Simulasi CFD dan FEM Dengan Modifikasi Impeller Pompa Sentrifugal Torishima Model CEN 80x65-250 Guna Meningkatkan Efisiensi

Setyono, Kevin Farandys Rasyathama (2021) Simulasi CFD dan FEM Dengan Modifikasi Impeller Pompa Sentrifugal Torishima Model CEN 80x65-250 Guna Meningkatkan Efisiensi. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
04211741000017-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only

Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Desain pompa sentrifugal telah berkembang pesat dalam beberapa tahun terakhir. Pengembangan desain mesin pompa melibatkan proses interdisipliner yaitu analisis tegangan, dinamika fluida, dan pemilihan material. Dalam tesis ini dipelajari karakteristik dinamik dari impeler pompa sentrifugal. Kebutuhan pompa sentrifugal untuk berbagai aplikasi dalam head, kapasitas dan jenis fluida. Selama ini berbagai metode modifikasi pompa telah dilakukan untuk memenuhi kebutuhan tersebut seperti splitter, tipe impeller, shroud, housing, jumlah blade, dll. Dimana beberapa studi telah menunjukkan peningkatan efisiensi dan kinerja pompa. Karakteristik dinamika dipelajari dengan Software Computational Fluid Dynamics (CFD) dan Finite Element Method (FEM). Ini digunakan karena telah terbukti menjadi pendekatan alternatif untuk metode eksperimental untuk analisis aliran impeller dan analisis distribusi tegangan. Perancangan pompa diperlukan sebelum proses produksi pompa, diperlukan simulasi sebagai uji coba untuk mengetahui unjuk kerja pompa yang telah dirancang sebelum dibuat. Proses perancangan pompa menggunakan software SolidWorks. Modifikasi pada impeller dengan memodifikasi jenis impeller dan menambahkan splitter pada impeller. Dengan modifikasi ini yang akan dipertimbangkan apakah pompa yang digunakan berada di bawah efisiensi tertinggi atau memerlukan modifikasi. Modifikasi hanya dilakukan pada impeler dengan mengubah jenis impeller dari impeler tertutup menjadi impeler semi terbuka kemudian menambahkan splitter pada impeler untuk meningkatkan performanya. Modifikasi dilakukan dengan menghapus selubung depan impeller tertutup dan untuk splitter dilakukan dengan menambahkan sudu impeler yang memperpendek antar sudu impeler. Untuk melakukan modifikasi, hasil akhir yang didapat untuk CFD adalah tekanan dan head kemudian akan dihitung untuk mendapatkan efisiensi dan dari FEM tersebut adalah sudu impeller, poros, dan volute casing yang memiliki tegangan Von Mises maksimum yang dihasilkan dengan yield point material. Hasil akhir yang diperoleh pada saat pengoperasian menggunakan air laut dengan air nira, kinerja terbaik diperoleh dengan pompa yang menggunakan impeler semi terbuka dengan efisiensi 36% pada 950 RPM dan 41% pada 1160 RPM. Tegangan von mises maksimum untuk impeller semi terbuka dihasilkan dengan pengoperasian dengan menggunakan nira mentah dihasilkan menggunakan stainless steel SCS13 untuk volute casing dan impeller dan SUS420J untuk poros dengan 8.27E + 04 N / m ^ 2 pada volute casing, 3.93E + 06 N / m ^ 2 pada poros, dan 6.90E + 05 N / m ^ 2 pada impeller blade. Hasilnya dibawah yield stress point material yang digunakan. ======================================================================================================================== Centrifugal pump design has evolved rapidly in past years. The development in the design of pump machinery involves interdisciplinary process, namely stress analysis, and the material selections. In this thesis, the dynamic characteristic of an impeller of a centrifugal pump were studied. The need for centrifugal pumps for various applications in the range of head, capacity and types of fluids. So far, various methods for pump modification have been carried out to meet these needs which are splitter, impeller type, shroud, housing, number, etc. where several studies have provided an increase in pump efficiency and performance. The dynamics characteristics studied with Computational Fluid Dynamics (CFD) and Finite Element Method (FEM) Software. These was used since it has proven to be an alternative approach to experimental method for impeller flow analysis and stress distribution analysis. Designing pump is needed before pump production process, a simulation is needed as a trial to determine the performance of the pump that has been designed before it is made. The pump design process uses a software called SolidWorks. Modifications will be made to the impeller by modifying the type of the impeller and adding splitter to the impeller. By this modification that will be considered whether the pump used is under the highest efficiency or need any modification. Modification only made to the impeller by changing the type of the impeller from closed impeller to semi-open impeller then adding splitter to the impeller to improve the performance. Modification done by deleting front shroud of the closed impeller and for the splitter done by adding impeller blade that shorten between the impeller blades. To do the modification, The final results obtained for CFD are pressure and head then will be calculated to get the efficiency and from the FEM are the impeller blade, shaft, and volute casing that have a maximum Von Mises stress which resulted with the yield point of the materials. Final result obtained when operate with sugarcane jaggery sap, the best performance were obtained with pump using semi-open impeller with efficiency of 36% at 950 RPM and 41% at 1160 RPM. Maximum von mises stress when operating using sugarcane jagger sap resulted using stainless steel SCS13 for volute casing and impeller and SUS420J for shaft with 8.27E+04 N/m^2 at volute casing, 3.93E+06 N/m^2 at shaft, and 6.90E+05 N/m^2 at impeller blade. The results are below yield stress point of the material used.

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords: Pompa ; Efisiensi ; Performa ; SolidWorks ; Impeller ; CFD ; FEM ; Tekanan ; Tegangan ; Material ======================================================================================================================== Pump ; Efficiency ; Performance ; SolidWorks ; Impeller ; CFD ; FEM ; Pressure ; Stress ; Materials
Subjects: T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA347 Finite Element Method
T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA357 Computational fluid dynamics. Fluid Mechanics
T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ919 Centrifugal pumps--Design and construction.
Divisions: Faculty of Marine Technology (MARTECH) > Marine Engineering > 36202-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User: Kevin Farandys Rasyathama Setyono
Date Deposited: 06 Mar 2021 03:55
Last Modified: 06 Mar 2021 03:55
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/83598

Actions (login required)

View Item View Item