yaitu energi tekanan, energi kinetik dan energi potensial. Hal ini dapat dinyatakan dengan rumus sebagai berikut :


H =

P

γ

+Z+

V2 2.g

Dimana: H

P

γ Z

= Head total pompa (m) = Head tekanan (m) = Head statis total (m)

V2 = Head kecepatan (m) 2.g Karena energi itu kekal, maka bentuk head ( tinggi tekan ) dapat bervariasi pada penampang yang berbeda. Namun pada kenyataannya selalu ada5rugi-rugi energi (losses). No

Keterangan Gambar

1

Reservoir isap

2

Pipa isap

3

Pompa

B

4 2

3

1

A

Gambar 2.3 Skema instalasi pompa


Pada kondisi yang berbeda seperti pada gambar di atas maka persamaan Bernoulli adalah sebagai berikut:

PA

γA

2

2

V P V + A + Z A + H = B + B + Z B + H L ( Loss A ke B ) γB 2.g 2.g

H =(

PB

γB

−

PA

γA

2

)+(

2

VB V − A ) + (Z B − Z A ) + H L 2.g 2.g

Karena γA = γB maka:

H =(

H =(

PB − PA

γ

∆P

γ

)+(

VB − V A ) + (Z B − Z A ) + H L 2.g 2

)+(

∆V

2

2

2.g

) + H ST + H L

Dimana: H

∆P

γ

= Head total pompa ( m )

= Head pompa karena perbedaan tekanan pada sisi isap dengan sisi tekan ( m)


∆V 2 = Head yang diakibatkan karena ada perbedaan kecepatan ( m ) 2.g HST = Head statis ( m ) HL

2.7.1

= Head loss dari A ke B ( m )

Head Tekanan Head tekanan adalah perbedaan energi tekanan yang bekerja pada permukaan

zat cair pada sisi tekan dengan energi tekanan yang bekerja pada permukaan zat cair pada sisi isap. Head tekanan dapat dinyatakan dengan rumus:

P

γ

=

PB

γ

−

PA

γ

Dimana:

P

γ PB

γ

PA

γ

= Head tekanan ( m )

= Energi tekanan pada permukaan zat cair pada sisi tekan ( m )

= Energi tekanan pada permukaan zat cair pada sisi isap ( m )

2.7.2 Head Kecepatan Head kecepatan adalah perbedaan antar energi kecepatan zat cair pada saluran tekan dengan energi kecepatan zat cair pada saluran isap. Head kecepatan dapat dinyatakan dengan rumus: 2

Hk =

2

VB V − A 2.g 2.g


Dimana: Hk

= Head kecepatan

2

VB = Energi kecepatan zat cair pada saluran tekan 2.g 2

VA = Energi kecepatan zat cair pada saluran isap 2.g

2.7.3 Head Statis Total Head statis total adalah perbedaan tinggi antara permukaan zat cair pada sisi tekan dengan permukaan zat cair pada sisi isap. Head statis total dapat dinyatakan dengan rumus:

Z = Zb − Z a Dimana: Z = Head statis total Zb = Beda tinggi tekan statis pada sisi tekan Za = Beda tinggi tekan statis pada sisi isap Tanda + : Jika permukaan zat cair pada sisi isap lebih rendah dari sumbu pompa. Tanda - : Jika permukaan zat cair pada sisi isap lebih tinggi dari sumbu pompa.

2.7.4 Kerugian Head ( Head Loss ) Kerugian energi per satuan berat fluida dalam mengaliran cairan dalam sistem perpipaan disebut sebagai kerugian head ( head loss ). Head loss terdiri dari mayor head loss ( hf ), minor head loss ( hm ), dan total loss ( htot )


2.7.4.1 Mayor Head Loss ( Mayor Loss ) Merupakan kerugian energi sepanjang saluran pipa yang dinyatakan dengan rumus :

LV2 hf = f d 2g Dimana: hf = Mayor loss ( m ) f

= Faktor gesekan

L = Panjang pipa ( m ) V = Kecepatan fluida dalam pipa ( m/det ) d = Diameter dalam pipa ( m ) Harga f ( faktor gesekan ) didapat dari diagram Moody sebagai fungsi dari Angka Reynold ( Reynolds Number ) dan Kekasaran relatif ( Relative Roughness - ε/D ), yang nilainya dapat dilihat pada grafik sebagai fungsi dari nominal diameter pipa dan kekasaran permukaan dalam pipa ( e ) yang tergantung dari jenis material pipa.Sedangkan besarnya Reynolds Number dapat dihitung dengan rumus :

Re =

ρVd µ

Dimana: Re = Reynold Number

ρ = Massa jenis fluida (kg/m3) V = Kecepatan rata-rata aliran (m/det) d = Diameter dalam pipa (mm)

µ = Dynamic viscosity (N.s/m2) Apabila aliran laminar ( Re < 2100 ), faktor gesekan ( f ) dapat dicari dengan pendekatan rumus:

f =

64 Re


Apabila aliran turbulen ( Re > 4000 ), faktor gesekan ( f ) dapat dicari dengan diagram moody.

2.7.4.2 Minor Head Loss ( Minor Loss ) Merupakan kerugian head pada fitting, elbow dan valve yang terdapat sepanjang sistem perpipaan. Dapat dicari dengan menggunakan Rumus:

hm = k

v2 2g

Dimana: hm = Minor loss ( m ) k = Koefisien kerugian dari fitting, elbow dan valve

2.7.4.3 Total Loss Total loss merupakan kerugian total sistem perpipaan, yaitu :

htot = h f + hm Dimana: htot = Total loss (m) hf = Total mayor loss (m) hm = Total minor loss (m)


2.8

Kecepatan Spesifik Pompa Performansi

pompa

sentrifugal

(kecuali

turbin

regenerative)

dihubungkan pada suatu parameter yang disebut kecepatan spesifik ( specific speed ). Seperti yang didefinisikan oleh The Hydraulic Institute hal ini merupakan hubungan antara kapasitas, tinggi tekan, dan kecepatan pada efisiensi optimum yang mengklasifikasikan impeller pompa dengan respek terhadap persamaan geometris. Kecepatan spesifik merupakan sebuah bilangan aljabar yang dinyatakan sebagai:

Ns = n

Q

1 2 3

H4 Dimana: NS = Kecepatan spesifik pompa ( m/min ) n

= Putaran pompa ( rpm )

Q = Kapasitas pompa (m3/min) H = Head total pompa (m)

2.9

Daya pompa Daya pompa ialah daya yang dibutuhkan poros pompa untuk memutar

impeler didalam memindahkan sejumlah fluida denga kondisi yang diinginkan. Besarnya daya poros yang dibutuhkan dapat dihitung berdasarkan ( Fritz dietzel. Hal 243 ) NP = Dimana: Np = daya pompa (watt ) Q

= kapasitas pompa ( m3/s )


Hp = head pompa ( m ) ρ = rapat jenis fluida ( kg/m3 ) ηp = effisiensi pompa

2.10

Aliran fluida Aliran dalam pemipaan akan terjadi dari titik yang mempunyai head hidrolik

yang lebih tinggi ( energi internal per satu-satuan berat air ) ke head yang lebih rendah, dimana terjadi kehilangan energi hidrolik di sepanjang pipa. Kehilangan energi hidrolik sepanjang pipa secara umum disebabkan oleh:

A. Kerugian Head Mayor Kerugian head ini terjadi akibat adanya gesekan antara dinding pipa dengan fluida yang mengalir di dalamnya. Persamaan umum yang dapat digunakan untuk mencari head losses akibat gesekan dalam pipa dapat dilakukan dengan menggunakan:

a.

Persamaan Darcy - Weisbach

b.

Persamaan Hazen - Williams

Kedua persamaan diatas memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing yaitu:

a. Persamaan Darcy - Weisbach 1. Memberikan hasil yang lebih baik untuk pipa yang relatif pendek. 2. Untuk sistem terdiri dari bermacam-macam pipa akan lebih rumit perhitungannya. 3. Populer atau sering dipakai untuk perhitungan dengan beda energi besar. 4. Persamaan ini secara teori paling bagus dan dapat digunakan ke semua jenis fluida.


b. Persamaan Hazen - Williams: 1. Umumnya dipakai untuk menghitung kerugian head dalam pipa yang relatf sangat panjang seperti jalur pipa penyalur air minum. 2. Untuk sistem yang terdiri dari bermacam-macam pipa, perhitungannya akan lebih mudah disbanding Darcy - Weisbach. 3. Persamaan Hazen - Williams paling banyak digunakan untuk menghitung head losses, tetapi biasa digunakan untuk semua fluida selai dari air dan digunakan hanya untuk aliran turbulen.

B. Kerugian Head Minor Kerugian ini diakibatkan adanya perubahan dalam geometri aliran seperti katup, belokan, perubahan diameter pipa, sambungan saluran masuk dan keluar pipa. 2.11 Computational Fluid Dynamic (CFD) Fluent Computational Fluid Dynamic (CFD) dapat dibagi menjadi dua kata, yaitu:

a.

Computational

: Segala sesuatu yang berhubungan dengan

matematika dan metode numerik atau komputasi. b.

Fluid Dynamic

: Dinamika dari segala sesuatu

yang

mengalir. Ditinjau dari istilah di atas, CFD bisa berarti suatu teknologi komputasi yang memungkinkan untuk mempelajari dinamika dari benda-benda atau zat-zat yang mengalir. Secara definisi, CFD adalah ilmu yang mempelajari cara memprediksi n fluida, perpindahan panas, reaksi kimia, dan fenomena lainnya denga menyelesaikan persamaan-persamaan matematika (model matematika). Dan Fluent adalah salah satu jenis program CFD yang menggunakan metode elemen hingga dan Fluent juga menyediakan fleksibilitas mesh yang lengkap, sehingga dapat menyelesaikan kasus aliran fluida dengan mesh (grid) yang tidak terstruktur sekalipun dengan cara yang relatif mudah. Penggunaan CFD umumya berhubungan dengan keempat hal berikut:


1.

Studi konsep dari desain baru

2.

Pengembangan produk secara detail

3.

Analisis kegagalan atau troubleshooting

4.

Desain ulang

2.11.1 Metode Diskritisasi CFD CFD sebenarnya mengganti persamaan-persamaan diferensial parsial dari kontinuitas, momentum, dan energi dengan persamaan-persamaan aljabar. CFD merupakan pendekatn dari persoalan yang asalnya kontinum (memiliki jumlah sel tak terhingga) menjadi model yang diskrit (jumlah sel terhingga). Perhitungan / komputasi aljabar untuk memecahkan persamaanpersamaan diferensial ini ada beberapa metode (metode diskritisasi), diantaranya adalah: a.

Metode beda hingga

b.

Metode elemen hingga

c.

Metode volume hingga

d.

Metode elemen batas

e.

Metode skema resolusi tinggi Dan CFD FLUENT versi 6.1.22 sendiri menggunakan metode volume hingga ( Finite Volume Method ) sebagai metode diskritisasinya ( Firman Tuakia, hal 8 ).

2.11.2 Proses simulasi CFD

Pada uumnya terdapat tiga thapan yang harus dilakukan ketika kita melakukan simulasi CFD, yaitu: a.

Preprocessing Komponen

pre-processor

merupakan

komponen

input

dari

permasalahan aliran ke dalam program CFD dengan menggunakan interface yang memudahkan operator, berfungsi sebagai transformer


input berikutnya ke dalam bentuk yang sesuai dengan pemecahan oleh solver. Pada tahapan pre-processor, dapat dilakukan hal-hal sebagai berikut: 1) mendefinisikan geometri daerah yang dikehendaki (perhitungan domain); 2) pembentukan grid (mesh) pada setiap domain; 3) pemilihan fenomena kimia dan fisik yang dibutuhkan; 4) menetukan sifat-sifat fluida (konduktivitas, viskositas, panas jenis, massa jenis dan sebagainya); 5) menentukan kondisi batas yang sesuai dengan keperluan. Ketepatan aliran dalam geometri yang dibentuk dalam CFD ditentukan oleh jumlah sel di dalam grid yang dibangun. Semakin besar jumlah sel, ketepatan atau ketelitian dari hasil pemecahan semakin baik. Mesh optimal tidak harus selalu seragam, dapat dilakukan dengan memperhalus mesh pada bagian yang memiliki variasi cukup besar dan semakin kasar untuk bagian yang relatif tidak banyak mengalami perubahan. b.

Solving Proses pada solver merupakan proses pemecahan secara matematika dalam CFD dengan software FLUENT 6.1.22. Metode yang digunakan adalah metode volume hingga (finite volume) yang dikembangkan dari metode beda hingga (finite difference) khusus. Proses pemecahan matematika pada solver digambarkan sebagai diagram alir metode SIMPLE (Semi-Implicit Method for Pressure-Linked Equation) (Gambar 2)


Gambar 2.4 Diagram Alir Algoritma Numerik volume hingga dengan metode SIMPLE Proses pemecahan matematika pada solver memiliki 3 tahapan yaitu: 1) aproksimasi aliran yang tidak diketahui dilakukan dengan menggunakan fungsi sederhana; 2) diskretisasi dengan mensubstitusi hasil aproksimasi ke dalam persamaan aliran disertai dengan manipulasi matematis; 3)


penyelesaian persamaan aljabar. Pada proses solver, terdapat 3 persamaan atur aliran fluida yang menyatakan hukum kekekalan fisika, yaitu : 1) massa fluida kekal; 2) laju perubahan momentum sama dengan resultansi gaya pada partikel fluida (Hukum II Newton); 3) laju perubahan energi sama dengan resultansi laju panas yang ditambahkan dan laju kerja yang diberikan pada partikel fluida (Hukum I Termodinamika).

a.

Kekekalan Massa 3 Dimensi steady state Keseimbangan massa untuk fluida dinyatakan sebagai berikut: Laju kenaikan massa dalam elemen fluida = Laju net aliran fluida massa ke dalam elemen batas ( ρv +

∂ρv δy )δzδx ∂y

( ρw

x δyδ ) z w ∂ρ δ + ∂z

ρuδyδz

( ρu +

∂ρu δx)δyδz ∂x

δy δyδ

x

ρw

δz

ρvδxδz

δx

Gambar 2.5 Elemen Fluida pada persamaan kekekalan massa

Atau dapat ditulis dalam bentuk matematika sebagai berikut:


Persamaan diatas merupakan persamaan kontinuitas untuk fluida. Ruas kiri menggambarkan laju net massa keluar dari elemen melewati batas dan dinyatakan sebagai faktor konveksi.

b. Persamaan Momentum 3 Dimensi Steady State Persamaan momentum dikembangkan dari persamaan Navier-Stokes dalam bentuk yang sesuai dengan metode finite volume sebagai berikut:

(τ

y

∂τ yx + ∂y x

(τ zx +

pδyδz

σ xxδyδz

τ zxδxδy

δz

δx δy)

∂τ zx δz )δxδy ∂z

(σ xx +

fx (p+

δy τ yxδxδz

∂σ xx δx)δyδz ∂x

∂p δx)δyδz ∂x

δz

δx

Gambar 2.6 Elemen fluida pada persamaan momentum

Momentum x :

Momentum y :


\ Momentum z :

c. Persamaan energi diturunkan dari Hukum I Termodinamika yang menyatakan bahwa : laju perubahan energi partikel fluida = laju penambahan panas ke dalam partikel fluida ditambahkan dengan laju kerja yang diberikan pada partikel. Secara matematika dapat ditulis sebagai berikut :

Untuk Gas ideal :

c.

Postprocessing Postprocessing adalah langkah akhir dalam analisis CFD. Hal yang dilakukan pada langkah ini adalah mengorganisasi dan menginterpretasi data hasil simulasi CFD yang bisa berupa gambar, kurva, dan animasi. Hasil yang diperoleh dari proses yang berada dalam pre-processor dan solver akan ditampilkan dalam post-processor. Tampilan tersebut dapat berupa : 1) tampilan geometri domain dan grid; 2) plot vektor; 3) plot permukaan 2 dan 3 dimensi; 4) pergerakan partikel; 5) manipulasi pandangan; 6) output warna.


2.11.3 Penggunaan CFD Fluent pada Pompa Sentrifugal

Pada pompa sentrifugal, yang dapat dianalisa oleh CFD Fluent ini adalah airan fluidanya, dimana dengan CFD Fluent ini kita dapat mensimulasikan vektor - vektor kecepatan yang terjadi pada impeler dan rumah keong pompa tersebut. CFD Fluent juga dapat mensimulasikan distribusi tekanan yang terjadi dalam pompa tersebut. Hasil simulasi aliran fluida ini adaah gambaran aliran fluida nantinya yang terjadi di lapangan. Pada gambar 2.7 dan gambar 2.8 merupakan contoh hasil dari simulasi pompa sentrifugal dengan massa alir 0,5 kg/s dan tekanan pompa 0,5 atm.

Gambar 2.7 Hasil simulasi untuk vektor-vektor kecepatan yang terjadi


Gambar 2.8 Hasil simulasi untuk distri


BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents