ANALISA PERANCANGAN INSTALASI POMPA SENTRIFUGAL
PADA PUTARAN 1500 RPM DENGAN MENGGUNAKAN
SOFTWARE CFD FLUENT 6.1.22
SKRIPSI
Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana
FRANSDOLIN A.Z.S.HUTABARAT
NIM : 050401092
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
ANALISA PERANCANGAN INSTALASI POMPA SENTRIFUGAL
PADA PUTARAN 1500 RPM DENGAN MENGGUNAKAN
CFD FLUENT v 6.1.22.
FRANSDOLIN HUTABARAT
NIM : 050401092
Diketahui / Disahkan: Disetujui:
Departemen Teknik Mesin Dosen Pembimbing,
Fakultas Teknik USU
Ketua,
Dr. Ing. Ikhwansyah Isranuri Ir. Mulfi Hazwi, MSc
ANALISA PERANCANGAN INSTALASI POMPA SENTRIFUGAL
PADA PUTARAN 1500 RPM DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE
CFD FLUENT 6.1.22
FRANSDOLIN A.Z.S. HUTABARAT
NIM. 050401092
Telah Disetujui Dari Hasil Seminar Tugas Akhir Periode ke-569, pada Tanggal 20 Maret 2010
Pembanding I :
Tulus B. Sitorus, ST,MT. NIP. 197209232000121003
Pembanding II :
Ir. Isril Amir
ANALISA PERANCANGAN INSTALASI POMPA SENTRIFUGAL
PADA PUTARAN 1500 RPM DENGAN MENGGUNAKAN SOFTWARE
CFD FLUENT 6.1.22
FRANSDOLIN A.Z.S. HUTABARAT
NIM. 050401092
Telah Diketahui Oleh: Pembimbing/Penguji
Ir. Mulfi Hazwi, MSc. NIP. 194910121981031002
Diketahui Oleh:
Ketua Departemen Teknik Mesin
Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri NIP.1964 1224 1992 111001 Penguji I
Tulus B. Sitorus, ST,MT. NIP. 197209232000121003
Penguji II
Ir. Isril Amir
ABSTRAK
Untuk mengalir air dari reservoir bawah ke reservoir atas maka dibutuhkan sebuah pompa untuk memindahkannya.Pompa akan bekerja secara optimal jika pompa tersebut memiliki instalasi yang sesuai dengan kemampuan pompa itu bekerja.Yang menjadi pedoman dalam membuat instalasi pompa adalah kapasitas ( Q ) dan Tinggi Tekan ( H ) yang dibutuhkan dalam memompakan air tersebut.
Air ini terlebih dahulu ditampung pada reservoir bawah dan kemudian dikirim ke reservoir atas.
Pompa adalah mesin yang mengkonversikan energi mekanik menjadi energi tekanan. Menurut beberapa literatur terdapat beberapa jenis pompa, namun yang biasa digunakan pada ialah jenis pompa sentrifugal. Pompa yang dirancang ini akan dimodelkan dan disimulasikan dengan menggunakan CFD FLUENT v 6.1.22 yang kemudian akan dibandingkan dengan performansi yang dihasilkan secara perhitungan manual.
Dalam hal ini CFD FLUENT sangat mempermudah untuk menyesuaikan sesuai dengan kondisi nyata. Lalu kesimpulannya Berdasarkan dari hasil karakteristik pompa yang telah dibuat dengan bentuk impeler dan putaran pompa yang sama, dapat disimpulkan bahwa besar Kapasitas ( Q ) berbanding terbalik dengan besar Tinggi tekan ( H ). Semakin besar kapasitas maka semakin kecil tinggi tekannya, atau sebaliknya semakin kecil kapasitas maka semakin besar tinggi tekannya dan kemampuan head yang mampu dilayani pompa berdasarkan simulasi lebih besar dari hasil perhitungan.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan dihadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala berkat dan kasih serta penyertaan-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas sarjana ini.
Adapun yang menjadi judul dalam tugas sarjana ini adalah “ Analisa Perancangan Instalasi Pompa pada Putaran 1500 rpm dengan Menggunakan software CFD Fluent 6.1.22 “. Berbagai ilmu yang berkaitan dengan sub program studi konversi energy seperti mesin fluida, mekanika fluida dan pompa kompresor diaplikasikan dalam menyelesaikan perencanaan instalasi, percobaaan dan simulasi pompa sentrifugal yang digunakan.
Penulis menyadari masih banyak terdapat kekurangan dalam tugas sarjana ini, dan penulis mengharapkan kritik konstruksi dari pembaca demi kesempurnaan dimasa mendatang.
Dalam menyelesaikan tugas sarjana ini, penulis banyak menerima bimbingan dan dorongan berupa pemikiran , tenaga, semangat serta waktu dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ayahanda ( Dr.Gerben F. Hutabarat DTMH,MSc,SpMK ) dan Ibunda ( T.R. br.Saragih ) serta abangda dan keluarga ( Dr.Blessdova Hutabarat, Dr.Naomi L.Tobing dan Clarissa Hutabarat) yang telah banyak memberikan bantuan moril maupun materi hingga akhirnya skripsi ini dapat diselesaikan.
2. Bapak Ir. Mulfi Hazwi, MSc. selaku dosen pembimbing yang telah banyak meluangkan waktu dan memberikan bimbingan serta masukan kepada penulis. 3. Bapak Ir. Isril Amir sebagai kepala proyek dan dosen pembanding yang telah
banyak memberi saran dan masukan.
4. Bapak Dr. Ing. Ikhwansyah Isranuri dan Bapak Tulus Burhanuddin, ST, MT. selaku Ketua dan Sekretaris serta seluruh Dosen dan Pegawai Departemen Teknik Mesin USU yang telah memberikan kesempatan kepada penulis dalam menyelesaikan tugas sarjana ini.
5. Kepada teman satu tim koalisi Zulfirman yang terus berjuang sampai tugas sarjana ini selesai.
6. Semua teman – teman seperjuangan stambuk 2005 di Departemen Teknik Mesin serta teman – teman seperjuangan penulis ( Ginting & Eben, Ion, Luki & Abel, Erik & Marshall, Berry ) dirumah kontrakan pribadi 14E.
7. Elisha Erianti Roma SKep atas doa dan dukungannya
Atas perhatian para pembaca sebelumnya, penulis mengucapakan terima kasih.
Penulis,
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL i
LEMBAR PENGESAHAN ii
LEMBAR PERSETUJUAN iii
SPESIFIKASI TUGAS iv
LEMBARAN EVALUASI v
KATA PENGANTAR vi
ABSTRAK vii
DAFTAR ISI viii
DAFTAR TABEL x
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR NOTASI xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang 1
1.2Rumusan dan Batasan Masalah 2
1.3Maksud dan Tujuan 3
1.4Sistematika Penulisan 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Prinsip – prinsip Pompa Sentrifugal 4
2.2 Head Pompa 5
2.3 Putaran Spesifik 7
2.4 Daya Pompa 7
2.5 Aliran Fluida 8
2.6 Computational Fluid Dynamic (CFD) Fluent) 9
2.6.1 Proses Simulasi CFD 10
2.6.2 Metode Diskritisasi CFD 10
BAB III PERENCANAAN SPESIFIKASI POMPA
3.1 Skema Instalasi Pompa yang Direncakan 12
3.2 Penentuan Kapasitas 14
3.3 Penentuan Head Pompa pada Instalasi 15
3.3.1 Perbedaan Head Tekanan ( ∆HP ) 15
3.3.2 Perbedaan Head Kecepatan ( ∆HV ) 15
3.3.3 Perbedaan Head Statis ( ∆HS ) 17
3.3.4 Kerugian Head 17
3.5 Perhitungan Motor Penggerak pada Pompa yang akan Digunakan 24
3.6 Putaran Spesifik dan Tipe Impeller 26
3.7 Efisiensi Pompa pada Instalasi yang Dirancang 27
3.8 Daya Pompa dan Motor Penggerak 29
3.9 Spesifikasi Hasil Perencanaan 31
3.10.1 Ukuran-ukuran Utama Pompa 32
3.10.1 Ukuran Poros dan Impeler Pompa 32
BAB IV PERMODELAN GEOMETRI DAN ANALISA NUMERIK
4.1 Pendahuluan 38
4.2 Proses Permodelan Pompa Sentrifugal yang direncanakan 39 4.2.1 Proses Permodelan Impeller Pompa Sentrifugal 40 4.2.2 Proses Solving dan Postprocessing Geometri Rumah Pompa 51 4.3 Analisa Kavitasi dan Performansi dari Pompa Sentrifugal 61 4.3.1 Analisa Kemungkinan Kavitasi yang Terjadi 61 4.3.2 Analisa Performansi dari Pompa Sentrifugal 64 4.3.3 Perhitungan ( Head ) Pompa Berdasarkan Hasil Simulasi 64
4.3.3.1 Tinggi Tekan Kecepatan 65
4.3.3.2 Tinggi Tekan pada Pipa Isap 66
4.3.3.3 Tinggi Tekan pada Pipa Tekan 66
4.4 Analisa Kecepatan pada pipa instalasi dengan CFD 69 4.4.1 Hasil Simulasi Fluent untuk Pipa dan Elbow pada instalasi 69
BAB V KARAKTERISTIK POMPA
5.1 Karakteristik Pompa Berdasarkan Hasil Perhitungan 74 5.1.1 Hubungan Head Euler dengan Kapasitas Pompa 74 5.1.2 Hubungan Efisiensi dan Daya dengan Kapasitas Pompa 80 5.2 Karakteristik Pompa Berdasarkan Hasil Simulasi 82 5.2.1 Hubungan Head Euler dengan Kapasitas Pompa 82 5.2.2 Hubungan Efisiesnsi dan Daya dengan Kapasitas Pompa 88
BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN
6.1 Kesimpulan 95
6.2 Saran 96
DAFTAR PUSTAKA
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Kekasaran relative (ε) dalam berbagai bahan pipa 19
Tabel 3.2 Koefisien kerugian kelengkapan pipa hisap 20
Tabel 3.3 Koefisien kerugian kelengkapan pipa
22
Tabel 3.4 Harga putaran dan kutubnya
25
Tabel 3.5 Klasifikasi Impeler Menurut Putaran Spesifik 26
Tabel 3.6 Hubungan antara kecepatan spesifik dengan efisiensi hidrolis 27
Table 3.7 Hubungan antara kecepatan spesifik impeller dengan efisiensi volumetris 28
Tabel 3.8 Jari-jari busur sudut impeler
37
Tabel 5.1 Hasil Perhitungan Head Euler, Head Teoritis, Head Actual, dan Head System Pada Berbagai Kapasitas Pompa Berdasarkan Hasil
Perhitungan 80
Tabel 5.2 Hubungan Kapasitas dengan Efisiensi dan Daya Pompa
Berdasarkan Hasil Perhitungan 82
Tabel 5.3 Hasil Perhitungan Head Euler, Head Teoritis, Head Actual, dan Head System Pada Berbagai Kapasitas Pompa Berdasarkan Hasil
Simulasi 88
Tabel 5.4 Hubungan Kapasitas dengan Efisiensi dan Daya Pompa
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Prinsip hukum Bernoulli 5
Gambar 3.1 Skema instalasi perancangan pompa 13
Gambar 3.2 Pompa Sentrifugal yang digunakan 13
Gambar 3.3 Daerah kerja beberapa jenis konstruksi pompa 24
Gambar 3.4 Ukuran – ukuran utama pada impeler 32
Gambar 4.1 Tampilan awal GAMBIT 39
Gambar 4.2 Tampilan awal FLUENT 39
Gambar 4.1 Tampilan hasil file 42
Gambar 4.2 Tampilan hasil grid check 42
Gambar 4.3 Tampilan hasil Grid scale 43
Gambar 4.4 Tampilan hasil smooth/swap grid 43
Gambar 4.5 Kotak dialog solver 44
Gambar 4.6 Kotak dialog viscous model 44
Gambar 4.7 Kotak dialog energy 45
Gambar 4.8 Kotak dialog material 45
Gambar 4.9 Kotak dialog unit 46
Gambar 4.10 Kotak dialog boundary condition 46
Gambar 4.11 Kotak dialog fluid 47
Gambar 4.12 Kotak dialog Zona inlet 47
Gambar 4.13 Kotak Dialog Zona Outlet 48
Gambar 4.14 Kotak dialog zona wall 48
Gambar 4.15 Kotak dialog solution control 49
Gambar 4.16 Kotak dialog solution initialization 49
Gambar 4.17 Kotak dialog residual monitors 50
Gambar 4.18 Kotak panel iterasi 50
Gambar 4.19 Kurva residual iterasi 50
Gambar 4.20 Tampilan hasil file mesh rumah pompa 51
Gambar 4.21 Tampilan hasil grid check rumah pompa 52
Gambar 4.22 Tampilan hasil Grid scale rumah pompa 53
Gambar 4.23 Tampilan hasil smooth/swap grid rumah pompa 53
Gambar 4.24 Kotak dialog solver rumah pompa 54
Gambar 4.25 Kotak dialog viscous model rumah pompa 54
Gambar 4.26 Kotak dialog energy rumah pompa 55
Gambar 4.27 Kotak dialog material rumah pompa 55
Gambar 4.28 Kotak dialog unit rumah pompa 56
Gambar 4.29 Kotak dialog boundary condition rumah pompa 56
Gambar 4.30 Kotak dialog fluid rumah pompa 57
Gambar 4.31 Kotak dialog Zona inlet 57
Gambar 4.32 Kotak Dialog Zona Outlet 58
Gambar 4.33 Kotak dialog zona impeller 58
Gambar 4.34 Kotak Dialog zona wall 59
Gambar 4.35 Kotak dialog solution control 59
Gambar 4.36 Kotak dialog solution initialization 60
Gambar 4.37 Kotak dialog residual monitors 60
Gambar 4.38 Kotak panel iterasi 61
Gambar 4.39 Kurva hasil residual iterasi 61
Gambar 4.42 Distribusi energi turbulensi yang terjadi pada pompa sentrifugal 63 Gambar 4.43 Distribusi vektor kecepatan yang terjadi pada pompa sentrifugal 64 Gambar 4.44 Distribusi kecepatan fluda pada pipa tekan I 69
Gambar 4.45 Distribusi kecepatan fluda pada elbow I 70
Gambar 4.46 Distribusi kecepatan fluda pada pipa tekan II 70 Gambar 4.47 Distribusi kecepatan fluda pada elbow II 71 Gambar 4.45 Distribusi kecepatan fluda pada pipa tekan III 71 Gambar 4.46 Distribusi kecepatan fluda pada elbow III 72 Gambar 4.47 Distribusi kecepatan fluda pada pipa tekan IV 72
Gambar 5.1 Kerugian - kerugian hidrolis 76
Gambar 5.2 Kerugian - kerugian hidrolis 85
Gambar 5.3 Grafik Karakteristik Head vs Kapasitas berdasarkan hasil perhitungan 91 Gambar 5.4 Grafik Karakteristik Head vs Kapasitas berdasarkan hasil simulasi 92
Gambar 5.5. Grafik Perbandingan Efisiensi Pompa 93
DAFTAR NOTASI
SIMBOL KETERANGAN SATUAN
A Luas Penampang Pipa m2
b1 Lebar impeller pada sisi masuk mm
b2 Lebar impeler pada sisi keluar mm
b3 Lebar Penampang masuk saluran throat mm
Dis Diameter dalam pipa mm
Ds Diameter poros mm
Dh Diameter hub mm
D1 Diameter sisi masuk impeller mm
D2 Diameter sisi keluar impeller mm
fc Faktor koreksi -
g Gravitasi m/s2
HL Head Losses sepanjang pipa m
Hp Head pompa m
Hs Head statis m
Hthz Head Teoritis m
hf Kerugian Head mayor m
hm Kerugian head minor m
K Kerugian akibat kelengkapan pipa -
k Konstanta Hidrolik -
L Panjang pipa m
M Massa Kg
Nm Daya Motor Listrik kW
Np Daya Pompa kW
n Putaran Pompa rpm
ns Putaran Spesifik rpm
P Tekanan Pada pompa Pa
Q Kapasitas Pompa m3/s
R Jari – Jari sudu lingkaran impeller mm
Re Bilangan Reynold -
S Jarak antara sudu mm
t Tebal sudu impeller mm
U1 Kecepatan tangensial sisi masuk impeller m/s U2 Kecepatan tangensial sisi keluar impeller m/s
V Kecepatan aliran pada pipa m/s
Vo Kecepatan aliran masuk impeller m/s
Vr1 Kecepatan radial masuk impeller m/s
Vr2 Kecepatan radial keluar impeller m/s
Vthr Kecepatan pada kerongkongan rumah keong m/s
Z Jumlah sudu -
α Sudut Aliran masuk o
β Sudut tangensial o
γ Berat jenis fluida N/m3
ηp Efisiensi pompa %
υ Viskositas Kinematik m2/s
ρ Kerapatan fluida kg/m3
ABSTRAK
Untuk mengalir air dari reservoir bawah ke reservoir atas maka dibutuhkan sebuah pompa untuk memindahkannya.Pompa akan bekerja secara optimal jika pompa tersebut memiliki instalasi yang sesuai dengan kemampuan pompa itu bekerja.Yang menjadi pedoman dalam membuat instalasi pompa adalah kapasitas ( Q ) dan Tinggi Tekan ( H ) yang dibutuhkan dalam memompakan air tersebut.
Air ini terlebih dahulu ditampung pada reservoir bawah dan kemudian dikirim ke reservoir atas.
Pompa adalah mesin yang mengkonversikan energi mekanik menjadi energi tekanan. Menurut beberapa literatur terdapat beberapa jenis pompa, namun yang biasa digunakan pada ialah jenis pompa sentrifugal. Pompa yang dirancang ini akan dimodelkan dan disimulasikan dengan menggunakan CFD FLUENT v 6.1.22 yang kemudian akan dibandingkan dengan performansi yang dihasilkan secara perhitungan manual.
Dalam hal ini CFD FLUENT sangat mempermudah untuk menyesuaikan sesuai dengan kondisi nyata. Lalu kesimpulannya Berdasarkan dari hasil karakteristik pompa yang telah dibuat dengan bentuk impeler dan putaran pompa yang sama, dapat disimpulkan bahwa besar Kapasitas ( Q ) berbanding terbalik dengan besar Tinggi tekan ( H ). Semakin besar kapasitas maka semakin kecil tinggi tekannya, atau sebaliknya semakin kecil kapasitas maka semakin besar tinggi tekannya dan kemampuan head yang mampu dilayani pompa berdasarkan simulasi lebih besar dari hasil perhitungan.
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Beberapa keunggulan pompa sentrifugal adalah: harga yang lebih murah,
kontruksi pompa sederhana, mudah pemasangan maupun perawatan, kapasitas dan
tinggi tekan (head) yang tinggi, kehandalan dan ketahanan yang tinggi.
Pompa sentrifugal memiliki bagian terpenting yang berguna untuk mendorong
air tersebut, yaitu Impeler. Bagian itu juga akan dibahas pada bab-bab selanjutnya.
Pompa sentrifugal ini memiliki dimensi sudu-sudu yang dirancang sesuai kebutuhan
pendistribusian air bersih tersebut.
Dunia industri sangat menginginkan suatu jenis pompa sentrifugal yang dapat
beroperasi maksimal dan tahan dioperasikan dalam jangka waktu yang lama, hal ini
tidak terlepas dari jenis pompa, pemasangan dan pengoperasian yang tepat sehingga
akan bekerja sesuai dengan peruntukannya. Dalam hal ini akan dirancang sebuah
pompa Sentrifugal yang akan memompakan air bersih dari reservoir bawah ke
reservoir atas dimana instalasi ini terdapat pada laboratorium mesin fluida
Departemen Teknik Mesin.
Beberapa pabrikan pompa menggunakan analisa serta simulasi menggunakan
perangkat lunak ( software ) guna mendesain pompa tersebut. Dan biasanya beberapa
pabrikan pompa tersebut menggunakan program simulasi Computational Fluid
Dynamic atau sering disebut dengan CFD. CFD dapat memberikan kekuatan untuk
mensimulasikan aliran fluida, perpindahan panas, perpindahan massa, benda-benda
bergerak, aliran multifasa, reaksi kimia, interaksi fluida dengan struktur, dan system
akustik hanya dengan permodelan di computer. Dengan menggunakan software ini
pabrikan pompa tersebut dapat membuat virtual prototype dari sebuah system atau
alat yang ingin dianalisis dengan menerapkan kondisi nyata di lapangan. CFD akan
memberikan data - data, gambar - gambar, atau kurva - kurva yang menunjukkan
prediksi dari performansi keandalan sistem yang dirancang. Hasil analisis CFD sering
berupa prediksi kualitatif meski terkadang kuantitatif.
CFD yang akan digunakan ialah CFD Fluent versi 6.1.22. Fluent adalah salah
satu jenis program CFD yang menggunakan metode elemen hingga. Fluent
menyediakan fleksibilitas mesh yang lengkap, sehingga dapat menyelesaikan kasus
relative mudah. Setelah menggunakan program ini,maka akan didapat hasil-hasil yang
mendekati dengan kasus yang akan dijumpai di lapangan dan dapat mempermudah
dalam perancangan pompa tersebut
1.2.Rumusan dan Batasan Masalah
Pompa Sentrifugal yang dirancang untuk memompakan air dari reservoir
bawah ke reservoir atas dimana instalasi ini akan dibuat di laboratorium Mesin Fluida
Departemen Teknik Mesin. Pembahasan perencanaan ini dititikberatkan pada
perancangan komponen system mekanis pompa sentrifugal dan perhitungan prestasi
pompa tersebut secara teoritis, yang secara umum terdiri dari :
a. Mensimulasikan sebuah pompa untuk memenuhi kebutuhan reservoar atas dari
reservoar bawah, dengan daya motor penggerak 5500 Watt pada putaran 1500
rpm.
b. Penentuan spesifikasi pompa pada instalasi yang akan dibuat di Laboratorium
Mesin Fluida.
c. Dalam perencanaan ini yang akan dibahas adalah perencanaan pompa dengan
instalasi dari reservoar bawah ke reservoar atas dengan tidak menganalisa
baliknya aliran fluida dari resorvoar atas ke reservoar bawah.
d. Perencanaan impeler meliputi jenis serta dimensi, pemilihan penggerak, dan
bagian-bagian lain yang akan ditentukan pada bab selanjutnya.
e. Perhitungan karakteristik, efisiensi dan sifat-sifat lainnya.
1.3. Maksud dan Tujuan Perancangan
Tujuan dari analisa perancangan ini adalah mahasiswa dapat mengamati serta
dapat merancang sebuah pompa sentrifugal dengan ukuran-ukuran utama pompa
sesuai kebutuhan turbin air di Laboratorium Mekanika Fluida sesuai dengan teori
yang telah didapat dari perkuliahan dan juga mampu mensimulasikannya dengan
menggunakan program komputer Computational Fluid Dynamic ( CFD ) Fluent versi
6.1.22
1.3 Manfaat Perancangan
Manfaat dari perancangan ini bagi pengembangan IPTEK adalah dengan
prototype dari pompa sentrifugal atau bagaimana aliran fluida itu di dalam housing
pompa sehingga akan diberikan data - data, gambar - gambar, atau kurva - kurva yang
menunjukkan prediksi dari performansi keandalan sistem yang dirancang. Setelah
menggunakan program ini,maka akan didapat hasil-hasil yang mendekati dengan
kasus yang akan dijumpai di lapangan dan dapat mempermudah dalam perancangan
pompa tersebut
1.4. Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan dalam tugas sarjana ini pada bab I yaitu
menguraikan tentang latar belakang perencanaan, tujuan perencanaan, batasan
masalah, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan perencanaan.
Bab selanjutnya akan menguraikan tentang pandangan umum berisikan tentang
teori - teori yang mendasari perancangan pompa sentrifugal
Bab III akan menguraikan urutan cara kerja yang dilakukan secara jelas dan
sistematis untuk melaksanakan perancangan pompa sentrifugal, perhitungan daya
pompa, penentuan laju aliran pada pipa tekan dan perhitungan loses yang terjadi.
Hasil perancangan dan pembahasan pompa akan dijelaskan pada bab IV,
berisikan hasil dari perancangan yang telah dilaksanakan dan data dianalisis serta
disimulasikan supaya mendapatkan hasil yang maksimal dengan perbandingan hasil
analisa manual dan simulasi. Perangkat lunak CFD Fluent juga akan digunakan untuk
penyempurnaan.
Bab V akan membahas rakteristi pompa dan isi ringkasan dan garis besar dari
perencanaan karakteristik pompa sentrifugal yang dirancang.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan suatu cairan dari
suatu tempat ke tempat lain dengan cara menaikkan tekanan cairan tersebut. Kenaikan
tekanan cairan tersebut digunakan untuk mengatasi hambatan-hambatan pengaliran.
Hambatan-hambatan pengaliran itu dapat berupa perbedaan tekanan, perbedaan
ketinggian atau hambatan gesek. Klasifikasi pompa secara umum dapat
diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu pompa kerja positif (positive displacement
pump) dan pompa kerja dinamis (non positive displacement pump). Salah satu jenis
pompa kerja dinamis adalah pompa sentrifugal yang prinsip kerjanya mengubah
energi kinetik (kecepatan) cairan menjadi energi potensial (dinamis) melalui suatu
impeller yang berputar dalam casing. Pada Instalasi Pengolahan Air (IPA),sebagian
besar pompa yang digunakan ialah pompa bertipe sentrifugal. Gaya sentrifugal ialah
sebuah gaya yang timbul akibat adanya gerakan sebuah benda atau partikel melalui
lintasan lengkung (melingkar). Pompa sentrifugal merupakan pompa kerja dinamis yang paling banyak digunakan karena mempunyai bentuk yang sederhana dan harga yang relatif murah. Keuntungan pompa sentrifugal dibandingkan jenis pompa perpindahan positif adalah gerakan impeler yang kontinyu menyebabkan aliran tunak dan tidak berpulsa ,keandalan
operasi tinggi disebabkan gerakan elemen yang sederhana dan tidak adanya
katup-katup,kemampuan untuk beroperasi pada putaran tinggi, yang dapat dikopel dengan
motor listrik, motor bakar atau turbin uap ukuran kecil sehingga hanya membutuhkan
ruang yang kecil, lebih ringan dan biaya instalasi ringan,harga murah dan biaya
perawatan murah.
2.1 Dasar-dasar Pemilihan Pompa
Dasar pertimbangan pemilihan pompa, didasarkan pada sistem ekonomisnya, yakni
keuntungan dan kerugian jika pompa tersebut digunakan dan dapat memenuhi kebutuhan
pemindahan fluida sesuai dengan kondisi yang direncanakan.
Yang perlu diperhatikan dalam pemilihan jenis pompa adalah fungsi terhadap
instalasi pemipaan, kapasitas, head, viskositas, temperature kerja dan jenis motor penggerak.
Kondisi yang diinginkan dalam perencanaan ini adalah:
a. Kapasitas dan head pompa harus mampu dipenuhi.
b. Fluida yang mengalir secara kontinu.
c. Pompa yang dipasang pada kedudukan tetap.
e. Mempunyai efisiensi yang tinggi.
f. Harga awal relatif murah juga perawatannya.
Melihat dan mempertimbangkan kondisi yang diinginkan dalam perencanaan
ini, maka dengan mempertimbangkan sifat pompa dan cara kerjanya, dipilih pompa
sentrifugal dalam perencanaan ini, karena sesuai dengan sifat pompa sentrifugal,
yakni :
a. Aliran fluida lebih merata.
b. Putaran poros dapat lebih tinggi.
c. Rugi-rugi transmisinya lebih kecil karena dapat dikopel langsung dengan otor
penggerak.
d. Konstruksinya lebih aman dan kecil.
e. Perawatannya murah.
2.2 Head Pompa
Head pompa adalah energi yang diberikan ke dalam fluida dalam bentuk tinggi tekan.
Dimana tinggi tekan merupakan ketinggian fluida harus naik untuk memperoleh jumlah
energi yang sama dengan yang dikandung satu satuan bobot fluida pada kondisi yang sama.
Untuk lebih jelasnya perhitungan dari head pompa dapat dilihat pada gambar 2.13 berikut ini.
Gambar 2.1. Prinsip hukum Bernoulli
Pada gambar ini terdapat dua buah titik dengan perbedaan kondisi letak, luas
penampang, tekanan serta kecepatan aliran fluida. Fluida kerja mengalir dari kondisi
pertama (titik 1) ke kondisi yang kedua (titik 2), aliran ini disebabkan oleh adanya
suatu energi luar . Energi luar ini terjadi merupakan perbedaan tekanan yang terjadi
pada kedua kondisi operasi (titik 1 dan 2), atau = ( - ).Q
Sedangkan pada setiap kondisi tersebut terdapat juga suatu bentuk energi,
yaitu energi kinetik (Ek) dan energi potensial (Ep) atau dapat dituliskan sebagai
berikut :
- Untuk titik 1 :
Energi yang terkandung E1 = Ek1 + Ep1
- Untuk titik 2 :
Energi yang terkandung E2 = Ek2 + Ep2
= m2. + m2.g.h2
Dan hubungan dari kondisi kerja ini adalah Eo = E2 - E1, atau dapat dituliskan:
(P2-P1).Q = [ m2. + m2.g.h2] - [ m1. + m1.g.h1]
(P2-P1).Q = {( m2. ) - (m1. ) + (m2.g.h2) - (m1.g.h1)}…...…(1)
Dimana : Q = A . V = Konstan
M = ρ . A . V , dimana ρ1= ρ2
Sehingga persamaan (1) di atas dapat dituliskan sebagai berikut :
(P2-P1)A.V = [(ρ.A.V3)2 - (ρ.A.V3)1] + ρ.A.V.g(h2 - h1)
(P2-P1) = ρ( - ) +ρ.g(h2h1)………..(2)
Jika ρ (kg/m3
) . g (m/s2) = γ (N/m3), maka persamaan (2) dapat disederhanakan
menjadi :
= + ( h2-h1 )
Atau persamaan untuk mencari head pompa digunakan hukum Bernoulli yaitu
:
+ + Z1 + Hp = + + Z2 + HL
Maka :
HP = + + Z2 - Z1 + HL
Dimana : adalah perbedaan head tekanan.
adalah perbedaan head kecepatan
Z2 - Z1 adalah perbedaan head potensial
HL adalah kerugian head ( head losses )
Dari rumus di atas dapat dilihat bahwa head total pompa diperoleh dengan
menjumlahkan head tekanan, head kecepatan, head potensial, dan head losses yang
timbul dalam instalasi pompa. Sementara head losses sendiri merupakan jumlah
kerugian head mayor (hf) dan kerugian head minor (hm).
HL = hf + hm
Jenis impeler yang digunakan pada suatu pompa tergantung pada putaran spesifiknya.
Putaran spesifik adalah putaran yang diperlukan pompa untuk menghasilkan 1 m degan
kapasitas 1 m3/s, dan dihitung berdasarkan (Khetagurov. hal 205)
ns = 4 3
t H
Q n
Dimana : ns = putaran spesifik [rpm]
n = putaran pompa [rpm]
Q = kapasitas pompa [gpm]
Hp= head pompa [ft]
2.4 Daya pompa
Daya pompa ialah daya yang dibutuhkan poros pompa untuk memutar impeler
didalam memindahkan sejumlah fluida denga kondisi yang diinginkan. Besarnya daya poros
yang dibutuhkan dapat dihitung berdasarkan ( Fritz dietzel. Hal 243 )
Np =
Dimana : Np = daya pompa [watt]
Q = kapasitas pompa [m3/s]
Hp = head pompa [m]
ρ = rapat jenis fluida [kg/m3]
ηp = effisiensi pompa
2.5 Aliran fluida
Aliran dalam pemipaan akan terjadi dari titik yang mempunyai head hidrolik
yang lebih tinggi (energi internal per satu-satuan berat air) ke head yang lebih rendah,
dimana terjadi kehilangan energi hidrolik di sepanjang pipa.
Kehilangan energi hidrolik sepanjang pipa secara umum disebabkan oleh :
Kerugian head ini terjadi akibat adanya gesekan antara dinding pipa dengan
fluida yang mengalir di dalamnya. Persamaan umum yang dapat digunakan untuk
mencari headlosses akibat gesekan dalam pipa dapat dilakukan dengan menggunakan:
a. Persamaan Darcy - Weisbach
b. Persamaan Hazen - Williams
Kedua persamaan diatas memiliki kelebihan dan kekurangan masing-masing
yaitu :
a. Persamaan Darcy - Weisbach
1. Memberikan hasil yang lebih baik untuk pipa yang relatif pendek.
2. Untuk sistem terdiri dari bermacam-macam pipa akan lebih rumit
perhitungannya.
3. Populer atau sering dipakai untuk perhitungan dengan beda energi besar.
4. Persamaan ini secara teori paling bagus dan dapat digunakan ke semua jenis
fluida.
b. Persamaan Hazen-Williams :
1. Umumnya dipakai untuk menghitung kerugian head dalam pipa yang relatf
sangat panjang seperti jalur pipa penyalur air minum.
2. Untuk sistem yang terdiri dari bermacam-macam pipa, perhitungannya akan
lebih mudah disbanding Darcy - Weisbach.
3. Persamaan Hazen - Williams paling banyak digunakan untuk menghitung
headlosses, tetapi biasa digunakan untuk semua fluida selai dari air dan
digunakan hanya untuk aliran turbulen.
B. Kerugian Minor
Kerugian ini diakibatkan adanya perubahan dalam geometri aliran seperti katup,
belokan, perubahan diameter pipa, sambungan saluran masuk dan keluar pipa. Dan kerugian
minor dapat dihitung berdasarkan
hm = K
Dimana :
V = Kecepatan rata-rata aliran fluida dala suatu pipa [m/s]
g = gravitasi bumi [m/s2]
2.6 Computational Fluid Dynamic (CFD) Fluent
Computational Fluid Dynamic (CFD) dapat dibagi menjadi dua kata, yaitu:
a. Computational : Segala sesuatu yang berhubungan dengan matematika dan metode numerik atau komputasi.
b. Fluid Dynamic : Dinamika dari segala sesuatu yang mengalir.
Ditinjau dari istilah di atas, CFD bisa berarti suatu teknologi komputasi yang
memungkinkan untuk mempelajari dinamika dari benda-benda atau zat-zat yang
mengalir.
Secara definisi, CFD adalah ilmu yang mempelajari cara memprediksi n
fluida, perpindahan panas, reaksi kimia, dan fenomena lainnya denga menyelesaikan
persamaan-persamaan matematika (model matematika). Dan Fluent adalah salah satu
jenis program CFD yang menggunakan metode elemen hingga dan Fluent juga
menyediakan fleksibilitas mesh yang lengkap, sehingga dapat menyelesaikan kasus
aliran fluida dengan mesh (grid) yang tidak terstruktur sekalipun dengan cara yang
relatif mudah. Penggunaan CFD umumya berhubungan dengan keempat hal berikut:
1. Studi konsep dari desain baru
2. Pengembangan produk secara detail
3. Analisis kegagalan atau troubleshooting
4. Desain ulang
2.6.1 Proses simulasi CFD
Pada uumnya terdapat tiga thapan yang harus dilakukan ketika kita melakukan
simulasi CFD, yaitu:
a. Preprocessing
Preprocessing merupakan langkah pertama dala membangun dan menganalisis
sebuah model dalam paket CAD (Computer Aided Design), membuat mesh yang sesuai
kemudian menerapkan kondisi batas dan sifat-sifat fluidanya.
b. Solving
Solvers (program inti pencari solusi) CFD menghitung kondisi-kondisi yang
diterapkan pada saat preprocessing.
c. Postprocessing
Postprocessing adalah langkah akhir dalam analisis CFD. Hal yang dilakukan pada
langkah ini adalah mengorganisasi dan menginterpretasi data hasil simulasi CFD yang bisa
2.6.2 Metode Diskritisasi CFD
CFD sebenarnya mengganti persamaan-persamaan diferensial parsial dari kontinuitas,
momentum, dan energi dengan persamaan-persamaan aljabar. CFD merupakan pendekatn
dari persoalan yang asalnya kontinum (memiliki jumlah sel tak terhingga) menjadi model
yang diskrit (jumlah sel terhingga).
Perhitungan / komputasi aljabar untuk memecahkan persamaan-persamaan diferensial
ini ada beberapa metode (metode diskritisasi), diantaranya adalah:
a. Metode beda hingga
b. Metode elemen hingga
c. Metode volume hingga
d. Metode elemen batas
e. Metode skema resolusi tinggi
BAB III
PERENCANAAN SPESIFIKASI POMPA
Dalam memilih suatu pompa untuk suatu maksud tertentu, terlebih dahulu
harus diketahui kapasitas aliran serta head yang diperlukan untuk mengalirkan zat cair
yang akan di pompa.
Selain dari pada itu, agar pompa dapat bekerja tanpa mengalami kavitasi, perlu
ditaksir berapa tekanan minimum yang tersedia pada sisi masuk pompa yang
terpasang pada instalasinya. Atas dasar tekanan isap ini maka putaran pompa dapat
ditentukan.
Selanjutnya, untuk menentukan penggerak mula yang akan dipakai, harus
lebih dahulu dilakukan penyelidikan tentang jenis sumber tenaga yang dapat
dipergunakan di tempat yang bersangkutan.
3.1 Skema Instalasi Pompa Yang Direncanakan
Instalasi yang direncanakan terdiri dari :
− Ground Tank
Ground tank atau tangki bawah berfungsi sebagai sumber air yang akan
dialirkan oleh pompa dengan kapasitas maximum 2255 liter.
− Pompa
Yaitu sebagai alat untuk memindahkan atau mentransfer air dari tangki bawah
ke tangki atas.
− Roof Tank
Roof tank atau tangki atas berfungsi sebagai tangki tempat penampungan air
Gambar 3.1. Skema instalasi perancangan pompa
Gambar 3.2 Pompa Sentrifugal yang digunakan
3.2 Penentuan Kapasitas
Sesuai dengan percobaan yang di lakukan di Laboratorium Mekanika Fluida
volume 800 L adalah 36 detik, maka dengan menggunakan rumus perhitungan debit
air (Q=kapasitas) dapat diketahui bahwa :
t V Qp =
Dimana:
= p
Q kapasitas pompa
V = volume reservoir atas
t = waktu
sehingga kapasitas pompa adalah :
t V Qp =
det 36
800L Qp =
jam m s m s L Qp 3 3 28 , 80 0223 , 0 3 ,
22 = =
=
Dari hasil perhitungan yang diatas, maka didapat jumlah kebutuhan air pada
instalasi turbin adalah 80,23 m3/jam. Dalam perencanaan ini perlu diperhitungkan
kebocoran-kebocoran pipa dan kapasitas pompa sehingga diperlukan factor koreksi (
1,1 sampai 1,15 ) kapasitas total [ Sularso, Haruo Tahara hal 15] sehingga kapasitas
pompa adalah :
Qp = 1,15 x 80,23 m3/jam
= 92,322 m3/jam
= 92 m3/jam = 0,0256 m3/s
3.3 Penentuan Head Pompa
Head pompa adalah besarnya energi yang diperlukan pompa untuk
memindahkan ataupun mengalirkan fluida dari keadaan awal menuju keadaan akhir.
Head total pompa yang harus disediakan pompa untuk mengalirkan jumlah fluida
seperti yang direncanakan dapat ditentukan dari kondisi instalasi yang akan dilayani
oleh pompa tersebut.
Gambar sistem pemipaan pada pipa isap dan pipa tekan dapat dilihat pada gambar 3.1
. Dengan menyatakan bahwa titik 1 pada permukaan fluida tangki bawah dan titik 2
pada permukaan fluida tangki atas, maka head pompa secara umum dinyatakan
Hpompa = ∆HP + ∆HV + HS + HL
Dimana:
∆HP = perbedaan head tekanan ( m )
∆HV = perbedaan head kecepatan ( m ) HS = head statis ( m )
HL = kerugian head ( m )
3.3.1 Perbedaan Head Tekanan ( ∆HP )
Head tekanan merupakan energi yang dibutuhkan untuk mengatasi perbedaan
tekanan pada sisi isap dengan sisi tekan. Dalam system kerja ini tekanan air memasuki
pompa adalah sama dengan tekanan keluar yaitu 1 atmosfir, maka beda head tekanan
pada sistem ini adalah nol.
3.3.2 Perbedaan Head Kecepatan ( ∆Hv )
Dalam menentukan perbedaan head kecepatan aliran maka terlebih dahulu
dicari besarnya kecepatan aliran dalam pipa. Diameter pipa isapnya biasanya
ditentukan sedemikian sehingga kecepatan alirannya 2 m/s sampai 3 m/s [ Soufyan M.
Noerbambang, hal 98 ]. Untuk memperoleh kecepatan aliran dan diameter pipa isap
yang sesuai, perhitungan awal sementara diambil batas kecepatan rata – rata 3 m/s.
Dari persamaan kontinuitas diperoleh:
QP = VS AS
Dimana:
QP = kapasitas pompa = 0,0256m /3 s
VS = kecepatan Aliran dalam pipa isap ( m/s )
AS = π/4 ( dis )2 = luas bidang aliran ( m2 )
dis = diameter dalam pipa ( m )
diameter dalam pipa isap diketahui dari data instalasi turbin pada Laboratorium
Mekanika Fluida, sebesar 4 inch.
Berdasarkan ukuran pipa standart ANSI B.36.10 Schedule 40, maka pipa
nominal 1 inchi dengan dimensi pipa:
• Diameter dalam ( dis ) = 4,0275 in = 0,1023 m
Dengan ukuran pipa standart pipa tersebut, maka kecepatan aliran yang
sebenarnya sesuai dengan persamaan kontinuitas adalah:
VS =
S P A Q
=
( )
2 4 is P d Q π =(
)
21023 , 0 0256 , 0 4
π× m / s
= 0328 , 0 1024 , 0
= 3,122 m /s
Diperoleh kecepatan aliran fluida masih sesuai.
Maka Head kecepatan aliran adalah:
HV =
g V 2 2 =
(
)
81 . 9 2 122 , 3 2× m = 0,4968 m
3.3.3 Perbedaan Head Statis ( ∆Hs )
Head statis adalah perbedaan ketinggian permukaan air pada reservoir atas
dengan reservoir bawah seperti yang tampak pada gambar diatas.
Dalam perencanaan ini, besarnya head statis adalah:
Hs = 11 m
Nilai head statis ini diasumsikan bahwa tinggi air pada permukaan ground tank
dengan roof tank tetap.
3.3.4 Kerugian Head
Kerugian head sepanjang pipa terbagi atas 2, yaitu kerugian akibat gesekan
sepanjang pipa / kerugian mayor ( hf ) dan kerugian akibat adanya kelengkapan pada
instalasi pipa / kerugian minor ( hm ). Kerugian akibat gesekan tergantung pada
kekasaran dalam pipa dan panjang pipa. Kerugian akibat kelengkapan adalah kerugian
akibat adanya perubahan arah aliran dan kecepatan aliran.
Kerugian Head sepanjang Pipa Isap ( hls )
a. Kerugian Head Akibat Gesekan Pada Pipa Isap ( hfs )
Besarnya kerugian head akibat gesekan pada pipa isap menurut
hfs = f g V d L s is s 2 2 × Dimana:
hfs = kerugian karena gesekan ( m )
f = faktor gesekan ( diperoleh dari diagram Moody )
Ls = panjang pipa hisap = 0,35 m
dis = diameter dalam pipa = 0,1023 m
Vs = kecepatan aliran fluida = 3,122 m/s
Untuk menentukan factor gesekan ( f ) terlebih dahulu ditentukan alirannya
apakah laminar atau turbulen dengan mencari harga bilangan Reynold, dimana:
υ
is sd V = Re Dengan:Re = Reynold number
υ = viskositas kinematik, dimana harganya 1.02 x 10-6 m2/s untuk tekanan 1 atm pada suhu 200C
Sehingga diperoleh:
Re = 6
10 02 . 1 1023 , 0 122 , 3 − × ×
= 313118 ≥ 4000
Maka aliran yang terjadi adalah “ Turbulen “
Bahan pipa isap yang direncanakan adalah Glass and varicus plastic (e.g, PVC
and PE pipes) dimana bahan pipa yang direncanakan tersebut mempunyai kekasaran
sebesar 0 m sesuai dengan table dibawah.
Table 3.1 Kekasaran relative (ε) dalam berbagai bahan pipa
Pipeline Material Absolute Rougness (ε)
ft mm
Glass and varicus plastic ( e.g, PVC and PE pipes )
0
( hydraulically smooth )
0
( hydraulically smooth ) Drawn tubings ( e.g. coper
or aluminium pipes or tubings )
5 x 10-6 1.5 x 10-6
Comersial steel or wrought iron
1.5 x 10-4 4.6 x 10-2
Cast iron with asphalt lining
4 x 10-4 0.12
Galvanized iron 5 x 10-6 0.15
Wood stave 6 x 10-4 ÷ 3 x 10-3 0.18 ÷ 0.9 Concrete 1 x 10-3 ÷ 1 x 10-2 0.3 ÷ 3.0 Riveted steel 3 x 10-3 ÷ 3 x 10-2 0.9 ÷ 9.0 Pump Handbook, Igor J. Karsik, William C. Krutzsc, Waren H. Frase, Joseph
Messina
Selanjutnya dicari harga faktor gesekan dengan menggunakan diagram moody.
Dari diagram moody untuk bilangan Reynold = 313118 dan ε = 0 dengan
cara interpolasi maka akan diperoleh factor gesek ( f ) = 0,014748 sehingga besarnya
kerugian gesek sepanjang pipa isap menurut Darcy-Weishbach adalah:
hfs = f
g V d L s is 2 2 ×
= 0,014748
(
)
81 . 9 2 3,122 0,1023 35 , 0 2 × × ×
= 0,0250 m
b. Kerugian Head Akibat Perlengkapan Instalasi ( hms )
Besarnya kerugian akibat adanya kelengkapan pipa dapat diperoleh dengan
persamaan:
hms =
g V nk s 2 2
∑
Dimana:hms = kerugian head akibat kelengkapan pipa sepanjang jalur pipa isap
n = jumlah kelengkapan pipa
k = koefisien kerugian akibat kelengkapan pipa
Untuk mengetahui berapa besarnya kerugian head yang terjadi akibat adanya
kelengkapan pipa yang digunakan sepanjang jalur pipa isap, maka perlu diketehui
terlebih dahulu jenis kelengkapan pipa yang digunakan sepanjang jalur pipa isap.
Adapun jenis dan jumlah kelengkapan tersebut adalah sebagai berikut:
Tabel 3.2 Koefisien kerugian kelengkapan pipa hisap
Jenis Jumlah K nK
Total koefisien kerugian 2,0
Pump Handbook, Igor J. Karasik, William C.Krutzsc, Waren H. Frase, Joseph Messina
Maka besarnya kerugian head akibat kelengkapan pipa pada pipa isap adalah sebesar:
hms =
(
)
81 . 9 2 122 , 3 2,0 2
× m = 0,4968 m
Dengan demikian diperoleh besar kerugian head sepanjang jalur pipa isap pompa
sebesar:
hls = hfs + hms
= 0,0250 m + 0,4968 m
= 0,5218 m
Kerugian Head sepanjang Pipa Tekan ( hld )
a. Kerugian Head Akibat Gesekan Pipa Tekan ( hfd )
Pipa tekan dari pompa menuju roof tank direncanakan menggunakan ukuran
pipa standart ANSI B.36.10 Shcedule 40 dengan ukuran pipa nominal 4 inci dan
bahan pipa adalah Glass and varicus plastic (e.g, PVC and PE pipes) yang sama
dengan pipa hisap.
Ukuran pipa tersebut adalah:
• Diameter dalam ( dis ) = 4,0275 in = 0,1023 m
• Diameter luar ( dos ) = 4,5 in = 0,1143 m
Karena bahan dan diameter pipa tekan ini sama dengan pipa hisap, maka
bilangan Reynold ( Re ) adalah 313118 dan factor gesekan ( f ) = 0,014748 serta
panjang pipa tekan adalah 10,94 m, maka besarnya kerugian head akibat gesekan pada
pipa tekan adalah:
hfd = f
g V d L s is 2 2 ×
= 0,014748
(
)
81 . 9 2 122 , 3 1023 , 0 94 , 10 2 × ×
= 0,7835 m
Tabel 3.3 Koefisien kerugian kelengkapan pipa
Jenis Jumlah K nK
Gate valve (katup gerbang) 1 0,136 0,136
Ball valve (katup bola) 1 0,05 0,05
Elbow long 90o (standard) 3 0,51 1,53
Flanged (inward projecting) 1 0,78 0,78
Tee 1 0,34 0,34
Total koefisien kerugian 2,836
Pump Handbook, Igor J. Karasik, William C.Krutzsc, Waren H. Frase, Joseph Messina
Maka harga kerugian head akibat perlengkapan instalasi pipa tekan adalah:
hmd =
g V nk s 2 2
∑
=(
)
81 . 9 2 122 , 3 836 , 2 2 ×× m
= 1,4089 m
Dengan demikian kerugian head pada pipa tekan ini adalah:
hld =hfd + hmd
= 0,7835 m + 1,4089 m
= 2,1924 m
Maka kerugian head gesekan total adalah:
HL = hls + hld
= 0,5218 m + 2,1924 m
= 2,7142 m
Dari perhitungan sebelumnya maka dapat ditentukan head total yang
dibutuhkan untuk melayani instalasi pemipaan:
Htotal = ∆HP + ∆HV + ∆HS +∆HL
= 14,211 m ≈ 14 m
Namun untuk pemakainnya dalam jangka waktu yang lama maka perlu
diperhatikan hal – hal sebagai berikut:
− Kondisi permukaan pipa yang dalam waktu jangka panjang akan semakin kasar, sehingga nantinya akan memperbesar kerugian yang terjadi.
− Penurunan kinerja pompa yang dipakai dalam rentang waktu yang lama.
− Kondisi – kondisi lain yang dapat mempengaruhi operasional pompa.
Maka dalam perencanaannya head pompa perlu ditambah ( 10 ÷ 25 ) % [
pump handbook, hal 248 ]. Dalam perencanaan ini dipilih 15 %, maka besarnya head
pompa yang akan dirancang:
Htotal = 14 m x ( 1 + 0,25 )
= 17,5 m ≈ 18 m 3.4 Pemilihan Jenis Pompa
Pemilihan jenis pompa dilakukan berdasarkan kapasitas dan head pompa yang
akan direncanakan sebelumnya. Dengan harga kapasias Q =
jam m3
92 = 404,84 gpm
dan head Htotal = 18 m, maka dari gambar dapat dilihat jenis pompa yang cocok
Pump selection book, C.P Beaton, G.T Meiklejohn Gambar 3.3 Daerah kerja beberapa jenis konstruksi pompa
3.5 Perhitungan Daya Motor Penggerak
Pada dasarnya pompa memerlukan penggerak mula untuk menggerakkan /
mengoperasikan pompa tersebut. Ada beberapa jenis alat penggerak motor yang akan
digunakan untuk menggerakkan pompa, antara lain: turbin uap, motor bakar, dan
motor listrik.
Pada instalasi ini dipilih motor listrik sebagai alat penggerak mula pompa
dengan pertimbangan sebagai berikut [ Pompa dan kompresor : Sularso, Haruo
Tahara , hal 59 ]:
Keuntungan
− Jika tenaga listrik dari PLN atau sumber lain tersedia dengan tegangan yang sesuai di sekitar tempat tersebut, maka penggunaan motor listrik
dapat memberikan ongkos yang murah,
− Pengoperasiannya lebih mudah,
− Ringan dan hampir tidak menimbulkan suara,
− Pemeliharaan dan pengaturan mudah.
Kerugian
− Jika listrik padam, maka pompa tidak dapat bekerja sama sekali,
− Jika pompa jarang dipakai, maka biaya operasinya akan tinggi karena biaya beban tetap harus dibayar,
− Jika lokasi pompa jauh dari jaringan distribusi listrik yang ada, maka biaya penyambungan tenaga listrik akan mahal.
Besarnya putaran motor listrik dapat ditentukan dengan mengetahui frekuensi
dan jumlah kutub pada motor listrik. Pada umumnya frekuensi listrik di Indonesia
adalah 50 Hz. Putaran motor listrik dengan frekuensi 50 Hz dapat dilihat pada table
Tabel 3.4 Harga putaran dan kutubnya
Jumlah kutub Putaran (
rpm )
2 3000
4 1500
6 1000
8 750
10 600
12 500
Pompa dan kompresor, Sularso, Haruo Tahara, hal 50.
Pada pemilihan kali ini dipilih motor listrik dengan 4 buah kutub dan putaran
1500 rpm. Akibat adanya terjadi slip pada motor maka akan terjadi penurunan,
besarnya ( 0 ÷ 1)%, sehingga putaran menjadi 1450 rpm.
Motor listrik dikopel langsung dengan pompa sehingga putaran pompa sama
dengan putaran motor.
3.6 Putaran Spesifik dan Tipe Impeller
Putaran spesifik untuk pompa jenis saluran roda adalah:
ns = 4 3
t H
Q n
Dimana : ns = putaran spesifik [rpm]
n = putaran pompa [rpm] = 1450 rpm
Q = kapasitas pompa [gpm] = 404,84 gpm
Hp= head pompa [ft] = 59 ft
Sehingga:
ns =
(
)
( )
59 34 84 , 404 1450Dari tabel 3.5 dibawah diketahui bahwa untuk putaran spesifik, ns = 1370,486
rpm maka jenis impeller yang sesuai adalah jenis Radial flow.
Tabel 3.5 Klasifikasi impeler menurut putaran spesifik
Jenis impeler ns
Radial flow 500 - 3000
Francis 3000 - 4500
Aliran campur 4500 - 8000
Aliran aksial 8000 ke atas
Pump selection book, C.P Beaton, G.T Meiklejohn
3.7 Efisiensi Pompa
Efisiensi total pompa dipengaruhi oleh efisiensi hidrolis, efisiensi mekanis dan
efisiensi volumetric.
1. Efisiensi Hidrolis
Efisiensi hidrolis merupakan perbandingan antara head pompa
sebenarnya dengan head pompa teoritis dengan jumlah sudu tak berhingga.
Besarnya efisiensi hidrolis dapat ditentukan dengan cara interpolasi dari data
dibawah ini:
Tabel 3.6 Hubungan antara kecepatan spesifik dengan efisiensi hidrolis
q
n ( menit1 ) 10 15 20 30 50 100
h
η 0.86 0.91 0.94 0.96 0.97 0.98
Sumber: Turbin, Pompa dan Compresor. Fritz dietzel
Besarnya kecepatan spesifik dapat dicari dengan menggunakan persamaan
[Turbin, Pompa dan Compresor. Fritz diesel hal: 258 ]:
1
4 3
−
= menit
H Q n nq
Q = kapasitas pompa ( m3 s )
n = kecepatan kerja / putar pompa
sehingga didapat:
( )
1
4 18 3 0256 , 0 1450 − = menit nq
= 26,548 menit1
Maka akan didapat nilai efisiensi hidrolis sebesar:
q
n ( menit1 ) 20 26,548 30
h
η 0.94 ηh 0.96
(
) (
)
94 . 0 96 . 0 96 . 0 20 30 548 , 26 30 − − = −− ηh
h
η = 0,953
2.Efisiensi Volumetris.
Kerugian volumetris disebabkan adanya kebocoran aliran setelah
melalui impeler, yaitu adanya aliran balik menuju sisi isap. Efisiensi
volumetris dapat ditentukan berdasarkan interpolasi antara kecepatan spesifik
impeller:
Table 3.8 Hubungan antara kecepatan spesifik impeller dengan efisiensi volimetris
s
n 60 to 100 100 to 150 150 to 220
v
η 0.94 to 0.97 0.97 to 0.99 0.98 to 995
( sumber: Marine Auxiliary Machinery and System,. M. Khetagurov. Hal: 253 )
Kecepatan spesifik impeller dapat dicari dengan menggunkan
persamaan (Marine AuxiliaryMachinery and System,. M. Khetagurov. Hal:
4 3 65 . 3 H Q n s = η
Dimana: n = kecepatan impeller pompa ( rpm )
s
n = kecepatan spesifik impeler
Maka: 4 3 18 0256 . 0 1450 65 . 3 = s η = 96,60
Sehingga didapat ηv = 0,96.
3. Efisiensi Mekanis.
Besarnya efisiensi mekanis sangat dipengaruhi oleh kerugian mekanis
yang terjadi yang disebabkan oleh gesekan pada bantalan, gesekan pada cakra
dan gesekan pada paking. Besarnya efisiensi mekanis menurut M. Khetagurov
berkisar antara 0.9 – 0.97. Dalam perancangan ini diambil harga efisiensi
mekanis 0,95.
Dari perhitungan diatas didapat nilai efisiensi total pompa:
total
η = ηh ηv ηm
= 0.953×0.96×0.95
= 0.8691
= 86,9 %
3.8 Daya Pompa dan Daya Motor Penggerak
Besarnya daya pompa untuk mengalirkan air atau daya yang dibutuhkan untuk
menggerakkan impeller yang dicari dengan persamaan:
Np =
Dimana :
H = Head pompa = 18 m
Q = Kapasitas pompa = 0,0256 m3/s
ηp = efisiensi pompa = 0,8691
sehingga :
0,8691
1000 18
9.81
0.0256× × ×
= p N
= 5,20 kW
Dalam perencanaan ini, motor listrik dikopel secara langsung dengan poros
pompa. Daya motor listrik sebagai motor penggerak poros pompa dapat dihitung
dengan persamaan:
(
)
t p m N Nη
+α
= 1 Dimana:Nm = daya motor penggerak ( kW )
Np = daya pompa
α = factor cadangan daya = ( 0.1 ÷ 0.2 ) Untuk motor induksi diambil 0.1
t
η = efisiensi transmisi = 1.0 dikopel langsung Sehingga:
(
)
0 . 1 1 . 0 1 20 , 5 + = m N= 5,72 kW
Berdasarkan perhitungan diatas, maka dipilih motor listrik dengan daya 5,72 kW
Namun pada instalasi di Laboratorium Mekanika Fluida dipakai motor dengan daya
5,5 kW
3.9 Spesifikasi Hasil Perencanaan
Dari hasil perhitungan diatas dapat ditetapkan spesifikasi perencanaan, sebagai
berikut:
Kapasitas Pompa ( Q ) : 92 m3/jam
Head Pompa ( H ) : 18 m
Jenis Pompa : Pompa Radial
Tipe impeller : Radial Flow
Efisiensi Pompa (ηP) : 86,9 %
Daya Pompa ( Np ) : 5,20 kW
Daya Motor ( Nm ) : 5,5 kW
3.10.1 Ukuran-Ukuran Utama Pompa
3.10.1.1Ukuran Poros dan Impeller pompa
Untuk dapat memperoleh ukuran poros dan impeller pada pompa maka
dilakukan pengukuran pada impeller. Adapun bentuk impeller yang akan diukur
[image:41.595.191.365.474.662.2]adalah seperti yang tertera pada gambar dibawah ini :
Gambar 3.4 Ukuran – ukuran utama pada impeler
Keterangan:
1. Diameter Poros pompa ( DS ) = 10 mm
2. Bentuk dan ukuran impeller.
b. Diameter Mata Impeller (dO ) =101,6 mm
c. Diameter Sisi Masuk ( d1 ) = 127 mm
d. Diameter Sisi Keluar (d2 ) = 312 mm
e. Lebar Impeler Pada Sisi Masuk ( b1 ) = 8 mm
f. Lebar Impeler Pada Sisi Keluar ( b2) = 8 mm
g. Tebal Sudu Pada Sisi Masuk ( t1 ) = 19 mm
h. Tebal Sudu Pada Sisi Keluar ( t2 ) = 8 mm
i. Jumlah Sudu ( Z ) = 6 Buah
3. Kecepatan dan Sudut Aliran Fluida Impeler
a. Kecepatan dan Sudut Aliran Fluida Masuk Impeler
1. Kecepatan Aliran Absolute (V1)
Pada pompa dengan impeler radial, aliran fluida masuk secara radial tegak
lurus dengan garis singgung impeler sehingga besar sudut masuk absulute ( α1 ) = 900
C dan kecepatan aliran absolute ( V1 ) adalah sama dengan kecepatan radial pada sisi
masuk ( Vr1 )
Qth = Kapasitas aliran teoritis pada sisi isap, yaitu kapasitas dengan perkiraan adanya
kerugian yang disebabkan fluida dari sisi te kan yang mengalir kembali ke sisi
isap melalui celah impeler, besarnya ( 1,02 ÷ 1,05 ) dari kapasitas pompa,
diambil 1,05 [ Fritz Dietzel, hal 261 ].
= 1,05 x 0,0256 m3/s = 0.02688 m3/s
d0 ={
(
)
2 048 , 0 . 02688 . 0 4 + × O V
π }1/2
0,1016 =
+ −3
10 . 304 , 2 . 10752 , 0 Vo
π 1/2
8,016.10-3 =
O
V = 4,27171 m/s
Jadi dapat diperoleh nilai Vr1 dengan persamaan :
Vr1 = kecepatan fluida radial sisi masuk
= V0 + (10% ÷ 15%) x V0 ( dipilih 13 % )
= 4,27171 + (0,125 x 4,27171) = 4,8270 m/s
2. Kecepatan Tangensial (U1)
Kecepatan tangensial pada sisi masuk impeler ditentukan dengan persamaan [
Magdy Abou Rayan, hal 102 ] :
U1 = 60
. .d1np π = 60 1450 . 10 . 127 . 14 ,
3 −3
= 9,6371 m/s
3. Sudut Tangensial (β1)
Untuk aliran fluida masuk secara radial ( α = 90 ), maka sudut sisi masuk ( β1 )
dapat dihitung dengan persamaan berikut [ Magdy Abou Rayan, hal 102 ]:
1 1 1 arctan V Vr = β
= arc tan
6371 , 9 8270 , 4
= 26,60 0
Maka segitiga kecepatan diatas pada sisi masuk impeler dapat digambarkan sebagai
berikut
Gambar 3.5 Segitiga Kecepatan
Dari gambar 3.5 dapat diketahui bahwa kecepatan relatif pada sisi masuk impeler
(W1) adalah :
= 60 , 26 sin 8270 , 4
= 10,780 m/s
b. Kecepatan dan Sudut Aliran Keluar Impeler
1. Kecepatan Radial Aliran (Vr2)
Dari perhitungan sebelumnya kecepatan radial pada sisi keluar impeler Vr2
adalah sebesar 4,8270 m/s
2. Kecepatan Tangensial (U2)
U2 = 60
. .d2 np π = 60 1450 10 . 312 14 ,
3 × −3 ×
= 23,67 m/s
3. Sudut tangensial Keluar Impeler (β2)
Z = 6,5
Dimana Z ( Jumlah Sudu ) = 6
Z = 6,5
− + 127 312 127 312 . sin + 2 2 1 β β sin + 2 2 1 β
β = 0,389
1
β + β2 = 45,780
2
β = 45,780- 26,600
2
β = 19,180
4. Kecepatan Absolut Tangensial ( Vu2 )
Vu2 = U2 - 2 2 tanβ
r V
[Stepanoff, hal 49]
= 23,67 -
18 , 19 8270 , 4 Tan
= 9,823 m/s
2
α = arc tan 2 2 u r V V
= arc tan 823 , 9 8270 , 4
= 26,16 0
6. Kecepatan Sudut Absolut keluar impeler ( W2 )
W2 = 2 2 sinβ r V = 18 , 19 sin 8270 , 4
= 13,692 m/s
7. Kecepatan Absolut aliran keluar ( V2)
V2 = 2 2 sinα r V = 16 , 26 sin 8270 , 4
= 10,948 m/s
[image:45.595.95.474.76.540.2]9,82 23,67 13,69 26, 16 4, 82 19, 18 Vu2 U2 w2
Gambar 3.6 Segitiga Kecepatan
4. Melukis Bentuk Sudu
Ada dua metode yang digunakan dalam melukis bentuk sudu, yaitu :
1. Metode arcus tangent
2. Metode koodinat polar
Dalam melukis bentuk sudu sering digunakan metode arcus tangent, yaitu
dengan membagi-bagi impeler beberapa ruang konsentris diantara jari-jari R1 dan R2.
Jarak masing-masing lingkaran adalah :
R1 = jari-jari lingkaran sudu sisi masuk impeler
= d1 / 2 = 127/2 = 63,5 mm
R2 = jari-jari lingkaran sudu sisi keluar
= d2/2 = 312/2 = 156 mm
i = jumlah bagian yang dibentuk oleh lingkaran konsentris direncanakan 4
bagian.
Maka diperoleh :
R = 4
5 , 63 156−
= 23,125 mm
Perubahan besar sudut kelengkungan ( ) terhadap perubahan R adalah :
= 4 60 , 26 18 , 19 −
= - 1,8550
Jari-jari kelengkungan busur pada setiap lingkaran dapat dihitung dengan persamaan :
Dimana :
i = menyatakan lingkaran bagian dalam
o = menyatakan lingkaran bagian luar
Harga-harga setiap jari-jari busur dan sudut pada setiap bagian lingkaran
yang membentuk sudu impeler dihitung dan ditabelkan pada tabel 4.2. berikut :
Tabel 3.8. Jari-jari busur sudu impeler
Link R (mm)
R2
(mm2)
R cos
R0 cos
- Ri cos
R02 – Ri2
(mm)
1 63,5 4032,25 26,60 56,778 - - -
B 86,625 7503,890 24,745 78,671 21,893 3471,64 79,286
C 109,75 12045,0625 22,89 101,107 22,436 4541,172 101,2028
D 132,875 17655,7656 21,035 124,020 22,913 5610,7031 122,434
BAB IV
PERMODELAN GEOMETRI DAN ANALISA NUMERIK
4.1 Pendahuluan
Dalam bab ini akan dianalisa prototype pompa sentrifugal yang telah
dirancang dengan menambah putaran pompa sebesar 1500 rpm untuk pompa pada
bab-bab sebelumnya. Analisa prototype pompa sentrifugal ini menggunakan metode
perhitungan komputasi dinamika fluida atau Computational Fluid Dynamics ( CFD )
dengan program komputer FLUENT 6.1.22. yang diproduksi oleh Fluent.inc.
Program tersebut mampu menganalisa kemungkinan aliran fluida yang terjadi pada
sebuah sistem, dengan menggunakan pendekatan metode elemen hingga. Proses
simulasi CFD ini terdapat tiga tahapan yang harus dilakukan , yaitu :
a. Preprocessing
Preprocessing merupakan langkah pertama dalam membangun dan
menganalisis sebuah model CFD. Teknisnya adalah membuat model dalam
paket CAD ( Computer Aided Design ), membuat mesh yang sesuai, kemudian
menerapkan kondisi batas dan sifat-sifat fluidanya.
b. Solving
Solver (program inti pencari solusi) CFD menghitung kondisi - kondisi yang
diterapkan pada saat preprocessing.
c. Postprocessing
Postprocessing adalah langkah terakhir dalam analisis CFD. Hal yang
dilakukan pada langkah ini adalah mengorganisasi dan menginterpretasikan
data hasil simulasi CFD yang bisa berupa gambar, kurva, dan animasi.
CFD FLUENT ini terbagi atas dua program pendukung yaitu :
a. GAMBIT ( Geometry And Mesh Building Intelligent Toolkit )
GAMBIT merupakan salah satu preprocessor yang membantu untuk membuat
geometri dan melakukan diskritisasi (meshing) pada model untuk dapat
Gambar 4.1. Tampilan awal GAMBIT
b. FLUENT
FLUENT merupakan solver dan postprocessor yang menggunakan metode
elemen hingga untuk menyelesaikan berbagai macam kasus aliran fluida
[image:48.595.144.452.70.284.2]dengan mesh yang tidak terstruktur sekalipun dengan cara yang relatif mudah.
Gambar 4.2. Tampilan awal FLUENT
4.2 Proses permodelan pompa sentrifugal yang telah direncanakan
4.2.1 Proses permodelan impeler pompa sentrifugal
A. Proses pembuatan geometri impeler pompa sentrifugal
Permodelan geometri dari pompa sentrifugal ini dilakukan di program
GAMBIT sebagai tahap preprocessing. Dalam proses pembuatan geometri ini,
prototype pompa sentrifugal tersebut digambar dalam 2 - D (2 dimensi), dan juga
lebih mudah menggambarnya. Adapun tahap -tahap yang harus dilakukan dalam
menggambar prototype geometri tersebut adalah:
Flow Chart pada GAMBIT
B. Asumsi Kondisi Fluida
Dalam menganalisa aliran fluida pada CFD Fluent, asumsi yang dipakai pada
fluida yaitu :
1. Air sebagai material berada pada kondisi steady state (tunak)
2. Temperatur lingkungan pada suhu kamar 20º C
3. Material properties pada suhu 20º C
• Massa jenis (ρ) 998,2 kg/m3
• Viskositas 0,001003 cP
• V masuk sesuai perhitungan manual 3,122 m/s
C. Proses solving dan postprocessing geometri impeler pompa sentrifugal
Proses solving dan postprocessing diselesaikan dengan menggunakan program
FLUENT. Geometri yang sudah dibuat di program GAMBIT akan dieksekusi di
program ini dan data – data sifat fisik dari geometri tersebut diinput dalam program
ini sebelum dimasukkan pada proses iterasi yang kemudian akan menghasilkan
data-data yang diinginkan,dalam hal ini akan dihasilkan distribusi tekanan, distribusi
turbulensi dan distribusi vektor kecepatan. Proses analisa dalam FLUENT ini Membuat gambar impeller
pada Auto CAD untuk mendapatkan nilai-nilai titik koordinat
Memasukkan nlai titik-titik yang didapat dari Auto CAD ke dalam GAMBIT
Membuat jaring Geometri (Mesh)
Membuat kondisi batas pada impeller yang digambar
dilakukan pada impeler saja dan pada saat impeler dalam housing pompa sentrifugal
tersebut.
Hasil analisa dari impeler pompa sentrifugal ini dapat juga memberitahu
daerah- daerah yang kemungkinan terjadinya kavitasi akibat dari tekanan rendah yang
terjadi dan daerah tersebut akan dapat dilihat pada distribusi tekanan nanti. Adapun
tahap-tahap yang harus dilaksanakan dalam proses eksekusi ini adalah sebagai
berikut:
a. Membuka file mesh
File mesh yang sudah disimpan pada file directory GAMBIT dibuka pada
tahap ini dengan membuka menu File kemudian read case, pilih nama file
.msh yang disimpan lalu OK.
Gambar 4.1 Tampilan hasil file meshnya
b. Memeriksa grid
Geometri tersebut akan diperiksa nilai minimum dan maskimum dari x dan y
dan juga memastikan bahwa luas dan volum yang terjadi adalah positif.
Jikalau nilai negatif yang terjadi maka geometri harus di gambar ulang di
Gambar 4.2 Tampilan hasil grid check
c. Menskalakan grid
Pada dasarnya geometri tersebut belum memiliki satuan panjang apapun,maka
grid akan diskalakan melalui menu grid kemudian scale, pada dropdown list
unit pilih mm , kemudian scale.
Gambar 4.3 Tampilan hasil Grid scale
d. Memperhalus Grid
Grid akan diperhalus apabila masih kasar dengan membuka menu grid,pilih
smooth/swap, maka akan muncul panel smooth/swap grid, klik smooth
kemudian klik swap lagi bergantian sampai number swappednya 0. Klik close
Gambar 4.4 Tampilan hasil smooth/swap grid
e. Mendefinisikan model
1. Mengatur solver yang digunakan
Klik menu define lalu models, kemudian solver. Pada checkbox solver pilih
segregated. Lalu klik OK.
Gambar 4.5 Kotak dialog solver
2. Mengaktifkan model aliran viscous
Membuka menu define lalu models kemudian viscous model, dan aktifkan
model standard k – ε , lalu klik OK.
Gambar 4.6 Kotak dialog viscous model
3. Mengaktifkan persamaan energi untuk menghitung perpindahan panas
Membuka menu define lalu models dan kemudian energy, maka akan
muncul kotak dialog energy dan mengaktifkan energy equation nya,
Gambar 4.7 Kotak dialog energy
f. Mendefinisikan material
Material yang digunakan adalah air ( water liquid ), maka klik menu define
lalu material kemudian klik database FLUENT nya. Pada dropdown list fluid
materialnya pilih water liquid, kemudian klik copy, setelah itu kembali ke
panel material dan klik change/create.
Gambar 4.8 Kotak dialog material
g. Mendefinisikan satuan
Satuan untuk angular velocity masih dalam rad/s maka satuan tersebut akan
diubah menjadi rpm dengan membuka menu define lalu klik unit, pilih
angular velocity lalu klik rpm.
Gambar 4.9 Kotak dialog unit
Kondisi batas yang telah ditentukan di GAMBIT akan diisikan dengan
data-data fisik dari fluida dan geometri tersebut pada FLUENT ini. Klik define lalu
Boundary Condition. Maka akan muncul panel box boundary condition.
Gambar 4.10 Kotak dialog boundary condition
1. Mendefinisikan kondisi fluida
Pilih Fluid pada panel box boundary condition pilih set. Kemudian pilih
[image:54.595.248.385.143.309.2]water liquid pada material name lalu OK.
Gambar 4.11 Kotak dialog fluid
2. Mendefinisikan kondisi zona inlet
Pilih inlet pada panel box boundary condition pilih set. Kemudian masukkan
nilai kecepatan sisi masuk pompa pada kolom velocity magnitude sebesar
Gambar 4.12Kotak dialog Zona inlet
3. Mendefinisikan kondisi zona outlet
Pilih outlet pada panel box boundary condition pilih set kemudian klik
OK.
Gambar 4.13 Kotak Dialog Zona Outlet
4. Mendefinisikan kondisi pada dinding impeller (wall)
Pilih wall pada panel box boundary condition kemudian pilih set.
Kemudian pada tab momentum pilih moving wall dan pilih rotational
sebagai gerakannya masukkan nilai kecepatan putarnya sebesar 1450 rpm.
Gambar 4.14 Kotak dialog zona wall
5. Memulai iterasi
1. Memilih pengontrol solusi
Pilih menu solve kemudian pilih controls dan klik solution, lalu OK
Gambar 4.15 Kotak dialog solution control
2. Menginisiasi iterasi
Pilih menu solve kemudian pilih initialize, maka akan muncul panel
solution initialization, pada dropdown list compute from pilih inlet
kemudian klik init lalu close.
