Tujuan
Praktikum :
Menentukan
karakteriistik pompa sentrifugal dengan :
- Kurva hubungan antara head pompa (H pompa) Vs laju
alir Q
- Kurva hubungan antara daya dynamo pompa No
Vs laju alir Q
- Kurva hubungan antara efisien pompa η
Vs laju alir Q
Dasar Teori
Pompa sentrifugal merupakan alat pemindah fluida
dengan menggunakan gaya
Pompa sentrifugal tidak dapat menghisap sendiri, hal
ini disebabkan oleh konstruksinya. Pompa ini tidak memiliki chek valve dalam keadaan diam, cairan
mengalir ke tangki yang besar. Bila pompa dioperasikan dalam keadaan kosong,
vakum yang dihasilkan tidak cukup untuk mengisap fluida yang dialirkan masuk ke
rumah pompa.
Pompa sentrifugal pada saat mulai dipakai harus
dipenuhi cairan, hal ini dilakukan dengan jalan membuka valve tekan. Dengan
cara ini cairan bisa mengalir kembali ke saluran tekan (discharge) dengan :
Vd = Kecepatan linier fluida pada
pipa discharge (m/s)
Vs = Kecepatan linier pada pipa
suction (m/s)
g = Percepatan gravitasi bumi (m/s2)
Z = Perbedaan tinggi pengukuran suction dan
discharge (m) = 0,3 m
Menurut hukum Kontinuitas untuk fluida inkompressibel (tak dapat
dimanfaatkan dan densitas tetap) berlaku :
= 
∆H = 
dimana :
Ds =
diameter pipa suction (0,049 m)
Dd =
diameter pipa discharge (0,039 m)
= 2,49
As = π 
= 3,14 
= 1,19 x 10-3
= 3,14 = 1,19 x 10-3
dimana :
As = luas
lubang pipa suction (cross section area
suction)
Vs =
Q/As = Q/1,9 x 10-3 = Q x
8,3 x 102
= 
x (2,49 –
1)
= Q2 x 2,13 x 104
∆H =
Hd – Hs + Q2 x 2,13 x 104
+ Z
dimana
:
Q2
x 2,13 x 104 = Velocity
Head Correction (VHC)
Daya hidrolik/Hydraulik Power
(Nh)
Nh =
Uw.g.∆H.Q (W)
dimana
:
Uw =
densitas air (1000 kg/m3)
Daya dinamometer/Dynamometer
Output Point (No)
No = W .
L . g . n
dimana
:
W =
Beban kesetimbangan dinamometer (kg)
L =
Panjang lengan torsi (200 mm = 0,2 m)
n =
Kecepatan putar dinamometer (rad/sec) ® n = N.2π/60
N =
Kecepatan putar dinamometer (RPM)
Daya yang dibutuhkan pompa (Np) sama dengan daya yang hilang karena transmisi (Nt).
Nt =
antara 100 – 150 W
Efisiensi Pompa (η)
η=
Nh/Np x 100%
Keterangan
:
Hm = H1
–H2 (perbedaan tinggi manimeter suction-discharge)
(m)
Hd = head pada discharge (m)
Hs = head pada suction (m)
W =
Berat beban kesetimbangan dinamometer (kg)
VHC = Q2
x 2,13 x 104 (Velocity Head
Correction)
∆H =
Head Pompa (mwg)
Penyimpangan manometer yang besar menunjukkan bahwa
terdapat bantalan udara dalam pompa, sehingga pompa bekerja tak beraturan.
Untuk menghentikan pompa sentrifugal, khusus untuk percobaan ini perlu
dilakukan urutan sebagai berikut :
1. Valve pengisap ditutup
2. Valve tekanan ditutup
3. Motor dihentikan
Rumus perhitungan untuk mencari Q
:
Q [
] = 
= 
= 1,0417.10-3
] = = = 1,0417.10-3
Rumus perhitungan head pompa
secara tidak langsung :
∆H = 
(H1-H2)+
VHC + Z(mwg)
(H1-H2)+
VHC + Z(mwg)
dimana :
VHC =
Velocity Head Correction = Q2 x 2,13 x 104
Ug =
densitas air raksa (13,600 kg/m3)
H1 =
tinggi permukaan air raksa manometer pipa suction (m)
H2 =
tinggi permukaan air raksa manometer pipa discharge (m)
Z =
perbedaan tinggi pengukuran suction dan discharge (m) Þ Z = 0,3
m
Q =
laju alir (m3/det)
Untuk mencari VHC, perlu diketahui nilai Q yaitu
dengan cara memasukkan nilai ∆H orifice ke persamaan garis kurva kalibrasi
sebagai x-nya, maka akan diperoleh nilai y-nya sebagai Q.
Rumus perhitungan Daya
Dinamometer Pompa (No)
No = W .
L . g . n (W)
n = N
x 2π/60 (rad/s)
dimana :
W
= beban untuk kesetimbangan
dinamometer (kg)
L =
panjang lengan torsi (200 mm=0,200 m)
n = kecepatan
putaran dinamometer (rad/s)
N
= kecepatan putaran dinamometer
(rpm)
Daya yang dibutuhkan pompa (Np)
sama dengan daya yang dibutuhkan dinamometer dikurangi daya yg hilang karena
transmisi diantara 100-150 W.
Alat dan
Bahan
· Alat
1.
Pompa sentrifugal
2.
Manometer air raksa 1000 mm dan 500 mm
3.
Manometer pressure gauge
4.
Orifice
5.
Sumptank
6.
Storage tank
|
7.
Selang dan ember
8.
Beban
9.
Stopwatch
10. Anak
timbangan
11. Air
kran
12. Tachometer
|
· Bahan :
1.
air
Langkah Kerja
v
Pompa
sentifugal cara langsung
1.
Mengisi storage tank dengan air 2/3 bagian
2.
Menutup valve pipa suction
3.
Mengisi chasing dengan air sampai penuh dengan cara
membuka valve tekan
4.
Menghubungkan motor pompa dengan arus listrik
5.
Menghidupkan switch motor pompa, bersamaan dengan itu
membuka valve pada pipa suction dan mengatur putaran pompa (N) 800 rpm < N
< 3000 rpm
6.
Mengeluarkan semua udara yang terdapat pada pipa-pipa
yang menghubungkan manometer, dengan cara membuka valve yang menghubungkannya
kemudian menutup kembali
7.
Sebelum melakukan pengukuran aliran fluida harus dalam
kondisi steady state (aliran dalam
pipa penuh) dan semua permukaan air raksa dalam manometer sama
8.
Sebelum melakukan percobaan, membuat kurva kalibrasi
orifice pada kecepatan putar yang telah ditentukan dengan cara mengubah debit
(kapasitas pompa) dan membaca perbedaan tinggi air raksa pada manometer
orifice. Untuk mengukur kapasitas pompa adalah dengan membaca pada level
kontrol sumptank, mencatat waktu dengan stopwatch
9.
Pada kecepatan putar 1300 rpm dan kapasitas yang telah
ditentukan, membaca perbedaan tinggi permukaan air raksa pada manometer 1000 mm
(H1 & H2), Hd dan Hs pada pressure gauge dan mencatat W (beban) untuk menyeimbangkan
dinamometer
10. Mengulangi
percobaan no.9 dengan kecepatan putar
1700 rpm
v
Pompa
sentrifugal cara tidak langsung
Ø
Langkah kerja awal :
1.
Ubah debit pompa dengan mengatur valve discharge pada
kecepatan putaran yang telah ditentukan (=1000 rpm)
2.
Baca perbedaan tinggi raksa pada manometer venturimeter
3.
Kapasitas pompa terlihat dengan membaca skala pada
level kontrol pada sumptank
4.
Waktu dicatat dengan menggunakkan stopwatch
5.
Lakukan hingga diperoleh delapan data
Ø
Langkah kerja utama :
1.
Motor digunakan dengan kecepatan putaran 1300 rpm
2.
Pada kecepatan putaran dan kapasitas yang telah
ditentukan, perbedaan tinggi permukaan (H1, H2) dapt
terlihat pada manometer, dan head discharge (Hd) maupun head suction (Hs)
terlihat pada manometer pressure gauge
3.
Untuk menyeimbangkan dinamometer ditambahkan beban (W)
4.
Lakukan langlah 1-3 hingga diperoleh delapan data
kapasitas yang berbeda
5.
Percobaan dilakukan dengan kecepatan putaran yang
berbeda untuk 1700 rpm
Data Percobaan dan Pengolahan
ÜTabel data Untuk kalibrasi Head terhadap
laju alir
N
|
Volume
|
Waktu
|
Waktu
|
ΔH Venturi
|
W
|
(rpm)
|
(liter)
|
Naik (detik)
|
Turun (detik)
|
(mmHg)
|
(gram)
|
1000
|
50
|
26
|
25,5
|
15
|
375
|
1100
|
50
|
22,5
|
23
|
18
|
425
|
1200
|
50
|
19
|
19
|
23
|
475
|
1300
|
50
|
17
|
17,5
|
30
|
575
|
1400
|
50
|
16
|
16,5
|
38
|
650
|
1500
|
50
|
14,5
|
14
|
40
|
725
|
1600
|
50
|
13
|
13
|
50
|
825
|
1700
|
50
|
12,5
|
12
|
60
|
950
|
N
|
H1
|
H2
|
∆H
|
Q = V/t
|
(rpm)
|
(mm)
|
(mm)
|
(10-3m)
|
(10-3m3/s)
|
1000
|
520
|
440
|
80
|
1,92
|
1100
|
530
|
430
|
100
|
2,22
|
1200
|
535
|
420
|
115
|
2,63
|
1300
|
545
|
410
|
135
|
2,94
|
1400
|
555
|
400
|
155
|
3,13
|
1500
|
570
|
390
|
180
|
3,45
|
1600
|
575
|
380
|
195
|
3,85
|
1700
|
585
|
365
|
220
|
4
|
Kurva Kalibrasi
Ü Data Karekteristik
Pompa (N : 1300 rmp)
n = 1300x 2π/60 = 136,067 rad/s ; L
= 0,2 m ; g = 9,8 m/s2; No= W.L.g.n
∆H = (Hd-Hs)+ VHC + Z (mwg);
Ug = 13600 kg/m3 ; Uw 1000 kg/m3
(Hd-Hs)+ VHC + Z (mwg);
Ug = 13600 kg/m3 ; Uw 1000 kg/m3
No
|
H1
|
H2
|
Hd
|
Hs
|
ΔH
Venturi
|
W
|
ΔH (H1-H2)
|
(mm)
|
(mm)
|
(m.wg)
|
(m.wg)
|
(mmHg)
|
(gram)
|
(10 -3m)
|
|
1
|
545
|
410
|
1,1
|
1,1
|
30
|
575
|
135
|
2
|
550
|
405
|
1,25
|
1,05
|
27
|
550
|
145
|
3
|
560
|
395
|
1,8
|
1,05
|
24
|
550
|
165
|
4
|
570
|
390
|
2
|
1,05
|
21
|
550
|
180
|
5
|
575
|
380
|
2,1
|
1,05
|
18
|
500
|
195
|
6
|
580
|
375
|
2,2
|
1,05
|
15
|
500
|
205
|
7
|
585
|
370
|
2,5
|
1,05
|
12
|
475
|
215
|
8
|
590
|
365
|
2,8
|
1,05
|
9
|
450
|
225
|
Q
|
VHC
|
No
|
Np (No-100)
|
Nh
|
η (%)
|
(10-3.m3/s)
|
(Q2x2,13x104)
|
(watt)
|
(watt)
|
(Uw.g..ΔH.Q) (w)
|
(Nh/Np x 100%)
|
3,87
|
0,31
|
153,35
|
53,35
|
23,13
|
43,35
|
4,37
|
0,40
|
146,68
|
46,68
|
137,90
|
295,42
|
5,38
|
0,62
|
146,68
|
46,68
|
546,75
|
1171,27
|
6,13
|
0,80
|
146,68
|
46,68
|
785,17
|
1682,03
|
6,89
|
1,01
|
133,35
|
33,35
|
981,77
|
2943,84
|
7,39
|
1,16
|
133,35
|
33,35
|
1155,13
|
3463,66
|
7,90
|
1,33
|
126,68
|
26,68
|
1540,67
|
5774,63
|
8,40
|
1,50
|
120,01
|
20,01
|
1963,33
|
9811,74
|
Ü Data Karekteristik
Pompa (N : 1700 rmp)
n = 1700x 2π/60 = 177,93 rad/s ; L
= 0,2 m ; g = 9,8 m/s2; No= W.L.g.n
∆H = (Hd-Hs)+ VHC + Z
(mwg); Ug = 13600 kg/m3 ; Uw 1000 kg/m3
(Hd-Hs)+ VHC + Z
(mwg); Ug = 13600 kg/m3 ; Uw 1000 kg/m3
No
|
H1
|
H2
|
Hd
|
Hs
|
ΔH
Venturi
|
W
|
ΔH (H1-H2)
|
(mm)
|
(mm)
|
(m.wg)
|
(m.wg)
|
(mmHg)
|
(gram)
|
(10 -3m)
|
|
1
|
|||||||
2
|
|||||||
3
|
|||||||
4
|
|||||||
5
|
|||||||
6
|
|||||||
7
|
|||||||
8
|
Q
|
VHC
|
No
|
Np (No-100)
|
Nh
|
η (%)
|
(10-3.m3/s)
|
(Q2x2,13x104)
|
(watt)
|
(watt)
|
(Uw.g..ΔH.Q) (w)
|
(Nh/Np x 100%)
|
Pembahasan
Pompa sentrifugal merupakan alat
pemindah fluida dengan menggunakan gaya
sentrifugal yang diakibatkan gerak putar impeller. Perpindahan fluida
diakibatkan oleh adanya gaya
yang diberikan impeller kepada fluida, yaitu energi kinetik dari impeller akan
menyebabkan tekenan dari fluida membesar dan dengan adanya perbedaan tekanan
tersebut fluida akan mengalir. Fluida mengalir dari tekanan yang tinggi ke
tekanan yang lebih rendah. Oleh karena itu pompa sering disebut alat
transportasi fluida.
Prinsip kerja alat pompa sentrifugal
adalah fluida cair yang masuk ke dalam rumah pompa akan diputar oleh
impeller sehingga fluida mengalami gaya sentrifugal. Oleh
sebab itu rumah pompa tidak boleh sampai kosong selain untuk memancing cairan
yang akan diisap juga kekosongan dalam rumah pompa akan mengakibatkan ravitasi
dan lama-kelamaan akan rusak.
Kecepatan putar dinamometer N (rpm) sangat
berpengaruh terhadap waktu laju, perbedaan tekanan pada manometer dan beban.
Semakin besar N (rpm) semakin cepat waktu
laju alir,semakin besar beban yang harus ditambahkan dan juga semakin
besar selisih H1 – H2, Hd, Hs, DH orifice, karena
putaran atau gaya sentrifugal yang diberikan semakin cepat, adanya peningkatan
energi kinetik yang semakin besar.
Pada alat pompa sentrifugal tersebut terdapat juga
bagian yang berperan dalam kerja gaya
sentrifugal dalam semakin cepatnya putaran impeller selain pompa sentrifugal
itu sendiri, yakni timbangan atau beban. Timbangan atau beban sangat
berpengaruh dalam kecepatan gaya sentrifugal
dikarenakan oleh pada saat tekanan air kran diputar atau kecepatan putar dalam
dinamometer secara berubah-ubah dan beban tidak diganti maka gaya sentrifugal tidak seimbang dalam
kecepatan putaran impeller. Sedangkan apabila kita ingin mengetahui kapasitas
aliran, kebutuhan daya, head dan efisiensi dalam pompa tersebut maka kita harus
menyeimbangkan terlebih dahulu agar gaya
sentrifugal dalam putaran impeller berjalan dengan baik.
Karakteristik dalam pompa sentrifugal sangatlah banyak kegunaannya
biasanya adalah kapasitas aliran, kebutuhan daya, head dan efisiensi.
Kapasitas aliran biasanya diukur dalam aliran pneumatik persatuan waktu pada
densitas tertentu. Kebutuhan daya dan efisiensi mekanik jelas sangat penting
karena pada suatu peralatan yang relative kecil, kesederhanaan, dan operasi
tanpa kesulitan merupakan hal yang lebih diutamakan pada setiap kinerja dari
suatu operasi.
Kesimpulan
1.
Pompa
sentrifugal adalah alat guna pemindah fluida atau zat cair dengan menggunakan gaya sentrifugal yang
diakibatkan oleh gerak putar impeller.
2. Prinsip kerja alat pompa sentrifugal adalah
berdasarkan gaya
sentrifugal fluida cair yang masuk ke dalam rumah pompa sebagai umpan.
3. Perubahan kecepatan putar dinamometer N (rpm)
berpengaruh pada perubahan waktu, beban, tinggi manometer, Hd, Hs.
4. Beban yang ditambahkan berfungsi untuk
menyeimbangkan pompa dengan gaya
sentrifugal yang diakibatkan oleh gerak putar impeller didalam rumah pompa.
5. Pada percobaan ini dapat diperoleh hubungan
antara laju alir (Q) dengan head pompa (DH), daya dinamometer (No) dan efisiensi pompa
(h) melalui
grafik.
Daftar Pustaka
Jobsheet
Praktikum Satuan Operasi. Pompa Sentrifugal. Bandung . PEDC. 2002
Laporan
Praktikum Satuan Operasi. Pompa Sentrifugal. Bandung . 2000
Mc.
Cabe, Warren L, Operasi Teknik Kimia. Jilid 1. Erlangga. Jakarta . 1999
Tidak ada komentar:
Posting Komentar