Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST) 2014 ISSN: 1979-911X Yogyakarta, 15 November 2014 B-35 OPTIMASI TINGGI TEKAN DAN EFISIENSI POMPA SENTRIFUGAL DENGAN PERUBAHAN JUMLAH SUDU IMPELER DAN SUDUT SUDU KELUAR IMPELER (β 2 ) MENGGUNAKAN SIMULASI COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS Thoharudin 1 , Arif Setyo Nugroho 2 , Stefanus Unjanto 3 1,2,3 Jurusan Teknik Mesin, Akademi Teknologi Warga Surakarta e-mail : 1 thoharudin@gmail.com, 2 arif.snug@yahoo.co.id, 3 stefanusunjanto@yahoo.com, ABSTRACT Centrifugal pump was used in many kinds of industial application. The product development of centrifugal pump was to obtain high efficiency so it used low power to operate. The aims of this research were to improve head and efficiency of centrifugal pump by changing the number of impeller blades and the blade exit angeles of centrifugal pump so it obtained the optimum head and efficiency. This research was conducted by using Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation modelled in three dimensional geometry on steady state condition. The wall was assumed to be smooth surface. The number of blades impeller pump were varied 6, 7, 8, and 9 while the blade exit angeles were varied 36,5 o , 46,5 o , 56,5 o and 66,6 o . The results of this research showed that the more number of impeller blades the higher head and efficiency of centrifugal pump so the 9 blades centrifugal pump was the highest head and efficiency. By changing angeles ofβ 2 have not changed head of centrifugal pump significantly but they obtained significant improvement of efficiency onβ 2 =36,5 o namely 54,42%. The high exit angle of blade produced high speed area in the water flow between blades which has impact to low efficiency of centrifugal pump. Kata kunci :centrifugal pump, computational fluid dynamics, efficiency, head PENDAHULUAN Pompa sentrifugal merupakan peralatan yang banyak digunakan pada berbagai macam aplikasi industri dan beberapa sektor lain. Pompa bekerja dengan mengonversi energi mekanik menjadi tekanan dan atau energi kenetik.Tekanan pada pompa meningkat dengan menghasilkan bagian dengan tekanan rendah (lebih rendah dari tekanan atmosfer) pada bagian sisi hisap pompa dan tekanan tinggi pada bagian keluaran pompa.Oleh karena rendahnya tekanan hisap maka fluida mengalir ke pompa dari reservoir.Fluida masuk secara axial melalui lubang hisap pada tengah pompa kemudian fluida tersebut berputar bersama dengan putaran sudu/impeler pompa. Kaitannya mengenai desain dan prediksi unjuk kerjanya, masih merupakan hal yang perlu dikembangkan dan diteliti karena pada pompa sentrifugal terdapat banyak parameter geometri bebas. disisi lain jika didesain dan diteliti secara eksperimental akan membutuhkan waktu yang lama dan biaya yang signifikan karena dengan sedikit perubahan pada impeler berdampak pada perubahan head maupun efisiensi pompa tersebut. Atas beberapa pertimbangan tersebut maka beberapa desainer mengembangkan penelitian secara simulasi numerik yang sering disebut sebagai Computational Fluid Dynamics (CFD). CFD dapat menghasilkan informasi yang akurat pada kondisi fluida yang berada di dalam mesin, dan juga dapat membantu desainer mendapatkan evaluasi unjuk kerja secara teliti pada obyek sehingga dengan penelitian menggunakan CFD pada pompa sentrifugal dapat diketahui unjuk kerja pompa baik head maupun efisiensinya. Head dan efisiensi pompa diperngaruhi oleh beberapa faktor antara lain jumlah impeler dan sudut impelernya khususnya sudut β 2 . Sudut β 2 merupakan sudut yang dibentuk dari garis tangensial impeler terhadap garis tangensial radius impeler seperti terlihat pada Gambar 1. Sudut β 2 berpengaruh pada head pompa seperti terlihat pada persamaan 1 dimana µ merupakan faktor slip, h H merupakan efisiensi hidrolik, u 2 merupakan kecapatan periperal pada bagian keluar impeler, dan cm3 merupakan kecepatan meridian pada lintasan keluar impeler (Bacharoudis et al., 2008). Jafarzadeh et al.(Jafarzadeh et al., 2011) meneliti tentang pengaruh jumlah impeler dengan variasi 5, 6, dan 7 impeler terhadap head coeffcient dan efisiensi pada pompa sentrifugal. Dari penelitian tersebut didapatkan bahwa pada head coefficient terbesar didapat pada pompa sentrifugal dengan jumlah impeler 7. Sementara itu, efisiensi optimal didapat dengan jumlah impeler 5 dan 7. Hasil yang hampir sama juga diungkapkan oleh Houlin et al. (Houlin et al., 2010) dimana pompa sentrifugal dengan variasi jumlah impeler 4, 5, 6, dan 7 memiliki head dan efisiensi tertinggi pada jumlah impeler 7.