ANALISA & PENGUJIAN KARAKTERISTIK PERFORMA...

“Pompa dengan Motor NEWMAN Electric Motor 18030V1/5 1,5 hp; 2850 RPM”

SidangTugasAkhir

• Berperan dalam berbagai sektor

industri

• Parameter penting dalam

pemilihan pompa

• 20% kebutuhan listrik dunia

• 25% - 50% penggunaan energi

operasi industri (US DOE, 2004).

Sumber: http://www.metropolitanind.comSumber: http://www.metropolitanind.com

Sumber: http://discoverarmfield.com

ReaktivasiModul Kerja

AlatPenambahan

FasilitasPemahamanmahasiswa

Head,efisiensi

kerja pompa

Head loss

perpipaan

Karakteristik

kerja sistem

Analisa

performa,

meliputi:

Usia alat sudah

tua, perawatan

minim

Fasilitas analisa

perpipaan minim

Mengevaluasi performansi dari sistem

Mengevaluasi efisiensi dari kinerja pompa

Penambahan fasilitas praktikum di laboratorium

Menghasilkan modul praktikum

f e/Df-Re

η

𝒑𝟏𝜸+ 𝑽𝟏𝟐

𝟐𝒈+ 𝒛𝟏 +𝑯𝒑 =

𝒑𝟐𝜸+ 𝑽𝟐𝟐

𝟐𝒈+ 𝒛𝟐 +𝑯𝒍𝑻

𝑯𝒎 = 𝑲 𝑽𝟐

𝟐𝒈; 𝑯𝒎 = 𝒇

𝑳𝒆𝑫

𝑽𝟐

𝟐𝒈𝑯𝑳 = 𝒇

𝑳

𝑫

𝑽𝟐

𝟐𝒈

𝑯𝒍𝑻 = 𝑯𝑳 +𝑯𝒎

𝒇 =𝟔𝟒

𝑹𝒆

𝟏

𝒇= −𝟏, 𝟖𝒍𝒐𝒈𝟏𝟎

𝒆 𝑫𝟑, 𝟕

𝟏,𝟏𝟏

+𝟔, 𝟗

𝑹𝒆

Haaland eq. - Laminar flow:

Darcy Weisbach eq. - Turbulen flow:

Moody Diagram

Fox, et al, 2003

H e a d l o s s s u d d e n e n l a r g e m e n t :

H e a d l o s s s u d d e n c o n t r a c t i o n :

H e a d l o s s e l b o w :

Fox, et al, 2003

𝒉𝒍𝒔 = 𝒌𝒍𝒔 𝑽𝒖.𝒔𝟐

𝟐𝒈

𝒉𝒍𝒄 = 𝒌𝒍𝒄 𝑽𝐝.𝒔𝟐

𝟐𝒈

𝒉𝒍𝒆 = 𝒌𝒍𝒆 𝑽𝐮.𝒔𝟐

𝟐𝒈

Westaway dan Loomis, 1984

Fitting KL

Standard TeeThru flow

3/4 in3/2 in

0.500.42

Thru branch3/4 in3/2 in

1.501.26

Gate valve, fully open 0.23/4 open 1.01/2 open 5.61/4 open 17.0

Standard Elbow 90o 0.75Elbow, 45o 0.34 – 0.4Long radius elbow, 90o 0.34 – 0.4Short radius elbow, 90o 0.8Close return bend, 180o 1.25Rotary meter 10Disk or Woble Meter 3.4 – 10

𝑪𝒅 =

𝑸𝟏𝜷

𝟒

− 𝟏

𝑨𝟏∆𝒑𝝆

∆𝒉𝒗 = 𝟏𝟎%∆𝒑𝒗𝝆𝒈

: PVC Pipe 𝐷 = 3 2 𝑖𝑛 ; 𝐿 = 3 𝑚

: PVC Pipe 𝐷 = 3 4 𝑖𝑛 ; 𝐿 = 3 𝑚

: Pipe with reducer pipe → Acrylic pipe 𝐷 = 1 2 𝑖𝑛 ; 𝐿 = 3 𝑚 (substitute)

: Fitting and restriction flow meter → long radius elbow 90o, short radius elbow 90o,elbow 45o,

venturimeter, pipa sudden contraction dan pipa sudden enlargement.

I

II

IV

III

Sumber: http://www.hampden.com

f-Re

∆𝒑 = 𝑺𝑮𝑯𝒈 𝝆 𝒈 ∆𝒉

𝒇 = 𝟐𝑫

𝑳.∆𝒑

𝝆𝑽𝟐

𝑫 = 𝟑 𝟐 𝒊𝒏;𝑫 = 𝟑𝟒 𝒊𝒏;𝑫 =

𝟏𝟐

KL-Re/Cd - Re

∆𝒑 = 𝑺𝑮𝑯𝒈 𝝆 𝒈 ∆𝒉

𝑯𝒎 = 𝑲𝑳 𝑽𝟐

𝟐𝒈;𝑯𝒎 = 𝒇

𝑳𝒆𝑫

𝑽𝟐

𝟐𝒈

𝑪𝒅 =

𝑸𝟏𝜷

𝟒

− 𝟏

𝑨𝟏∆𝒑𝝆

𝑯𝒑 =𝒑𝟐 − 𝒑𝟏𝜸+ 𝑽𝟐𝟐− 𝑽𝟏

𝟐

𝟐𝒈+ 𝒉𝒈

Perhitungan Pump Head

Perhitungan Head Pipeline

𝑯𝒑𝒍 = 𝑯𝑳 + 𝑯𝒎 +𝑯𝒔

𝜼𝒑 =𝑾𝑷𝑩𝑷=𝜸𝑸𝑯

𝜼. 𝑬𝑷=𝝆𝒈𝑸𝒑𝑯𝒑

𝜼. 𝑽𝑰 𝒄𝒐𝒔𝝋

𝒅𝒊𝒎𝒂𝒏𝒂:𝑾𝑷 : daya hidrolik𝑩𝑷 : daya poros𝑬𝑷 : daya listrik𝝆 : massa jenis air𝒈 : percepatan gravitasi bumi𝑸𝒑 : debit pompa

𝑯𝒑 : head pompa

𝜼 : efisiensi motor𝑽 : tegangan listrik𝑰 : arus listrik𝒄𝒐𝒔𝝋 : koefisien kerja motor

𝜼 =𝑷×𝑳𝒐𝒂𝒅

𝑬𝒑; 𝑳𝒐𝒂𝒅 =

𝑰

𝑰𝒓

𝑽

𝑽𝒓× 𝟏𝟎𝟎%

Fluid =…

Temperature =…

Pressure =…

Density =…

Viscosity =…

Material =…

Roughness =…

Int. Diameter =…

Fittings =…

properties

Fixed speed =…

Flow =…

Head =…

Efficiency =…

NPSHr =…

(at least 3 data)

Parameter Line I Line II Line III

Debit Aliran (Q)

(Q)min 𝟏𝟎 𝑳 𝒎𝒊𝒏 𝟏𝟎 𝑳 𝒎𝒊𝒏 𝟏𝟎 𝑳 𝒎𝒊𝒏

𝟏, 𝟔𝟕 × 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝟑

𝒔 𝟏, 𝟔𝟕 × 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝟑

𝒔 𝟏, 𝟔𝟕 × 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝟑

𝒔

(Q)max 𝟕𝟎 𝑳 𝒎𝒊𝒏 𝟔𝟎 𝑳 𝒎𝒊𝒏 𝟓𝟎 𝑳 𝒎𝒊𝒏

𝟏𝟏, 𝟕 × 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝟑

𝒔 𝟏𝟎, 𝟎 × 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝟑

𝒔 𝟖, 𝟑 × 𝟏𝟎−𝟒 𝒎𝟑

𝒔

∆Q 𝟐 𝑳 𝒎𝒊𝒏 𝟐 𝑳 𝒎𝒊𝒏 𝟐 𝑳 𝒎𝒊𝒏

𝟑 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒎𝟑

𝒔 𝟑 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒎𝟑

𝒔 𝟑 × 𝟏𝟎−𝟓 𝒎𝟑

𝒔

Panjang pipa (L) 𝟑𝒎 𝟑𝒎 𝟏𝒎

Diameter (D) 𝟑 𝟐 𝒊𝒏 𝟑 𝟒 𝒊𝒏 𝟏 𝟐 𝒊𝒏

𝟎, 𝟎𝟑𝟖𝟏 𝒎𝒆𝒕𝒆𝒓 𝟎, 𝟎𝟏𝟗𝟎𝟓 𝒎𝒆𝒕𝒆𝒓 𝟎, 𝟎𝟏𝟐𝟕 𝒎𝒆𝒕𝒆𝒓

SGHg = 13,6ρwater; T = 25oC; ρwater = 997 kg/m3; µ = 8,93 × 10-4 N.s/m2

𝒇 = 𝟐𝑫

𝑳.∆𝒑

𝝆 𝑽𝟐

𝒆 𝑫 = 𝟑, 𝟕 𝟏𝟎−𝟏

𝟏,𝟖 𝒇 −𝟔, 𝟗

𝑹𝒆

𝟏𝟏,𝟏𝟏

Menentukan friction factor

Menentukan wall roughness

0

0,02

0,04

0,06

0,08

0,1

0,12

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000

f

Re

Kurva Hubungan f - Re pada Line II

0,00000

0,00500

0,01000

0,01500

0,02000

0,02500

0,03000

0,03500

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000

f

Re

Kurva Hubungan f - Re pada Line III

0,0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 50000

f

Re

Kurva Hubungan f - Re pada Line I

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

0 10000 20000 30000 40000 50000

e

Re

Kurva Hubungan e/D dan Re pada Line I

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000

e

Re

Kurva Hubungan e/D dan Re pada Line II

0,000

0,001

0,002

0,003

0,004

0 20000 40000 60000 80000 100000

e

Re

Kurva Hubungan e/D dan Re pada Line III

𝒆= 𝒆 𝑫×𝑫=𝟎,𝟎𝟎𝟏𝟏𝟐×𝟑𝟖,𝟏𝒎𝒎=𝟎,𝟎𝟒𝟐𝟕𝒎𝒎

𝒆= 𝒆 𝑫×𝑫=𝟎,𝟎𝟒𝟐×𝟏𝟗,𝟎𝟓𝒎𝒎=𝟎,𝟖𝟎𝒎𝒎

𝒆= 𝒆 𝑫×𝑫=𝟎,𝟎𝟎𝟎𝟗𝟏×𝟏𝟐,𝟕𝒎𝒎=𝟎,𝟎𝟏𝟐𝒎𝒎

0,00

0,02

0,04

0,06

0,08

0,10

0,12

0,14

0,16

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000

f

Re

f - Re (Line III)

f - Re (Line II)

f - Re (Line I)

64/Re

𝑓 = −1,8𝑙𝑜𝑔 𝑒 𝐷3,7

1,11

+6.9

𝑅𝑒

−2

SGHg = 13,6ρwater; T = 25oC; ρwater = 997 kg/m3; µ = 8,93 × 10-4

N.s/m2

Parameter

Long

Radius

Elbow 90o

Standard

Radius

Elbow 90o

Elbow 45oSudden

Enlargement

Sudden

Contraction

Debit minimal

L/min 10 10 10 10 10

×10-4 [m3/s] 1,67 1,67 1,67 1,67 1,67

Debit maksimal

[L/min] 70 70 70 70 70

×10-4 [m3/s] 11,7 11,7 11,7 11,7 11,7

∆Q

[L/min] 2 2 2 2 2

×10-5 [m3/s] 3 3 3 3 3

Diameter pipa

[in] 3/4 3/4 3/4 - -

[m] 0,01905 0,01905 0,01905 0,01905 (inlet) 0,04808 (inlet)

Jumlah fitting (n) 4 2 2 1 1

𝑲𝑳 = 𝟐∆𝒑

𝝆 𝑽𝟐

Menentukan friction factor

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

0 20000 40000 60000 80000 100000

K

Re

Hubungan KL-el90 - Re pada Long Rad Elbow 90o

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

0 20000 40000 60000 80000 100000

K

Re

Hubungan KL-S.el90 - Re pada Stand. Rad. Elbow 90o

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 20000 40000 60000 80000 100000

K

Re

Hubungan KL-el45 - Re pada Elbow 45o

KL-L.el90 = 0,71

KL-S.el90 = 0,60

KL-el45 = 0,31

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000

KL

Re

Long rad. Elbow 90

Standard rad. Elbow 90

Elbow 45

KL-sud.enl = 0,76 KL-sud.cont = 26,39

0

2

4

6

8

10

12

0 20000 40000 60000 80000 100000

K

Re

Hubungan KS-enl - Re Suddden Enlargement Pipe

0

20

40

60

80

100

120

140

160

0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

KRe

Hubungan KS-con - Re Sudden Contraction Pipe

𝑪𝒅 =

𝑸𝟏𝜷

𝟒

− 𝟏

𝑨𝟏∆𝒑𝝆

Dimana:

𝑪𝒅 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟕𝟔

0

0,001

0,002

0,003

0,004

0,005

0,006

0,007

0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000

Cd

Re

Kurva Hubungan Cd dan Re pada Venturimeter Menentukan nilai Cd

Head loss pada venturimeter

𝑪𝒅 = 𝟏𝟎%∆𝒑

𝝆𝒈

(Miller, 1996)

0%

5%

10%

15%

20%

25%

30%

0

5

10

15

20

25

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Efis

ien

si (η

)

Head

(m)

Debit (L/min)

Grafik Karakteristik Kerja Pompa

Q-H

Hpl I

Hpl II

Hpl III

Efisiensi

𝜼𝒑 =𝑾𝒑

𝑩𝒑=𝝆𝒈𝑸𝒑𝑯𝒑

𝑷𝒓𝑰𝑰𝒓.𝑽𝑽𝒓

𝑩𝑷 = 𝑷𝒓𝑰

𝑰𝒓×𝑽

𝑽𝒓

𝑳𝒐𝒂𝒅 =𝑰

𝑰𝒓×𝑽

𝑽𝒓

𝜼 =𝑷𝒓 × 𝑳𝒐𝒂𝒅

𝑬𝒑𝑩𝑷 =𝑷𝒓 × 𝑳𝒐𝒂𝒅

𝑬𝑷. 𝑬𝑷 𝑾𝑷 = 𝝆𝒈𝑸𝒑𝑯𝒑

𝑩𝑷 = 𝜼𝑬𝑷 𝑾𝑷 = 𝜸𝑸𝒑𝑯𝒑

𝜼𝒑 =𝑾𝒑

𝑩𝒑

Fittings Keterangan KPipeline

I II III

Through Tee D = 3/2 in

D = 3/4 in

0,42

0,5

1 buah

3 buah

-

2 buah

-

2 buah

Branch Tee D = 3/2 in

D = 3/4 in

1,26

1,5

-

1 buah

1 buah

2 buah

1 buah

1 buah

Standard Elbow 90o D = 3/4 in 0,75 3 buah 3 buah 4 buah

Long Elbow 90o D = 3/2 in

D = 3/4 in

0,34

0,4

1 buah

2 buah

1 buah

2 buah

1 buah

2 buah

Return Bend D = 3/4 in 1,25 1 buah 1 buah 1 buah

Gate Valve (Fully

Open)

D = 3/4 in 0,2 3 buah 3 buah 3 buah

Rotameter 10 1 buah 1 buah 1 buah

Ktot D(3/2 in) = 0,76

D(3/4 in) = 15,65

D(3/2 in) = 1,6

D(3/4 in) = 16,65

D(3/2 in) = 1,6

D(3/4 in) = 18,15

Kentrance = 0,2; Kexit = 1

Debit (Q) = 0,0011 m3/det= 64 L/min

Head (H) = 17,100 mEfisiensi (%) = 29,0

Debit (Q) = 0,0011 m3/det= ±66 L/min


Pipe Flow Expert v5.12.1.1

Analisa Manual

Debit (Q) = 0,0009m3/det= ±54 L/min


Debit (Q) = 0,0009 m3/det= 54 L/min



Analisa Manual

Debit (Q) = 0,0008 m3/det= ±48 L/min


Debit (Q) = 0,0008 m3/det= 48,5 L/min



Analisa Manual

𝒇 ≈ 𝒆/𝑫 ≈ 𝟏 𝑹𝒆

𝑲𝑳 ≈ 𝟏𝑹𝒆

Pada pipa line II (PVC D = 3/4 in),e/D = 0,04193

Pipe line I (PVC D = 3/2 in),BEP = 29%,17,1 m

Pipe line II (PVC D = 3/4 in), BEP = 26%,18,4 m

Pipe line III (PVC D = 1/2 in),BEP = 25,3%, 19,0 m

Surface

Absolute Roughness Coefficient

- k -

(m) 10-3 (feet)

Copper, Lead, Brass, Aluminum (new) 0.001 - 0.002 3.33 - 6.7 10-6

PVC and Plastic Pipes 0.0015 - 0.007 0.5 - 2.33 10-5

Stainless steel 0.015 5 10-5

Steel commercial pipe 0.045 - 0.09 1.5 - 3 10-4

Stretched steel 0.015 5 10-5

Weld steel 0.045 1.5 10-4

Galvanized steel 0.15 5 10-4

Rusted steel (corrosion) 0.15 - 4 5 - 133 10-4

New cast iron 0.25 - 0.8 8 - 27 10-4

Worn cast iron 0.8 - 1.5 2.7 - 5 10-3

Rusty cast iron 1.5 - 2.5 5 - 8.3 10-3

Sheet or asphalted cast iron 0.01 - 0.015 3.33 - 5 10-5

Smoothed cement 0.3 1 10-3

Ordinary concrete 0.3 - 1 1 - 3.33 10-3

Coarse concrete 0.3 - 5 1 - 16.7 10-3

Well planed wood 0.18 - 0,9 6 - 30 10-4

Ordinary wood 5 16.7 10-3

ANALISA & PENGUJIAN KARAKTERISTIK PERFORMA...

Documents

Transcript of ANALISA & PENGUJIAN KARAKTERISTIK PERFORMA...