SIMULASI POLA ALIRAN PADA PIPA SUCTION POMPA SENTRIFUGAL DENGAN CFD UNTUK DETEKSI KAVITASI

Abstract

Abstrak

Pola aliran dalam pompa sentrifugal merupakan aliran pusaran (pulsating) yang mengalir di dalam pipa suction yang mengalami perubahan mendadak, hal ini bisa diakibatkan oleh pengecilan saluran atau pemasangan katup, dan elbow yang kemudian terjadi ketidakstabilan atau fluktuasi yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran akibat turbulensi aliran, hal ini sangat rawan terhadap terjadinya kerusakan pada impeler, dimana salah satu penyebab kerusakan tersebut akibat kavitasi. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengetahui karakteristik pola aliran pada pipa suction dan pompa sentrifugal berbasis simulasi CFD (Computational Fluid Dinamics). Metode dengan pembuatan model berdasarkan Autocad 2010 dan  simulasi CFD menggunakan FLUENT 6.12 Academic lisensi Jurusan Teknik Mesin USU. Untuk mempermudah proses simulasi maka langkah pertama yang harus dilakukan dengan pemodelan dan selanjutnya menentukan parameter penyelesaian serta menjalan simulasi.  Pengamatan pola aliran pada pipa suction dengan kecepatan aliran 1,39, 1,49, 1,58 dan 1,67 m/s pada bukaan katup isap 20%, 40%, 60% dan 80%. Dari hasil simulasi yang telah dilakukan diperoleh pola aliran dominan pada pipa suction yang akan menyebabkan kavitasi pada pompa sentrifugal pada bukaan katup 60 % dengan Contours of Turbulent Kinetic Energy 1,19 m²/s² dan bukaan katup 80% dengan Contours of Turbulent Kinetic Energy 4,32 m²/s² dan jika dilihat pada pompa sentrifugal distribusi tekanan fluida tertinggi adalah 3,55 x 10^-6 m/s, dan kecepatan paling rendah dalam pipa -1,20 x10⁷ m/s yang kemungkinan terjadi kavitasi pada impeler pompa. Berdasarkan tingkat kecepatan yang diperoleh, hasil simulasi ini dapat digunakan untuk mendeteksi kavitasi pada pompa sentrifugal.

 Kata kunci: Simulasi, pola aliran, pompa sentrifugal, pipa suction

Abstract

The flow pattern in the centrifugal pump is the flow of pulsating flow in the pipe suction which undergoes abrupt change, this may be caused by channel dewatering or valve installation, and elbow which then occurs instability or fluctuation that is influenced by flow velocity due to turbulent flow, It is very prone to damage to the impeller, where one of the causes of the damage is due to cavitation. The purpose of this research is to know the characteristic of flow pattern in suction pipe and CFD (Computational Fluid Dinamics) centrifugal pump. Methode used Autocad 2010 and CFD simulations of FLUENT 6.12 by USU Mechanical Engineering. To simplify the simulation process used modeling then determine the completion parameters and run the simulation. Observation of flow pattern on suction pipe with flow velocity 1,39, 1,49, 1,58 and 1,67 m/s at suction opening of 20%, 40%, 60% and 80%. From the simulation results, the dominant flow pattern in the suction pipe that will cause the cavitation of centrifugal pump at the opening of 60% valve with 1.19 m²/s² Kinetic Energy Contours of Turbulent and 80% valve opening with Contours of Turbulent Kinetic Energy 4,32 m²/s² and when viewed on the centrifugal pump the highest fluid pressure distribution is 3.55 x 10^-6 m/s, and the lowest velocity in the 1.20 x10⁷ m/s pipeline is likely to occur in the pump impeller. Based on the rate of speed obtained, these simulation results can be used to detect cavitation on a centrifugal pump.

Keywords : Simulation, flow pattern, centrifugal pump, pipe suction