laporan praktikum fluida

Document Sample
laporan praktikum fluida Powered By Docstoc
					   Praktikum Mekanika Fluida                                        Kelompok 6




                                    BAB 1

                            PENDAHULUAN


1.1. Latar Belakang

     Pada saat ini pembangunan gedung-gedung bertingkat banyak dijumpai,

begitupun dengan yang lebih lama ataupun baru dibangun. Didalam bangunan

gedung bertingkat diperlukan suatu ilmu dan teknologi terapan, contohnya dalam

pembangunan instalasi-instalasi penting dalam gedung bertingkat mulai dari

instalasi listrik sampai instalasi saran air bersih.   Didalam pembuatan sarana

instalasi air bersih diperlukan system perpipaan untuk dialirkan bagi keperluan di

dalam gedung.

     Alat yang mempunyai peranan penting dalam pendistribusian adalah pompa.

Pompa digunakan untuk menghisap dari tempat penyimpanan atau pengambilan

dari sumber air untuk dialirkan sehingga dapat digunakan. Pengunaan pompa air

mempunyai kemampuan yang lebih yaitu megabaikan ketinggian gendung. Akan

tetapi penggunaan pompa harus disesuaikan dengan spesifikasi yang tertera pada

pompa yang dingunakan, karena setiap jenis pompa mempunyai data-data tentang

head ataupun discharge yang dihasilkan.

     Contoh pompa yang mudah pengoperasiannya dengan menggunakan system

instalasi sederhana adalah pompa sentrifugal. Maka untuk mengenal bagaimana

pompa sentrifugal dan cara pengoperasiannya, kita perlu mengandakan percobaan

yang nantinya dari hasil percobaan tersebut kita akan mengetahui lebih banyak




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                      Page 1
   Praktikum Mekanika Fluida                                        Kelompok 6




tentang hal-hal yang berkaitan yang berkaitan dengan pompa ( khususnya pada

pompa sentrifugal ).

     Latar belakang diadakannya praktikum mesin fluida adalah :

  Agar mahasiswa mampu menerapkan ilmu yang didapat dari bangku kuliah

     khususnya yang berkaitan dengan performance characteristics dari pompa

     dan turbin.

  Agar mahasiswa mengetahui peralatan dan prinsip kerja dari pompa dan

     turbin.



1.2. Tujuan Percobaan

     Tujuan pokok diadakanya praktikum mesin fluida adalah :

  Agar mahasiswa dapat membuat performance dari pompa dan turbin air

     yang ditunjukkan dengan kurva characteristic.

  Agar mahasiswa dapat mengevaluasi sekaligus memberikan kesimpulan dari

     performance characteristic pompa dan turbin air yang dibuat.



1.3. Batasan Masalah

               Untuk lebih mudah dalam percobaan tersebut kita perlu membatasi

     masalah yang perlu meliputi :



     a. Untuk percobaan pompa

          Pengukuran kapasitas

          Kecepatan aliran dalam pompa



INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                   Page 2
  Praktikum Mekanika Fluida                                         Kelompok 6




         Reynold Number

         Head Pompa

         Daya motor listrik

         Daya poros electromotor

         Daya poros pompa

         Daya efektif pompa

         Efisiensi pompa

         Putaran poros pompa

    b. Untuk percobaan Turbin

         Head Turbin

         Water Power

         Brake Power

         Overall Effisiensi



1.4. Metodologi

            Untuk mencapai maksud tersebut diatas maka perlu diatur sebagai

    berikut :

    a. Untuk percobaan pompa.

         Putaran dibuat putaran rendah sampai dengan tinggi.

         Pembebanan dibuat dari kapasitas nol sampai dengan maksimum.

         Selanjutnya dari hasil percobaan dibuat tabel-tabel sehingga

            menghasilkan grafik characteristic dari pompa antara lain :

                1. H : f (Q)



INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                     Page 3
  Praktikum Mekanika Fluida                                         Kelompok 6




            2. N : f (Q)

            3.  : f (Q)

            4. Isoeffisiensi

    b. Untuk percobaan turbin air

          Head dibuat rendah sampai dengan tinggi.

          Pembebanan dibuat dari beban rendah sampai dengan maksimum.

          Selanjutnya dari hasil percobaan dibuat table-tabel sehingga

            menghasilkan grafik-grafik characteristic dari turbin air antara lain:

            1. Q : f (n)

            2. N : f (n)

            3.  : f (n)




1.5. Sistematika Laporan

      BAB 1 :Pendahuluan

            1.1 Latar belakang

            1.2 Tujuan percobaan

            1.3 Metodologi

            1.4 Sistematika laporan

      BAB 2 :Landasan Teori

            2.1 Pompa

            2.2 turbin air

      BAB 3 :Percobaan

            3.1 Percobaan pompa centrifugal


INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                     Page 4
  Praktikum Mekanika Fluida                                  Kelompok 6




           3.2 percobaan turbi air

     BAB 4 : Analisa Hasil Percobaan

           Membahas tentang analisa perhitungan berdasarkan data yang

           didapat dari percobaan.

     BAB 5 : Kesimpulan

           Berisi kata penutup dan memberikan kesimpulan berdasarkan hasil

           analisa dan memberikan saran-saran untuk percobaan yang akan

           datang.



     DAFTAR PUSTAKA




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                              Page 5
   Praktikum Mekanika Fluida                                        Kelompok 6




                                  BAB II

                         LANDASAN TEORI


       Dalam bab ini akan disajikan rumus-rumus dasar yang digunakan untuk

perhitungan sesuai dengan alat ukur yang dipakai dalam melakukan percobaan

pompa dan turbin



2.1. POMPA

       Pompa adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan suatu cawan

dari suatu tempat ke tempat lain dengan cara menaikkan tekanan cairan tersebut.

Kenaikan cairan tersebut digunakan untuk mengatasi hambatan-hambatan

pengaliran, hambatan tersebut dapat berupa perbedaan tekanan, perbedaan

ketinggian atau hambatan geser.

Secara umum pompa dapat diklasifikasikan menjadi 2 bagian yaitu :

  1. Pompa kerja positif (positive displacement pump)

          Pada pompa kerja positif, kenaikan tekanan cairan di dalam pompa

  disebabkan oleh pengecilan volume ruangan yang ditempati cairan tersebut.

  Adanya elemen yang bergerak dalam ruangan tersebut, menyebabkan volume

  ruangan akan membesar atau mengecil sesuai dengan gerakan elemen tersebut.

  2. Pompa kerja dinamis (non positive displacement pump)

          Pada pompa ini, energi penggerak dari luar diberikan kepada poros

  yang kemudian digunakan untuk menggerakkan baling-baling yang disebut

  impeller, impeller memutar cairan yang masuk ke dalam pompa. Sehingga


INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                   Page 6
   Praktikum Mekanika Fluida                                       Kelompok 6




  mengakibatkan tekanan dan energi kinetic cairan bertambah, cairan akan

  terlempar keluar akibat gaya sentrifugal yang ditimbulkan gerakan impeller.

  Cairan yang keluar dari impeller ditampung oleh saluran berbentuk volut

  (spiral) dikelilingi impeller dan didasalurkan keluar pompa melalui diffuser di

  dalam diffuser sebagian energi kecepatan akan diubah menjadi energi tekanan.

       Dalam percobaan ini pompa yang digunakan adalah pompa centrifugal

dengan instalasi seperti gambar di bawah ini :




                              Gambar 2.1. Skema Instalasi



       Keterangan gambar :

   a. Pompa centrifugal

   b. Motor penggerak

   c. pipa suction

   d. Gate valve


INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                     Page 7
  Praktikum Mekanika Fluida                                            Kelompok 6




   e. Bak penampung air

   f. Manometer suction

   g. Manometer discharge

   h. Pipa discharge

   i. Manometer pipa „U‟

   j. Orrifice flow meter

   k. Gate valve




2.1.1. Pengukuran Kapasitas

      a. Mengukur kapasitas aliran menggunakan alat Orifice Flow Meter yang

          dipasang pada sisi tekan




                                Gambar 2.2. Pipa Orifice

           Rumus Kapasitas

                                              (  m   f ) x 2 gxh
                       Q       xKox 2 xD 2
                            4                          f




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                      Page 8
   Praktikum Mekanika Fluida                                            Kelompok 6




     Dimana :

                Q     = Kapasitas aliran (m2/dt)

                Ko    = Flow koefisien, table A-22

                                                          d
                     = Perbandingan diameter lubang =
                                                          D

                      d = 4,1 cm = 0,041 m

                      D = 8,2 cm = 0,082 m

                       d   4,1
                         =     = 0,5
                       D 8, 2

                D     = Diameter dalam pipa

                d     = Diameter lubang orifice

                  m = Berat jenis air raksa (kg/m3)

                 f   = Berat jenis fluida (kg/m3)

                h     = Perbedaan fungsi kolom air raksa (m)

                g     = Gaya gravitasi

                      = 9,8 m/s2

Perbedaan fungsi kolom air raksa (h) dapat dihitung sebagai berikut :
                                                         h
                                       hx
   ho




                         Gambar 2.3. Kolom Air Raksa


INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                       Page 9
   Praktikum Mekanika Fluida                                        Kelompok 6




        Karena yang diukur dalam percobaan adalah ho dan hx, maka tinggi h

adalah merupakan selisih antara ho dan hx dikalikan dua atau dapat ditulis sebagai

berikut :

                   H = (ho-hx).2

             Dimana :

                   ho = Tinggi mula-mula

                   hx = Tinggi raksa yang diukur dalam percobaan



    b. Mengatur kapasitas aliran menggunakan triqular weir / v-noth weir / θ =

        30°) yang dipasang pada sisi tekan




                            Gambar 2.4. Trigular Weir




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                    Page 10
      Praktikum Mekanika Fluida                                     Kelompok 6




         Penjabaran rumus ambang segitiga V – noth weir :




                             Gambar 2.5. . V-notch Weir



         Kecepatan air melalui ambang segitiga dari posisi atas sampai bawah tidak

sama, maka diambil bagian kecil penampang segitia denan posisi setinggi h dari

permukaan air, ada pun bentuk dari penumpang kecil tersebut adalah trapezium

tetapi karena tinggi sebesar dh ≈ 0, maka panjang sisi sejajar dianggap sama.

Dengan demikian penampang dianggap persegi panjang dengan alas b1 dan tinggi

dh.

              1. Luas celah

                       df  2H  h tg .dh

                  dimana :

                       b = lebar celah

                         = 2H  h tg

              2. Debit melalui celah



INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                    Page 11
  Praktikum Mekanika Fluida                                       Kelompok 6




                     dq = C df

                dimana :

                       C  2 gh

                Maka

                       dq  2 2g .tg .Hh1/ 2  h3 / 2 dh

               Dengan cara diintegrasikan antara h = 0 dan h = H maka didapat

     debit :

                             8
                       Q      2 g .tg .H 5 / 2
                            15

                Jadi debit yang sebenarnya adalah :

                                   8
                       Qac  cd      2 g .tg .H 5 / 2
                                  15

                dimana :

                     Qac = Debit yang sebenarnya m 3 / det 

                     Cd = Koefisien pengaliran,diambil

                           = 0,62

                     H = Tinggi ambang m 

                         300

                     G = gravitasi

                         = 9,8 m3/dt

                Bila debit actual disederhanakan, maka akan menjadi :

                       Qac  0. 8453.H 5 / 2




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                   Page 12
  Praktikum Mekanika Fluida                                      Kelompok 6




  c. Kecepatan Aliran dalam Pipa

            Kecapatan aliran disini maksudnya adalah kecepatan air dalam

     pipa discharge dan kecepatan aliran dalam pipa suction.

        a. Kecepatan aliran dalam pipa discharge.

              Kecepatan aliran dalam pipa discharge (sisi tekan) dapat dihitung

          dengan mempergunakan suatu rumus :

            Q = A.Vd

          dimana :

            A = Luas penampang pipa (m2)

                   
               =       D2 ,
                   4

            D = diameter dalam pipa discharge

            Vd = Kecepatan aliran pada pipa discharge (m/dt)

              Jadi,

                   
            Q         .D 2 .Vd
                   4

                         Q             4.Q
            Vd                                (m/dt)
                    .Dd      2
                                       .Dd 2
                    4



        b. Kecepatan aliran dalam pipa suction.

                       Dengan menggunakan prinsip kontinuitas maka dapat

          ditentukan kecepatan aliran dalam pipa suction.

            Qd = Qs




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                 Page 13
  Praktikum Mekanika Fluida                                       Kelompok 6




         dimana :

               Qd = Kapasitas aliran pada discharge (m3/dt) = Q

               Qs = Kapasitas aliran pada suction (m3/dt)

                    = As.Vs

                               4
                    =       DS .Vs
                        4

               Ds = diameter pipa suction (m)

               Vs = Kecepatan aliran pada pipa suction (m/dt)

           Maka,

                            Q                4.Q
               Vs                                   (m/dt)
                         .DS       2
                                             .DS 2
                         4



2.1.2. Reynold Number

             Reynold Number (bilangan reynold) yang terjadi pada bagian pipa

      suction dan discharge dihitung sebagai berikut :

                             .v.D
                 Re 
                               

         Dimana :

                = Rapat massa fluida (kg/m3)

                = Viscositas dinamis dari fluida (kg/m.s)




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                Page 14
  Praktikum Mekanika Fluida                                              Kelompok 6




2.1.3. Head Pompa

              Head pompa dapat dihitung dengan menggunakan persamaan

     bernaully




                                 Gambar 2.6. Instalasi Pompa

              Untuk menaikkan air dari titik 1 ke titik 2 dengan referensi melalui

     sumbu pompa. Maka didapat persamaan bernaulty sebagai berikut :

                    2                              2
         P        V1             P V
          1
                     H p  Z1  2  2  Z 2  H L
                 2g               2g

     ( Z1 negatif karena berada dibawah garis referensi )

     Karena V1 sangat kecil mendekati nol maka :

                   P2       p1       V22 V12
        Hp =                               Z z  Z 1  HL
                                   2g 2g

        Zz + Z1 = tergantung beda ketinggian yang diambil dengan referensi

                            sumbu pompa titik 1 berada pada permukaan air, maka

                            kecepatan air dititik 1 adalah nol (V1 = 0) maka Hp pompa

                            menjadi :

                   P2       p1       Vd2
        Hp =                            Z z  Z1  H L
                                   2g



INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                         Page 15
  Praktikum Mekanika Fluida                                         Kelompok 6




        Dimana :

        Hp   = head pompa dalam (m)

        P2   = tekanan air pada titik 2 (discharge) dalam (N/m2)

        P2
             = pressure head pada titik 2 (discharge) dalam (m)
        

        Vd   = kecepatan air pada titik 2 (discharge) dalam (m/dt)

        Vd
           = velocity head pada titik 2 (discharge) dalam (m)
        2g

        Z2   = jarak vertical dari sumbu poros pompa sampai pada titik 2

                   (discharge) (m)

        P1   = tekanan air pada titik 1 (suction) dalam (kg/m 2 )

        P1
             = pressure head pada titik 1 (suction) dalam (m)
        

        Vs   = kecepatan air pada titik 1 (suction) dalam (m/dt)

        Vs
           = velocity head pada titik 1 (suction) dalam (m)
        2g

        Z1   = jarak vertical dari sumbu poros pompa sampai pada titik 1

               (suction / permukaan air) dalam ( m )

        HL   = Jumlah hambatan (losses) yang terjadi disepanjang aliran dari

               titik 1 sampai titik 2 dalam (m)




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                  Page 16
  Praktikum Mekanika Fluida                                    Kelompok 6




     a. Pressure Head

                    untuk mendapatkan pressure head digunakan alat pengukur

        tekanan yaitu : manometer banyak macamnya manometer, dalam

        percobaan ini digunakan manometer pipa “U”




                           Gambar 2.7. Manometer Pipa “U”

        P2       YD . m        Patm
                           
        f         f           f

         Patm  P2         YD . m
                        
             f                 f

                                 YD . m
         Patm  P2   f .
                                       f

        P2  YD . m   Patm

        dimana :

        f    = Berat jenis air (kg/m3)

         m = Berat jenis air raksa (kg/m3)

        Patm = 101.325 N/m2

       YD     = Selisih tinggi permukaan air raksa (m)


INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                              Page 17
  Praktikum Mekanika Fluida                                      Kelompok 6




        YD dapat dicari sebagai berikut :




                                                           YD
                  Yo




                                            Yx
           YD = (Yo – Yx) x 2

     b. Head Losses

                   Head Losses yang terjadi (HL) pada instalasi adalah

        merupakan total head loss yang disebabkan oleh belokan-belokan dan

        panjang pipa pada bagian pipa discharge maupun suction dan pada

        valve.

                 HL = HLS + HLd

        Dimana :

                 HLS = head loss yang disebabkan oleh belokan – belokan

                        katup dan panjang pada sisi isap

                 HLd = head loss yang disebabkan oleh belokan – belokan katup

                       dan juga panjang pipa pada bagian tekan

         a. Head loss pada sisi discharge (HLd)

             Head loss yang disebabkan oleh panjang pipa (HLd)



INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                Page 18
  Praktikum Mekanika Fluida                                          Kelompok 6




                                 Ld Vd 2
                   H fd  fd .      .
                                 Dd 2 g

             dimana :

                  fd         = koefisien gesek pada pipa discharge

                  Ld         = panjang pipa tekan dari pompa sampai manometer

                               pipa U

                  Dd         = Diameter discharge

                  Vd         = Kecepatan aliran dalam pipa discharge

        Head Loss minor :

             1. Head loss yang disebabkanoleh belokan 90 0 pada sisi

                discharge Hel.d 

                                      Le Vd 2
                   H eL.d    n. fd .    .
                                      Dd 2 g

                dimana :

                 Le
                    = koefisien gesek untuk belokan
                 Dd

                  n = Jumlah belokan

             2. Head loss yang disebabkan katub sebanyak 1 buah (Hkd)

                               Le Vd 2
                 H kd  fd .      .
                               Dd 2 g

                dimana :

                 Le
                    = Koefisien gesek untuk katub
                 Dd




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                   Page 19
  Praktikum Mekanika Fluida                                          Kelompok 6




            3. Head loss yang disebabkan adanya orifice (Hend)

                                  Vd 2
                 H end  K k .
                                   2g

                 dimana :

                 Kk = Faktor gesek pada orifice

                 Maka,

                                H Ld  H fd  H eld  H kd  H end

         b. Head loss pada sisi suction (HLS)

            Head loss mayor yang disebabkan oleh panjang pipa (HfS)

                           Ls Vs 2
             H fs  fs .     .
                           Ds 2 g

            dimana :

                   fs = Koefisien gesek pada pipa suction

                   Ls = Panjang pipa suction

                   Ds = Diameter pada pipa suction

            Vs = Kecepatan aliran pada pipa suction



            1.     Head loss yang disebabkan belokan 900 pada sisi suction

                 ((Hels)

                                             Le Vs 2
                           H els  n. fs .     .
                                             Ds 2 g

                 Dimana :

                           Le
                              = Koefisien gesek untuk belokan
                           Ds



INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                   Page 20
   Praktikum Mekanika Fluida                                         Kelompok 6




                             n = Jumlah belokan

               2. Head loss yang disebabkan katup sebanyak 1 buah Hks 

                                         Le Vs 2
                           H ks     fs . .
                                         Ds 2 g

                   Dimana :

                           Le
                              =Koefisien gesek untuk katub
                           Ds

               3. Head loos yang disebabkan adanya entrance Hens 

                                          Vs 2
                           H ens    KK .
                                          2g

                    Dimana :

                           Kk = Koefisien loss untuk entrance pipa

                  Maka :

                              H ls  H fs  H els  H ks  H ens




2.1.4. Daya Motor Listrik.

              Untuk perhitungan daya motor listrik menggunakan rumus:

                  Ninput =         3EI . cos

              Dimana :

                         Ninput = Daya motor listrik (watt)

                              E = Tegangan phase – phase (volt)

                               I = Arus (ampere)

                         cos  = 0,81 untuk motor listrik




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                   Page 21
   Praktikum Mekanika Fluida                                             Kelompok 6




2.1.5.   Daya Poros Elektrometer.

                    Daya poros elektrometer dihitung dengan rumus Momen Puntir

            yang terjadi pada poros elektometer.

                                            P.L.n p.elm
                                 N pelm 
                                             71620

                         Dimana:

                                   P = Beban yang diukur dengan timbangan (kg)

                                   L = Panjang lengan

                                       = 29 cm

                                   np.elm = Putaran poros elektromotor diukur dengan

                                            Tachometer (rpm)



2.1.6. Daya Poros Pompa

                Rumus yang dipergunakan untuk menghitung daya poros pompa

         adalah :

                      Npp   t .N p.elm

                    Dimana :

                         Npp = Daya poros pompa (pk)

                             t = Efisiensi transmisi sabuk



2.1.7. Daya Efektif Pompa.

                Daya efektif pompa (Nu) dihitung denga rumus :

                               Q. f . Hp
                       Nu                          (pk)
                                  75


INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                         Page 22
   Praktikum Mekanika Fluida                                        Kelompok 6




                Dimana:

                       Q = Kapasitas pompa (m3/s)

                         Berat jenis air (kg/m3)

                        H = Head pompa (m)



2.1.8. Efesiensi Pompa.

           Efesiensi pompa yang ada dihitung dengan rumus :

                            Nu
                    p         x100 %
                            Npp



2.1.9.   Putaran Poros Pompa.

           Rumus yang dipergunakan untuk menghitung putaran poros pompa

           (npr) adalah :

                               n p.elm .D1
                       Npp 
                               (1  s).D2

                Dimana :

                       S       = elastio creep

                               = 0,01 – 0,02

                      D1       = diameter pully electromotor (mm)

                      D2       = diameter pully pompa (mm)

                      np.elm = putaran poros electromotor




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                  Page 23
   Praktikum Mekanika Fluida                                      Kelompok 6




2.1.10. Head Isap Positif Netto (NPSH)

              Apabila tekanan statis suatu aliran zat cair turun sampai dibawah

       tekanan uap jenuhnya pada temperatur yang bersangkutan maka akan

       terjadi cavitasi. Jadi untuk menghindari terjadinya cavitasi maka harus

       diusahakan agar tidak ada suatu bagianpun dari aliran didalam pompa

       yang mempunyai tekanan statis yang lebih rendah dari tekanan uap jenuh

       pada temperatur tersebut. Sehubungan dengan hal tersebut, maka Head

       Isap Positif Netto (NPSH) yang digunakan sebagai acuan keamanan

       pompa terhadap cavitasi.

              Dibawah ini akan diuraikan dua macam NPSH, yaitu NPSH yang

       ada pada instalasi (NPSHA) dan NPSH yang diperlukan pompa (NPSHR).

       Sebagai syarat agar tidak terjadi cavitasi harga dari NPSH A harus sama

       atau lebih besar dari harga NPSHR.

                              NPSHA  NPSHR

          a. NPSH Pada Sistem (NPSHA).

                   NPSHA yaitu head yang dimiliki oleh zat cair pada sisi isap

              pompa dikurangi dengan tekanan uap jenuh zat cair ditempat

              tersebut pada

              temperatur yang bersangkutan. Sedikitnya ada 4 faktor yang

              mempengaruhi perhitungan dari NPSHA ini, yaitu :

                 Hp adalah head total permukaan zat cair yang akan dipompa

                  pada tekanan absolute, bila permukaan air berada pada bak

                  terbuka/berhubungan langsung dengan udara maka tekanannya



INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                 Page 24
  Praktikum Mekanika Fluida                                     Kelompok 6




                adalah tekanan atmosfer. Untuk zat cair yang berada ketel

                pemanas atau tabung yang tertutup maka tekanannya adalah

                tekanan absolute.

               HZ adalah tinggi permukaan fluida/zat cair diatas atau dibawah

                sumbu pompa dalam meter.

               HVP adalah head total uap jenuh pada temperatur yang

                bersangkutan.

               Hr adalah kerugian head akibat gesekan dan turbulensi antara

                permukaan fluida dengan bagian pipa isap.

            Bila permukaan fluida berada diatas sumbu pompa maka HZ

     bernilai positif dan bila berada dibawah sumbu pompa bernilai negatif.

     Tekanan uap jenuh dan kerugian gesekan dan turbulensi selalu berharga

     negatif.

            Harga NPSHA dapat ditentukan dengan persamaan berikut :

                             Pa       P
                  NPSH A                  Hls  hs
                                     

            Dimana :

            - Pa = Tekanan diatas permukaan zat cair

            - Pv = Tekanan uap jenuh

            -  = Massa jenis zat cair

            - Hs = Jarak vertical antara permukaan zat cair dalam tangki ke

                   poros pompa

            - hs = Kerugian sepanjang pipa suction




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                Page 25
  Praktikum Mekanika Fluida                                     Kelompok 6




        b. NPSH yang diperlukan (NPSHR).

                  Tekanan terendah didalam pompa biasanya terdapat disuatu

            titik dekat sisi masuk sudu (impeler) pompa. Ditempat tersebut

            tekanannya lebih rendah dari tekanan pada lubang isap pompa. Hal

            ini disebabkan

            karena kerugian head di nozle isap, kenaikan kecepatan aliran

            karena tebal sudu setempat.

            Jadi agar tidak terjadi penguapan zat cair maka pada lubang masuk

     pompa dikurangi penurunan tekanan zat cair. Head tekanan yang besarnya

     sama dengan penurunan tekanan ini disebut NPSH yang diperlukan

     (NPSHR). Besarnya NPSHR berbeda untuk setiap pompa. Besarnya harga

     NPSHR diketahui dari data yang diperoleh dari pabrik pembuatan pompa

     tersebut, dimana besarnya tergantung dari beberapa faktor antara lain

     desain impeler, kecepatan putar dan lain-lain.




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                               Page 26
   Praktikum Mekanika Fluida                                              Kelompok 6




2.2.   HEAD TURBIN

       Pelton turbin adalah turbin impule atau free-jet turbin. Bagian-bagian dan

       instalasi turbin antara lain :

               1. Nozle

               2. Bucket

               3. Pompa

               4. V-notch

               5. Spear Valve

               6. Prony Brake



       2.1. Head Turbin.

             Dapat dihitung dengan persamaan :

                                  Up 2
                 Ht  Hm  Z 
                                   2g

             Dimana :

                 Hm = Tekanan yang dapat dibaca pada pressure gauge.

                 Up = Kecepatan aliran air dalam pipa pada penampang potong

                         dimana pressure gauge dipasang (dihubungkan).

                    Z = Tinggi dari datum (datum head) dari pada pressure gauge

                         diatas garis horizontal nozle (center live of the nozle).



       2.2. Water Power

             Dapat dihitung dengan persamaan :




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                          Page 27
  Praktikum Mekanika Fluida                                       Kelompok 6




                     .Qac.H
             Ni               .
                       75

         Dimana :

              = Massa jenis (kg/m3)

             Q = Kapasitas aliran (m3/s)

             g = Gravitasi (m/s2)

             H = Head turbin (m)



    2.3. Brake Power

         Dapat dihitung dengan persamaan :

                     Pxlxn
             No 
                     71620

         Dimana :

            T = P x l = Torsi diukur dengan break system (kg.m)

            P = Beban (kg)

            l = Panjang lengan (m)

            n = Putaran (rpm)



    2.4. Overal Efficiency dari trubin dapat dihitung dengan persamaan

                     BHP           No
              t =       x 100 % =
                     WHP           Ni

         dimana :

            BHP = breake horse power

            WHP = water horse power



INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                Page 28
  Praktikum Mekanika Fluida                                    Kelompok 6




                                  BAB III

                             PERCOBAAN


3.1. PERCOBAAN POMPA.

    3.1.1. Peralatan.

           Pada Percobaan dilakukan sebanyak tiga kali percobaan yang

    masing-masing dicoba pada keadaan atau kondisi yang berbeda-beda.




            Gambar 3.1. Skema Instalasi Pada Percobaan Pompa

    Keterangan gambar (skema instalasi)

           a. Pompa sentrifugal

           b. Motor penggerak

           c. Pipa suction


INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                               Page 29
  Praktikum Mekanika Fluida                               Kelompok 6




          d. Gate valve

          e. Bak penampung air

          f. Manometer suction

          g. Manometer discharge

          h. Pipa discharge

          i. Manometer pipa “U” discharge

          j. Orifice flow meter

          k. Gate value (absluiter discharge)



    3.1.2. Data Percobaan.

          Pada percobaan dilakukan sebanyak tiga kali percobaan yang

          masing-masing dicoba pada keadaan atau kondisi yang berbeda-

          beda.

             Pipa discharge              =  76,2 mm

             Pipa suction                =  101,6 mm

             Panjang pipa discharge      = 7150 mm

             Panjang pipa suction        = 3740 mm

             Panjang lengan momen        = 290 mm

             Sudut V-notch               = 300

             Tegangan Phase              = 250 V

             Arus                        = 9,7 ampere

             Pulley h                    =  34 mm

             Pulley g                    =  69.5 mm



INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                         Page 30
  Praktikum Mekanika Fluida                                         Kelompok 6




                 Pulley f                      =  44 mm

                 Pulley e                      =  59.5 mm

                 Pulley d                      =  54 mm

                 Pulley c                      =  49.5 mm



    3.1.3. Tata Cara Percobaan Pompa.

          Sebelum kita melakukan percobaan terlebih dahulu kita harus

          melakukan pemeriksaan pendahuluan sebagai berikut :

              -    pembersihan tangki Isup dan pipa Isup

              -    pemeriksaan sistem listrik

              -    pemeriksaan keseluruhan

              -    penanganan Absluiter tekan

              -    pemeriksaan minyak pelumas

              -    pemeriksaan dengan memutar poros pompa sekaligus arah

                   putarannya

          Dengan        melakukan    pemeriksaan     pendahuluan   seperti     diatas

          diharapkan dalam pengambilan data pada suatu percobaan akan

          berjalan lancar. Adapun cara melakukan percobaan dan pengambilan

          data adalah sebagai berikut :

          Sebelum mesin dihidupkan terlebih dahulu Absluiter discharge yang

          masih dalam keadaan tartutup dibuka lima kali putaran dan Absluiter

          suction dibuka penuh kemudian mesin dihidupkan dan setelah nesin

          berjalan stabil.



INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                        Page 31
  Praktikum Mekanika Fluida                                    Kelompok 6




         Dalam keadaan ini dilakukan pencatatan tarhadap peralatan ukur

         yang terpasang pada Instalasi ataupun yang tidak terpasang pada

         Instalasi antara lain yaitu

             - Tinggi kaki air raksa pada manometer pipa “U”

             - Temperatur kaki air raksa pada Orifice Flow Meter

             - Temperatur air dalam bak penampung

             - Tinggi permukaan air dalam bak penampung

             - Gaya (beban) yang bekerja pada motor

             - Voltmeter

             - Amperemeter

         Setelah dilakukan pencatatan terhadap peralatan diatas maka

         selanjutnya Absluiter discharge dibuka satu kali putaran setelah itu

         lalu dilakukan lagi pencatatan seperti diatas.

         Demikan seterusnya sampai Absluiter discharge terbuka penuh.K

         emudian setelah percobaan akan diakhiri,sebelum pompa dimatikan

         (dihentikan) terlebih dahulu Absluiter dischargeharus ditutup secara

         perlahan – lahan sampai tutup penuh (rapat) baru setelah itu motor

         penggerak dapat dimatikan.

         Disini perlu diingat,jangan sekali-kali menutup Absluiter Isup

         sebelum motor dimatikan.

         Seperti halnya percobaan pertama,percobaan dua dilakukan dengan

         cara terlebih dahulu memesang posisi transmisi sabuk (V belt)

         dengan pemasangan seperti pada gambar sebagai berikut :



INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                               Page 32
  Praktikum Mekanika Fluida                                      Kelompok 6




                         a          c         e          g




                        b           d        f           h




                    Gambar 3.2. Transmisi Pulley Pompa

         Data dari susunan diatas

         - diameter pulley pompa (g)

         - diameter pulley motor (h)

         Dengan selanjutnya dapat dilakukan percobaan dengan cara seperti

         pada percobaan 1 dan seterusnya percobaan ke 2 (e dihubungkan ke

         f) lalu terakhir percobaan ke 3 (d dihubungkan ke c).

         Catatan:

         1. Untuk pelaksanaan percobaan hubungan antara pulley dari motor

            penggerak ke pompa akan ditentukan oleh pembimbing

            laboratorium.

         2.Jumlah pengamatan juga akan ditentukan oleh pembimbing

           laboratorium.



INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                               Page 33
  Praktikum Mekanika Fluida                                   Kelompok 6




    3.1.4. Pengambilan Data.

          Pengambilan data dilakukan dengan cara :

          - Mengamati tinggi air raksa pada manometer pipa u discharge dan

            pada orifice flow.



          - Mencatat temperatur ruangan serta temperatur air pada bak

            penampung.

          - Mengatur putaran poros motor dengan tachometer.

          - Mencatat besarnya beban bekerja pada motor penggerak.

          - Untuk setiap percobaan putaran poros motor diubah dengan jalan

            merubah kedudukan belt pada transmisi pulley.




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                               Page 34
  Praktikum Mekanika Fluida                                      Kelompok 6




        Gambar 3.3. Letak transmisi pulley pada percobaan pompa 1



        Tabel 3.1. Data hasil analisa percobaan 1 pompa sentrifugal.

                              Manumeter Pipa
                                                       V-
                                      U                           npp         P      Z
Test                                                 Nooth
              Absluiter       Orifice Discharge

       Suction    Discharge    Cm          cm          cm        Rpm         kg     Cm

  1      Bp           2,5       32         17          13       4819,8      3,240   55

  2      Bp           3,5       34        16,5        13,2      4639,4      3,154   54,5

  3      Bp           4,5      34,5        15         13,6      4442,3      3,129   54

  4      Bp           5,5      34,5       14,5        13,8      4252,9      3,058   54,5

  5      Bp           6,5       34         14          14       4070,5      3,021   55

  6      Bp           Bp        34        13,5        14,2      3945,3      2,928   55,5




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                   Page 35
  Praktikum Mekanika Fluida                                       Kelompok 6




         Gambar 3.4. Letak transmisi pulley pada percobaan pompa 2



         Tabel 3.2. Data hasil analisa percobaan 2 pompa sentrifugal

                               Manumeter Pipa
                                                       V-
                                       U                          npp         P      z
Test                                                 Nooth
              Absluiter       Orifice Discharge

       Suction    Discharge     Cm         cm          cm        Rpm         kg     cm

  1      Bp               2    23,7        13,5         3        4690,4    4,05     55,5

  2      Bp               4    26,5        13          11        3814,2      3,67   55

  3      Bp               6    31,5        12,5        13        3571,7      3,46   54,5

  4      Bp               8    32,5        12          13,5      2636,8      3,21   54

  5      Bp           10        33         11,5        13,7      2482,0      2,79   54.5

  6      Bp           Bp       33,5        11          13,8      2380,7      0,26   55




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                   Page 36
  Praktikum Mekanika Fluida                                       Kelompok 6




        Gambar 3.5. Letak transmisi pulley pada percobaan pompa 3



         Tabel 3.3. Data hasil analisa percobaan 3 pompa sentrifugal

                               Manumeter Pipa
                                                       V-
                                       U                          npp         P      z
Test                                                 Nooth
              Absluiter       Orifice Discharge

       Suction    Discharge     Cm         cm          cm         rpm        kg     cm

  1      Bp               1     24         17           7        4655,5     2,080   56,5

  2      Bp               3    26,5        16,5        10,7      4531,0     2,052   55,5

  3      Bp               5     30         16          12,7      4137,5     2,041   55

  4      Bp               7    30,5        15,5        12,7      4098,6     2,026   55

  5      Bp               9    30,5        15          12,9      3842,1     2,003   55,5

  6      Bp           Bp       30,5        14,5        13,0      3552,1     1,895   55,5




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                   Page 37
  Praktikum Mekanika Fluida                                     Kelompok 6




3.2. PERCOBAAN TURBIN.

          Percobaan pada turbin ini dibagi atas dua kondisi kerja dan beberapa

    pengamatan kemudian dikumpulkan dan ditabulasikan dalam bentuk tebel.



    3.2.1. Peralatan yang digunakan.

          Skema peralatan




                            4


                    5
                                          3                                7

                                                                 8


                   1
                                2




          Gambar 3.6. Skema Instalasi Turbin



          Keterangan gambar :

          1. Pompa sentrifugal

          2. Pipa suction

          3. Pipa discharge

          4. Manometer gauge

          5. Discharge supply valve



INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                Page 38
  Praktikum Mekanika Fluida                                         Kelompok 6




          6. Beban/timbangan

          7. V-notch dan bak penampung

          8. Sudu turbin



    3.2.2. Data Percobaan.

          Data properties yang diketahui adalah sebagai berikut :

          - Tegangan motor penggerak

          - Arus motor

          - Diameter pipa discharge

          - Tinggi permukaan air pada bak penampung ke turbin

          Peralatan yang digunakan :

          - Mistar ukur

          - Manometer gauge

          - Spear value

          - Tachometer

          - Timbangan




                           Gambar 3.7. Timbangan




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                  Page 39
  Praktikum Mekanika Fluida                                        Kelompok 6




    3.2.3. Tata Cara Percobaan

                 Sebelum kita lakukan percobaan terlebih dahulu kita harus

          melakukan pemeriksaan pendahuluan antara lain :

             Tangki isap

             Posisi alat-alat ukur

             Absluiter tekan

             Spear value

             Prony break

          Setelah keadaan awal pemeriksaan selesai selanjutnya distart dan

          dilakukan pencatatan terhadap alat-alat ukur yang ada.

          Catatan :

          1. Untuk palaksanaan percobaan materi tugas akan ditentukan oleh

             pembimbing laboratorium.

          2. Jumlah pengamatan juga akan ditentukan oleh pembimbing

             laboratorium.




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                 Page 40
  Praktikum Mekanika Fluida                                         Kelompok 6




      3.2.4. Pengambilan Data

                   Tabel 3.4. Data hasil analisa percobaan turbin



                                                                     V-
          Spear Valve      Put. Poros Manometer          Beban                       z
 Test                                                               Nooth

         (... X putaran)     ( rpm )      ( kg/cm2 )      ( kg )    ( cm )       ( cm )

  1            2              160,6          0.15          0,2       4,5             43

  2            4              275,3           0.2          0,3       4,9         42,8

  3            6              549,6           0.5          0,4       5,6         42,8

  4            8              666,1          0.55          0,3       5,9         42,5

  5            Bp             701,3          0.60          0,2        6          42,5




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                      Page 41
   Praktikum Mekanika Fluida                                          Kelompok 6




                                       BAB IV

                     ANALISA DATA PERCOBAAN


4.1.   Analisa Performance Pompa

       Analisa dengan mengambil dari percobaan I pengamatan ke 6 dimana

posisi pipa suction dan discharge terbuka penuh. Pengambilan data percobaan

sebagai berikut :

                Pipa discharge θ         = 76,2 mm      = 0,0762 m

                Pipa suction θ           = 101,6 mm     = 0,1016 m

                Panjang pipa discharge= 7150 mm         = 7,15 m

                Panjang pipa suction = 3740 mm          = 3,740 m

                Panjang lengan momen= 290 mm            = 0,29 m

                Sudut V-notch            = 300

                Tegangan phase           = 250 volt

                Arus                     = 9,7 ampere



4.1.1. Kapasitas Pompa

       Kapasitas aliran actual dengan menggunakan persamaan :

                      8
                        x 2 xgxtgx( H ) 2
                                        5
       Qac       =                                (m3/det)
                     15

       Dimana :

       θ         = 30˚ ( triguar weir )

       g         = gravitasi


INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                    Page 42
     Praktikum Mekanika Fluida                                  Kelompok 6




                 = 9,81 m/s2

        cd       = koefisien aliran diambil 0.62

        Karena pengaturan kapasitas aliran dengan menggunakan V-notch Weir

        maka,

        Q        = 0,62.Qac

                            8
        Qac      = 0,62.       2.g .tg θ.H5/2
                           15

                 = 0,8453 H5/2

        Dimana :

        H        = Tinggi pada V-notch

                 = 14,2 cm

                 = 0,142 m

        Maka :

        Qac      = 0,8453 . (0,142)5/2

                 = 0,8453 . (0,142)2,5

                 = 6,4 . 10-3 m3/det



4.1.2. Kecepatan Aliran

A.      Kecepatan Aliran pada Pipa Suction

        Rumus yang digunakan :

                     4.Qac         m
        Vs       =
                      .Ds 2           det

        Dimana :

        Ds       = Diameter pipa suction = 0,1016 m



INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                Page 43
     Praktikum Mekanika Fluida                                Kelompok 6




        maka :



                      4.(6,4 x103 )
        Vs       =
                     3,14.(0,1016)2

                 = 0,7908 m/s



B.      Kecepatan Aliran pada Pipa Discharge

        Rumus yang digunakan :

                     4.Qac         m
        Vd       =
                      .Dd 2           det

        Dimana :

        Dd       = Diameter pipa discharge = 0,0762 m

        Maka :

                      4.(6,4 x103 )
        Vd       =
                     3,14.(0,0762) 2

                 = 1,4 m/det



4.1.3. Reynold Number

        Reynold number yang terjadi pada bagian pipa suction dan discharge

        dihitung sebagai berikut.

                      .V.D
        Re       =
                        

        Dimana :

        ρ        = Berat jenis air




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                             Page 44
     Praktikum Mekanika Fluida                                      Kelompok 6




               = 996 kg m 3

        μ      = Viskositas dinamis Fluida

                = 837,8 x 10-6 Ns         2
                                      m



A.      Reynold Number pada bagian Pipa Suction

                    .Vs.Ds
        Res    =
                       

                   996 .0,7908 .0,1016
               =
                       837 ,8 x10 6

               = 95515,07



B.      Reynold Number pada bagian Pipa Discharge

                    .Vd.Dd
        Red    =
                       

                   996 .1,4.0,0762
               =
                     837 ,8 x10  6

               = 127353,43



4.1.4. Head Losses

        Head loss yang terjadi (HL) pada instalasi adalah merupakan total head

        loss yang disebabkan oleh belokan-belokan dan panjang pipa pada bagian

        discharge maupun suction serta pada valve.

        HL = HLS + HLD

        Dimana :


INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                    Page 45
     Praktikum Mekanika Fluida                                     Kelompok 6




        HLS    =        Head loss yang disebabkan oleh belokan-belokan katup dan

                        panjang pipa pada bagian suction

        HLD    =        Head loss yang disebabkan oleh belokan-belokan katup dan

                        panjang pipa pada bagian discharge




                                   L3




                                        L2          L1




                   Gambar 4.1. Instalasi Pompa Pada Saluran Isap



A.      Head Loss pada Pipa Suction

                     Ls Vs 2
        Hfs    = fs.    .
                     Ds 2 g

        Dimana :

        Fs     = koefisien gesek

        Ls     = panjang pipa suction(dari pompa sampai ujung pipa masuk

                   reservoir)

               = 3,74 m

        Dari introduction Fluids Mechanics, diagram 8.15. Untuk galvanized iron

        pipe didapat e/D = 0,0015,maka diperoleh fs = 0,021875


INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                   Page 46
  Praktikum Mekanika Fluida                                        Kelompok 6




     Maka :

                               3,74 (0,7908 ) 2
     Hfs      = 0,021875 .           
                              0,1016   2.9,81

              = 0,0258 m



     Head loss minor :

            Akibat belokan sebanyak 2 buah

                                Le Vs 2
              Hels   = n.fs      
                                Ds 2.g

              Dimana :

               Le
                     = Panjang equalvalent(untuk elbow 90˚ = 30)
               Ds

                                          (0,7908 ) 2
              Hels   = 2.0,021875 .30 
                                            2.9,81

                     = 0,052 m

            Akibat katub sebanyak 1 buah katub(gate valve)

                              Le Vs 2
              Hks    = fs .     
                              Ds 2.g

              Dimana :

               Le
                     = Panjang equivalent
               D

                     = untuk gate valve

                     = 13

              Akibat katup sebanyak 1 buah ( gate valve )




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                 Page 47
     Praktikum Mekanika Fluida                              Kelompok 6




                                              (0,7908 ) 2
                 Hks       = 0,021875 .13 .
                                                2.9,81

                           = 0,0091 m

               Akibat Entrance

                                 Vs 2
                 Hens = K k .
                                 2. g

                 Dimana :

                 Untuk re-entrance Kk= 1

                 Maka :

                               (0,7908 ) 2
                 Hens = 1.
                                 2.9,81

                           = 0,04 m

        Jadi,total Head Loss pada pipa Suction

        Hls      = Hfs + Hels + Hks + Hens

                 = 0,0258 + 0,051 + 0,0091 + 0,04

                 = 0,1259 m



B.      Head Loss pada Pipa Discharge

        Head loss mayor yang disebabkan oleh panjang pipa

                          Ld Vd 2
        Hfd      = fd .      
                          Dd 2.g

        Dimana :

        Fd       = Koefisien gesek pada pipa discharge

        Ld       = Panjang pipa discharge = 7,15 m



INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                          Page 48
  Praktikum Mekanika Fluida                                  Kelompok 6




     Dd       = Diameter discharge = 0,0762 m

     Vd       = Kecepatan aliran dalam pipa discharge

     Diambil dari Diktat fluids mechanics II,diagram 8.12 untuk galvanized

     iron didapat e/D = 0,002, Maka didapat fd = 0,02375

     Maka :

                                    7,15 (1,4) 2
              Hfd      = 0,02375 .       
                                   0,0762 2.9,81

                       = 0,2236 m

     Head Loss minor :

           Akibat belokan sebanyak 4 buah belokan(elbow 90˚=30)

                                   Le Vd 2
              Held     = n. fd .      
                                   Dd 2.g

                                            (1,4) 2
                       = 4 . 0,02375 . 30 .
                                            2.9,81

                       = 0,2867 m

           Akibat katup sebanyak 1 buah

                              Le Vd 2
                H kd    fd .    .
                              Dd 2 g

                                         (1,4) 2
                        0,02375 .13 .
                                          2.9,8

                       =0,1234 m

              Akibat adanya orifice

               Dimana :

               Untuk  = 0,5                   Kk = 0,63




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                              Page 49
  Praktikum Mekanika Fluida                        Kelompok 6




                               Vd 2
               H end  K k .
                                2g

                          (1,4 ) 2
                0,63 .
                          2.9,81

               = 0,0629 m

      Jadi,total Head Losses pada pipa discharge

      Hld    = Hfd + Held

             = 0,2236 + 0,2867

             = 0,5103 m

      Total Head Losses pada instalasi pompa :

      HLT    = Hls + Hld

             = 0,1259 + 0,5103

             = 0,6362 m



4.1.5. Pressure Head (Tinggi Tekan)




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                 Page 50
  Praktikum Mekanika Fluida                                 Kelompok 6




     Dari hukum hidrostatis:

     PA=PB

     P2 YD .m Patm
             
     f   f    f

     Dimana :

     YD     = Selisih tinggi air raksa

     γf     = Berat jenis air

            = 996 kg/m3

     γm     = Berat jenis air raksa

            = 13600 kg/m3

     Patm = Tekanan di permukaan air

            = 1atm

            =10336 kg/m2

     YD     = 2(Yx – Yo)

     Dimana :

     Yo     = Tinggi awal air raksa pada manumeter pipa U

            = 26 cm

            = 0,26 m

     Yx     = Tinggi air raksa pada system bekerja

            = 34 cm

            = 0,34 m

     Sehingga,

     YD     = 2(0,34-0,26)


INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                          Page 51
   Praktikum Mekanika Fluida                                    Kelompok 6




              = 2.0,08

              = 0,16 m

         P2   0,16.13600 10336
                       
        996       996     996

        P2    = 2176 + 10336

              = 12512 kg/m2



4.1.6   Head Pompa

        Head pompa dapat dihitung dengan menggunakan persamaan bernoully

               P  P1 Vd
                           2
        Hp    = 2          Z1  Z 2  H LT
                air   2.g

        Dimana :

        V2    = Vd = kecepatan di pipa discharge

        Z1    = Jarak dari permukaan air ke poros pompa

              = 88-54,8

              = 33,2 cm

              = 0,332 m)

        Z2    = Jarak vertical dari poros sumbu pompa sampai pd manometer

              = 84 cm

              = 0,84 m

        P1    = Tekanan permukaan air

              = 1atm

              = 10336 kg/m2




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                Page 52
   Praktikum Mekanika Fluida                                         Kelompok 6




Maka :

                     12512  10336 (1,4) 2
         Hp      =                         0,332  0,84  0,6414
                          996       2.9,81

                 = 2,1847 + 0,0999 + 1,8134

                 = 4,0988 m



4.1.7. Daya Motor Listrik.

         Daya motor listrik dapat dihitung dengan dengan menggunakan rumus :

         N input =       3EI . cos

         Dimana :

         N input = Daya motor listrik (watt)

         E           = Tegangan phase – phase

                     = 250 V

         I           = Arus

                     = 9,7 ampere

         cos        = 0,81 ( untuk motor listrik )

         N input =        3EI . cos

                     =    3.250 .9,7. cos 0,81

                     = 85.29 watt



4.1.8 . Daya Poros Motor Listrik

         Dapat ldihitung dengan rumus momen punter yang terjadi pada poros

         electrometer.



INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                   Page 53
   Praktikum Mekanika Fluida                   Kelompok 6




                    PxLxN
        N p.m.L =          pk
                    71620

        Dimana :

        P        = beban

                 = 2,928 kg

        L        = panjang lengan

                 = 29 cm

        N        = 3945,3 rpm

        Maka :

                    2,928x29 x3945,3
        N p.m.L =
                         71620

                 = 4,6775 pk



4.1.9   Daya Poros Pompa

        Npp      = ηt . N p.m.L

        Dimana :

        ηt       = efisiensi transmisi sabuk

                 = 0,95

        Maka :

        Npp      = 0,95 . 4,6775

                 = 4,4436 pk




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA             Page 54
   Praktikum Mekanika Fluida                Kelompok 6




4.1.10 Daya efektif pompa

                     QxxH
       Nu       =          pk
                      75

       Dimana :

       γ        = 996 kg/m3

       H        = Head Total Pompa

                = 3,1733 m

       Q        = Kapasitas Pompa

                = 0,0064 m3/det

       Maka :

                     0,0064x996x 4,0988
       Nu       =
                             75

                = 0,3483 pk



4.1.11. Efisiensi Pompa

                     Nu
       ηp       =        x100 0 0
                     Npp

                     0,3483
                =           x100    0
                                        0
                     4,4436

                = 7,84 %



4.1.12. Putaran poros Motor listrik

                    n p.elm .D1
       N pelm 
                  (1  s).D2

       Dimana :


INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA          Page 55
  Praktikum Mekanika Fluida                                          Kelompok 6




      D1       = Diameter pulley electromotor

               = 0,054 m

      D2       = Diameter pully poros pompa

               = 0,0495 m

      S        = Elastisitas creep

               = 0,01 s/d 0,02

      Maka :

                    3945 ,3.0,0540
    Npeml      
                   (1  0,02 )0,0495

               = 4219,57 rpm

4.1.13. NPSHA pada instalasi pompa

      Harga NPSHA dapat ditentukan dengan persamaan berikut

      NPSHA = HA-Hu ± Hs-hs

      Dimana :

                   Pa
      HA       =        adalah Head tekanan absolute pada permukaan cairan dalam
                   

                   reservoir isap.

                   Pu
      Hu       =        adalah tekanan uap air yang dipompa pada temperature kerja
                   

      Pa       = Patm

      Pu       = Puap cairan pada 30˚C

               = 432,5 kg f/cm2

               = 432,5 atm

      Hs       = Jarak vertical permukaan zat cair dengan poros pompa



INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                     Page 56
   Praktikum Mekanika Fluida                                                  Kelompok 6




               = 0,525 m

       Sehingga :

                  Pa Pu
       NPSHA=       -   ± Hs –Hls
                       

                  10336  432,5
              =                  0,525  0,1089
                      996

              = 9,9433-0,4305

              = 9,31 m



    Berikut Tabel hasil dari Percobaan Pompa Turbin Air :

Percobaan 1

     Qac        Vs                                                                  2
     3                   Vd (m/det)       Res                 Red         P2 (kg/m )        HLs (m)
  (m /det)    (m/det)
   0.0051     0.6342        1.1274    76596.5893          102128.7857       11968           0.0835
   0.0053     0.6588        1.1713    79576.6915          106102.2554       12512           0.0901
  0.0058      0.7099        1.2620    85742.9304          114323.9072       12648           0.1046
  0.0060      0.7363        1.3089    88930.0972          118573.4629       12648           0.1125
  0.0062      0.7632        1.3569    92187.3095          122916.4127       12512           0.1209
  0.0064      0.7908        1.4058    95515.0730          127353.4307       12512           0.1298



 HLd (m)      Hlt (m)       Hp (m)    n.p.mot.list (Pk)    NPP (Pk)     Nu (Pk)     p (%)
 0.3290       0.4125        3.2878       6.3232             6.0071      0.2244      3.7350
 0.3551       0.4452        3.8718       5.9250             5.6287      0.2745      4.8768
  0.4123      0.5168        4.0913       5.6283            5.3469       0.3125          5.8452
  0.4435      0.5560        4.1366       5.2661            5.0028       0.3277          6.5512
  0.4766      0.5974        4.0480       4.9792            4.7303       0.3325          7.0286
  0.5116      0.6414        4.0988       4.6775            4.4436       0.3488          7.8494




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                               Page 57
   Praktikum Mekanika Fluida                                                   Kelompok 6




Percobaan 2

    Qac         Vs                                                                 2
    3                   Vd (m/det)       Res                 Red         P2 (kg/m )        HLs (m)
  (m /det)    (m/det)
  0.0001      0.0162     0.0288      1959.5402           2612.7203         9710            0.0001
  0.0034      0.4177     0.7425      50446.7002          67262.2670        10472           0.0362
  0.0051      0.6342     1.1274      76596.5893          102128.7857       11832           0.0835
  0.0056      0.6969     1.2389      84175.4549          112233.9399       12104           0.1008
  0.0059      0.7230     1.2853      87327.7899          116437.0531       12240           0.1085
  0.0060      0.7363     1.3089      88930.0972          118573.4629       12376           0.1125



   HLd                      Hp                              NPP          Nu
              Hlt (m)                n.p.mot.list (Pk)                             p (%)
   (m)                      (m)                             (Pk)        (Pk)
  0.0002      0.0003      0.6089        7.6918            7.3072       0.0011          0.0145
  0.1427      0.1789      1.5574        5.6680            5.3846       0.0700          1.2999
  0.3290      0.4125      3.1676        5.0040            4.7538       0.2162          4.5473
  0.3973      0.4981      3.5325        3.4273            3.2559       0.2649          8.1366
  0.4276      0.5361      3.7136        2.8039            2.6637       0.2889      10.8467
  0.4435      0.5560      3.8769        0.2506            0.2381       0.3072      129.0063



Percobaan 3

    Qac         Vs                                                                 2
    3                   Vd (m/det)       Res                 Red         P2 (kg/m )        HLs (m)
  (m /det)    (m/det)
  0.0011      0.1349     0.2399      16296.5679          21728.7572        9792            0.0038
  0.0032      0.3898     0.6929      47077.1860          62769.5813        10472           0.0315
  0.0048      0.5982     1.0635      72253.7436          96338.3248        11424           0.0743
  0.0048      0.5982     1.0635      72253.7436          96338.3248        11560           0.0743
  0.0050      0.6220     1.1058      75132.0652          100176.0869       11560           0.0803
  0.0051      0.6342     1.1274      76596.5893          102128.7857       11560           0.0835



   HLd                      Hp                              NPP          Nu
              Hlt (m)                n.p.mot.list (Pk)                             p (%)
   (m)                      (m)                             (Pk)        (Pk)
  0.0149      0.0187      0.7093        3.9210            3.7249       0.0103          0.2765
  0.1243      0.1558      1.5343        3.7647            3.5765       0.0644          1.7993
  0.2927      0.3670      2.7126        3.4194            3.2484       0.1746          5.3754
  0.2927      0.3670      2.8553        3.3623            3.1942       0.1838          5.7542
  0.3165      0.3968      2.8916        3.1161            2.9603       0.1936          6.5383
  0.3290      0.4125      2.9141        2.7256            2.5893       0.1989          7.6803



INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                              Page 58
  Praktikum Mekanika Fluida                       Kelompok 6




                     Grafik 4.1. Head Pompa




                   Grafik 4.2. Water Head Power




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                Page 59
  Praktikum Mekanika Fluida                        Kelompok 6




                    Grafik 4.3. Effisiensi Pompa




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                 Page 60
     Praktikum Mekanika Fluida                                          Kelompok 6




4.2 Perhitungan performance Turbin Air

Dalam melakukan perhitungan dengan mengambil data percobaan pada

pengamatan ke-3, sebagai berikut :

      Spear valve pada posisi 6 x Putaran

      Sudut V-notch 30˚

      Tekanan manometer = 0,5 kg/cm2 = 5000 kg/m2

      Besar beban yang timbul = 0,4 gram = 0,0004 kg

      Diameter pipa discharge = 2 inch = 0,05 m

                        Tabel 4.5 Data hasil percobaan Turbin Air

                                                                          V-
    Pengamatan         spear valve    put poros   Manometer     Beban    Notch     Z
        ke-            (…..x Put)      (rpm)       (kg/cm2)      (g)     (cm)    (cm)
         1                  2          160.6         0.15        0.2      4.5     43
         2                  4          275.3          0.2        0.3      4.9    42.8
         3                  6          549.6          0.5        0.4      5.6    42.8
         4                  8          666.1         0.55        0.3      5.9    42.5
         5                 Bp          701.3          0.6        0.2       6     42.5


4.2.1 Head Turbin

Dihitung dengan persamaan :

                   (Up ) 2
Ht      = Hm  Z 
                    2. g

Dimana :

Hm      = Tekanan pada pressure gauge

Z       = Tinggi datum (92-28=64cm=0,64m)

Up      = Kecepatan aliran pada pipa discharge

                 Qac
        Up =
                  A


INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                      Page 61
      Praktikum Mekanika Fluida                                      Kelompok 6




         Kapasitas pompa dicari dengan rumus tinggi air pada V-notch weir,yaitu :

                   8
Qac       = Cd       x 2 xgxtgx( H ) 2,5
                  15

Dimana :

θ         = Sudut dari V-notch = 30˚

H         = Tinggi air pada V-notch = 5.6 cm = 0,056 m

g         = gravitasi = 9,81 m3/det

Maka :

                     8
Qac       = 0.62       x 2 x9,81xtg 30 x(0,056) 2,5
                    15

          = 0,000062584 m3/det



         Luas penampang pipa

              
A         =       .D 2
              4

    3,14
=        .(0,05) 2
      4

= 1,96 . 10-3 m2



         Sehingga kecepatan aliran didapat :

              Qac 0,000062584
Up        =                   0,0319 m
               A     0,00196             det

         Besarnya tekanan pada pressure gauge :

Pg = 0,5 kg/ cm2




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                     Page 62
     Praktikum Mekanika Fluida                       Kelompok 6




        Besarnya tekanan dalam bentuk kolom air :

              Pg
Hm       =
             air

             (0,5)
                   x10000 (kg 2 x m
                                    3        2
         =                               x cm 2 )
              996            cm       kg       m

         = 5,02 m

Maka :

                    (Up ) 2
Ht       = Hm + Z +
                     2. g

                            (0,0319 ) 2
         = 5,02  0,428 
                              19 ,62

         = 5.4481321 m


4.2.2 Daya Air

              .Q.Ht
Ni       =
               75

             996.0,000062584 .5.4481321
         =
                         75

         = 0.00452805 pk


4.2.3 Daya Poros Turbin

              p.L.n
No       =
             71620

Dimana :

P        = beban yang dibaca pada timbangan (kg)

L        = panjang lengan (cm)

N        = putaran turbin (rpm)


INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                   Page 63
     Praktikum Mekanika Fluida                    Kelompok 6




Maka :

                               0,0004x 25x549,6
                  No       =
                                    71620

                           = 0,000076738 pk



4.2.4 Efisiensi Turbin

             No
ηt       =      x100 0 0
             Ni

             0,000076738
         =               x100 0 0
             0.00452805

         = 1,69 %




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                Page 64
          Praktikum Mekanika Fluida                                        Kelompok 6




           Berikut Tabel hasil dari Percobaan Pompa Turbin Air :

                              Besar        Harga tekanan
Pengamatan    Kapasitas                                      Water Power    Brake Power   Overall
                             Tekanan           dalam
                (Qac)         (Up)        Bentuk kolom air                                Efisiensi
                                                (H)
    1        0.000036227   0.018459378   1.936041464         0.000931407    0.000011212   1.20377
    2        0.000044821   0.022838941   2.436058715         0.001450012    0.000028829   1.98821
    3        0.000062584   0.031890097   5.448132155         0.00452805     0.000076738   1.69473
    4        0.000071306   0.036334216   5.947155641         0.005631614    0.000069754   1.23861
    5        0.000074366   0.037893428   6.449169572         0.006369061    0.000048960   0.76871




                            Grafik 4.4 Hasil Kapasitas Turbin air




        INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                 Page 65
  Praktikum Mekanika Fluida                           Kelompok 6




                 Grafik 4.5. Water Power Turbin Air




                                  \
                 Grafik 4.6. Brake Power Turbin Air




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                    Page 66
  Praktikum Mekanika Fluida                                Kelompok 6




                Grafik 4.7. Overall Efisiensi Turbin Air




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                         Page 67
   Praktikum Mekanika Fluida                                      Kelompok 6




                                 BAB V
                                PENUTUP

5.1 Kesimpulan
       Dari hasil pengamatan pada praktikum mesin fluida dapat diambil
beberapa kesimpulan yang secara teoritis dan kenyataan umum telah terjadi pada
pengamatan selama percobaan.


5.1.1 percobaan pompa sentrifugal
   Dari gambar grafik percobaan pompa I dapat di ambil kesimpulan
       1. Head pompa mengalami kesetabilan pada setiap pengamatan
         besarnya harga head pompa di pengaruhi harga vd dan kondisi katub.
       2. Daya efisiensi pompa terus mengalami peningkatan pada setiap
         Pengamatan.
       3. Daya efisiensi pompa terus mengalami peningkatan pada setiap
         Pengamatan.
       4. untuk percobaan pompa 2 dan 3 nilainya relative sama pada percobaan 1


5.1.2 Percobaan Turbin
   Dari gambar grafik percobaan turbin dapat disimpulkan :
       1. Harga daya air mengalami peningkatan dengan bertambahnya
          poros,yang dipengaruhi oleh kapasitas turbin dan head turbin semakin
          besar kapasitasnya maka daya air semakin besar.
       2. Harga efisiensi turbin cenderung menurun, harga efisiensi dipengaruhi
          oleh harga rugi daya dan daya air, semakin tinggi rugi daya maka
          efisiensi semakin besar.




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                    Page 68
  Praktikum Mekanika Fluida                                     Kelompok 6




Analisa Grafik Turbin Air
   1. Grafik Ht (m)
      Dari grafik ini terlihat harga head turbin semakin meningkat seiring
      dengan naiknya putaran poros.
   2. Grafik ηt (%)
      Dari grafik ini terlihat bahwa harga efisiensi turbin semakin meningkat
      dan terus menurun seiring dengan naiknya putaran poros.
   3. Grafik Ni (pk)
      Dari grafik ini terlihat bahwa harga efisiensi turbin semakin meningkat
      seiring dengan naiknya putaran poros
   4. Grafik No (pk)
      Dari grafik ini terlihat bahwa harga efisiensi turbin semakin meningkat
      dan menurun seiring dengan naiknya putaran poros




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                Page 69
     Praktikum Mekanika Fluida                                       Kelompok 6




                         KATA PENGANTAR



        Dengan memanjatkan puji dan syukur atas kehadiran Allah SWT,

atas segala limpahan rahmat-NYA kami dapat menyelesaikan tugas

laporan praktikum “ Mekanika Fluida”.

        Laporan ini disusun berdasarkan pengamatan dan perhitungan

serta dilengkapi dengan teori dan literatur beserta    petunjuk dari dosen

pembimbing, dan terselesaikannya laporan praktikum initidak lepas dari

bantuan semua pihak, oleh karena itu pada kesempatan ini kami

mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1.    Bapak Samsul Arifin. ST, MT. Selaku Ka. Lab Fluida, serta

      pembimbing praktikum

        Kami menyadari bahwa laporan praktikum ini masih banyak

terdapat   kekurangannya,    oleh   sebab    itu   saran     dan     kritik    yang

membangun      kami   harapkan.     Kami    berharap       laporan     ini    dapat

memberikan manfaat bagi semua pihak yang berkepentingan.




                                           Surabaya,       Februari 2010



                                                           Penyusun




INSTITUT TEKNOLOGI ADHI TAMA SURABAYA                                        Page 70

				
DOCUMENT INFO
Shared By:
Categories:
Tags:
Stats:
views:8461
posted:6/16/2011
language:Indonesian
pages:70