Analisis Numerik Pengaruh Kecepatan Impeller Terhadap Karakteristik Aliran Fluida di Dalam Pompa Air Axial PDAM

DEMAS KYNAN DARIAN, Fauzun S.T., M.T., Ph.D

2020 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Pompa merupakan salah satu penemuan penting bagi umat manusia. Pompa mempermudah proses pemindahan fluida dari suatu tempat ke tempat lain, baik secara jarak vertikal, horizontal, ataupun keduanya. Pompa dapat dibagi menjadi beberapa kategori tergantung dari karateristik pompa tersebut. Akan tetapi, untuk secara umum, pompa terbagi menjadi 3 jenis, yaitu: positive displacement pump, centrifugal pump, serta axial-flow pump. Penelitian ini terfokus pada karakteristik aliran fluida pada axial-flow pump. Penelitian diawali dengan membuat desain impeller pada pompa aksial menggunakan Autodesk Inventor yang kemudian diexport dengan ekstensi file sehingga dapat dibuka melalui program Ansys. Impeller tersebut kemudian diberi face sizing serta meshing untuk persiapan simulasi aliran fluida. Kualitas mesh tersebut diperiksa menggunakan metode orthogonal serta skewness untuk memastikan simulasi aliran fluida berjalan dengan baik. Data kontrol dimasukkan dalam bentuk debit keluar impeller pada input simulasi. Data hasil simulasi kemudian dibandingkan dengan data yang diambil dari PDAM Karangwuni. Hasil simulasi tersebut memberikan data distribusi tekanan fluida pada impeller, distribusi tegangan geser yang berkerja pada impeller, serta kecepatan rotasional pada jari-jari impeller. Dari data tersebut dapat disimpulkan bahwa pompa jenis aliran aksial memiliki kelebihan dalam operasional sumur air dalam. Erosi pada impeller pompa aksial dapat dikurangi dengan menghindari impeller berputar pada kecepatan kritikal, sehingga tegangan geser yang terjadi pada impeller dapat diminimalisir. Berdasarkan hasil simulasi bahwa penambahan jumlah impeller dapat menambah tekanan hisap yang dihasilkan oleh sebuah pompa aksial, sementara kecepatan sudut impeller akan meningkat dengan meningkatnya jumlah jari-jari impeller, sehingga menghasilkan tekanan air yang maksimal.

Pumps are amongst the most important invention of mankind. Pumps makes it easier to transport fluids and water from one place to the other, be it vertical, horizontal, or both. Pumps may have different categories depending on the characteristics of each pumps. However, the most important division lies on how the pump flows the fluids. Positive displacement pump, centrifugal pump, and axial-flow pumps. For this research, we're going to focus our research on axial-flow pump. The research begins with creating a design for the impeller through the use of AutoDesk Inventor, which will then be exported into a file type that can be supported by Ansys. Impeller is then put through face sizing and then meshing processes in preparation for the simulation. The quality of the mesh is also checked with orthogonal and skewness methods to ensure the simulation may run smoothly. Control data is inputted as the mass flow rate of fluid as it exited the pump. Data from simulation is then compared to field data gathered from PDAM Karangwuni. Simulation results give the data of pressure distribution along the impeller, shear stress distribution that work on the impeller, alongside rotational speed along the circumference of the impeller. From those data, it can be summarized that axial-flow pump have advantages for deep water well operations. Erosion at the impeller can be decreased by avoiding reaching critical speed, so that the shear stress on the impeller can be minimized. Simulations also tells that the increase of impellers can increase the suction pressure that can be produced by axial-flow pumps, while impeller's rotational speed will increase with more circumference, resulting in maximum water pressure.

Kata Kunci : Axial Flow Pump, Simulation Ansys Fluent, mass flow rate, shear stress, pressure diagram, simulation process.