Laporan Prak Fluida Edo

BAB I

UJI KERUGIAN GESEK ALIRAN

FLUIDA DALAM SISTEM PERPIPAAN

1.1 TUJUAN PRAKTIKUM :

Untuk mengetahui besarnya kerugian gesekan dari pada aliran fluida dalam suatu

aliran perpipaan (instalasi pipa) ; akibat tekanan gesek yang timbul pada pipa karena adanya

viskositas fluida dan kekasaran permukaan dari bahan pipa.

1.2 DASAR TEORI

1.2.1. Laju aliran Volumetrik

Laju aliran sebagai fungsi penurunan tekanan (pressure drop), pada aliran yang sudah

berkembang penuh (Fully developed flow), dan gredasi tekanan p / x konstan, adalah :

1.2.2. Kecepatan rata-rata

1.2.3 Angka Reynold unutk aliran di dalam pipa

1

1.2.4 Faktor Gesek

1.2.4.1 Faktor gesek untuk aliran laminer

Dari rumus di atas tampak bahwa pada aliran laminer, faktor gesek tidak tergantung

pada kekasaran pipa.

1.2.4.2 Faktor gesek untuk aliran turbulen

Faktor gesek dapat juga di definisikan sebagai fungsi angka reynold dan kekasaran

relatif bahan pipa.

Diagram untuk mencari harga faktor gesek dari Re dan e/D adalah sebagai berikut :

Gambar 2.1 : diagram faktor gesek pada pipa

2

1.3. Alat Uji dan Kelengkapan

Alat uji dan kelengkapan yang digunakan dalam melakukan percobaan adalah sebagai

berikut :

Sistem perpipaan (instalasi pipa gesek)

Instalasi pipa gesek terbuat dari pipa tembaga yang terdiri dari 4 pipa lurus dengan

diameter yang berbeda-beda dan dengan jarak ukur tekanan tertentu. Sistem perpipaan ini

dilengkapi dengan sambungan-sambungan pipa (fittings) dan katup-katup (valves). (lihat

gambar instalasi pipa gesek)

Gambar 2.2 : Alat uji (instalasi) pipa gesek

Keterangan Gambar :

1. Pompa sentrifugal

2. Rotameter

3. Tempat alat ukur pressure gauge

4. Tabung transparan

5. Venturi meter

6. Alat ukur Manometer Hg

7. Reservoir

8. Globe Valve

9. Gate Valve

3

Pompa

Pompa yang digunakan didalam mendukung pelaksanaan percobaan di sini adalah 1

(satu) unit pompa sentrifugal, dengan kapasitaas maksimum 6 m3/jam.

Motor listrik

Motor listrik digunakan untuk menggerakkan pompa. Rate motor listrik adalah

sebagai berikut :

- Daya : 1,5 Kw

- Kecepatan (putaran) : 2900 rpm

- Voltase : 220V / 380V

Rotameter

Rotameter berfungsi untuk menjukkan kapasitas atau debit air yang dibutuhkan pada

saat pengujian.

Manometer

Manometer berfungsi untuk mengukur perbedaan tekanan air yang terjadi pada

vanturi. Jenis manometer yang dipakai di sini adalah manometer air raksa.

Pressure Gauge (pengukur tekanan)

Pengunaan pressure gauge di sini adalah untuk mengukur tekanan yang terjadi pada

masing-masing pipayang diuji.

Termometer

Fungsi termometer disini adalah untuk mengukur suhu air pada saat melakukan

percobaan. Dengan diketahuinya suhu air, maka density (massa jenis) dan viskositas

air dapat diketahui. Jenis termometer yang dipakai disini adalah jenis termometer air

raksa biasa.

1.4. PROSEDUR ATAU LANGKAH LANGKAH PENGUJIAN

Langkah ke-1 :

Resevoir air diisi air sampai pada batas ketinggian permukaan air tertentu sesuai

dengan yang diinginkan. Sebelum pompa dihidupkan, semua globe valve dalam

keadaan terbuka kecuali gate valve pada pipa discharge dari pompa dalam keadaan

tertutup. Hal ini bertujuan untuk mencegah atau menghindari terjadinya penekanan

tiba-tiba dari laju aliran pada saat pompa mulai dihidupkan, sehingga dapat merusak

instalasi.

4

Langkah ke-2 :

Hidupkan pompa (sakelar pada posisi “on”), kemudian secara perlahan-lahan gate

valve dibuka hingga laju aliran stabil. Laju aliran dapat diamati pada pipa kaca,disini

akan dapat terlihat apakah masih terdapat / terjadi gelembung-gelembung udara pada

alirannya.

Jika sudah tidak terjadi gelembung-gelembung udara, maka globe valve pada pipa by

pass ditutup, sedangkan globe valve pada pipa-pipa yang lain dalam keadaan terbuka

sebelum dilakukan pengamatan pada pengukuran di tiap-tiap tempat yang telah

ditetapkan.

Langkah ke-3 :

Setelah aliran air bebas gelambung udara,laju aliran yang dipompakan diatur dengan

memutar gate valve sesuai dengan jumlah atau kapasitas laju aliran yang telah

ditentukan. (dilihat pada rotameter).

Langkah ke-4 :

Amati hasil pengukuran pada pressure gauge ditiap-tiap tempat yang telah ditetapkan,

untuk mengetauhi perbedaan tekanan ( pressure drop ) pada pipa yang diukur.

Misalkan : kita melakukan pengamatan pada pipa pertama, maka kita harus menutup

aliran yang menuju pada pipa kedua, ketiga dan keempat. Gate valve dibuka secara

bertahap sambil mengamati rota meter dan pressure gauge dengan jarak tap yang

sudah ditetapkan.

Langkah ke -5 :

Buka gate valve secara bertahap hingga batas maksimal. Berapa laju aliran maksimum

yang hanya diperlukan untuk pipa lurus sepanjang jarak tap yang sudah ditetapkan,

serta berapa tekanan maksimum yang terjadi di sepanjang pipa lurus tersebut.

Langkah ke – 6 :

Lakukan percobaan yang sama pada kedua, pipa ketiga dan pipa keempat.

5

1.5. DATA HASIL PENGUJIAN

Data hasil pengamatan pada pipa lurus tembaga, temperatur air ( T air = .27 oC ).

Keterangan : ∆P = Penurunan tekanan (Presure drop) D = Diameter

dalam pipa

L = Jarak tap panjang pipa yang diukur)

Asumsi :

1. Aliran steady

1. Aliran incompressible

2. Fully developed flow

6

pipaKatup

terbuka(putaran)

QP1-P2=p ( )

D=15.5 m L=126 cm D=8 mm L=123cmP1 P2 P1 P2

11

1000 0.2 0 - -

41000

0,4 0,3 - -

61000

0,45 0,4 - -

21

1000 - - 0,8 0,5

41000

- - 1,1 0,8

61000 - - 1,2 0,9

1.6. PERHITUNGAN DATA

Temperatur air pada saat percobaan = 270 C.

Dari tabel sifat fisik dari air, satuan SI didapat :

Temperatur (T) Density ( ) Viskositas kinematik (ʋ)

250C 997,1 Kg/m3 0,897 x 10-6 m2/sec

300C 995,7 Kg/m3 0,804 x 10-6 m2/sec

Dengan cara interpolasi, didapat :

= 996,54 Kg/m3

ʋ= 0,8598 x 10-6 m2/sec

Pipa 1 D = 15,5 mm = 0,0155 m

Buka katup : 1 putaran

P = 0.2 0 = 0.2

Kecepatan Rata-rata Aliran ( V )

V = =

Q = 1000

272 · 1 · = 2.72 ·

D = 15,5 mm = 0,0155 m

V = = = 1.4

Angka Reynold (Re)

Re =

V =1.4

D = 15,5 mm = 0,0155 m

ʋ = 0,8598 x 10-6 m2/sec

7

Re = = = 2.52 ·

Re = 2.52 · > 2000 Aliran Turbulen

Faktor Gesek ()

= = = 0,025

Harga Kekasaran Pipa Gesek (e)

= 0,000001 e = 0,000001·D

= 0,000001 · (1,55 cm X )

= 6,1 · 1 in = 5,08 · ft

Bila dinyatakan dalam mka = (5,08 · ) ft · (0,3048 ) = 1,55 · mka

Kerugian Gesek Pada Pipa (Hl)

+ + = + + + hl

= hl

Hl = = = 2 · mka

8


P = 0.4 0.3 = 0.1

Kecepatan Rata-rata Aliran (V)

V = =

Q = 1000

400 · 1 · = 4 ·

D = 15,5 mm = 0,0155 m

V = = = 2.12

Angka Reynold (Re)

Re =

V =2.12

D = 15,5 mm = 0,0155 m

ʋ = 0,8598 x 10-6 m2/sec

Re = = = 3.8 ·


Faktor Gesek ()

= = = 0,023

9

Harga Kekasaran Pipa Gesek

= 0,000001 e = 0,000001·D

= 0,000001 · (1,55 cm X )

= 6,1 · 1 in = 5,08 · ft



+ + = + + + hl

= hl

Hl = = = 1 · mka


P = 0.45 0.4 = 0.05


V = =

Q = 1000

454.5 · = 4.55 ·

D = 15,5 mm = 0,0155 m

V = = = 2.4

10

Angka Reynold (Re)

Re =

V =2.4

D = 15,5 mm = 0,0155 m

ʋ = 0,8598 x 10-6 m2/sec

Re = = = 4.35 ·


Faktor Gesek ()

= = = 0,022


= 0,000001 e = 0,000001·D

= 0,000001 · (1,55 cm X )

= 6,1 · 1 in = 5,08 · ft



+ + = + + + hl

= hl

Hl = = = 0.5 · mka

11

BukaanKatup

(putaran)

Q

(

P

( )

V

( )Re

Hl(mka)

1 2.72 · 0,2 1.40 2,52 · 0,025 2 ·

4 4.00 · 0,1 2.12 3,80 · 0,023 1 ·

6 4.55 · 0,05 2.40 4.35 · 0,022 0.5 ·

Pipa 2 8 mm = 0,008 m


P = 0,8 0,5 = 0,3

Kecepatan Rata-rata Aliran ( V )

V = =

Q = 1000

122 · 1 · = 1,22 ·

D = 8 mm = 0,008 m

V = = = 2,44

Angka Reynold (Re)

Re =

V =2,44

D = 8 mm = 0,008 m

ʋ = 0,8598 x 10-6 m2/sec

12

Re = = = 2,27 ·

Re = 2,27 · > 2000 Aliran Turbulen

Faktor Gesek ()

= = = 0,0257

Harga Kekasaran Pipa Gesek (e)

= 0,000001 e = 0,000001·D

= 0,000001 · (0,8 cm X )

= 3,15 · 1 in = 2,62 · ft



+ + = + + + hl

= hl

Hl = = = 3.01 mka


P = 1,1 0,9 = 0,3


13

V = =

Q = 1000

137 · 1 · = 1,37 ·

D = 8 mm = 0,008 m

V = = = 2.74

Angka Reynold (Re)

Re =

V =2,74

D = 8 mm = 0,008 m

ʋ = 0,8598 x 10-6 m2/sec

Re = = = 2,5 ·

Re = 2,5 · > 2000 Aliran Turbulen

Faktor Gesek ()

= = = 0,0252


= 0,000001 e = 0,000001·D

= 0,000001 · (0,8 cm X )

= 3,15 · 1 in = 2,62 · ft


14


+ + = + + + hl

= hl

Hl = = = 3,01 mka


P = 1,2 0,9 = 0,3


V = =

Q = 1000

141 · = 1,41 ·

D = 8 mm = 0,008 m

V = = = 2.82

Angka Reynold (Re)

Re =

V =2.82

D = 8 mm = 0,008 m

ʋ = 0,8598 x 10-6 m2/sec

15

Re = = = 2.26 ·


Faktor Gesek ()

= = = 0,0258


= 0,000001 e = 0,000001·D

= 0,000001 · (0,8 cm X )

= 3,15 · 1 in = 2,62 · ft



+ + = + + + hl

= hl

Hl = = = 3.01 mka

BukaanKatup

(putaran)

Q

(

P

( )

V

( )Re

Hl(mka)

1 1,22 · 0,3 2,44 2,27 · 0,0257 3,01 .

4 1,37 · 0,3 2,74 2,50 · 0,0252 3,01 .

6 1,41 · 0,3 2,26 2,26 · 0,0258 3,01 .

16

1.7 KESIMPULAN

Dari hasil pengujian yang telah dilakukan maka dapat ditarik kesimpulan sebagai

berikut:

1. Dengan meningkatnya Debit aliran (Q) maka akan meningkatkan Angka Reynold.

2. Angka Reynold tertinggi ditunjukkan pada pipa1, buka katup 6 putaran dengan nilai

4,35

3. Dengan meningkatnya Debit aliran (Q) menyebabkan faktor geseknya semakin turun.

4. Semakin besar diameter sebuah pipa, maka nilai faktor geseknya semakin rendah.

5. Semakin tingginya Angka Reynold menyebabkan nilai faktor geseknya semakin

turun.

6. Peningkatan Debit aliran berbanding lurus dengan tinggi nya angka Reynold, namun

berbanding terbalik dengan nilai faktor gesek

7. Terjadinya penurunan tekanan akibat adanya kerugian gesek pada sistem perpipaaan.

17

BAB II

UJI POMPA CENTRIFUGAL

2.1. TUJUAN PENGUJIAN

Tujuan uji pompa sentrifugal adalah untuk mengetahui besarnya laju aliran volume

(debit) aliran fluida yang didhasilkan oleh pompa, dengan metode pengukuran yang

menggunakan V-notch weir dan rectangular weir. Dengan diketahuinya debit pompa (Q),

maka dapat pula diketahui variabel-variabel lain dari pompa tersebut, yaitu head pompa (H),

daya hidrolik (WHP), daya pompa (N), effisiensi pompa (η) dan NPSH pompa.

Disamping itu, dapat pula diperoleh karakteristik kerja dari pompa, seperti misalnya :

H = f (Q)

WHP = f (Q)

N = f (Q)

η = f (Q)

2.2. DASAR TEORI

2.2.1Aliran Internal (Dalam Saluran Tertutup/Pipa)

D

Gambar 2.1 aliran pada kawasan masuk pipa

Kecepatan rata-rata aliran:

Ini tentunya harus sama dengan U0 Jadi V = U0 = konstan.

Panjang “entrance length” (L) aliran laminer adalah fungsi dari angka reynold :

19

Untuk aliran laminer di dalam pipa, berarti Re < 2300. maka “entrance lenght” (L) akan kita

dapatkan :

L = 0,06 Re.D

L = 0,06 (2300).D

L = 138.D . . . .. .... .. .. .. .. . . . . . . .(2.1)

Untuk aliran turbulen, karena tumbuhnya lapisan batas lebih cepat, maka “entrance lenght”

akan menjadi lebih pendek, yaitu kira-kira 25 s/d 40 kali diameter pipa.

2.2.2. Aliran Eksternal (Aliran Dalam Saluran Terbuka)

Pengukuran kapasitas aliran pada saluran terbuka :

2.2.2.a. Rectanguler Weir

Gambar 2.2.a. aliran melalui rectanguler weir

Disini berlaku persamaan bernouli :

Didapat

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .(2.2)

Kapasitas discarge menjadi :

. . . . . . . .. . . . . . . (2.3)

20

Dimana, Qt = kapasitas discarge teoritis

L = Lebar saluran (weir)

g = grafitasi = 9,8 (m/sec2)

Eksperimen menunjukkan bahwa eksponen H adalah benar, tetapi koefisiennya terlalu besar.

Kontraksi dan kerugian-kerugian lainnya mengurangi kapasitas teoritis tersebut, sehingga

kapasitas nyata : Q = 62% Qt . . . . . . . . . (2.4)

Jadi Q = 3,33 LH3/2 → satuan english . . . . . . .. . . . . . . .(2.5a)

Q = 1,84 LH3/2 → satuan SI . . . . . . . . . . . . .(2.5b)

2.2.2.b. V- Notch weir L

ydy

H x Hy

½ L

θ/2 θ/2

Gambar 2.2.b celah dari V- notch weir

Dengan menggunakan metode yang sama seperti pada rectanguler weir, didapat :

21

1/2L

/2/2

Dengan menggunakan segitiga sebangun, kita dapat hubungkan X dan Y sebagai

berikut :Eksponen pada persamaan di atas benar, tetapi koefisiennya harus dikurangi kira-kira

42%, karena kontraksinya telah kita abaikan kapasitas nyata :

Q = 58% Qt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. (2.9)

Secara pendekatan untuk 900 V- notch weir, didapat :

Q = 2,50 H2,5 Satuan English . . . . . . (2.10.a)

Q = 1,38 H2,5 Satuan SI . . . . . . (2.10.b)

2.2.3 Head pompa

Head pompa dihitung dengan rumus :

Keterangan :

Hp = Head pompa

Hs = Tinggi isap setatis

Hd = Tinggi tekanan statis

Pdr = Tekanan discharge reservoir

Psr = Tekanan suction reservoir

Vdr = Kecepatan aliran fluida pada discharge reservoir

Vsr = Kecepatan aliran fluida pada suction reservoir

J = Berat jenis air

g = Percepatan gravitasi bumi

∑∆hs = Head loss pada pipa suction

∑∆hd = Head loss pada pipa discharge

2.2.3.1 Angka reynold aliran fluida di dalam pipa isap

a. Pada pipa isap :

b. Pada pipa tekan ;

22

2.2.3.2 Kecepatan rata-rata aliran di dalam pipa

a. Pada pipa isap :

b. pada pipa tekan :

2.2.3.3 Kecepatan pada reservoir

a. Pada suction reservoir

Vsr = Kecepatan turunan permukaan fluida didalam reservoir karena luas permukaan

fluida pada reservoir jauh lebih besar daripada luas penampang pipa isap, maka

kecepatan turunnya permukaan fluida didalam reservoir sangat kecil, sehingga Vsr ≈0

b. Pada discharge reservoir

Vdr = kecepatan fluida keluar dari ujung pipa discharge karena diameter ujung pipa

discharge sama dengan diameter pipa discharge, maka Vdr = Vd

2.2.3.4 Tekanan pada reservoir

a. Pada suction reservoir

Psr = Tekan pada suction reservoir, adalah sebesar tekanan atmosfir, Psr = Patm

(karena reservoir terbuka ke udara)

b. Pada discharge reservoir

Pdr = tekanan pada discharge reservoir.

Bila pipa discharge masuk (tenggelam) ke permukaan fluida dalam reservoir,

dimana reservoir terbuka ke udara, maka Pdr = tekanan dipermukaan fluida pada

reservoir = Patm.

Bila pipa discharge diatas permukaan fluida dalam reservoir dan masih

mempunyai tekanan yang lebih besar dari Patm, maka Pdr hrus diukur atau

dihitung dengan persamaan :

Pdr = (Pd + Patm) – Hd – (Vd2 / 2g) - ∆h1

23

2.2.3.5 Tekanan pada pipa

a. Pada pipa isap

Ps = tekanan yang diukur dengan pressure gauge pada inlet pompa (lubang

masuk pompa)

b. Pada pipa tekan

Pd = tekana yang diukur dangan pressure gauge pada outlet tekanan pompa (lubang

keluaran pompa)

2.2.3.6 Tinggi tekanan setatis (static head)

a. Pada pipa isap

Hs = Tinggi statis pada pipa isap.

= Jarak vertikal dari permukaan air pada reservoir, sampai ke poros pompa.

b. Pada pipa tekan

hd = Tinggi statis pada pipa tekan

Hd = Jarak vertikal dari poros pompa sampai ke lubang pengeluaran fluida

(discharge reservoir)

Hd’ = Hd – Zz1 = Hd – 10cm.

2.2.3.7 Kerugian gesek pada instalasi pompa (∑∆h1)

∑∆h1 = ∑∆h1s + ∑∆h1d

a. Pada pipa isap

∑∆h1s = h1s1 + h1s2

dimana :

h1s1 = kerugian gesek karena panjang pipa isap (mayor losses)

h1s2 = kerugian gesek karena sambungan (elbow and tee) dan valve (gate valve) serta

“entrance” (minor losses)

b. Pada pipa tekan

∑∆h1d = h1d1 + h1d2

Dimana :

h1d1 = kerugian gesek karena pnjang pipa tekan (mayor losses)

h1d2 = kerugian gesek karena sambungan (elbow dan tee) dan valve (gate valve)

24

2.2.4 Daya hidroulik pompa (WHP)

Daya hidroulik adalah daya yang dimiliki oleh fluida atau daya yang dilakukan oleh

pompa untuk memindahkan zat cair dari suatu tempat ketempat lain pada ketinggian (H)

tertentu.

Dimana : WHP = Water horse power = daya hidroulik pompa (hp)

Q = Laju volume (debit) aliran dari pompa (m3/jam)

H = Head pompa (mka)

γ = Berat jenis cairan (Kg/ m3)

2.2.5 Daya Motor (Nmtr)

(Nmtr) – EI Cos θ

Dimana : E = Tegangan (voltage) listrik (volt)

I = Kuat arus (ampere)

Cos = Faktor konfersi dari daya listrik ke daya mekanik motor

2.2.6 Daya Mekanik (Nmek)

(Nmek) = ηmek x Nmtr

Dimana : ηmek = Effeisiensi mekanik karena adanya kerugian mekanik pada poros motor

akibat gesekan poros dengan bantalan, packing dan sebagainya.

Nmtr = 0,97 (untuk pompa centrifugal)

2.2.7 Effisiensi pompa

Effisiensi pompa adalah perbandingan antara daya yang dimiliki fluida terhadap daya

mekanik.

2.2.8 NPSH (Net Positive Suction Head)

Agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi, harus dipenuhi persyaratan :

NPSH (Head isap positive netto) yang diperlukan > NPSH pada sisi isap pompa

(ekuivalen dengan tekanan isap pada sisi isap pompa), dikurangi dengan tekanan uap

jenuh zat cair di tempat tersebut.

Dalam hal pompa yang menghisap zat cair dari tempat terbuka (dengan atmosfir pada

pemukaan zat cair), maka besarnya :

25

Keterangan :

hsv = NPSH yang diperlukan (mka)

Pa = Tekanan atmosfir (mka)

Pv = Tekanan uap jenuh (mka)

γ = Berat zat cair persatuan volume (kgf/m2)

hs = Head isap statis (m), hs (+) jika pompa terletak diatas permukaan zat cair yang

diisapkan dan (-) jika di bawah.

hls = Kerugian di dalam pipa isap

Contoh :

Pada temperatur air 250 C didapat :

Tekanan uap jenuh (Pv) = 3351 N/m2 = 0,360 mka

2.3. ALAT UJI KELENGKAPAN

2.3.1. Mesin uji pompa sentrifugal

Mesin uji sentrifugal terdiri dari :

Bak (reservoir) atas dan bawah

Pompa dan instalasi pipanya (pipa gate valve dan elbow 900)

Saluran pengukur debit : v-notch weir dan rectanguler weir

Sedangkan pompa yang dipakai adalah 1 unit pompa sentrifugal, merk DAB dengan

spesifikasi sebagai berikut :

Model = Aqua 175 A-pompa susun dangkal (non otomatis)

Kapasitas maksimum = 100 lt/min

Total head = 22,5 m

Putaran = 2850 rpm

Diameter discharge = 1 inch

Diameter suction = 1 inch

Voltage = 220 Volt

Daya motor = 175 Watt

26

Gambar : Instalasi Alat Uji Pompa Centrifugal

Keterangan: Zd = 27,8 cm Zs = 9 cm

ZZ1 = 10 cm

Hs ( Tinggi isap statis ) = hs – Zs

Hd ( Tinggi tekanan statis ) = hd – Zd

hs dan hd : diperoleh dari pengujian

hs : Tinggi permukaan air pada sisi isap

hd : Tinggi permukaan air pada sisi tekan

2.3.2. Alat Uukur Yang Dipakai

Alat ukur yang dipakai untuk pengujian ini adalah :

a. Mistar ukur

Terpasang pada bak, dipergunakan untuk mengukur ketinggian air bak

(reservoir)

b. Head tachometer

dipakai untuk mengukur putaran poros elektro motor penggerak pompa,

dipergunakan pada saat poros berputar.

c. Voltmeter

27

untuk mengukur perubahan voltage (tegengan) listrik saat pompa

dioperasikan.

d. Amperemeter

untuk mengukur perubahan arus listrik pada saat pompa dioperasikan

e. Regulator voltage listrik

untuk menaikan dan menurunkan tegangan listrik (pengujian dilakukan

dangan tegangan listrik yang berbeda – beda)

2.4. LANGKAH LANGKAH PENGUJIAN

2.4.1. Persiapan sebelum pengujian

a. mempersiapkan peralatan yang akan dipergunakan, terutama instalasi pengisian

pompa

b. membersihkan peralatan pengujian

c. mengisi bak air secukupnya

d. memeriksa ada tidaknya kebocoran pada sambungan instalasi

e. memeriksa alat pengatur regulator voltage listrik, volt meter, ampere meter, dan

tachometer.

f. Switch harus pada off dan gate valve pada pipa discharge harus tertutup rapat.

g. Switch di”on”kan

h. Gate valve dibuka sedikit demi sedikit hingga gelembung-gelembung

udara habis.

i. Pengujian dapat dimulai.

2.4.2. Saat pengujian

a. Putaran poros pompa dicoba pada 3 macam putaran, yaitu 2700, 2800, dan 2850 rpm.

b. Untuk putaran tiap-tiap tertentu tersebut,gate valve dibuka sedikit demi sedikit,

sehinga ketinggian air di dalam bak (resevoir) atas dan bawah dapat ditunjukkan oleh

indikator ketinggian permukaan air (lihat pada sekala mistar ukur) :

Kecepatan putaran poros di atas, masing-masing dengan bukaan katup (gate valve) :

0; 1; 1,5; 2; 2,5; 3; 3,5; 4; 4,5; dan 5 putaran katup.

Kemudian dilihat :

- Besarnya voltage listrik dalam volt.

- Besarnya arus listrik dalam amper.

28

- Tinggi permukaan air pada sisi tekan (hd) dalam cm.

- Tinggi permukaan air pada sisi hisap (hs) dalam cm.

- Head setatis suction (Hs) dalam cm, dimana Hs = hs zs

- Tekanan discharge (Pd) dalam Kg/cm2.

2.4.3. selesai pengujian

Setelah pengujian selesai, mesin dimatikan dengan urutan sebagai berikut :

1. gate valve ditutup.

2. switch di”off” kan.

3. fluida dibuang (bila perlu).

4. alat alat dikembalikan.

DATA HASIL PENGUJIAN

Rpm Bukaan

katup

Voltage

( V )

Ampere

( A )

hd( cm )

hs( cm

)

Hd( cm

)

Hs( cm

)

Pd( kg / cm 2 )

2450 1 109 0,3 1,8 15,8 29,6 6,8 0,73 121 0,4 3,3 13,3 31,1 4,3 0,5

7 124 0,5 3,8 12,9 31,6 3,9 0,4

2.6. PERHITUNGAN DATAPerhitungan pada putaran 2450

a. kapasitas teoritis

Qt = 8/15 2 g tan /2 . H5/2 Dimana = 90 H = hd

Qt 1 = 8/15 2. 9,8 tan 90/2 . ( 1,8 x 0,01 )5/2 = 1,026 . 10 –4 m3 / s

Qt 2 = 8/15 2. 9,8 tan 90/2 . ( 3,3 x 0,01 )5/2 = 4,669 . 10 –4 m3 / s

Qt 2,5 = 8/15 2. 9,8 tan 90/2 . ( 3,8 x 0,01 )5/2 = 6,643 . 10 –4 m3 / s

b. kapasitas nyata untuk 90 V- noth weir :

Q = 1,28 . H 2,5

Q 1 = 1,28 . ( 1,8 x 0,01 ) 2,5 = 2,48 . 10 –4 m3 / s

Q 3 = 1,28 . ( 3,3 x 0,01 ) 2,5 = 4,55 . 10 –4 m3 / s

Q 7 = 1,28 . ( 3,8 x 0,01 ) 2,5 = 5,22 . 10 –4 m3 / s

29

c. Kecepatan rata –rata aliran didalam pipa

Ds = Dd = 1 in = 0,025

Vs = 4 . Q . Ds2

Vs 1 = 4 . 2,48 .10 4 = 0,50 m / s 3,14 . ( 0,025 )2

Vs 3 = 4 . 4,55 .10 4 = 0,92 m / s 3,14 . ( 0,025 )2

Vs 7 = 4 . 5,22 .10 4 = 1,06 m / s 3,14 . ( 0,025 )2

d. Head Losses

pada pipa suction :

bukaan Katub = 1 Ds = 0,025 m ; ls = 0,5 m ; air = 999 kg / m 3

air = 1.10 –2 N . s / m 3

RE = . Vs . Ds = 999 . ( 0,50). ( 0,025 ) = 1248,7 < 2300 (laminer) ( 1 . 10 –2 )

f = 64 = 64 = 0,051 RE 0,25 1248,7 0,25

hl 1 = f . ls . Vs 2 =0,051 . 0,5 . (0,50) 2 = 0,013 Ds 2g 0,025 2. (9,8 )

hl 2 = ( Kent + f le/ Delb ) Vs = (0,5 + 0,051 . 30 ) . 0,051 2 = 0,00026 2.g 2.9,8

hls = hls1 + hls2 = 0,013 + 0,00026

hls = 0,01326


air = 1.10 –2 N . s / m 3

RE = . Vs . Ds = 999 . ( 0,92). ( 0,025 ) = 2297,7 < 2300 ( laminer ) ( 1 . 10 –2 )

30

f = 64 = 64 = 0,027 RE 0,25 2297,7 0,25

hl 1 = f . ls . Vs 2 =0,027 . 0,5 . (0,92 ) 2 = 0,046 Ds 2g 0,025 2. (9,8 )

hl 2 = ( Kent + f le/ Delb ) Vs = (0,5 + 0,027 . 30 ) . 0,027 2 = 0,000048 2.g 2.9,8

hls = hls1 + hls2 = 0,027 + 0,000048 = 0,046048

hls = 0,046048


air = 1.10 –2 N . s / m 3

RE = . Vs . Ds = 999 . ( 1,06). ( 0,025 ) = 2647,3 > 2300 ( laminer ) ( 1 . 10 –2 )

f = 0,3164 = 0,3164 = 0,011 RE 0,25 1823,1 0,25

hl 1 = f . ls . Vs 2 =0,011 . 0,5 . (1,06) 2 = 0,012 Ds 2g 0,025 2. (9,8 )

hl 2 = ( Kent + f le/ Delb ) Vs = (0,5 + 0,011 . 30 ) . 0,011 2 = 0,000049 2.g 2. 9,8

hls = hls1 + hls2 = 0,012 + 0,000049 = 0,0120049

hls = 0,0120049

pada pipa Dischange :

bukaan Katub = 1 ; Dd =Ds= 1inci = 0,025 ; ld = 0,5 m ; air = 999 kg/m 3

Vd = 0,50 air = 1.10 –2 N . s / m 3

RE = . Vd . Dd = 999 . ( 0,50 ) . ( 0,025 ) = 1248,7 < 2300 ( Laminer ) ( 1 . 10 –3 )

f = 64 = 64 = 0,051

31

RE 0,25 1248,7 0,25

hl 1 = f . ld . Vd 2 =0,051 . 0,5 . 0,51 2 = 0,013 Dd 2g 0,025 2. (9,8 )

hl 2 = ( f. le + 2. f / Delb + Kext) Vd 2 D gv 2.g

= ( 0,051. 8 + 2 . 0,051. 30 + 1) 0,50 2 = 0,20 2.9,8

hld 1 = hld1 + hld2 = 0,013 + 0,20 = 0,213 mka

hld = 0,213 mka

bukaan Katub = 3 ; Dd =Ds= 1inci = 0,025 ; ld = 0,5 m ; air = 999 kg/m3

Vd = 0,92 air = 1.10 –2 N . s / m 3

RE = . Vd . Dd = 999 . ( 0,92 ) . ( 0,025 ) = 2297,7 < 2300 ( Laminer ) ( 1 . 10 –3 )

f = 64 = 64 = 0,027 RE 0,25 2297,7 0,25

hl 1 = f . ld . Vd 2 =0,027 . 0,5 . 0,92 2 = 0,046 Dd 2g 0,025 2. (9,8 )

hl 2 = ( f. le + 2. f / Delb + Kext) Vd 2 D gv 2.g

= ( 0,027.8 + 2.0,027+30+ 1) 0,92 2 = 0359 2.9,8

hld = hld1 + hld2 = 0,046 + 0,0359 = 0,465 mka

hld = 0,465 mka

bukaan Katub = 7 ; Dd =Ds= 1inci = 0,025 ; ld = 0,5 m; air = 999 kg/m3

Vd = 1,06 air = 1.10 –2 N . s / m 3

RE = . Vd . Dd = 999 . ( 1,06 ) . ( 0,025 ) = 2647,8 < 2300 (Turbulen ) ( 1 . 10 –3 )

f = 0,3164 = 0,3164 = 0,011 RE 0,25 2647,8 0,25

hl 1 = f . ld . Vd 2 =0,011 . 0,5 . 1,18 2 = 0,012 Dd 2g 0,025 2. (9,8 )

32

hl 2 = ( f. le + 2. f / Delb + Kext) Vd 2 D gv g

= ( 0,011.8 + 2.0,012+30 + 1) 1,18 = 1,86 2.9,8

hld = hld1 + hld2 = 0,012 + 0,544 = 0,556 mka

hld = 0,556 mka

e. Head Pompa

Hp = P dr – P sr + V dr 2 – V sr 2 + Hs + Hd + hl air 2 . g

Dimana : P sr = P atm P dr = P sr V dr = Vd

P dr = P atm V sr = 0 hl = hls + hld

Bukaan Katup 1

Vdr = 0,50 m/s ;Hs = 0,068 m ; Hd = 0,296 m ; hl = 0,01326+ 0,213 = 0,226

Hp 1 = 0,50 2 + 0,68 + 0,296 + 0,226 = 0,602 mka 2 . (9,8)

Bukaan Katup 3

V dr = 0,92 m/s; Hs = 0,043 m ; Hd = 0,311 m ; hl = 0,046 + 0,405 = 0,451

Hp 2 = 0,92 2 + 0,043 + 0,311 + 0,451 = 0,848 mka 2 . (9,8)

Bukaan Katup 7

Vdr = 1,06 m/ s ; Hs = 0,039 m ; Hd = 0,316 m ; hl = 0,012 + 0,556 = 0,558

Hp 2,5 = 1,06 2 + 0,039+ 0,316 + 0,868 mka 2 . (9,8)

33

f. Daya Hidrolik Pompa

WHP = . Q . H ( Hp ) 75

Dimana : Q = Kapasitas aliran dari pompa ( m / jam )

H = Head pompa ( mka )3

= Berat jenis cairan ( kg / m )

Bukaan katup 1 Q = 2,48 . 10 –4 m 3 / s ; H = 0,602 mka

WHP = 999 . 2,48 . 10 -4 . 0,602 = 1,98 . 10 –3 Hp 75


WHP = 999 . 4,55 . 10 -4 . 0,848 = 5,1 . 10 –3 Hp 75


WHP = 999 . 5,22 . 10 -4 . 0,98 = 6,8 . 10 –3 Hp 75

g. Daya motor ( N mtr )

N mtr = E . I . cos Dimana: E = Tegangan listrik

I = Kuat arus (amper)

Bukaan katup 1 E = 109 V ; I = 0,3 A

N mtr = 109 . 0,3 . 0,81 = 0,035 Hp 746


N mtr = 121 . 0,4 . 0,81 = 0,052 Hp 746


N mtr = 124 . 0,5 . 0,81 = 0,067 Hp 746

h. Daya mekanik

N mek = mek . N mtr mek = 0,97

34

Bukaan katup 1

N mek = 0,97. 0,035 = 0,0339 Hp

Bukaan katup 3

N mek = 0,97. 0,052 = 0,0534 Hp

Bukaan katup 7

N mek = 0,97. 0,067 = 0,0649 Hp

i. Effisinsi pompa

p = WHP . 100 % N mek

Bukaan katup 1

p = 1,98 . 10 -3 . 100 % = 3,05 % 0,0339

Bukaan katup 3

p = 5,1.10 -3 . 100 % = 10,2 % 0,0504

Bukaan katup 7

p = 6,8 . 10 -3 . 100 % = 11,4 % 0,0649

data hasil perhitungan sebagai berikut:

Rpm Bukaan katub

Kapasitas Nyata

( Q )( m3 / sec

)

Daya Mekanik

( N mek )( hp )

Daya Motor

( N mtr )( hp )

Efisiensi

Pompa ( p )( % )

Head Pompa( HP )( mka )

Daya Hidrolik Pompa

( WHP )( hp )

2450

1 0,248 0,0339 0,035 3,05 0,804 0,0198

3 0,455 0,0534 0,052 10,2 0,656 0,051

7 0,522 0,0649 0,067 11,4 0,532 0,068

35

2.7. GRAFIK HASIL PERHITUNGAN

36

0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.019

0.051

0.068

Grafik Hubungan Antara Debit Aliran Dengan Daya Hidroulik Pompa Pada 2450 Rpm

Debit Aliran (Q) m3/s

Daya Hidroulik Pompa (WHP)

Hp

0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

0.804

0.656000000000001

0.532

Grafik Hubungan Antara Debit Aliran dengan Head Pompa Pada 2450 Rpm


Head Pompa (H) mka

0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55

0

2

4

6

8

10

12

3.05

10.2

11.4

Grafik Hubungan Antara Debit Aliran Dengan Efisiensi Pompa Pada 2450 Rpm


Efisiensi Pompa (hp) %

37

0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5 0.55

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.035

0.053

0.067

Grafik Hubungan Antara Debit Aliran Dengan Daya Motor Pada 2450 Rpm


Daya Motor (Nmtr) Hp

2.8. KESIMPULAN

Dari hasil pengujian di atas dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:

Perbandingan hasil grafik hubungan antara Head Pompa dan Kapasitas Aliran dari hasil

praktikum dengan grafik data spesifikasi pompa, maka ditemukan kesamaan karakteristik

pompa yaitu semakin besar Head Pompa maka Kapasitas Aliran semakin kecil. Akan tetapi

grafik hasil praktikum digambarkan cenderung linier, hal ini disebabkan adanya kesalahan-

kesalahan pada waktu pengujian antara lain: adanya kebocoran instalasi pipa, kebocoran pada

reservoir, alat ukur tachometer (pengukur kecepatan putaran pompa) yang tidak bisa konstan

dan pembacaan mistar ukur ketinggian air yang kurang akurat.

38

DAFTAR PUSTAKA

1. Fox, Robert W. nd Mc. Donald, Alan T., Introduction to fluid mechanics, 3 th edition ,

Jhon Willy & Son, Inc., New York - USA, 1985

2. Hilmy Achmad, dkk., Buku Panduan Praktikum Mekanika Fluida, Fakultas Teknik

Jurusan Teknik Mesin – Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya, 1996.

3. Khetagurov M., Marine Auxiliary Machinery And System, Peace Publisher Moscow.

39

Laporan Prak Fluida Edo

Documents

Transcript of Laporan Prak Fluida Edo