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
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 m3/h
=
0.2694 m3/s
2. Head statis
=
15.25 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 28.9oC. 10. Nilai pH pada air adalah 6.5
35
Berikut ini adalah hasil analisa : 1. Kecepatan Aliran
2. Bilangan Reynold Pompa scale well bekerja pada temperature 28.9oC sehingga viskositas kinematik didapat 0,824 x 10-6 m2/ 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 = 0.0204
36
3. Head Loss Akibat Gesekan
4. Head Loss Minor
Nilai Σk adalah jumlah rugi-rugi pada pipa dan sambungan pipa. = 0.16 x 4`= 0,64
a. Elbow
b. Swing Check Valve = 2 = 2.64
c. Total Sehingga,
5. Head Loss Total
6. Head Pompa
7. Daya Air
8. Kecepatan Spesifik √
√
37
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 m3/h
=
0.3 m3/s
2. Head statis
=
15.25 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 28.9oC. 10. Nilai pH pada air adalah 6.5
Berikut ini adalah hasil analisa : 1. Kecepatan Aliran
38
2. Bilangan Reynold Pompa scale well bekerja pada temperature 28.9oC sehingga viskositas kinematik didapat 0,824 x 10-6 m2/ 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 = 0.0206 3. Head Loss Akibat Gesekan
39
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
14. Daya Pompa
3.5
Penentuan Ukuran Utama Impeller. Berikut ini adalah data rancangan yang akan digunakan untuk menentukan ukuran impeller : 1. Debit
=1200 m3/h
= 5283.6 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 DH dapat dibuat sebesar 2,5 in.
41
c) Hitung Diameter Mata Impeller Debit yang digunakan adalah 1200 m3/h atau sama dengan 0,3 m3/s sehingga jika diubah kedalam satuan menjadi 11.8 ft3/s. Flens hisap melewatkan air sebanyak 11,8 ft3/s. sehingga dibutuhkan perhitungan kecepatan pada sisi hisap adalah
Kecepatan absolut air pada mata impeller Vo dan pada sisi masuk sudu V1 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 10,68o atau dapat diperbesar menjadi 11o.
42
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 Vu2 yang sesungguhnya dari kecepatan absolut sisi keluar V2 adalah
Dengan memberi asumsi bahwa harga ηω = 0,7 sehingga nilai V’u2 didapat:
43
Diagram kecepatan sisi keluar dapat digambarkan (gambar 3.). untuk itu diperlukan perhitungan tangen sudut sisi keluar actual α2.
Sehingga nilai dari α2 = 18,3o, sudut dapat diperbesar menjadi 19o. 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
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 0,64167. √ √ 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
3.6
Hasil analisa ukuran-ukuran untuk mendesain impeller : a) Diameter poros, Ds= 1,73 in
=
43,942 mm
b) Diameter hub impeller, DH = 2,5 in
=
63,5 mm
c) Diameter mata impeller, Do= 9 in
=
228.6 mm
d) Diameter pada ujung sudu sisi masuk,, D1 = 9 in
=
228.6 mm
e) Lebar laluan pada sisi masuk, b1 = 3,26 in
=
82,804 mm
=
304,8 mm
=
110,49 mm
f) Sudut sudu pada sisi masuk, β1 = 11o g) Diameter sisi keluar impeller, D2 = 12 in h) Sudut sudu pada sisi keluar, β2 = 20o i)
Lebar laluan total pada sisi keluar, b2 = 4,35 in
j)
Sudut air meninggalkan impeller, α2 = 18,3o
k) Jumlah sudu-sudu impeller, Z = 3 3.7
Koordinat Polar Dengan mengacu pada ukuran impeller yang sudah dihitung maka didapat perhitungan untuk membentuk sudu pada impeller :
46
Tabel 3.1 Hasil Perhitungan menggunakan metode koordinat Polar. Lingkaran
R
β
tan β
1 B C D 2
4,5 4,8 5,2 5,6 6
11 12,8 15,2 17,6 20
0,194 0,227 0,272 0,317 0,364
1/(R tan β) 1,145 0,918 0,707 0,563 0,458
1/(R tan β) 1,032
ΔR 0,300
ΔR/(R tan β) 0,291
Δθ
θ
0,812
0,400
0,492
0,635
0,400
0,630
0,000 16,670 28,225 44,896 80,996 36,101 125,904
0,511
0,400
0,783
44,908
16,670
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
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 (P4)
2. Randeman efektif pompa Dengan melihat pada gambar 2.11, maka Randeman efektif pompa yang didapat adalah sebesar 86%.
48
3. Daya Pompa (P3)
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 0,85 380 Δ Serial No. 5080242
Dari Data diatas maka dapat dilakukan perhitungan untuk mengetahui daya penggerak pompa : P2 = P3 P1 = P2 x η Motor P1 = 71.64 kW x 1,08 = 77,37 kW. Untuk menentukan besarnya daya penggerak pompa (motor listrik/engine) maka harus dipilih daya maksimum (P1 max), karena P1 max = Qmax sehingga daya yang pilih adalah 77.37 kW.
49
