Analisa Data

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.3 Analisa Data

1. Pompa multistage yang digerakkan oleh turbin uap

Berdasarkan tabel hasil penelitian diatas maka dapat dianalisa data pada nomor 7 yaitu sebagai berikut:

- Tekanan hisap = 2.0 kg/cm² = 196.2 kpa = 1.962 bar - Tekanan tekan = 24 kg/cm² = 2354.4 kpa = 23.54 bar - Debit aliran = 100 m³/jam

= 100m³/jam 3600 = 0.027 m³/s  Untuk pipa hisap:

Q = A1.V1 = A2.V2 V1 = � �₁ ⁼ 0.027�³/� � 4 ^. 0.22� ^{= 0.86 m/s} Maka bilangan reynold diperoleh: Re = �.�₁.�₁

� ^{dari tabel air 100} 0 C diperoleh: ρ = 958 kg/m3 � = 2.82 x 10^-4 N-s/m² Re = 958_�3^��. 0.86�/�. 0.2� 2.82�10−4�−�/�2 ^{= 584312.056 aliran turbulen}

Bahan pipa hisap adalah Commercial Steel maka dari tabel kekasaran atau

roughness diperoleh nilai ε = 0.000046 m. maka ε/d = 0.000046/0.2 = 0.00023 Dari diagram Moody diperoleh koefisien gesek ( f ) dengan cara seperti terlihat pada bagian lampiran.

Maka dari diagram Moody diperoleh: f1 = 0.0157

maka diperoleh kerugian gesekan pada pipa hisap (hf) yaitu: hfhisap = f1 �₁ �₁ �12 2� = 0.0157 24� 0.20� 0.862�/� 2 .9.81�/�2 = 0.0710 m

Untuk mencari kerugian minor (hm) pada pipa hisap diperoleh dari tabel yaitu: 1. Kerugian head pada keluaran daerator (sumber air)

Sharp-edged k = 0.4 - 0.5 ≈ 0.45

2. Kerugian head akibat elbow 90⁰ regular

Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk elbow 90⁰ regular ukuran pipa 7.87 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:

k =

7.87−4

8−4 ^{. (0.26 – 0.30) + 0.30} = 0.26

Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 8 buah elbow 90⁰ regular maka: k = 8 x 0.26 = 2.08

3. Kerugian head akibat katup gerbang (gate valve)

Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk gate valve ukuran 7.87 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:

k =

7.87−4

8−4 ^{. (0.07 – 0.16) + 0.16} = 0.07

Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 2 buah maka: k = 2 x 0.07 = 0.14

Katup gerbang (gate valve) ini dibuka penuh sehingga rasio k/k_open = 1.0 k = 1.0 x 0.14 = 0.14

4. Kerugian head akibat sambungan T joint aliran utama

Harga k untuk T joint aliran utama pada pipa ukuran 7.87 in diperoleh dengan cara interpolasi:

k =

7.87−4

8−4 ^{. (0.10 – 0.14) + 0.14} = 0.10

5. Kerugian head pada pipa masuk pompa exit losses k = 1.0

Maka jumlah kerugian minor (hm) pada pipa hisap adalah:

Σkpipa hisap = 0.45 + 2.08 + 0.14 + 0.10+ 1.0 = 3.77

Hmpipa hisap = Σkpipa hisap �2

2� = 3.77 0.862�/�

29.81�/�2 = 0.142 m

 Untuk pipa tekan Q = A₂.V₂ V₂ = � �₂

⁼

0.027�3_/� � 4^. 0.1252�

^{= 2.20 m/s}

Maka diperoleh bilangan reynold yaitu: Re = �.�₁.�₁

� ^{dari tabel air 100} 0 C diperoleh: ρ = 958 kg/m3 � = 2.82 x 10^-4 N-s/m² Re = 958_�3^��. 2.20�/�. 0.125� 2.82�10−4�−�/�2

= 934219.85 aliran turbulen

Bahan pipa tekan adalah Commercial Steel maka dari tabel kekasaran atau

roughness diperoleh nilai ε = 0.000046 m. ε /d = 0.000046/0.125 = 0.000368 Dari diagram Moody diperoleh koefisien gesek ( f ) dengan cara seperti terlihat pada bagian lampiran.

Maka dari diagram Moody diperoleh: f2 = 0.0163

maka diperoleh kerugian gesekan pada pipa tekan (hf) yaitu: hftekan = f2 �₂ �₂ �22 2� = 0.0163 74� 0.125� 2.202�/� 2 .9.81�/�2 = 2.38 m

Untuk mencari kerugian minor (hm) pada pipa tekan diperoleh dari tabel yaitu : 1. Kerugian head pada keluaran pompa yaitu:

Sharp-edged k = 0.4 - 0.5 ≈ 0.45

2. Kerugian head akibat elbow 90⁰ regular

Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk elbow 90⁰ regular ukuran pipa 4.92 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:

k =

4.92−4

8−4 ^{. (0.26 – 0.30) + 0.30} = 0.29

Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 21 buah elbow 90⁰ regular maka:

k = 21 x 0.29 = 6.09

3. Kerugian head akibat katup gerbang (gate valve)

Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk gate valve ukuran 4.92 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:

k =

4.92−4

8−4 ^{. (0.07 – 0.16) + 0.16} = 0.139

Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 3 buah maka: k = 3 x 0.139 = 0.417

Katup gerbang (gate valve) ini dibuka penuh sehingga rasio k/k_open = 1.0 k = 1.0 x 0.417 = 0.417

4. Kerugian head akibat sambungan T joint aliran cabang (branchflow) Harga k untuk T joint aliran cabang pada pipa ukuran 4.92 in diperoleh dengan cara interpolasi:

k =

4.92−4

8−4 ^{. (0.58 – 0.64) + 0.64} = 0.626

Karena terdapat 2 buah T joint aliran cabang maka: k = 2 x 0.626 = 1.25

5. Kerugian head akibat katup cegah (check valve) Dari tabel diperoleh harga k = 2.0

Karena terdapat 3 check valve maka harga k = 3 x 2 = 6

6. Kerugian head akibat globe valve

Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk globe valve ukuran 4.92 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:

k =

4.92−4

8−4 ^{. (5.8 – 6.0) + 6.0} = 5.95

Globe valve ini closed 50% sehingga rasio k/kopen = 2.0 – 3.0 ≈ 2.5

k = 2.5 x 5.95 = 14.87

Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 2 buah maka: k = 2 x 14.87 = 29.74

7. Kerugian head pada pipa masuk drum atas boiler exit losses k = 1.0 Karena terdapat 2 drum atas boiler maka k = 2 x 1.0 = 2

Maka jumlah kerugian minor (hm) pada pipa tekan adalah:

Σkpipa tekan = 0.45 + 6.09 + 0.417 + 1.25 + 6 + 29.74 + 2 = 45.94

Hmpipa tekan = Σkpipa tekan �2

2� = 45.94 ^2.20

2�/�

2 9.81�/�2 = 11.33 m

Maka head losses total adalah:

hl_1-2 = hf_hisap + hm_hisap + hf_tekan + hm_tekan

= 0.0710 m + 0.142 m + 2.38 m + 11.33 m = 13.923 m

Dari persamaan bernouli diperoleh head total pompa: �₁ �

⁺

�₁² 2�

^+Z

¹

^{+ Hp =}

�₂ �

⁺

�₂² 2�

^+Z

²

^{+ Hl}

^1-2

Hp =

�_2−�1 �

⁺

�₂2−�₁2 2�

^{+ Z}

2

-Z

₁

+ Hl

_1-2 = 2354.4���−196.2��� 9.40��/�3 +2.202�/�−0.862�/� 2.9.81�/�2 + 16 m -11 m + 13.923 m = 229.59 + 0.208 + 5 + 13.923 = 248.72 m

Daya hidrolis diperoleh:

Ph = γ.Q.Hp

= 9400N/m³. 0.027m³/s . 248.72m = 63126.84 watt

= 63.12 kw

Daya poros = daya output turbin uap = 190 kw

Maka efisiensi pompa mutltisage yang digerakkan turbin uap adalah

�

_� = �_{ℎ�������} �_{�����} = 63.12�� 190�� = 0.3322 x 100% = 33.22 %

Untuk kecepatan spesifik diperoleh dari formula sebagai berikut: 1 m³/s = 15850 gal/min 0.027 m³/s = 427.95 gal/min 1 m = 3.281 ft 248.72 m = 816.05 ft Ns = N �⁰.5 �0.75

= 2979 rpm

427.950.5���/��� 816.050.75�� = 403.62 rpm

2. Pompa multistage yang digerakkan oleh elektromotor

Berdasarkan tabel hasil penelitian diatas maka dapat dianalisa data pada nomor 1 yaitu sebagai berikut:

- Tekanan hisap = 2.0 kg/cm² = 196.2 kpa = 1.96 bar - Tekanan tekan = 26 kg/cm² = 2550.6 kpa = 25.50 bar - Debit aliran = 90 m³/jam

= 90m³/jam 3600 = 0.025 m³/s  Untuk pipa hisap:

Q = A1.V1 = A2.V2 V1 = � �₁ ⁼ 0.025�³/� � 4 ^. 0.22� ^{= 0.79 m/s} Maka bilangan reynold diperoleh: Re = �.�₁.�₁

� ^{dari tabel air 100} 0 C diperoleh: ρ = 958 kg/m3 � = 2.82 x 10^-4 N-s/m² Re = 958_�3^��. 0.79�/�. 0.2� 2.82�10−4�−�/�2 ^{= 536751.77 aliran turbulen}

Bahan pipa hisap adalah Commercial Steel maka dari tabel kekasaran atau

roughness diperoleh nilai ε = 0.000046 m. maka ε/d = 0.000046/0.2 = 0.00023 Dari diagram Moody diperoleh koefisien gesek ( f ) dengan cara seperti terlihat pada bagian lampiran.

Maka dari diagram Moody diperoleh: f1 = 0.0156

maka diperoleh kerugian gesekan pada pipa hisap (hf) yaitu: hfhisap = f1 �₁ �₁ �12 2� = 0.0156 24� 0.20� 0.792�/� 2 .9.81�/�2 = 0.0595 m

Untuk mencari kerugian minor (hm) pada pipa hisap diperoleh dari tabel yaitu: 1. Kerugian head pada keluaran daerator (sumber air)

Sharp-edged k = 0.4 - 0.5 ≈ 0.45

2. Kerugian head akibat elbow 90⁰ regular

Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk elbow 90⁰ regular ukuran pipa 7.87 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:

k =

7.87−4

8−4 ^{. (0.26 – 0.30) + 0.30} = 0.26

Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 8 buah elbow 90⁰ regular maka: k = 8 x 0.26 = 2.08

3. Kerugian head akibat katup gerbang (gate valve)

Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk gate valve ukuran 7.87 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:

k =

7.87−4

8−4 ^{. (0.07 – 0.16) + 0.16} = 0.07

Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 2 buah maka: k = 2 x 0.07 = 0.14

Katup gerbang (gate valve) ini dibuka penuh sehingga rasio k/kopen = 1.0 k = 1.0 x 0.14 = 0.14

4. Kerugian head akibat sambungan T joint aliran utama

Harga k untuk T joint aliran utama pada pipa ukuran 7.87 in diperoleh dengan cara interpolasi:

k =

7.87−4

8−4 ^{. (0.10 – 0.14) + 0.14} = 0.10

Maka jumlah kerugian minor (hm) pada pipa hisap adalah:

Σkpipa hisap = 0.45 + 2.08 + 0.14 + 0.10+ 1.0 = 3.77

Hmpipa hisap = Σkpipa hisap �2

2� = 3.77 0.79²�/�

29.81�/�2 = 0.1199 m

 Untuk pipa tekan Q = A₂.V₂ V2 = � �₂

⁼

0.025�3_/� � 4^. 0.1252�

^{= 2.038 m/s}

Maka diperoleh bilangan reynold yaitu: Re = �.�₁.�₁

� ^{dari tabel air 100} 0 C diperoleh: ρ = 958 kg/m³ � = 2.82 x 10^-4 N-s/m² Re = 958_�3^��. 2.038�/�. 0.125� 2.82�10−4�−�/�2

= 865427.305 aliran turbulen

Bahan pipa tekan adalah Commercial Steel maka dari tabel kekasaran atau

roughness diperoleh nilai ε = 0.000046 m. ε /d = 0.000046/0.125 = 0.000368 Dari diagram Moody diperoleh koefisien gesek ( f ) dengan cara seperti terlihat pada bagian lampiran.

Maka dari diagram Moody diperoleh: f2 = 0.0164

maka diperoleh kerugian gesekan pada pipa tekan (hf) yaitu: hftekan = f2 �₂

�₂ �22

= 0.0164 72.7� 0.125�

2.0382�/� 2 .9.81�/�2 = 2.019 m

Untuk mencari kerugian minor (hm) pada pipa tekan diperoleh dari tabel yaitu : 1. Kerugian head pada keluaran pompa yaitu:

Sharp-edged k = 0.4 - 0.5 ≈ 0.45

2. Kerugian head akibat elbow 90⁰ regular

Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk elbow 90⁰ regular ukuran pipa 4.92 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:

k =

4.92−4

8−4 ^{. (0.26 – 0.30) + 0.30} = 0.29

Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 20 buah elbow 90⁰ regular maka:

k = 20 x 0.29 = 5.8

3. Kerugian head akibat katup gerbang (gate valve)

Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk gate valve ukuran 4.92 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:

k =

4.92−4

8−4 ^{. (0.07 – 0.16) + 0.16} = 0.139

Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 3 buah maka: k = 3 x 0.139 = 0.417

Katup gerbang (gate valve) ini dibuka penuh sehingga rasio k/kopen = 1.0 k = 1.0 x 0.417 = 0.417

4. Kerugian head akibat sambungan T joint aliran utama

Harga k untuk T joint aliran utama pada pipa ukuran 4.92 in diperoleh dengan cara interpolasi:

k =

4.92−4

8−4 ^{. (0.10 – 0.14) + 0.14} = 0.1308

5. Kerugian head akibat sambungan T joint aliran cabang (branchflow) Harga k untuk T joint aliran cabang pada pipa ukuran 4.92 in diperoleh dengan cara interpolasi:

k =

4.92−4

8−4 ^{. (0.58 – 0.64) + 0.64} = 0.626

Karena terdapat 2 buah T joint aliran cabang maka: k = 2 x 0.626 = 1.25

6. Kerugian head akibat katup cegah (check valve) Dari tabel diperoleh harga k = 2.0

Karena terdapat 3 check valve maka harga k = 3 x 2 = 6

7. Kerugian head akibat globe valve

Harga k dapat dilihat pada tabel. Untuk globe valve ukuran 4.92 in maka nilai k diperoleh dengan cara interpolasi:

k =

4.92−4

8−4 ^{. (5.8 – 6.0) + 6.0} = 5.95

Globe valve ini closed 50% sehingga rasio k/kopen = 2.0 – 3.0 ≈ 2.5

k = 2.5 x 5.95 = 14.87

Karena dalam instalasi perpipaan terdapat 2 buah maka: k = 2 x 14.87 = 29.74

8. Kerugian head pada pipa masuk drum atas boiler exit losses k = 1.0 Karena terdapat 2 drum atas boiler maka k = 2 x 1.0 = 2

Maka jumlah kerugian minor (hm) pada pipa tekan adalah:

Σkpipa tekan = 0.45 + 5.8 + 0.417 + 0.1308 + 1.25 + 6 + 29.74 + 2 = 45.78

Hmpipa tekan = Σkpipa tekan �² 2�

= 45.78 ^2.038 2

�/�

2 9.81�/�2 = 9.69 m

Maka head losses total adalah:

hl1-2 = hfhisap + hmhisap + hftekan + hmtekan

= 0.0595 m + 0.1199 m + 2.019 m + 9.69 m = 11.88 m

Dari persamaan bernouli diperoleh head total pompa: �₁ �

⁺

�₁2 2�

^+Z

1

+ Hp =

�₂ �

⁺

�₂2 2�

^+Z

2

+ Hl

1-2

Hp =

�_2−�1 �

⁺

�₂2−�₁2 2�

^{+ Z}

2

-Z

1

+ Hl

1-2 = 2550.6���−196.2��� 9.40��/�3 +2.038²�/�−0.79²�/� 2.9.81�/�2 + 16 m -11 m + 11.88 m = 250.46 + 0.179 + 5 + 11.88 = 267.52 m

Daya hidrolis diperoleh: Ph = γ.Q.Hp

= 9400N/m³. 0.025m³/s . 267.52 m = 62868.86 watt

= 62.86 kw

Daya poros = daya output elektromotor = 190 kw

Maka efisiensi pompa mutltisage yang digerakkan elektromotor adalah

�

_� = �_{ℎ�������}

�_{�����} = 62.86��

= 0.3308 x 100% = 33.08 %

Untuk kecepatan spesifik diperoleh dari formula sebagai berikut: 1 m³/s = 15850 gal/min 0.025 m³/s = 396.25 gal/min 1 m = 3.281 ft 267.52 m = 877.73 ft Ns = N �0.5 �0.75

= 2980rpm

396.25⁰.5���/��� 877.730.75�� = 367.85 rpm