4 joss

BAB IV

HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

IV.1.Hasil Percobaan

Berikut ini adalah langkah-langkah yang dilakukan dalam percobaan karakteristik pompa :

a. Memeriksa seluruh rangkaian alat percobaan pompa sentrifugal yang digunakan dalam

percobaan pompa sentrifugal terutama pada valve dan fitting untuk memastikan tidak

terjadinya kebocoran sehingga dapat meminimalisirkan terjadinya kesalahan dam

percobaan.

b. Mencocokkan antara pompa sentrifugal yang terdapat di laboratorium dengan

rangkaian gambar, mulai dari diameter pipa, panjang pipa, jumlah fitting, valve serta

sirkuit 1 dan sirkuit 2.

c. Mengecek seluruh valve pada rangkaian alat pada sirkuit 1 dengan membuka V1 dan

menutup V2. Serta untuk sirkuit ke 2 dengan membuka V2 dan menutup V1.

d. Mengecek bourdon pressure gauge untuk memastikan bahwa bourdon pressure

gaugedapat berjalan dengan baik.

e. Mengisi air dalam tangki.

f. Melakukan percobaan dengan memulai menghidupkan pompa lalu menunggunya

sampai keadaan steady state.

g. Menentukan sifat (properti) fluida seperti temperatur pada setiap debit yang keluar.

Temperatur ini digunakan sebagai data untuk menentuka massa jenis air, viskositas

air, dan menghitung spesific gravity.

h. Menentukan debit maksimum pada setiap sirkuit dengan membuka valve semaksimal

mungkin untuk mendapatkan debit yang sebesar-besarnya. Pada sirkuit 1 pembukaan

valve hanya terjadi pada valve 1, sedangkan valve 2 ditutup. Sedangkan untuk sirkuit

2 pembukaan valve hanya terjadi pada valve 2, sedangkan valve 1 ditutup.

i. Melakukan pengukuran untuk menentukan nilai SSH dan SDH pada sirkuit 1 dan 2.

Untuk mengukur SSH diukur mulai dari ketinggian permukaan air sampai pada

ketinggian reference dengan menggunakan papan kayu untuk memudahkan dalam

pengukuran tersebut. Sedangkan SDH diukur dari keluaran air sampai ketinggian

reference.

j. Melakukan percobaan pada setiap sirkuit yaitu sesuai dengan variabel debit yang

diinginkan.

IV-1

LaboratoriumOperasiTeknik Kimia I

Program Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS

BAB IV HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN

k. Mengukur volume air yang keluar dari sirkuit 1 dengan variabel waktu yang telah

dilakukan (mengulangi percobaan selama tiga kali kemudian dirata-rata) sehingga

dihasilkan debit.

l. Mengulangi percobaan yang sama yaitu darii sampai k pada sirkuit ke 2.

Pada percobaan karakteristik pompa, dihasilkan data property fluida sebagai berikut:

1. Suhu = 28 oC

2. Viskositas = 0.000561767 lbm/ft.s

3. Densitas = 62.230224 lbm/ft3

4. Q max sirkuit 1 = 325,6 ml/s

5. Q max sirkuit 2 = 317,8 ml/s

6. Spesific grafity = 0.998567464

Tabel IV.1.1 Hasil Percobaan pada Sirkuit 1

Debit

(ml/s)

Tekanan

Kwh

Static Head (ft)Volume

(ml)Kg/cm2 Psia (lb/in2)

SuctionDischarg

e

17 2.1 29,8678565 0.011 0,90222 1,837248 34

34 2.1 28,1611218 0.0022 0,90222 1,837248 68

51 2.1 27,4499824 0.011 0,90222 1,837248 102

68 2 25,6010198 0.055 0,90222 1,837248 136

87 1.9 24,8898804 0.008 0,90222 1,837248 174

104 1.9 24,6054246 0.006 0,90222 1,837248 208

121 1.85 24,0365131 0.0011 0,90222 1,837248 242

Tabel IV.1.2 Hasil Percobaan pada Sirkuit 2

Debit

(ml/s)

TekananKwh

Static Head (ft) Volume

(ml)Kg/cm2 Psia(lb/in2) Suction Discharge

17 2.1 31,290135 0.0055 0,90222 1,377936 34

34 2.1 29,583401 0.0044 0,90222 1,377936 68

51 2.1 29,156717 0.0055 0,90222 1,377936 102

68 2 26,169931 0.0011 0,90222 1,377936 136

87 2 25,743248 0.0055 0,90222 1,377936 174

IV-2

LaboratoriumOperasiTeknik Kimia IProgram Studi D3 Teknik KimiaFTI - ITS


104 1.95 25,174336 0.0022 0,90222 1,377936 208

121 1.85 24,463197 0.0011 0,90222 1,377936 242

IV.2. Hasil Perhitungan

IV.2.1. Hasil Perhitungan Kecepatan (v), Bilangan Reynolds (Nre), Faktor Friksi(f),

Velocity Head (vh) untuk Ukuran Pipa 1” dan ½" pada Sirkuit 1 dan 2

Tabel IV.2.1.1 Hasil Perhitungan Kecepatan (v), Bilangan Reynolds (Nre), Faktor

Friksi(f), Velocity Head (vh) untuk Ukuran Pipa 1” pada Sirkuit 1

Q (ml/s) v (ft/s) NRe f vh(ft)

17 0.100116676 969.3259787 0.0645714 0.000155768

34 0.200233352 1938.651957 0.0516059 0.000623071

51 0.300350029 2907.977936 0.0457984 0.001401911

68 0.400466705 3877.303915 0.0423038 0.002492285

87 0.512361814 4960.668244 0.0396661 0.004079608

104 0.61247849 5929.994223 0.0379395 0.005829706

121 0.712595166 6899.320201 0.0365864 0.007891339


Friksi(f), Velocity Head (vh) untuk Ukuran Pipa 1” pada sirkuit 2


17 0.100103446 969.1978853 0.0635197 0.000155727

34 0.200206892 1938.395771 0.0509777 0.000622907

51 0.300310338 2907.593656 0.0453304 0.00140154

68 0.400413785 3876.791541 0.0419242 0.002491627

87 0.512294107 4960.012707 0.0393496 0.00407853

104 0.612397553 5929.210593 0.0376626 0.005828165

121 0.712500999 6898.408478 0.0363397 0.007889253

IV-3





Friksi(f), Velocity Head (vh) untuk Ukuran Pipa ½” pada Sirkuit 1


17 0.284579293 1634.124642 0.0552398 0.001258553

34 0.569158586 3268.249283 0.0453747 0.005034212

51 0.853737878 4902.373925 0.0410056 0.011326978

68 1.138317171 6536.498567 0.0384139 0.020136849

87 1.456376381 8362.873166 0.0364881 0.032961897

104 1.740955673 9996.997808 0.035247 0.047102111

121 2.025534966 11631.12245 0.0342881 0.063759432


Friksi(f), Velocity Head (vh) untuk Ukuran Pipa ½” pada sirkuit 2


17 0.284579293 1634.141255 0.0545585 0.001258553

34 0.569158586 3268.28251 0.044979 0.005034212

51 0.853737878 4902.423765 0.0407216 0.011326978

68 1.138317171 6536.565021 0.0381921 0.020136849

87 1.456376381 8362.958188 0.0363105 0.032961897

104 1.740955673 9997.099443 0.0350969 0.047102111

121 2.025534966 11631.2407 0.0341587 0.063759432

IV.2.2 Hasil Perhitungan TDH, WHP, BHP, dan Efisiensi pada Sirkuit 1 dan 2

Tabel IV.2.2.1 Hasil Perhitungan TDH, WHP, BHP, dan Efisiensi pada Sirkuit 1

Q (ml/s) TDH (ft) WHP (hp) BHP (hp) ƞ

17 1.025650128 6.96942E-05 0.001819894 3.829571863

34 1.282358905 0.000174276 0.003639789 4.788070948

51 1.701246471 0.000346805 0.005459683 6.3521131

68 2.280852167 0.000619947 0.007279577 8.516244515

87 3.117809854 0.001084219 0.009313577 11.64127665

IV-4



104 4.035307825 0.001677483 0.011133471 15.06703005

121 5.111664687 0.00247227 0.012953366 19.08593068

Tabel IV.2.2.2 Hasil Perhitungan TDH, WHP, BHP, dan Efisiensi pada Sirkuit 2

Q (ml/s) TDH (ft) WHP (hp) BHP (hp) Ƞ

17 0.576436872 3.91644E-05 0.001819654 2.152299665

34 0.855835804 0.000116295 0.003639308 3.195519237

51 1.30792368 0.00026659 0.005458962 4.88352469

68 1.930467144 0.000524641 0.007278615 7.207977119

87 2.826393715 0.000982749 0.009312346 10.55318724

104 3.806155262 0.001582015 0.011132 14.21142034

121 4.953531763 0.002395472 0.012951654 18.49549407

IV.3. Grafik dan Pembahasan

Tujuan percobaan karakteristik pompa adalah untuk mempelajari dan membuat kurva

karakteristik pompa sentrifugal dan mengetahui hubungan kurva sistem antaraTotal

Differential Head (TDH), Efisiensi (), Brake Horse Power (BHP), Water Horse Power

(WHP) terhadap volumetric flow rate (Q) pada konfigurasi aliran sistem.

Prosedur percobaan karakteristik pompa terdiri dari 2 tahap yaitu tahap persiapan dan

tahap percobaan. Tahap persiapan meliputi persiapkan seluruh alat dan bahan yang

digunakan dalam percobaan, mengidentifikasi sifat-sifat fisik fluida, dan mencari

volumetric flow rate maksimum pada masing-masing sirkuit. Kemudian mengidentifikasi

sifat-sifat fisik fluida yang meliputi densitas, viskositas dan specific gravity menggunakan

pendekatan teoritis hasil pengukuran suhu fluida. Volumetric flow rate maksimum

didapatkan dari pengukuran volume air yang keluar dari pipa outlet setiap sirkuit selama 2

detik dengan membuka penuh valve 1, valve 2, dan menutup valve 3 untuk mendapatkan

aliran sirkuit 1. Sedangkan untuk sirkuit 2 didapatkan dengan membuka penuh valve 1,

valve 2 dan menutup valve 4. Tahap percobaan dimulai dengan melakukan pengaturan

valve 2 untuk mendapatkan volumetric flow rate sesuai variabel yang telah diberikan yaitu

17 ml/s, 34 ml/s, 51 ml/s, 68 ml/s, 87 ml/s, 104 ml/s dan 121 ml/s pada masing-masing sirkuit.

Setelah mendapatkan volumetric flow rate yang sesuai, melakukan pengamatan tekanan

IV-5




yang ditunjukkan pada barometer Bourdon Pressure Gauge dan mencatat waktu yang

dibutuhkan oleh kWh meter untuk mencapai 1 putaran dan static head (SH) pada tiap

variabel.

Dari hasil percobaan yang kami lakukan maka didapatkan grafik hubungan antara

volumetric flow rate (Q) dengan Total Differential Head (TDH) sebagai berikut :

IV-6



Grafik IV.1. Hubungan antara Q (ml/s) denganTotal Differential Head(ft) pada Sirkuit 1

dan Sirkuit 2

Pada grafik IV.1. dapat dilihat bahwa kurva hubungan antara Q dengan Total

Differential Head (TDH) pada sirkuit 1 dan sirkuit 2 menunjukkan kenaikan nilai TDH

seiring dengan bertambahnya nilai Q, sehingga semakin besar volumetric flow rate (Q)

maka semakin besar pula nilai TDH.

Hasil percobaan yang didapat juga dapat dibandingkan dengan rumus sebagai

berikut:

TDH=∑ F+Total Suction Head

Dari rumus yang dibandingkan dapat dilihat bahwa hubungan antara (TDH) dengan

Total Friksi (∑F) adalah berbanding lurus. Nilai ∑F sendiri dapat diperoleh dengan rumus

sebagai berikut:

∑ F=( fLD

xv2

2 g )+(Kfxv2

2 g )

Dari rumus yang dibandingkan dapat dilihat bahwa hubungan antara F dengan

kecepatan (v) adalah berbanding lurus. Nilai v sendiri dapat diperoleh dengan rumus

sebagai berikut :

v=QA

Dari rumus yang dibandingkan dapat dilihat bahwa hubungan antara v dengan Q

adalah berbanding lurus. Sehingga, hasil percobaan yang didapat sesuai dengan literatur

yang menyebutkan bahwa hubungan antara Q dengan TDH adalah berbanding

lurus(Geankoplis, 1997).

IV-7




IV-8



Grafik IV.2. Hubunganantara Q (ml/s) denganWater Horse Power (hp) padaSirkuit 1

dan Sirkuit 2

Pada grafik IV.2. dapat dilihat bahwa kurva hubungan antara Q dengan Water Horse

Power (WHP) pada sirkuit 1 dan sirkuit 2 menunjukkan kenaikan nilai WHP seiring

dengan bertambahnya nilai Q, sehingga semakin besar volumetric flow rate (Q) maka

semakin besar pula nilai WHP.


berikut:

WHP=Q (gpm ) xTDH ( ft ) x SpecificGravity

3960

Dari rumus yang dibandingkan dapat disimpulkan bahwa hubungan antara WHP

dengan volumetric flow rate (Q) adalah berbanding lurus. Semakin besar nilai total Q,

maka semakin besar pula nilai WHPnya. Sehingga, hasil percobaan yang didapat sesuai

dengan literatur yang menyebutkan bahwa hubungan antara Q dengan WHP adalah

berbanding lurus(Darby Ron, 2001).

IV-9




IV-10



Grafik IV.3. Hubunganantara Q (ml/s) dengan Break Horse Power (hp) padaSirkuit 2

Pada grafik IV.3. dapat dilihat bahwa kurva hubungan antara Q dengan Brake Horse

Power (BHP) pada sirkuit 1 dan sirkuit 2 menunjukkan kenaikan nilai BHP seiring dengan

bertambahnya nilai Q, sehingga semakin besar volumetric flow rate (Q) maka semakin

besar pula nilai BHP.


berikut:

BHP= Γ. ω

Dari rumus yang dibandingkan dapat dilihat bahwa hubungan antara torsi (Γ) dengan

BHP adalah berbanding lurus. Nilai Γ sendiri dapat diperoleh dengan rumus sebagai

berikut:

Γ=ρ Qω Ri2

Dari rumus yang diperoleh dapat dilihat bahwa hubungan antara Γ dengan Q adalah

berbanding lurus. Sehingga dapat disimpulan bahwa hubungan antara Q dan BHP adalah

berbanding lurus dan nilai BHP akan semakin besar jika nilai Q semakin besar. Hasil

percobaan yang didapat sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa hubungan antara

Q dengan BHP adalah berbanding lurus (Darby Ron, 2001).

IV-11




IV-12



Grafik IV.4. Hubungan antara Q (ml/s) dengan Efisiensi (ɳ ¿ pada Sirkuit 1 dan Sirkuit 2

Pada grafik IV.4. dapat dilihat bahwa kurva hubungan antara Q dengan efisiensi

pada sirkuit 1 dan sirkuit 2 menunjukkan kenaikan nilai efisiensi seiring dengan

bertambahnya nilai Q, sehingga semakin besar volumetric rate (Q) maka akan semakin

besar pula nilai efisiensi pada kedua sirkuit.


berikut:

ɳ=WHP(output)BHP (input )

Dari rumus yang dibandingkan dapat disimpulkan bahwa hubungan antara efisiensi

dan WHP adalah berbanding lurus, sedangkan hubungan antara efisiensi dan BHP adalah

berbanding terbalik. Hasil percobaan yang didapat untuk sirkuit 1 dan 2 sesuai dengan

literatur yang menyebutkan bahwa semakin besar nilai Q maka semakin besar pula nilai

efisiensinya(Geankoplis, 1997).

IV-13




IV-14



IV-15




Grafik IV.5. Hubungan antara Q (ml/s) dengan Tekanan (Psi¿ pada Sirkuit 1 dan Sirkuit

2

Pada grafik IV.5 menunjukkan hubungan antara Q dengan tekanan (P) dan dapat

dilihat bahwa pada sirkuit 1 dan sirkuit 2 nilai tekanan (P) semakin rendah seiring dengan

bertambahnya nilai Q. Tetapi pada saat nilai Q mencapai antara 75, Tekanan (P) malah

naik, yang seharusnya turun. Hubungan antara volumetric flow rate(Q) dan tekanan (P)

adalah berbanding berbalik. Semakin besar nilai Q, maka tekanannya (P) akan semakin

rendah. Sesuai hukum bernouli menyatakan bahwa di saat kecepatan aliran fluida tinggi,

tekanan fluida tersebut menjadi rendah. Sebaliknya jika kecepatan aliran fluida rendah,

tekanannya menjadi tinggi .Hasil percobaan yang didapat juga dapat dibandingkan dengan

rumus sebagai berikut:

v=QA

Dari rumus yang dibandingkan dapat dilihat bahwa hubungan antara v dengan Q

adalah berbanding lurus, dan hubungan antara Q dan P berbanding terbalik. hubungan

antara Q dengan tekanan (P) dan dapat dilihat bahwa pada sirkuit 1 dan sirkuit 2 nilai

tekanan (P) semakin rendah seiring dengan bertambahnya nilai Q. Hal ini tidak sesuai

dengan literatur (fundamental pumps,2011), yang menyatakan bahwa hubungan antara

volumetric flow rate (Q) dan tekanan (P) adalah berbanding lurus. Semakin besar nilai Q,

maka tekanannya (P) juga akan semakin tinggi. Hal ini disebabkan karena kurangnya

ketelitian dalam pengukuran, selain itu menurut perry’s chemical engineering handbook

mengatakan bahwa terjadinya kesalahan hubungan antara P dengan Q adalah pencatatan

hasil yang dilakukan pada keadaan pompa yang belum mencapai steady state, variabel

debit yang digunakan terlalu dekat sehingga penentuan nilai P pada pressure gauge hanya

sedikit mengalami perubahan. Akibatnya akan membuat praktikan membuat asumsi dalam

pengamatan.

IV-16

4 joss

Documents

Transcript of 4 joss