………
………
LABORATORIUM
TRANSPORTASI FLUIDA
Percobaan :
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA
2014
Kelompok : Nama : 1. NRP. 2. NRP. 3. NRP. 4. NRP. 5. NRP. Tanggal Percobaan : Asisten Laboratorium : Dosen Pembimbing : Karakteristik Pompa III-BShinta Hilmy Izzati Zandika Alfi Pratama
Rahmani Amalia Ricky Utama 29 Oktober 2014 2313 030 016 2313 030 035 2313 030 041 Muammar Rizky
Ir. Agung Subyakto, MS
2313 030 050 Catur Puspitasari 2313 030 093 ………. ………. ………. ………. ………. ………. ………. ………. ………. ………. ………. ………. ……….
PENDAHULUAN
I.1 Latar Belakang
Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata fluida mencakup zat car, air dan gas karena kedua zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda keras atau seluruh zat padat tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa mengalir. Susu, minyak pelumas, dan air merupakan contoh zat cair. dan Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga termasuk fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain (Iskandar, 2013).
Pompa merupakan pesawat angkut yang bertujuan untuk memindahkan zat cair melalui saluran tertutup. Atas dasar kenyataan tersebut maka pompa harus mampu membangkitkan tekanan fluida sehingga sehingga dapat mengalir atau berpindah. Fluida yang dipindahkan adalah fluida incompresibel atau fluida yang tidak dapat dimampatkan. Prinsip kerja pompa adalah menghisap dan melakukan penekanan terhadap fluida. Pada sisi hisap (suction) elemen pompa akan menurunkan tekanan dalam ruang pompa sehingga akan terjadi perbedaan tekanan antara ruang pompa dengan permukaan fluida yang dihisap. Akibatnya fluida akan mengalir ke ruang pompa. Oleh elemen pompa fluida ini akan didorong atau diberikan tekanan sehingga fluida akan mengalir ke dalam saluran tekan (discharge) melalui lubang tekan. Untuk melakukan kerja hisap dan menekan pompa membutuhkan energi yang berasal dari pengerak pompa. Energi mekanis dari pengerak pompa oleh elemen pompa akan diubah menjadi energi tekan pada fluida sehingga fluida akan memiliki daya air. Energi dari pengerak pompa selain untuk memberi daya alir pada fluida juga digunakan untuk melawan perbedaan energi potensial, mengatasi hambatan dalam saluran yang diubah menjadi panas. Energi yang digunakan untuk mengatasi hambatan dan yang diubah menjadi panas merupakan kerugian energi bagi pompa. Dari keterangan diatas maka dapat disimpulkan fungsi pompa adalah untuk mengubah energi mekanis dari pengerak pompa menjadi energi tekan dalam fluida sehingga akan menjadi aliran fluida atau perpindahan fluida melalui saluran tertutup (Sularso, 1983).
I.2 Rumusan Masalah
Adapun rumusan masalah pada percobaan ini adalah:
1. Bagaimana cara mempelajari dan membuat kurva karakteristik pompa sentrifugal ? 2. Bagaimana hubungan antara parameter-parameter kurva sistem yang meliputi P, ,
BHP, WHP dengan Q pada konfigurasi aliran sistem?
I.3 Tujuan Percobaan
Adapun tujuan percobaan karakteristik pompa adalah
1. Mempelajari dan membuat kurva karakteristik pompa sentrifugal
2. Mengetahui hubungan antara parameter-parameter kurva sistem yang meliputi P, , BHP, WHP dengan Q pada konfigurasi aliran sistem.
TINJAUAN PUSTAKA
II.1 Dasar Teori II.1.1 Fluida
Fluida adalah zat yang dapat mengalir. Kata fluida mencakup zat car, air dan gas karena kedua zat ini dapat mengalir, sebaliknya batu dan benda-benda keras atau seluruh zat padat tidak digolongkan kedalam fluida karena tidak bisa mengalir. Susu, minyak pelumas, dan air merupakan contoh zat cair. dan Semua zat cair itu dapat dikelompokan ke dalam fluida karena sifatnya yang dapat mengalir dari satu tempat ke tempat yang lain. Selain zat cair, zat gas juga termasuk fluida. Zat gas juga dapat mengalir dari satu satu tempat ke tempat lain. Hembusan angin merupakan contoh udara yang berpindah dari satu tempat ke tempat lain (Iskandar, 2013).
II.1.2 Jenis- Jenis Fluida
Menurut (Geankoplis, 1993), aliran dan perilaku cairan adalah penting dalam banyak unit operasi dalam proses rekayasa. Fluida dapat didefinisikan sebagai zat yang tidak secara permanen menolak distorsi dan akan mengubah bentuknya.
Fluida (zat alir) adalah zat yang dapat mengalir, misalnya zat cair dan gas. Fluida dapat digolongkan dalam dua macam, yaitu fluida statis dan dinamis.
a. Fluida Statis (Fluida diam)
Mempelajari fluida pada keadaan diam dan fluida yang berada dalam suatu tempat, dan tidak ada gerakan diantara elemen-elemen sekitarnya.
b. Fluida Dinamis (Fluida bergerak)
Fluida ada gerakan antara elemen-elemen sekitarnya.
II.1.3 Hukum Bernoulli
Prinsip Bernoulli adalah sebuah istilah di dalam mekanika fluida yang menyatakan bahwa pada suatu aliran fluida, peningkatan pada kecepatan fluida akan menimbulkan penurunan tekanan pada aliran tersebut. Prinsip ini diambil dari nama ilmuwan Belanda/Swiss yang bernama Daniel Bernoulli.
Gambar II.1 Persamaan Kontinuitas Bernoulli
Dimana v adalah Kecepatan fluida (m/s),g adalah percepatan gravitasi bumi (m/s2),h adalah ketinggian relatif terhadap suatu referensi (m), P adalah tekanan fluida (atm), ρ adalah densitas fluida (kg/m3). Persamaan umum di atas berlaku untuk aliran tak
termampatkan dengan asumsi aliran bersifat steady state dan tidak terdapat gesekan (wikipedia, 2009).
II.1.4 Pompa
Pompa itu adalah pesawat pengangkut untuk zat-zat cair. Pengangkutan atau pemindahan zat-cair dilakukan dengan pekerjaan gaya-tekan, yang gunanya mengatasi hambatan-hambatan, yang dialami oleh zat=cair itu diwaktu pemindahan.
Pemindahan zat-cair itu dapat terjadi menurut arah mendatar, arah tegak, atau menurut arah dengan komponen-komponen yang mendatar dan tegak.
Pada pemindahan zat-cair yang mendatar, maka hambatan yang disebutkan tadi terdiiri atas gesekan dan pusaran. Hambatan gesekan itu bertambah dengan pangkat dua dari kecepatan pengangkutan dan dengan panjang pembuluh; pusaran terutama bergantung pada kecepatan, pada tikungan dan pada lain-lain sifat yang tidak terus-menerus dalam pembuluh.
Pada pemindahan zat-cair yang tegak harus pula diatasi hambatan-hambatan seperti yang terdapat juga pada pemindahan mendatar, tetapi tambahan pula harus diatasi suatu hambatan yang diakibatkan karena adanya perbedaan tinggi antara isap dan muka-tekan (Hendardji, 1952).
Laboratorium Transpoertasi Fluida II.1.5 Klasifikasi Pompa
Menurut prinsip kerjanya pompa diklasifikasikan menjadi: 1. Positive Displacement pump ( Pompa perpindahan positif )
Pompa yang menghasilkan kapasitas intermitten karena fluidanya ditekan dalam elemen-elemen pompa dengan volume tertentu. Pompa perpindahan positif selanjutnya digolongkan berdasarkan cara perpindahannya:
a. Pompa Reciprocating b. Pompa Piston
c. Pompa Diaphragm d. Pompa Rotary e. Pompa Single Rotor f. Pompa Dinamik
Menurut (Karassik, 2008), pompa dinamik adalah pompa yang ruang kerjanya tidak berubah selama pompa bekerja. Pompa ini memiliki elemen utama sebuah rotor dengan satu impeller yang berputar dengan kecepatan tinggi. Fluida masuk dipercepat oleh impeller yang menaikkan kecepatan absolut fluida maupun tekanannya dan melemparkan aliran melalui volut.
Jenis pompa dinamik: a. Pompa sentrifugal :
a) Pompa Axial
b) Pompa Mixed Flow dan Radial Flow c) Pompa Peripheral
b. Pompa dengan efek khusus : a) Pompa Jet
b) Pompa Gas Lift
c) Pompa Hydraulic RAM d) Pompa Electromagnetic
II.1.6 Pompa Sentrifugal
Industri proses biasanya menggunakan pompa sentrifugal. Ukuran pompa sentrifugal sekitar 0.004-380 m3/ min (1~100.000 gal/menit). Tekanan discharge dari kecil sampai 5000 Kpa. Bentuknya sangat sederhana terdiri dari impeler yang berada didalam
casing. Cairan masuk pompa secara aksial pada titik 1 di suction dan kemudian masuk melalui putaran impeler dan berputar secara radial. Pada penyebarannya secara radial, cairan masuk salura diantara van pada titik 2 dan mengalir pada periphery dari impeller. Cairan terkumpul diruang 4 dan mengalir keluar discharge pompa pada ruang 5 pada gambar dibawah. Rotasi impeller memberika high velocity head ke fluida, yang diubah ke tekanan head sebagai cairan yang lewat kedalam ruang volute dan keluar ke discharge (Geankoplis, 1997).
II.1.6.1 Cara Kerja Pompa Sentrifugal
Daya dari luar diberikan kepada poros pompa untuk memutarkan impeler di dalam zat cair. Maka zat cair yang ada di dalam impeler, oleh dorongan sudu-sudu ikut berputar. Karena timbul gaya sentrifugal maka zat cair mengalir dari tengah impeler ke luar melalui saluran di antara sudu-sudu. Di sini head tekanan zat cair menjadi lebih tinggi. Demikian pula head kecepatannya bertambah besar karena zat cair mengalami percepatan. Zat cair yang keluar dari impeler ditampung oleh saluran berbentuk volut (spiral) di keliling impeler dan disalurkan ke luar pompa melalui nosel. Di dalam nosel ini sebagian head kecepatan aliran diubah menjadi head tekanan.
Jadi impeler pompa berfungsi memberikan kerja kepada zat cair sehingga energi yang dikandungnya menjadi bertambah besar. Selisih energi per satuan berat atau head total zat cair antara flens isap dan flens keluar pompa disebut head total pompa.
Dari uraian diatas jelas bahwa pompa sentrifugal dapat mengubah energi mekanik dalam bentuk kerja poros menjadi energi fluida. Energi inilah yang mengakibatkan pertambahan head tekanan, head kecepatan, dan head potensial pada zat cair yang mengalir secara kontinyu (Sularso, 1983).
II.1.6.2 Bagian-Bagian Pompa sentrifugal
Menurut (awan, 2009), terdapat bagian-bagian pompa yang bergerak dan tidak bergerak.
Laboratorium Transpoertasi Fluida
Gambar II.2 Bagian Pompa Sentrifugal Bagian pompa yang tidak bergerak :
1. Base Plate
Berfungsi untuk mendukung seluruh bagian pompa dan tempat kedudukan pompa terhadap pondasi.
2. Casing ( rumah pompa )
Casing adalah bagian terluar dari rumah pompa yang berfungsi sebagai : a) Pelindung semua elemen yang berputar
b) Tempat kedudukan diffuser guide vane, inlet dan outlet nozzle c) Tempat yang memberikan arah aliran dari impeller
d) Tempat mengkonversikan energi kinetic menjadi energi tekan. 3. Wadah
Fungsi utama wadah adalah menutup impeler pada penghisapan dan pengiriman pada ujung dan sehingga berbentuk tangki tekanan.
4. Difuser guide vane
Bagian ini biasanya menjadi satu kesatuan dengan casing atau dipasang pada casing dengan cara dibaut. Bagian ini berfungsi untuk :
a) Mengarahkan aliran fluida menuju volute atau menuju stage berikutnya. b) Merubah energy kinetic fluida menjadi energy tekanan.
5. Stuffing box
Fungsi utama stuffing box adalah untuk mencegah terjadinya kebocoran pada daerah dimana pompa menembus casing.
6. Wearing ring ( Cincin penahan arus )
Adalah ring yang dipasang pada casing (tidak berputar) sebagai wearing ring casing dan dipasang pada impeler (berputar) sebagai wearing ring impeler. Fungsi utama wearing ring adalah untuk memperkecil kebocoran cairan dari impeler yang masuk kembali ke bagian eye of impeler.
7. Discharge nozzle
Adalah saluran cairan keluar dari pompa dan berfungsi juga untuk meningkatkan energi tekanan keluar pompa.
Bagian pompa yang bergerak : 1. Shaft (poros)
Shaft berfungsi untuk meneruskan momen puntir dari penggerak selama pompa beroperasi, dan merupakan tempat kedudukan impeler dan bagian yang berputar lainnya. 2. Shaft sleeve (selongsong poros)
Shaft sleeve berfungsi untuk melindungi shaft dari erosi, korosi dan keausan khususnya bila poros itu melewati stuffing box.
3. Wearing ring
Adalah cincin yang dipasang pada casing (tidak berputar) sebagai wearing ring casing dan dipasang pada impeler (berputar) sebagai wearing ring impeler. Fungsi utama wearing ring adalah untuk memperkecil kebocoran cairan dari impeler yang masuk kembali ke bagian eye of impeler.
4. Impeler
Impeler berfungsi untuk mengubah energi mekanis dari pompa menjadi energi kecepatan pada cairan yang di pompakan secara kontinyu, sehingga cairan pada sisi hisap secara terus menerus pula akan mengisi kekosongan akibat perpindahan dari cairan sebelumnya.
Laboratorium Transpoertasi Fluida
Gambar II.3 Ilustrasi Aliran Fluida dalam Impeller Sebuah Pompa Sentrifugal.
Menurut (Geankoplis, 1997), banyak faktor untuk menetapkan effisiensi aktual dan kinerja karakteristik pompa. Oleh karena itu, maka perlu menetapkan kinerja karakteristik pompa secara eksperimen. Kinerja biasanya diekspresikan oleh manufaktur pompa dengan menggunakan kurfa yang disebut dengan kurva karakteristik pompa. Head H (m) yang dihasilkan akan menjadi sama untuk cairan apapun dari viskositas yang sama. Tekanan yang dihasilkan, P1 = H.ρ.g, akan proporsional terhadap densitas. Viskositas kurang dari
0.05 Pa.s (50 cp) mempunyai sedikit efek terhadap head yang dihasilkan.
II.1.6.3 Kelebihan dan Kekurangan Pompa Sentrifugal
Menurut (Rendi, 2007), terdapat kelebihan dan kekurangan pada penggunaan pompa sentrifugal.
Kelebihan pompa sentrifugal antara lain : 1. Harga yang lebih murah
2. Konstruksi pompa sederhana
3. Mudah pemasangan maupun perawatan 4. Kapasitas dan tinggi tekan (head) yang tinggi 5. Kehandalan dan ketahanan yang tinggi Kekurangan pompa sentrifugal antara lain :
1. Terbatasnya tekanan pengembus (delivery pressure)
2. Tidak mampu memancing fluida sendiri. Sehingga digunakan multingkat yang biasanya bersumbu sama serta digerakkan oleh motor.
Pompa peripheral
Pompa peripheral atau pompa regeneratif merupakan pompa sentrifugal dengan roda bergerak sehingga disebut sebagai bentuk peripheral. Hampir semua karakteristik roda periferal berbeda sangat jauh dengan roda radial. Pada tekanan tertinggi dan terendah laju tertinggi dibutuhkan energi yang tinggi.
Cara kerja pompa peripheral
Cairan masuk dan keluar pompa selama beberapa periode. Peningkatan kecepatan dan tekanan cairan berangsur-angsur meningkat jika dibandingkan dengan dengan pompa sentrifugal.
Gambar pompa peripheral
Gambar II.4 Gambar Pompa Peripheral
Kelebihan pompa peripheral :
a) Ekonomis karena energi yang digunakan lebih sedikit daripada pompa sentrifugal. b) Mudah Digunakan karena memiliki design yang lebih sederhana daripada pompa
sentrifugal.
c) Cocok untuk digunakan untuk rumah tangga dan industri. Kekurangan pompa peripheral :
Laboratorium Transpoertasi Fluida
Gambar II.5 Kurva Pompa Sentrifugal dan Pompa Peripheral
Perbandingan antara pumpa peripheral dengan pumpa sentrifugal:
a) Pompa periferal dapat mengendalikan cairan dengan kandungan 20% gas. Pada kondisi yang sama, pompa sentrifugal akan terbentuk rongga udara.
b) Jika sumber fluida mengering, rongga pompa periferal mempertahankan isinya yang berupa fluida, tidak seperti pompa sentrifugal.
II.1.7 Karakteristik Sistem Pemompaan Tahanan sistem (head)
a) Head statik
Head static merupakan perbedaan tinggi antara sumber dan tujuan dari cairan yang dipompakan (lihat Gambar II.1.2a). Head statik merupakan aliran yang independen (lihat Gambar II.1.2b). Head static pada tekanan tertentu tergantung pada berat cairan dan dapat dihitung dengan persamaan berikut:
gravity Specific 2,31 X (psi) Tekanan feet) (dalam Head
Head statik terdiri dari:
a) Head hisapan statis (hS): dihasilkan dari pengangkatan cairan relatif terhadap garis pusat pompa. hS nilainya positif jika ketinggian cairan diatas garis pusat pompa, dan negatif jika ketinggian cairan berada dibawah garis pusat pompa (juga disebut “pengangkat hhisapan”)
b) Head pembuangan statis (hd): jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan cairan dalam tangki tujuan.
Gambar II.7 Head Statik
b) Head Friksi
Ini merupakan kehilangan yang diperlukan untuk mengatasi tahanan untuk mengalir dalam pipa dan sambungan-sambungan. Head ini tergantung pada ukuran, kondisi dan jenis pipa, jumlah dan jenis sambungan, debit aliran, dan sifat dari cairan. Head gesekan/ friksi sebanding dengan kwadrat debit aliran seperti diperlihatkan dalam gambar II.1.6. Loop tertutup sistim sirkulasi hanya menampilkan head gesekan/ friksi (bukan head statik).
Menghitung Head
Menurut (Geankoplis, 2003), head adalah jarak vertikal antara garis pusat pompa dan permukaan cairan dalam tangki tujuan.
Laboratorium Transpoertasi Fluida g h Σ Δv 2 1 Δz g ρ ΔP f 2
Gambar II.8 Persamaan Head c) Head Loss :
1) Fanning melakukan banyak percobaan untuk memberikan data faktor friksi, tetapi perhitungan head loss telah diterapkan dengan menggunakan persamaan radius hidrolik (bukan diameter pipa).
2) Perhitungan radius hidrolik melibatkan pembagian luas penampang area dari aliran oleh wetted perimeter.
3) Untuk pipa dengan aliran aliran penuh, radius hidrolik yaitu sama dengan ¼ diameter pipa, sehingga persamaan head loss menjadi:
hf = f f(L/Rh) x (v2/2g)
Gambar II.9 Persamaan Head Loss
Dimana Rh adalah hydraulic radius (¼ diameter pipa) dan f f adalah fanning friction
factor (Geankoplis, 2003).
d) Faktor Friksi
Dalam mencari sebuah friksi atau head loss pada pipa lurus, faktor friksi dibutuhkan. Salah satu contoh faktor friksi, yaitu
Faktor Friksi Persamaan Chen (pada kondisi faktor friksi darcy)
2 4 10 10 .log Re 0452 , 5 7065 , 3 / log 4 / 1 A N D f Gambar II.10 Faktor Friksi Persamaan Chen pada Kondisi Persamaan Darcy Jika, pada kondisi faktor friksi fanning maka faktor friksi persamaan Chen yaitu :
2 4 10 10 .log Re 0452 , 5 7065 , 3 / log 2 / 1 A N D f Gambar II.11 Faktor Friksi Persamaan Chen pada Kondisi Persamaan Fanning Dimana :
f = Faktor friksi persamaan Chen ɛ = Kekasaran Pipa (ft)
D = Diameter dalam Pipa (ft)
Gambar II.12 Data Grafik Kehilangan Friksi pada Macam-Macam Valve d) Nre (Bilangan Reynold)
Menurut (Geankoplis, 1997), mempelajari penunjuk transisi dari aliran laminer ke turbulen pada pipa yang tidak hanya fungsi dari kecepatan tapi juga densitas dan viskositas dari aliran dan diameter pipa. Variabel ini dikombinasikan kedalam bilangan reynold, yang didimensikan.
Gambar II.13 Persamaan Bilangan Reynold
Dimana Nre adalah bilangan reynold, D adalah diameter pada m, ρ adalah cairan densitas pada kg/m3 ,µ adalah cairan viskositas di Pa, dan v adalah viskositas rata-rata pada aliran di m/s.
Laboratorium Transpoertasi Fluida
Untuk pipa circular yang lurus, ketika nilai dari Bilangan Reynold kurang dari 2100, alirannya selalu laminer. Ketika nilainya diatas 4000, alirannya akan turbulent, kecuali untuk kasus yang amat khusus. Diantara 2100 dan 4000 disebut daerah transisi.
e) Kecepatan alir fliuda
Menurut (Geankoplis C. J., 1997), ada 2 macam kecepatan alir fluida: a. Kecepatan linier
Merupakan jarak yang ditempuh oleh fluida yang mengalir tiap satuan waktu tertentu dan tidak dipengaruhi oleh faktor luas penampang. Satuan v adalah (m/s) dan (cm/sec)
Gambar II.14 Persamaan Kecepatan Linier b. Kecepatan volumetrik (debit)
Merupakan ukuran banyaknya volume air yang mengalir yang dapat ditampung selama waktu tertentu dan dipengaruhi oleh faktor geometris, luas penampang dari tempat fluida mengalir. Debit direpresentasikan oleh persamaan berikut:
Gambar II.15 Persamaan Kecepatan Debit
Dimana satuan Q adalah m3/s (MKS) dan cm3/s(cgs),V adalah volume satuannya m3 (MKS) atau cm3 (cgs) dan ∆t adalah selang waktu tertentu satuannya (s).
f) Velocity Head
Istilah ini menurut (Wahren, 1997), mengacu pada energi kinetik cairan yang bergerak pada titik yang ditentukan dalam sistem pompa. yaitu memindahkan cairan pada titik yang ditetapkan didalam sistem pompa.
Gambar II.16 Persamaan Velocity Head
Dimana V adalah kecepatan alir cairan didalam pipa (m/s ) dan g (m/s2) adalah percepatan gravitasi
g) Friksi pada Pipa Lurus
Menurut (Campbell, 2007), kehilangan friksi dikarenakan gesekan yang dialami oleh gerakan fluida dalam pipa yang biasanya dapat dihitung melalui hubungan persamaan Darcy-Weisbach sebagai berikut:
Gambar II.17 Persamaan Friksi Pipa Lurus Dimana :
F = Friksi pada pipa lurus (m) f = Faktor friksi Darcy L = Panjang Pipa Lurus (m) D = Diameter Pipa dalam (m) V = Kecepatan Linier Fluida (ft/s) g = Percepatan Gravitasi (m/s2)
h) Friksi pada fitting
Valve dan Fitting mempunyai pengaruh kehilangan friksi pada suatu aliran sistem perpompaan dengan masing-masing koefisien friksi yang dimiliki, biasanya dapat dihitung melalui persamaan :
Gambar II.18 Persamaan Koefisien Friksi Dimana :
Hf = Head loss atau friksi pada fitting (m)
Kf = Koefisien friksi
v = Kecepatan linier (m/s) g = Percepatan gravitasi (m/s2)
Laboratorium Transpoertasi Fluida
i) Perbedaan pipa dari pipa besar ke kecil
Berdasarkan keterangan (Geankoplis, 1997), sudden contraction losses yaitu: (sudden contraction losses)
hc = 0,55 α 2 v A A 1 2 2 1 2
Gambar II.19 Persamaan Sudden Contraction
j) Perbedaan pipa dari pipa kecil ke besar
Berdasarkan keterangan (Geankoplis, 1997), sudden enlargement losses yaitu: (sudden enlargement losses)
hex = α 2 v A A 1 2 1 2 2 1
Gambar II.20 Persamaan Sudden Enlargement
k) WHP (Water Horse Power)
Water Horse Power (WHP) adalah liquid horse power yang disampaikan oleh pompa.
Gambar II.21 Persamaan Water Horse Power
l) BHP (Brake Horse Power)
Ketika memilih pompa pertama-tama perlu menentukan kapasitas aliran dan head yang diperlukan pompa. Meskipun banyak pompa yang bisa memenuhi kondisi operasi. Kondisi operasi yang diperlukan yaitu tentang efisiensi pompa dan ukuran motor yang
V1 A1 A2 A2 V2 A1 V2 V2
dibutuhkan. Sekarang daya yang dikirim dari motor untuk pompa juga merupakan produk dari torsi pada poros penggerak pompa dan kecepatan sudut poros :
Gambar II.22 Persamaan BHP Dimana :
BHP = Break Horse Power (kW) Γ = Torsi (Nm)
Γ =
Gambar II.23 Persamaan Torsi Dimana :
= Densitas fluida (kg/m3) Q = Debit (m3/s)
= Kecepatan sudut (putaran/s) Ri = Jari-jari impeler (m)
m) BEP (Best Eficiency Point)
Gambar II.24 Kurva Performansi Pompa
BEP (Best Efficiency Point) yaitu kondisi operasi dimana pompa bekerja paling optimum. Kurva performansi bermanfaat untuk menggambarkan beberapa parameter unjuk kerja dari pompa yang antara lain:
Laboratorium Transpoertasi Fluida
1. Besarnya head terhadap flow rate 2. Besarnya efisiensi terhadap flow rate
3. Besarnya daya yang dibutuhkan terhadap flow rate 4. Besarnya NPSHr terhadap flow rate
5. Besarnya minimum stable continuous flow
n) Menghitung Efisiensi
Efisiensi dinyatakan sebagai persentase yang mewakili sebuah unit ukuran yang menggambarkan perubahan gaya sentrifugal dan dinyatakan sebagai perubahan kecepatan menjadi energi tekanan.
η = 100%
BHP
WHP
Gambar II.25 Persamaan Efisiensi
II.1.8 Jenis – Jenis Valve dan Fitting 1. Globe valve
Gambar II.26 Globe Valve
Selain digunakan untuk mengontrol laju aliran fluida juga untuk menutup laju aliran fluida dengan cepat. Aplikasi valve jenis ini dapat kita jumpai pada outlet / discharge pump. Ketika handwheel diputar searah jarum jam, disk mendorong posisi globe hingga menutup laju aliran fluida. Begitu pula sebaliknya.Valve jenis ini didesain sedemikian rupa hingga semua komponen didalamnya terhindar daritekanan yang terus menerus dan juga mudah dalam hal perawatan, misalnya ada tekanan yang terjebak (trap pressure) di bawah globe.
2. Gate valve
jenis ini ada pada alat-alat pengetesan sumur minyak (surface well testing) seperti flowhead, cristmast tree dan choke manifold .Valve jenis ini tidak boleh digunakan untuk mengontrol/menekan laju aliran fluida dengan cara membuka setengah atau seperempat posisi gate. Jadi posisi gate pada valve ini harus fully open atau fully close. Jika posisi gate setengah membuka maka laju aliran fluida dapat mengikis sudut-sudut gate yang dapat menyebabkan erosi dan pada akhirnya valve
tidak dapat bekerja secara sempurna.
Gambar II.27 Gate Valve 1. Elbow
Aliran suatu fluida saat di elbow menjadi lebih turbulen, karena hal itu akan cepat terjadi korosi dan erosi
Gambar II.28 Elbow
2. Reducer
Jenis ini memiliki sudut kemiringan yang membentuk aliran semakin horizontal, karena itu jenis ini untuk mengalirkan fluida secara horizontal dan menghilangkan aliran bebas dari suatu gas (McCabe, 1993).
Laboratorium Transpoertasi Fluida 3. Coupling
Ada banyak macam sambungan coupling, kebanyakan kekedapan terhadap fluida dengan mengencangkan suatu packing karet elastis.
Gambar II.30 Coupling 4. Union
Union biasanya digunakan untuk ukurran pipa yang kecil.
Gambar II.31 Union 5. Tee
Jenis ini memiliki aliran line dan branch. Pada aliran branch sering dijumpai ukuran mengecil saat keluar ataupun sama dengan ukuran masuk. Jenis ini banyak dijumpai dan tidak susah unuk dicari, selain mudah jenis ini ekonomis dan tidak mudah terkikis (McCabe, 1993).
Gambar II.32 Tee
II.1.9 Barometer (Bourdon Pressure Gauge)
Bourdon tube pressure gauge adalah alat pengukuran tekanan non liquid. Bourdon tube berbentuk tabung bulat lonjong dengan penampung serta terdiri dari pipa pendek lengkung berongga dan salah satu ujungnya tertutup.
Gambar II.33 Bourdon Pressure Gauge
Prinsip kerjanya :
Perubahan yang dihasilkan sebanding dengan besarnya tekanan yang diberikan. Perubahan tekanan yang dideteksi oleh tabung Boudon akan menyebabkan tabungnya bergerak. Kemudian gerakan tabung tersebut ditransmisikan untuk menggerakkan jarum meter. Biasanya skala tekanan ini dikalibrasikan dalam beberapa ukuran antara lain : psi, kPa, bar dan kg/cm2.
Kelebihan :
1. Bersifat portabel (bisa dibawa kemana-mana). 2. Ketelitian cukup tinggi
3. Tidak mudah terpengaruh perubahan temperatur.
4. Baik dipakai untuk mengukur tekanan antara 30– 100.000 Psi. Kekurangan :
1. Pengukuran terbatas pada tekanan statis. 2. Terpengaruh shock dan vibrasi.
METODOLOGI PERCOBAAN
III.1 Variabel Percobaan
Debit air (Q) : 32, 38, 50, 70, 77, 105, dan 135 ml/s
III.2 Bahan Percobaan 1. Air
III.3 Alat Percobaan 1. Beaker Glass 2. Gelas ukur 3. Stopwatch 4. Thermometer
5. Rangkaian alat percobaan pompa sentrifugal a. Pompa Sentrifugal–pheriperal
DAB Model Aqua 100 Vista Maximum Capacity : 34 L/m Suction Head : 9 m Discharge Head : 22 m Total Head : 31 m IP : 44 Widding: Class A Size : 1” inch x 1” inch Output : 100 watt v/HZ/pH : 220/50/1 rpm : 2850
b. Barometer (Bourdon Pressure Gauge) Skala psi: x Psig ; x kg/cm
c. kWhmeter d. Pipa
Pipa Standard Comercial Steel Schedule 40 1. Pipa ½” inch :
inside diameter : 0,0158 m outside diameter : 0,02143m
luas penampang pipa : 1,961 x 10-4 m2
2. Pipa 1” inch :
inside diameter : 0,02664 m outside diameter : 0,0334 m
luas penampang pipa : 5,574 x 10-4m2
e. Fitting :
1. Globe Valve (screwed) Globe valve 1” inch Globe valve ½” inch 2. Tee
Tee 1” inch (screwed) Tee ½” inch (flanged) 3. Coupling Coupling 1” inch Coupling ½” inch 4. Union Union 1” inch Union ½” inch
5. Increaser pipa 1” inch ke pipa ½” inch 6. Reducer pipa ½” inch ke pipa 1” inch 7. Regular elbow 900 (screwed)
III.4 Prosedur Percobaan III.4.1 Tahap Persiapan
1. Mengukur temperature air dengan menggunakan termometer.
2. Setelah mengetahui suhu fluida, mencari data viskositas dan densitas pada buku“Transport Processes and Unit Operations” - Geankoplis appendix A.2.
Laboratorium Transpoertasi Fluida III.4.2 Tahap Percobaan
1. Melakukan pengaturan valve 2 hingga memperoleh Q sesuai variabel yang ditentukan dengan membuka penuh valve 3 dan menutup penuh valve 4 untuk sirkuit 1. Melakukan hal yang sebaliknya untuk sirkuit 2.
2. Mengamati dan mencatat tekanan pada barometer untuk variabel x ml/s.
3. Mencatat waktu putaran kWh meter untuk setiap putaran pada variabel yang diberikan yaitu x ml/s
4. Mengukur static head (SH) pada variabel yang diberikan yaitu x ml/s. 5. Mengulangi percobaan nomer 2 sampai 4 pada sirkuit 2.
III.4.3 Tahap Perhitungan dari Data yang Diperoleh a. Menghitung Kecepatan linier
b. Menghitung velocity head c. Menghitung nilai Nre
d. Menghitung Friksi pada Pipa Lurus dengan menggunakan persamaan Blasisus untuk pipa 1 dan ½ inch pada sirkuit 1 dan 2
e. Menghitung friksi pada setiap fitting yang ada pada sirkuit 1 dan sirkuit 2. Keterangan :
Nilai Kf setiap sambungan berbeda, tergantung jenisnya. Dapat dilihat di Geankoplis. Jumlah sambungan disesuaikan dengan rangkaian alat sesuai dengan sirkuitnya.
f. Menghitung TSH (Total Suction Head) untuk sirkuit 1 dan 2. g. Menghitung TdH (Total discharge Head) untuk sirkuit 1 dan 2.
h. Menghitung TDH (Total Diferential Head) untuk sirkuit 1dan 2. i. Menghitung Work Horse Power (WHP) untuk sirkuit 1 dan 2. j. Menghitung BHP (Break Horse Power) untuk sirkuit 1 dan 2. k. Menghitung Efisiensi untuk sirkuit 1 dan 2.
III.5 Diagram Alir Percobaan III.5.1 Tahap Persiapan
III.5.2 Tahap Percobaan
Mulai
Mengukur temperatur pada air percobaan dengan menggunakan termometer
Setelah mengetahui suhu fluida, melihat data viskositas dan densitas pada buku “Transport Processes and Unit Operations” - Geankoplis appendix
A.2.
Selesai
Mulai
Melakukan pengaturan globe valve 1 hingga memperoleh Q sesuai variabel yang ditentukan dengan membuka penuh globe valve 3 dan menutup penuh globe valve 2 untuk sirkuit 1. Melakukan hal yang sebaliknya untuk sirkuit
2.
Mengamati dan mencatat tekanan pada barometer untuk variabel
Mencatat putaran KWH meter untuk setiap kondisi variabel yang diberikan yaitu mengulangi percobaan nomor 2 sampai 3 pada sirkuit 2.
Mengukur static head pada kondisi variabel yang diberikan
Laboratorium Transpoertasi Fluida
III.5.3 Tahap Perhitungan dari Data yang Diperoleh
Menghitung Kecepatan linier
Menghitung velocity head
Menghitung nilai Nre
Menghitung Friksi pada Pipa Lurus dengan menggunakan persamaan Blasisus untuk pipa 1 dan ½ inch pada sirkuit 1 dan 2
Menghitung friksi pada setiap fitting yang ada pada sirkuit 1 dan sirkuit 2.
Menghitung TSH (Total Suction Head) untuk sirkuit 1 dan 2.
Menghitung TdH (Total discharge Head) untuk sirkuit 1 dan 2.
Menghitung TDH (Total Diferential Head) untuk sirkuit 1dan 2. Mulai
Menghitung Work Horse Power (WHP) untuk sirkuit 1 dan 2.
Menghitung BHP (Break Horse Power) untuk sirkuit 1 dan 2.
Menghitung Efisiensi untuk sirkuit 1 dan 2.
Selesai A
Laboratorium Transpoertasi Fluida III.6 Gambar Alat
Stopwatch Barometer
(Bourdon Pressure Gauge)
Gelas Ukur
kWhmeter
III.7 Gambar Rangkaian Alat Percobaan Pompa Sentrifugal
HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV.1.Hasil Percobaan
Tabel IV.1.1 Hasil Percobaan pada Sirkuit 1
Tabel IV.1.2 Hasil Percobaan pada Sirkuit 2
IV.2. Hasil Perhitungan
IV.2.1. Hasil Perhitungan Kecepatan (v), Bilangan Reynolds (Nre), Faktor Friksi(f), untuk Ukuran Pipa ½” dan 1" pada Sirkuit 1 dan 2
Debit (ml/s) Tekanan Kwh (sekon) Static Head (m) N/m2 Psia
(lb/in2) Suction Discharge
32 151690 22 17 0.335 0.59 38 144795 21 17 0.33 0.59 50 144795 21 18 0.335 0.59 70 137900 20 18 0.315 0.59 77 131005 19 18 0.335 0.59 105 131005 19 18 0.335 0.59 135 124110 18 19 0.335 0.59 Debit (ml/s) Tekanan Kwh (sekon) Static Head (m) N/m2 Psia
(lb/in2) Suction Discharge
32 151690 22 17 0.33 0.59 38 144795 21 17.8 0.33 0.59 50 144795 21 18.09 0.33 0.59 70 144795 21 18.09 0.33 0.59 77 144795 21 18.21 0.33 0.59 105 137900 20 18.31 0.33 0.59 135 131005 19 18.60 0.33 0.59
Tabel IV.2.1.1 Hasil Perhitungan Kecepatan (v), Bilangan Reynolds (Nre), Faktor Friksi(f), untuk Ukuran Pipa ½” pada Sirkuit 1
Tabel IV.2.1.2 Hasil Perhitungan Kecepatan (v), Bilangan Reynolds (Nre), Faktor Friksi(f), untuk Ukuran Pipa 1” pada sirkuit 1
IV.2.2 Hasil Perhitungan WHP, BHP, dan Efisiensi pada Sirkuit 1 dan 2
Tabel IV.2.2.1 Hasil Perhitungan Tekanan, WHP, BHP, dan Efisiensi pada Sirkuit 1 Q (ml/s) Tekanan (N/m2) WHP (hp) BHP (hp) Ƞ (%) 32 151690 4.722222222 0.16333238 3.458803346 38 144795 4.722222222 0.208360808 4.412346521 50 144795 5 0.312788202 6.255764049 70 137900 5 0.534162708 10.68325416 77 Q (ml/s) v (m/s) Nre f 32 0.163265 3342.029167 0.012 38 0.193877 3968.659635 0.011 50 0.255102 5221.920573 0.0095 70 0.357142 7310.688802 0.0092 77 0.392857 8041.757682 0.009 105 0.535714 10966.0332 0.008 135 0.688775 14099.18555 0.007 Q (ml/s) v (m/s) Nre f 32 0.057409 1979.86538 0.0075 38 0.068173 2351.090139 0.014 50 0.089702 3093.539656 0.013 70 0.125583 4330.955519 0.012 77 0.138141 4764.051071 0.011 105 0.188374 6496.433278 0.0095 135 0.242195 8352.557072 0.0085
Laboratorium Transpoertasi Fluida
105 131005 5 1.138979662 22.77959324
135 124110 5.277777778 1.958324385 37.1050936
Tabel IV.2.2.2 Hasil Perhitungan Tekanan, WHP, BHP, dan Efisiensi pada Sirkuit 2 Q (ml/s) Tekanan (N/m2) WHP (hp) BHP (hp) Ƞ (%) 32 151690 4.722222222 0.179331642 3.797611244 38 144795 4.944444444 0.231233359 4.676629724 50 144795 5.022222222 0.359198222 7.152176992 70 144795 5.022222222 0.622986253 12.40459354 77 144795 5.055555556 0.755661119 14.94714301 105 137900 5.088888889 1.469659392 28.87976972 135 131005 5.166666667 2.610658701 50.52887808
IV.3. Grafik dan Pembahasan
Prosedur percobaan karakteristik pompa terdiri dari 2 tahap yaitu tahap persiapan dan tahap percobaan. Tahap persiapan meliputi persiapkan seluruh alat dan bahan yang digunakan dalam percobaan, mengidentifikasi sifat-sifat fisik fluida, dan mencari volumetric flow rate maksimum pada masing-masing sirkuit. Kemudian mengidentifikasi sifat-sifat fisik fluida yang meliputi densitas, viskositas dan specific gravity menggunakan pendekatan teoritis hasil pengukuran suhu fluida. Volumetric flow rate maksimum didapatkan dari pengukuran volume air yang keluar dari pipa outlet setiap sirkuit selama 2 detik dengan membuka penuh valve 1, valve 2, dan menutup valve 3 untuk mendapatkan aliran sirkuit 1. Sedangkan untuk sirkuit 2 didapatkan dengan membuka penuh valve 1, valve 2 dan menutup valve 4. Tahap percobaan dimulai dengan melakukan pengaturan valve 2 untuk mendapatkan volumetric flow rate sesuai variabel yang telah diberikan yaitu 32 ml/s, 38 ml/s, 50 ml/s, 70 ml/s, 77 ml/s, 105 ml/s dan 135 ml/s pada masing-masing sirkuit. Setelah mendapatkan volumetric flow rate yang sesuai, melakukan pengamatan tekanan yang ditunjukkan pada barometer Bourdon Pressure Gauge dan mencatat waktu
yang dibutuhkan oleh kWh meter untuk mencapai 1 putaran dan static head (SH) pada tiap variabel.
Grafik IV.1. Hubungan antara Q (m3/s) dengan Water Horse Power (hp) pada Sirkuit 1 dan Sirkuit 2
Pada grafik IV.1. dapat diamati bahwa kurva hubungan antara Q dengan Water Horse Power (WHP) pada sirkuit 1 dan sirkuit 2 menunjukkan adanya kenaikan nilai WHP sebanding dengan bertambahnya nilai Q, sehingga semakin besar volumetric flow rate (Q) maka semakin besar pula nilai WHP.
Hasil percobaan yang didapat juga dapat dibandingkan dengan rumus sebagai berikut:
Dari rumus yang dibandingkan dapat disimpulkan bahwa hubungan antara WHP dengan volumetric flow rate (Q) adalah berbanding lurus. Semakin besar nilai total Q, maka semakin besar pula nilai WHPnya. Sehingga, hasil percobaan yang didapat sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa hubungan antara Q dengan WHP adalah berbanding lurus (Igor J.Karassick, 2008)
Laboratorium Transpoertasi Fluida
Grafik IV.2. Hubungan antara Q (m3/s) dengan Break Horse Power (hp) pada Sirkuit 1 dan Sirkuit 2
Pada grafik IV.2. dapat dilihat bahwa kurva hubungan antara Q dengan Brake Horse Power (BHP) pada sirkuit 1 dan sirkuit 2 menunjukkan kenaikan nilai BHP seiring dengan bertambahnya nilai Q, sehingga semakin besar volumetric flow rate (Q) maka semakin besar pula nilai BHP.
Hasil percobaan yang didapat juga dapat dibandingkan dengan rumus sebagai berikut:
BHP = Q x Ws x ρ
Sehingga dapat disimpulkan bahwa hubungan antara Q dan BHP adalah berbanding lurus dan nilai BHP akan semakin besar jika nilai Q semakin besar. Hasil percobaan yang didapat sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa hubungan antara Q dengan BHP adalah berbanding lurus(Igor J.Karassick, 2008).
Grafik IV.3. Hubungan antara Q (ml/s) dengan Efisiensi ( pada Sirkuit 1 dan Sirkuit 2 Pada grafik IV.3. dapat dilihat bahwa kurva hubungan antara Q dengan efisiensi pada sirkuit 1 menunjukkan kenaikan nilai efisiensi seiring dengan bertambahnya nilai Q, sehingga semakin besar volumetric rate (Q) maka akan semakin
besar pula nilai efisiensi pada kedua sirkuit.
Hasil percobaan yang didapat juga dapat dibandingkan dengan rumus sebagai berikut:
Dari rumus yang dibandingkan dapat disimpulkan bahwa hubungan antara efisiensi dan WHP adalah berbanding lurus, sedangkan hubungan antara efisiensi dan BHP adalah berbanding terbalik. Hasil percobaan yang didapat untuk sirkuit 1 sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa semakin besar nilai Q maka semakin besar pula nilai efisiensinya (Geankoplis, 1993).
Laboratorium Transpoertasi Fluida
Grafik IV.4. Hubungan antara Q (m3/s) dengan Tekanan (Psi) pada Sirkuit 1 dan Sirkuit 2 Pada grafik IV.4. menunjukkan hubungan antara Q dengan tekanan (P) dan dapat dilihat bahwa pada sirkuit 1 dan sirkuit 2 nilai tekanan (P) semakin rendah seiring dengan bertambahnya nilai Q. Hubungan antara volumetric flow rate(Q) dan tekanan (P) adalah berbanding berbalik. Semakin besar nilai Q, maka tekanannya (P) akan semakin rendah. Hasil percobaan yang didapat untuk sirkuit 1 dan sirkuit 2 tidak sesuai dengan literatur yang menyebutkan bahwa semakin besar nilai Q (debit) maka semakin besar pula nilai P (tekanan) (Perry, 2008).
Gambar IV.1. Hubungan antara Q dengan Tekanan pada perry_s chemical engineering Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya kesalahan antara hubungan Q dengan P adalah pencatatan hasil yang dilakukan pada keadaan pompa yang belum mencapai steady state, variabel debit yang digunakan terlalu dekat sehingga penentuan nilai P pada pressure gauge hanya sedikit mengalami perubahan. Akibatnya akan membuat praktikan membuat asumsi dalam pengamatan.
KESIMPULAN
Berdasarkan hasil percobaan dan hasil perhitungan diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Nilai Volumetric Flow rate (Q) dan Water Horse Power (WHP) berbanding lurus. Semakin besar nilai (Q), maka semakin besar pula nilai WHPnya.
2. Nilai Volumetric Flow rate (Q) dan Brake Horse Power (WHP) berbanding lurus. Semakin besar nilai (Q), maka semakin besar pula nilai BHPnya.
3. Nilai Volumetric Flow rate (Q) dan Efisiensi (η) berbanding lurus. Semakin besar nilai (Q), maka semakin besar pula nila efisiensinya.
4. Nilai Volumetric Flow rate (Q) dan Tekanan (P) berbanding terbalik. Semakin besar nilai (Q), maka semakin rendah nilai tekanannya.
Pipa ukuran ½” → A = 1,961 x 10-4 m2 = 1,96 cm2 (Geankoplis, 1983) T air = 320C ρ air = 994.994 kg/m3 Viskositas = 0.000768 kg/m.s (Geankoplis, 1983)
Static Suction Head Q (ml/s) Sirkuit 1 (m) Sirkuit 2 (m) 32 0.335 0.33 38 0.33 0.33 50 0.335 0.33 70 0.315 0.33 77 0.335 0.33 105 0.335 0.33 135 0.335 0.33
Static Discharge Head Sirkuit 1 = 0.59 m. Sirkuit 2 = 0.38 m Nilai Kf Elbow = 0,75 Tee = 1 Coupling = 0,04 Union = 0,04
Globe Valve = 6,0 (wide open) = 9,5 (Half open) Reducer = 0,55
(Geankoplis, 1983) Perhitungan Sirkuit 1
Menghitung Kecepatan Alir Air pada Suhu 32○C Pipa dengan Diameter ½”
Q = 0.000032 m3/s 0.1633m/s m2 0.000196 / 3 m 0.000032 A Q v A v Q s
Untuk varibel Q = 38, 50, 70, 77, 105, dan 135 ml/s dapat megikuti cara diatas. Kecepatan linier (v) dari keenam variabel tersebut adalah 0.193878, 0.255102, 0.357143, 0.3928557, 0.535714, dan 0.688776 cm/s
Pipa dengan Diameter 1” Pipa ukuran 1” → A = 5,57 cm2 (Geankoplis, 1983) Q = 0.000032 m3/s 0.05745m/s m 0.000557 /s m 0.000032 A Q v A v Q 2 3
Untuk variabel Q = 38, 50, 70, 77, 105, 135 dapat megikuti cara diatas. Kecepatan linier (v) dari keenam variabel tersebut adalah 0.682226, 0.897666, 0.125673, 0.138241, 0.18851, dan 0.24237 cm/s
Menghitung Bilangan Reynold dan Faktor Friksi Dengan Menggunakan diagram moody. Pipa ½” (D=0.0158 m) a) Q= 0.000032 m3/s Menghitung D 0,0029113 0,0158 0,000046 D ε
Perhitungan bilangan reynold
= 4,6 x 10-5 m (Pipe commercial steel)
(Geankoplis, 1997, mody chart hal 96) d = 1,58 cm (1/2 in), 2,664 cm (1 in)
029167 . 342 3 0,000768 63265 1 . 0 994.994 0.158 μ v ρ D Nre
Untuk variabel Q = 38, 50, 70, 77, 105, 135 dapat megikuti cara diatas. Nre dari keenam variabel tersebut adalah 3968,659635, 5221,920573, 7310,688802, 8041,757682, 10966,0332, dan 14099,18556.
Kemudian melihat moody chart pada buku Geankoplis hal 88 dengan mencocokkan nilai έ/D dan NRe. Maka untuk variabel V = 0.000032 m3/s didapatkan nilai faktor
friksi = 0,012.
Untuk variabel Q = 38, 50, 70, 77, 105, 135 dapat megikuti cara diatas. Faktor friksi (f) dari keenam variabel tersebut adalah 0,011, 0,0095, 0,0092, 0,009, 0,008, dan 0,007.
Pipa 1” (D = 2,664 cm) a) Q = 0.000032 m3/s Menghitung D 0,0017267 0,0266 0,000046 D ε
Perhitungan bilangan reynold
86538 . 979 1 0,000768 0574606 . 0 994.994 0.0266 μ v ρ D Nre
Untuk variabel Q = 38, 50, 70, 77, 105, 135 dapat megikuti cara diatas. Nre dari keenam variabel tersebut adalah 2351,090139, 3093,539656, 4330,955519, 4764,051071, 6496,433278, dan 8352,557072.
Kemudian melihat moody chart pada buku Geankoplis hal 88 dengan mencocokkan nilai έ/D dan NRe. Maka untuk variabel V = 32 m3/s didapatkan nilai faktor friksi =
0,0075.
Untuk variabel Q = 38, 50, 70, 77, 105, 135 dapat megikuti cara diatas. Faktor friksi (f) dari keenam variabel tersebut adalah 0,014, 0,013, 0,012, 0,011, 0,0095, dan 0,0085 .
Sirkuit 1
Mencari Panjang Pipa lurus total pipa ½ in Berikut data Kf dan Le/D dari bebrapa fitting:
Jenis Fitting Kf Le/D
Elbow, 90o 0,75 35 Tee 1 50 Coupling 0,04 2 Union 0,04 2 Globe Valve -Wide open -Half open 6,0 9,5 300 475 Increaser 0,42005 - Reducer 0,356 -
>Mencari konversi panjang dari fitting:
Le = D x (Koef Le/D)
Berikut perhitungan dari konversi panjang fitting dari variabel debit 0,000032; 0,000038; dan 0,00005 m3/s (half open) :
Le/D Jumlah Diameter Length
Elbow 35 6 0,0158 2,765 Union 2 4 0,0158 0,1264 Increaser - 2 0,0158 - Globe Valve 475 2 0,0158 15,01 Coupling 2 2 0,0158 0,0632 Reducer - 1 0,0158 - Pipa Lurus - - - 3,22 Total Length 21,1846 m Untuk variabel debit 0,00007, 0,000077, 0,000105 dan 0,000135 m3/s (wide open) dapat diselesaikan dengan cara diatas namun untuk Kf dari Globe Valve diganti dengan 300. Total length dari ketiga variabel tersebut adalah 16,229 m.
Mencari Total Hf pipa ½ in >Mencari besar total Hf pipa ½ in
Hf = Kf x V2/2
Kf Vh Jumlah Hf Elbow 0,75 0.01332 6 0.05997501 Union 0,04 0.01332 4 0.002132445 Increaser 0,42005 0.01332 2 0.011196668 Globe Valve 9,5 0.01332 2 0.25322782 Coupling 0,04 0.01332 2 0.001066222 Reducer 0,356 0.01332 1 0.00474469 Pipa Lurus 1 0.01332 21,1846 m 0.282343688 Total Hf 0.614686543 Elbow = = = 0.05997501 Joule/kg Union = = = 0.002132445 Joule/kg Increaser = = = 0.011196668 Globe Valve = = = 0.25322782 Joule/kg Coupling = = = 0.001066222 Joule/kg Reducer = = = 0.00474469 Joule/kg Pipa Lurus = = = 0.282343688 Joule/kg Total HF = = = 0.614686543 Joule/kg
Untuk variabel debit 0,000038, 0,00005 m3/s (half open) dapat diselesaikan dengan cara diatas. Total Hf dari ketiga variabel tersebut adalah 0,8668, 1,5006996 Joule/kg.
Berikut perhitungan dari Total Hf dengan variabel debit 0,00007 m/s :
Kf Vh Jumlah Hf
Elbow 0,75 0,06377551 6 0,2869898
Union 0,04 0,06377551 4 0,0102040
Increaser 0,42005 0,06377551 2 0,0535778
Reducer 0,356 0,06377551 1 0,0227040
Pipa Lurus 1 0,06377551 26,7146 m 1,703737*
Total Hf 3,394049 *Menghitung dengan rumus : 4 f ∆L/D Vh
Elbow = = = 0,2869898 Joule/kg Union = = = 0,0102040 Joule/kg Globe Valve = = = 1,2117346 Joule/kg Coupling = = = 0,0051020 Joule/kg Increaser = = = 0,0535778 Joule/kg Reducer = = = 0,004951 Joule/kg Pipa Lurus = = = 1,703737 Joule/kg Total HF = = = 3,394049 Joule/kg
Untuk variabel debit 0,000077, 0,000105 dan 0,000110 m3/s (wide open) dapat diselesaikan dengan cara diatas. Total Hf dari kedua variabel tersebut adalah 3,9858, 7,411612 dan 12,251848 Joule/kg.
Mencari Panjang Pipa lurus total pipa 1 in
Le/D Jumlah Diameter Length
Elbow 35 7 0,02664 6,5268
Union 2 4 0,02664 0,21312
Coupling 2 1 0,02664 0,05328
Tee 50 3 0,02664 3,996
Pipa Lurus 5,1
Total Length 28,5432 m Untuk variabel debit 0,000066, 0,000081, 0,000110 m3/s (wide open) dapat diselesaikan
dengan cara diatas namun untuk Kf dari Globe Valve diganti dengan 300. Total length dari ketiga variabel tersebut adalah 23,8812 m.
Mencari total Hf pipa 1 in
Berikut perhitungan dari Total Hf dengan variabel debit 0,000032 m/s :
Kf Vh Jumlah Hf Elbow 0,75 0,001650287 7 0,00866401 Union 0,04 0.001650287 4 0,00026405 Globe Valve 9,5 0.001650287 1 0,01567773 Coupling 0,04 0.001650287 1 0,000066011 Tee 1 0.001650287 3 0,004951 Pipa Lurus 1 0.001650287 28,5432 m 0,047104* Total Hf 0,07672679 *Menghitung dengan rumus : 4 f ∆L/D Vh
Elbow = = = 0,00866401 Joule/kg Union = = = 0,00026405 Joule/kg Globe Valve = = = 0,01567773 Joule/kg Coupling = = = 0,000066011 Joule/kg Tee = = = 0,004951 Joule/kg Pipa Lurus = = = 0,047104 Joule/kg Total HF =
= 0,07672679 Joule/kg
Untuk variabel debit 0,000038, 0,00005 m3/s dapat diselesaikan dengan cara diatas. Total
Hf dari ketiga variabel tersebut adalah 0,108196, 0,18732132 Joule/kg. Berikut perhitungan dari Total Hf dengan variabel debit 0,00007 m/s :
Kf Vh Jumlah Hf Elbow 0,75 0,006186136 7 0,0414586 Union 0,04 0,006186136 4 0,0012635 Globe Valve 9,5 0,006186136 1 0,07502039 Coupling 0,04 0,006186136 1 0,00031588 Tee 1 0,006186136 3 0,02369065 Pipa Lurus 1 0,006186136 23,8812 m 0,18858704 Total Hf 0,3303360 Elbow = = = 0,0414586 Joule/kg Union = = = 0,0012635 Joule/kg Globe Valve = = = 0,07502039 Joule/kg Coupling = = = 0,00031588 Joule/kg Tee = = = 0,02369065 Joule/kg Pipa Lurus = = = 0,1885870 Joule/kg Total HF = = = 0,3303360 Joule/kg
Untuk variabel debit 0,000077, 0,000105 dan 0,000135 m3/s (wide open) dapat diselesaikan dengan cara diatas. Total Hf dari kedua variabel tersebut adalah 0,39970665, 0,74325618 dan 1,22864798 Joule/kg.
Mencari Ws :
Variabel Q = 0,000032 m3/s
-Ws = 0.9158 + (0.43 x 9.8) + 0 + 0 -Ws = 5.1298 joule/kg
Untuk variabel debit 0,000038, 0,000050, 0,000070, 0,000077, 0,000105, dan 0,000135 m3/s dapat diselesaikan dengan cara diatas. Nilai Ws dari keenam variabel tersebut adalah 5,51076, 6,28723, 7,662988, 8,05245, 10,9020, 14,57908 Joule/kg. Mencari BHP Variabel Q = 0,000032 m3/s BHP = Ws x ρ x Q BHP = 5,12982 x 994,994 x 0,000032 BHP = 0,163332 watt
Untuk variabel debit 0,000038, 0,000050, 0,000070, 0,000077, 0,000105, dan 0,000135 m3/s dapat diselesaikan dengan cara diatas. Nilai BHP dari keenam variabel tersebut adalah 0,208360; 0,312788; 0,53416270; 0,61693534; 1,138979662; dan 1,958324385 watt. Mencari Efisiensi
Efisiensi = BHP x 100% WHP
Data WHP dari percobaan pada sirkuit 1 :
Q (m3/s) WHP (Watt) 0,000032 4,7222 0,000038 4,7222 0,000050 5 0,00007 5 0,000077 5 0,000105 5 0,000135 5,2778 Efisiensi (Q=0,000032 m3/s) = 0,163332 x 100% 4,7222 = 3,458803346 %
Untuk variabel debit 0,000038, 0,00005, 0,00007, 0,000077, 0,000105, dan 0,000135 m3/s dapat diselesaikan dengan cara diatas. Nilai efisiensi dari keenam variabel tersebut adalah 4,412346521; 6,255764049; 10,68325416; 12,33870687; 22,77959324; dan 37,105094 %.
Sirkuit 2
Mencari Panjang Pipa lurus total pipa ½ in
Berikut perhitungan dari konversi panjang fitting dari variabel debit 0,000032, 0,000038, 0,00005 m3/s (half open) :
Le/D Jumlah Diameter Length
Elbow 35 7 0,0158 3,871
Globe Valve 475 3 0,0158 22,515
Coupling 2 2 0,0158 0,0632
Reducer 1 0,0158 -
Pipa Lurus 4,8
Total Length 32,2406 m Untuk variabel debit 0,00007, 0,000077, 0,000105, dan 0,000135 m3/s (wide open) dapat diselesaikan dengan cara diatas namun untuk Kf dari Globe Valve diganti dengan 300. Total length dari ketiga variabel tersebut adalah 23,9456 m.
Mencari Total Hf pipa ½ in
Berikut perhitungan dari Total Hf dengan variabel debit 0,000032 m3/s :
Kf Vh Jumlah Hf Elbow 0,75 0,013328 7 0,06997085 Union 0,04 0,013328 4 0,00213244 Increaser 0,42005 0,013328 2 0,01119667 Globe Valve 9,5 0,013328 3 0,37984173 Coupling 0,04 0,013328 2 0,00106622 Reducer 0,356 0,013328 1 0,00474469 Pipa Lurus 1 0,013328 23,8706 m 0,31814211* Total Hf 0,78709471 *Menghitung dengan rumus : 4 f ∆L/D Vh
Elbow = = = 0,06997085 Joule/kg Union = = = 0,00213244 Joule/kg Globe Valve = = = 0,37984173 Joule/kg Coupling = = = 0,00106622 Joule/kg Increaser = = = 0,01119667 Joule/kg Reducer = = = 0,00474469 Joule/kg
Pipa Lurus = = = 0,31814211 Joule/kg Total HF = = = 0,78709471 Joule/kg
Untuk variabel debit 0,000038, 0,00005 m3/s (half open) dapat diselesaikan dengan cara diatas. Total Hf dari ketiga variabel tersebut adalah 1,1099265, 1,92161797 Joule/kg. Berikut perhitungan dari Total Hf dengan variabel debit 0,00007 m/s :
Kf Vh Jumlah Hf Elbow 0,75 0,063776 7 0,33482143 Union 0,04 0,063776 4 0,01020408 Increaser 0,42005 0,063776 2 0,05357781 Globe Valve 9,5 0,063776 3 1,81760204 Coupling 0,04 0,063776 2 0,00510204 Reducer 0,356 0,063776 1 0,02270408 Pipa Lurus 1 0,063776 23,9456 m 1,52235969 Total Hf 3,76637116 Elbow = = = 0,33482143 Joule/kg Union = = = 0,01020408 Joule/kg Increaser = = = 0,05357781 Globe Valve = = = 1,81760204 Joule/kg Coupling = = = 0,00510204 Joule/kg Reducer = = = 0,02270408 Joule/kg Pipa Lurus = =
Total HF = =
= 0.614686543 Joule/kg
Untuk variabel debit 0,000077, 0,000105 dan 0,000135 m3/s (wide open) dapat diselesaikan dengan cara diatas. Total Hf dari kedua variabel tersebut adalah 4,5573091, 8,47433514, dan 14,0085948 Joule/kg.
Mencari Panjang Pipa lurus total pipa 1 in
Le/D Jumlah Diameter Length
Elbow 35 7 0,02664 6,5268
Union 2 4 0,02664 0,21312
Tee 50 3 0,02664 3,996
Pipa Lurus 5,1
Total Length 28,5432 m Untuk variabel debit 0,000032, 0,000038, 0,00005, 0,00007, 0,000077, 0,000105, 0,000135 m3/s dapat diselesaikan dengan cara diatas. Untuk nilai panjang total pipa lurus sama yaitu 28,5432 m.
Mencari total Hf pipa 1 in
Berikut perhitungan dari Total Hf dengan variabel debit 0,000032 m/s :
Kf Vh Jumlah Hf Elbow 0,75 0,000231739 7 0,00866401 Union 0,04 0,000231739 4 0,00026405 Globe Valve 9,5 0,000231739 1 0,01567773 Coupling 0,04 0,000231739 1 0,000066011 Pipa Lurus 1 0,000231739 28,5432 m 0,04710447* Total Hf 0,07177626 *Menghitung dengan rumus : 4 f ∆L/D Vh
Elbow = = = 0,00866401 Joule/kg Union = = = 0,00026405 Joule/kg Globe Valve = = = 0,05357781 Coupling = =
= 0,000066011 Joule/kg Pipa Lurus = = = 0,04710447 Joule/kg Total HF = = = 0,07177626 Joule/kg
Untuk variabel debit 0,000038, 0,00005, 0,00007, 0,000077, 0,000105, 0,000135 m3/s dapat diselesaikan dengan cara diatas. Nlai total Hf dari keenam variabel tersebut adalah 0,10121577, 0,17523506, 0,343436071, 0,41558744, 0,77278657, dan 1,27746352 joule/kg. Mencari Ws : Variabel Q = 0,000032 m3/s Hukum Bernaulli –Ws = ΣF + ∆Z.g +∆P/ρ + ∆V2/2ἀ -Ws = 1,418309154 + (0,32 x 9,8) + 0 + 0 -Ws = 5,632309154 Joule/kg
Untuk variabel debit 0,000038, 0,00005, 0,00007, 0,000077, 0,000105, dan 0,000135 m3/s dapat diselesaikan dengan cara diatas. Nilai Ws dari keenam variabel tersebut adalah 6,115703596, 7,220108308, 8,944580184, 9,863155719, 14,0671764, 19,43550674 Joule/kg. Mencari BHP Variabel Q = 0,000032 m3/s BHP = Ws x ρ x Q BHP = 5,632309154x 994,994 x 0,000032 BHP = 0,179331642 watt
Untuk variabel debit 0,000038, 0,00005, 0,00007, 0,000077, 0,000105, dan 0,000135 m3/s dapat diselesaikan dengan cara diatas. Nilai dari keenam variabel tersebut adalah 0,231233359; 0,359198222; 0,622986253; 0,755661119; 1,469659392; dan 2,610658701 watt.
Mencari Efisiensi
Efisiensi = BHP x 100% WHP
0,000032 4,7222 0,000038 4,9444 0,00005 5,0222 0,00007 5,0222 0,000077 5,0556 0,000105 5,0889 0,000135 5,1667 Efisiensi (Q=0,000032 m3/s) = 0.179331642 x 100% 4,7222 = 3,797611244 %
Untuk variabel debit 0,000038, 0,00005, 0,00007, 0,000077, 0,000105, dan 0,000135 m3/s
dapat diselesaikan dengan cara diatas. Nilai efisiensi dari keenam variabel tersebut adalah 4,676629724; 7,152176992; 12,40459354; 14,94714301; 28,87976972; dan 50,528878 %.
