POMPA AKSIAL
Pompa aksial adalah salah
satu alat yang berfungsi untuk mengalirkan fluida dari potensial rendah ke
potensial yang lebih tinggi dengan menggunakan gerak putaran dari blades dan
mempunyai arah aliran yang sejajar dengan sumbu porosnya.
Persamaan-persamaan dasar
teoritis dalam menganalisa karakteristik pompa aksial adalah :
1.
Persamaan
kontinuitas
2. Persamaan energi
3. Persamaan momentum
4. Persamaan sirkulasi
5. Persamaan teori
Kutta-Zhukowsky
Dengan menguraikan dan
mensubstitusikannya dari persamaan itu akhirnya akan didapat karakteristik
pompa aksial.
Pompa aksial ini dapat
juga digolongkan sebagai salah satu dari kinetik pump, karena perpindahan
fluida di sini tidak disebabkan oleh perpindahan dari alat-alat yang digerakkan
oleh tenaga kinetis yang berasal dari tenaga penggerak tersebut. Pada umumnya
pompa aksial mempunyai dua bagian yang penting yaitu:
Casing : yang meliputi rumah dan
bantalan poros utama.
Blades :
yang terdiri dari runner blades (yang berputar) dan diffuser blades (blades
yang diam).
Runner blades: berfungsi menaikkan
energi potensial fluida, karena dari sinilah terjadi perpindahan energi, dari
energi mekanik menjadi energi fluida, dengan cara memberikan energi di
kinetiknya kepada fluida.
Diffuser blades (Guide Vane): berfungsi merubah
energi kinetik menjadi energi potensial fluida, dengan cara memberikan aliran
fluida yang helical menjadi aliran yang lurus (straight flow) sepanjang sumbu
pompa.
?
CARA KERJA POMPA AKSIAL
Karena adanya perputaran
dari blade yang mempunyai kedudukan sudut tertentu sehingga tekanan dari sisi
hisap blades pada daerah suction menjadi lebih rendah, akibatnya fluida
mengalir ke sisi hisap, blades tersebut yang selanjutnya masuk ke sisi tekan
blades, pada daerah discharge yang bertekanan lebih tinggi, dan dari sini
fluida bergerak atau mengalir ke tempat yang bertekanan lebih rendah (lihat
gambar 1).
 |
| Gambar : Pompa Aksial |
Pada pompa aksial ini fluida mengalir pada suatu pipa
yang sama sehingga dapat diasumsikan bahwa kecepatan aksial sebelum dan sesudah
runner blades adalah sama. Dengan demikian semua teori pada pompa aksial selalu
berdasarkan pada asumsi tersebut.
Untuk mengetahui harga daripada besaran-besaran pompa
aksial, maka digunakan rumus-rumus sebagai berikut:
3.1.
Tinggi Kenaikan atau Julang (head) pompa:
dengan hp:
perbedaan tekanan antara suction dengan discharge yang terlihat pada manometer
(mmHg) (lihat gambar 2).
 |
| Gambar : Perbedaan Tekanan pada Manometer |
3.2.
Kapasitas Aliran (Q):
Dengan:
A2 = Luas penampang dari venturi (m2).
Hv = Heat Venturi (m)
Β = d2/d1
d1 = Diameter terbesar dari venturi
d2 = Diameter terkecil dari venturi
Cd = Coefficient of discharge (lihat
gambar 3)
= 0,9858 – (0,196) β4
Dengan:
d1 = 132 mm
d2 = 85 mm
Hv = (12,6/1000).hv (mm)
hv = perbedaan tekanan pada venturi
3.3.
Daya motor atau daya poros (Nm)
Dengan: n =
Putaran motor (rpm)
F = Gaya (N)
L = Panjang lengan Moment (l) =
0,2381
 |
| Gambar : Perbedaan Tekanan Pada Ventrimeter |
3.4. Daya pompa atau daya fluida
(Np)
Dengan: Q = kapasitas aliran fluida (m3/det)
Hp = head pompa (m)
γ = berat jenis air (N/m3) = 9810 N/m3
 |
| Gambar : Sudut Aliran Pada Fluida dan Blandes |
3.5. Effisiensi pompa (ηp)
Dengan:
Np = daya pompa (Watt)
Nm = daya motor (Watt)
?
SPESIFIKASI UNIT PENGUJIAN
Pompa
Jenis : Pompa
air axial dari Gilbert Gilkers & Gordon Ltd
Tinggi
kenaikan (head) : 3,05 m
Kapasitas : 1,7 m3/menit
Putaran :
3000 rpm (maksimum)
Daya
motor : 3 kW,
970/1180 rpm, 50/60 Hz, 200 – 240 volt
Panjang lengan : 238,1 mm
Stroboscope:
Untuk mengukur kecepatan putaran dari propeler pompa
yang mana prinsipnya adalah menyamakan frekuensi lampu stroboskop dengan
frekuensi propeler.
Manometer:
Manimeter pipa U terdiri dari 3
macam, yaotu:
a. Untuk mengukur selisih
tekanan pada venturi.
b. Untuk mengukur perbedaan
tekanan antar sisi hisap dengan sisi tekan pada pompa.
c. Untuk mengukur tekanan
terhadap udara luar di inlet.
Tachometer
Untuk
mengukur putaran pada motor penggerak.
Peralatan:
1.
Runner
blades
2. Diffuser blades
3. Instalasi turbin aksial
4. Torsimeter dengan brake
arm ratio 238,1 mm
5. Generator listrik
6. Pengatur putaran motor
7. Katup utama
8. Katup by pass
9. Venturi
10. Manometer air raksa
a. Untuk mengukur selisih
tekanan pada venturi
b. Untuk mengukur sekisih
tekanan isap dan tekan
c. Untuk mengukur selisih
tekan isap terhadap atmosfir
11. Pompa sentrifugal
12. Motor penggerak pompa
sentrifugal
13. Stroboskop
14. Pengatur sudut runner
blades
 |
| Gambar : Instalasi Pengujian Pompa Aksial |
?
PENGUJIAN
5.1. CARA
PENGUJIAN
1.
Persiapkan
alat-alat yang dibutuhkan, yaitu:
a. Stroboskop
b. Tachometer
2. Periksalah kondisi
peralatan pompa, apakah ada kebocoran-kebocoran yang terjadi bila ada
perbaikan.
3. Periksa kedudukan
katup-katup, pada kondisi awal posisi katup pada kedudukan open (0).
4. Atur permukaan air raksa
pada manometer, venturi dan pompa pada posisi nol dalam skala.
5. Atur permukaan air raksa
pada manometer blades pada sudut yang telah ditentukan.
6. Atur setting dari
diffuser dan runner blades pada sudut yang telah ditentukan.
7. Atur skala selter
penunjuk gaya pada kondisi nol.
8. Atur fuction selektor
pada posisi motor, input voltage controller pada kedudukan nol lalu putar
sakelar utama pada kondisi on.
Catatan:
Motor
listrik akan berputar hanya apabila input voltage controller mulai dari nol.
9. Setelah motor jalan,
kemudian atur pada putaran yang telah ditentukan dengan cara memutar “input voltage controller”.
Untuk mengetahui putaran yang
diinginkan dipergunakan alat tachometer dan Stroboskope.
Perhatian
!!!
Untuk
merubah “input voltage controller” harus perlahan-lahan.
5.2. PARAMETER
YANG DIUKUR
Dalam
percobaan ini parameter yang diukur adalah Hv, Ht, p pada
putaran dan kedudukan yang runner blades (Qr) dan diffuser blades (Qd)
tertentu.
VI.2. Hasil Perhitungan
θ
= 10º;
n1 = 600 rpm
|
Posisi Katup
|
Hv (m)
|
Hp (m)
|
Q (m3/s)
|
Np (W)
|
Nm (W)
|
ηp (%)
|
ns (rpm)
|
|
5/6
|
0.0136
|
0.1632
|
0.003087
|
4.941895
|
61.30599
|
8.061031
|
473.8667
|
|
4/6
|
0.0136
|
0.068
|
0.003087
|
2.059123
|
58.31545
|
3.531007
|
913.7231
|
|
3/6
|
0.0136
|
0.0544
|
0.003087
|
1.647298
|
55.32492
|
2.977498
|
1080.182
|
|
2/6
|
0.0408
|
0.0136
|
0.005346
|
0.713301
|
55.32492
|
1.289294
|
4020.892
|
|
1/6
|
0.068
|
0.0204
|
0.006902
|
1.381302
|
58.31545
|
2.368672
|
3370.669
|
|
0
|
0.068
|
0.0136
|
0.006902
|
0.920868
|
61.30599
|
1.502084
|
4568.615
|
θ
= 30º;
n1 = 600 rpm
|
Posisi Katup
|
Hv (m)
|
Hp (m)
|
Q (m3/s)
|
Np (W)
|
Nm (W)
|
ηp (%)
|
ns (rpm)
|
|
5/6
|
0.0136
|
0.1768
|
0.003087
|
5.353719
|
22.42902
|
23.86961
|
446.2565
|
|
4/6
|
0.0136
|
0.1496
|
0.003087
|
4.53007
|
20.93375
|
21.64003
|
505.8218
|
|
3/6
|
0.0136
|
0.0816
|
0.003087
|
2.470947
|
20.93375
|
11.80365
|
796.9456
|
|
2/6
|
0.0136
|
0.0408
|
0.003087
|
1.235474
|
19.43848
|
6.355813
|
1340.297
|
|
1/6
|
0.0408
|
0.0272
|
0.005346
|
1.426602
|
19.43848
|
7.339061
|
2390.837
|
|
0
|
0.068
|
0.0272
|
0.006902
|
1.841735
|
17.94322
|
10.26424
|
2716.515
|
θ
= 10º;
n1 = 1200 rpm
|
Posisi Katup
|
Hv (m)
|
Hp (m)
|
Q (m3/s)
|
Np (W)
|
Nm (W)
|
ηp (%)
|
ns (rpm)
|
|
5/6
|
0.0272
|
0.6256
|
0.004365
|
26.79076
|
149.5268
|
17.91703
|
411.3971
|
|
4/6
|
0.0136
|
0.5984
|
0.003087
|
18.12028
|
140.5552
|
12.89193
|
357.6701
|
|
3/6
|
0.068
|
0.2856
|
0.006902
|
19.33822
|
131.5836
|
14.69653
|
931.4298
|
|
2/6
|
0.1768
|
0.136
|
0.01113
|
14.84855
|
119.6214
|
12.41295
|
2063.279
|
|
1/6
|
0.2312
|
0.0816
|
0.012727
|
10.18798
|
113.6404
|
8.965104
|
3236.465
|
|
0
|
0.2448
|
0.0408
|
0.013096
|
5.241671
|
110.6498
|
4.73717
|
5521.401
|
θ
= 30º;
n1 = 1200 rpm
|
Posisi Katup
|
Hv (m)
|
Hp (m)
|
Q (m3/s)
|
Np (W)
|
Nm (W)
|
ηp (%)
|
ns (rpm)
|
|
5/6
|
0.0136
|
0.6392
|
0.003087
|
19.35575
|
83.73501
|
23.11549
|
340.4072
|
|
4/6
|
0.0136
|
0.5576
|
0.003087
|
16.88481
|
80.74447
|
20.91141
|
377.124
|
|
3/6
|
0.0816
|
0.2176
|
0.007561
|
16.14016
|
68.78233
|
23.46556
|
1195.418
|
|
2/6
|
0.1904
|
0.1224
|
0.01155
|
13.86816
|
59.81072
|
23.18674
|
2274.69
|
|
1/6
|
0.272
|
0.0544
|
0.013804
|
7.366942
|
53.82965
|
13.68566
|
4568.615
|
|
0
|
0.2856
|
0.0272
|
0.014145
|
3.774434
|
50.83911
|
7.424273
|
7777.758
|
VI.3. Grafik
dan Analisis
a)
Hp
vs Q
θ = 10º
(biru), θ =
30º (coklat);
n1 = 600 rpm
Kurva
head pompa (vs kapasitas aliran) menggambarkan besarnya head pompa yang
dibutuhkan sistem pada berbagai debit/kapasitas aliran agar pompa dapat
bekerja.
Dari
kurva di atas, terlihat bahwa semakin tinggi head pompa, debit/kapasitas aliran
pompa semakin rendah. Pada putaran (motor) 600 rpm dan θ = 10º, pompa mencapai head
tertingginya pada 0,1632 m dan kapasitas aliran/debit 0,003087 m3/s.
Pompa mencapai head terendahnya pada 0,0136 m dan kapasitas aliran/debit
0,006902 m3/s. Pada posisi θ = 30º, pompa mencapai head
tertingginya pada 0,1768 m dan kapasitas aliran/debit 0,003087 m3/s.
Pompa mencapai head terendahnya pada 0,0272 m dan kapasitas aliran/debit
0,006902 m3/s. Semakin besar posisi blades, semakin tinggi pula head
pompanya.
θ = 10º
(biru), θ =
30º (coklat);
n1 = 1200 rpm
Dari
kurva di atas, terlihat bahwa semakin tinggi head pompa, debit/kapasitas aliran
pompa semakin rendah. Pada putaran (motor) 1200 rpm dan θ = 10º, pompa mencapai head
tertingginya pada 0,6256 m dan kapasitas aliran/debit 0,004365 m3/s.
Pompa mencapai head terendahnya pada 0,0408 m dan kapasitas aliran/debit
0,013096 m3/s. Pada posisi θ = 30º, pompa mencapai head
tertingginya pada 0,6392 m dan kapasitas aliran/debit 0,003087 m3/s.
Pompa mencapai head terendahnya pada 0,0272 m dan kapasitas aliran/debit
0,014145 m3/s. Semakin besar posisi blades, semakin tinggi pula head
pompanya.
b)
Np
vs Q
θ = 10º
(biru), θ =
30º (coklat);
n1 = 600 rpm
Kurva daya
pompa (vs debit/kapasitas aliran) menggambarkan besarnya daya pada pompa pada
berbagai kondisi debit sistem.
Dari kurva di atas, terlihat bahwa
daya pompa akan semakin meningkat seiring dengan meningkatnya kapasitas
aliran/debit pompa. Pada putaran (motor) 600 rpm dan θ = 10º, pompa mencapai daya
tertingginya pada 4.941895 watt
dan kapasitas aliran/debit 0,003087 m3/s. Pompa mencapai daya
terendahnya pada 0.920868 watt
dan kapasitas aliran/debit 0,006902 m3/s. Pada posisi θ = 30º, pompa mencapai daya
tertingginya pada 5.353719 watt
dan kapasitas aliran/debit 0,003087 m3/s. Pompa mencapai daya
terendahnya pada 1.841735 watt
dan kapasitas aliran/debit 0,006902 m3/s. Semakin besar posisi
blades, semakin besar pula daya pompanya.
θ = 10º
(biru), θ =
30º (coklat);
n1 = 1200 rpm
Dari kurva
di atas, terlihat bahwa daya pompa akan semakin meningkat seiring dengan
meningkatnya kapasitas aliran/debit pompa. Pada putaran (motor) 1200 rpm dan θ = 10º, pompa mencapai daya
tertingginya pada 26.79076 watt
dan kapasitas aliran/debit 0,003087 m3/s. Pompa mencapai daya
terendahnya pada 5.241671 watt
dan kapasitas aliran/debit 0,006902 m3/s. Pada posisi θ = 30º, pompa mencapai daya
tertingginya pada 19.35575 watt
dan kapasitas aliran/debit 0,003087 m3/s. Pompa mencapai daya
terendahnya pada 3.774434 watt
dan kapasitas aliran/debit 0,006902 m3/s. Semakin besar posisi
blades, semakin besar pula daya pompanya.
c) ηp vs Q
θ = 10º
(biru), θ =
30º (coklat);
n1 = 600 rpm
Kurva effisiensi pompa (vs debit/kapasitas aliran) menggambarkan
besarnya effisiensi pada pompa yang terjadi pada berbagai kapasitas
aliran/debit. Terlihat dari kurva bahwa effisiensi pompa mencapai titik tertingginya
pada kapasitas aliran terendah. Titik pada kurva yang menggambarkan posisi
effisiensi tertinggi pompa disebut sebagai BEP (Best efficiency point). Pada
titik BEP, pompa akan beroperasi pada kondisi optimal. Pada putaran (motor) 600 rpm dan θ = 10º, pompa mencapai
effisiensi tertingginya sebesar 8.061031 %. Pada posisi θ = 30º, pompa mencapai effisiensi
tertingginya sebesar 23.86961 %.
θ = 10º
(biru), θ =
30º (coklat);
n1 = 1200 rpm
Pada
putaran (motor) 600 rpm dan θ
= 10º,
pompa mencapai effisiensi tertingginya sebesar 17.91703 %. Pada posisi θ = 30º, pompa mencapai
effisiensi tertingginya sebesar 23.11549 %.
d)
ns
vs Q
θ = 10º
(biru), θ =
30º (coklat);
n1 = 600 rpm
Kurva
diatas menggambarkan besarnya putaran blades pada berbagai kondisi kapasitas
aliran. Semakin besar kapasitas aliran, semakin cepat putaran blades.
θ = 10º
(biru), θ =
30º (coklat);
n1 = 1200 rpm
Kurva
diatas juga menggambarkan besarnya putaran blades pada berbagai kondisi
kapasitas aliran. Semakin besar kapasitas aliran, semakin cepat putaran blades.
?
KESIMPULAN
Pompa aksial
merupakan alat yang berfungsi untuk mengalirkan fluida dari potensial rendah ke
potensial yang lebih tinggi dengan menggunakan gerak putaran dari blades dan
mempunyai arah aliran sejajar dengan sumbu porosnya. Kurva
hubungan antara head, daya, effisiensi, putaran blades pompa terhadap kapasitas
aliran menggambarkan karakteristik dari pompa aksial. Kurva-kurva tersebut
digunakan untuk memilih kinerja optimal pada pompa. Semakin tinggi head pompa,
debit/kapasitas aliran pompa semakin rendah. Daya pompa akan semakin meningkat
seiring dengan meningkatnya kapasitas aliran/debit pompa. Effisiensi
pompa mencapai titik tertingginya pada kapasitas aliran terendah. Dan semakin besar
kapasitas aliran, semakin cepat putaran blades.
? SARAN
a.
Sebaiknya
alat-alat yang ada diperbaharui, alat yang digunakan untuk praktikum, sudah tua
dan kotor serta berkarat.
dan kotor serta berkarat.
b.
Dalam
melakukan praktikum, amati dengan cermat pergerakan pengatur sudut blades,
sebab getaran motor pada pompa cukup besar sehingga menyebabkan pergeseran pada
sudut blades secara konstan.
? Daftar
Pustaka
V.M. Cherhasshy, Pump Fans Compressors, Mir Publisher,
Moscow, 1980.
Da
Cruz, Bernard, Pump Characteristics and ISO Efficiency Curves, Pumps:Maintenance,
Design, and Reliability Conference (pdf data) 2009.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar