Minggu, 14 Februari 2016

SCRAMMING JET ENGINE FOR PROJECT

Jet engine performance

 Computer-generated image of stress and shock-waves experienced by aerial vehicle travelling at high speed

In fixed-wing aircraft driven by one or more jet engines, certain aspects of performance such as thrust relate directly to the safe operation of the aircraft whereas other aspects of the engine operation such as noise and engine emissions impact the environment.
The thrust, noise and emission elements of the operation of a jet engine are of vital importance in the takeoff phase of operation of the aircraft. The thrust and fuel consumption elements, and their variation with altitude, are of vital importance in the climb and cruise phases of operation of the aircraft.
The behaviour of a jet engine and its effect both on the aircraft and the environment is categorised into different engineering areas or disciplines. For example the emissions come under a group called combustion, the origin of vibrations transmitted to the airframe come under an area called rotor dynamics. So what is performance? When the airframe sees fuel disappearing from its tanks and feels a thrust. The understanding of how a particular fuel flow produces a definite amount of thrust at a particular point in the flight envelope is called jet engine performance. Performance is the subject of a specialised discipline within aero engine design and development teams as is the understanding of noise and emissions by their respective specialists in other groups.
The fundamental performance task for a single shaft turbojet is to match the operation of the compressor, turbine and propelling nozzle. For example, the way the compressor operates is determined by the flow resistances behind it, which occur in the combustor, turbine, tailpipe and propelling nozzle.
Matching may be defined as designing, sizing, and manipulating the operating characteristics of the compressor, turbine and propelling nozzle.
Three fundamental observations are built upon as outlined below to develop the required understanding to match the components efficiently. The flow through the compressor is the same as that through the turbine. The speeds are the same. The power produced by the turbine equals that absorbed by the compressor. In addition, the flow resistance seen by the compressor is determined by the two restrictors downstream, namely the turbine nozzle area and the propelling nozzle exit area.
The above three ties between the compressor and turbine are adjusted and refined to account for the flows and powers not being equal due to, for example, compressor flow and electric and hydraulic power being diverted to the airframe. Thus the performance is understood and defined by using the practical engineering application of thermodynamics and aerodynamics.
This article covers a wide scope of the discipline of jet engine performance.


 Design point

 

 

TS diagram

Typical temperature vs. entropy (TS) Diagram for a single spool turbojet. Note that 1 CHU/(lbm K) = 1 Btu/(lb °R) = 1 Btu/(lb °F) = 1 kcal/(kg °C) = 4.184 kJ/(kg·K).



Temperature vs. entropy (TS) diagrams (see example RHS) are usually used to illustrate the cycle of gas turbine engines. Entropy represents the degree of disorder of the molecules in the fluid. It tends to increase as energy is converted between different forms, i.e. chemical and mechanical.
The TS diagram shown on the RHS is for a single spool turbojet, where a single drive shaft connects the turbine unit with the compressor unit.
Apart from stations 0 and 8s, stagnation pressure and stagnation temperature are used. Station 0 is ambient. Stagnation quantities are frequently used in gas turbine cycle studies, because no knowledge of the flow velocity is required.
The processes depicted are:
Freestream (stations 0 to 1)
In the example, the aircraft is stationary, so stations 0 and 1 are coincident. Station 1 is not depicted on the diagram.
Intake (stations 1 to 2)
In the example, a 100% intake pressure recovery is assumed, so stations 1 and 2 are coincident.
Compression (stations 2 to 3)
The ideal process would appear vertical on a TS diagram. In the real process there is friction, turbulence and, possibly, shock losses, making the exit temperature, for a given pressure ratio, higher than ideal. The shallower the positive slope on the TS diagram, the less efficient the compression process.
Combustion (stations 3 to 4)
Heat (usually by burning fuel) is added, raising the temperature of the fluid. There is an associated pressure loss, some of which is unavoidable
Turbine (stations 4 to 5)
The temperature rise in the compressor dictates that there will be an associated temperature drop across the turbine. Ideally the process would be vertical on a TS diagram. However, in the real process, friction and turbulence cause the pressure drop to be greater than ideal. The shallower the negative slope on the TS diagram, the less efficient the expansion process.
Jetpipe (stations 5 to 8)
In the example the jetpipe is very short, so there is no pressure loss. Consequently, stations 5 and 8 are coincident on the TS diagram.
Nozzle (stations 8 to 8s)
These two stations are both at the throat of the (convergent) nozzle. Station 8s represents static conditions. Not shown on the example TS diagram is the expansion process, external to the nozzle, down to ambient pressure.
Cooling Bleeds
The above calculations assume that the fuel flow added in the combustor completely offsets the bleed air extracted at compressor delivery to cool the turbine system. This is pessimistic, since the bleed air is assumed to be dumped directly overboard (thereby bypassing the propulsion nozzle) and unable to contribute to the thrust of the engine.
In a more sophisticated performance model, the cooling air for the first row of (static) turbine nozzle guide vanes (immediately downstream of the combustor) can be safely disregarded, since for a given (HP) rotor inlet temperature it has no effect upon either the combustor fuel flow or the net thrust of the engine. However, the turbine rotor cooling air must be included in such a model. The rotor cooling bleed air is extracted from compressor delivery and passes along narrow passage ways before being injected into the base of the rotating blades. The bleed air negotiates a complex set of passageways within the aerofoil extracting heat before being dumped into the gas stream adjacent to the blade surface. In a sophisticated model, the turbine rotor cooling air is assumed to quench the main gas stream emerging from turbine, reducing its temperature, but also increasing its mass flow:
i.e.
w_{\mathrm{rotorexit}} \cdot C_{\mathrm{pt}}\cdot T_{\mathrm{rotorexit}} = w_{\mathrm{rotorbleed}} \cdot C_{\mathrm{pc}}\cdot T_{\mathrm{rotorbleed}} + w_{\mathrm{rotorentry}} \cdot C_{\mathrm{pt}}\cdot T_{\mathrm{rotorentry}} \,
w_{\mathrm{rotorexit}} = w_{\mathrm{rotorbleed}} + w_{\mathrm{rotorentry}} \,
The bleed air cooling the turbine discs is treated in a similar manner. The usual assumption is that the low energy disc cooling air cannot contribute to the engine cycle until it has passed through one row of blades or vanes.
Naturally any bleed air returned to the cycle (or dumped overboard) must also be deducted from the main air flow at the point it is bled from the compressor. If the some of the cooling air is bled from part way along the compressor (i.e. interstage), the power absorbed by the unit must be adjusted accordingly.

Cycle improvements

Increasing the design overall pressure ratio of the compression system raises the combustor entry temperature. Therefore, at a fixed fuel flow and airflow, there is an increase in turbine inlet temperature. Although the higher temperature rise across the compression system implies a larger temperature drop over the turbine system, the nozzle temperature is unaffected, because the same amount of heat is being added to the total system. There is, however, a rise in nozzle pressure, because turbine expansion ratio increases more slowly than the overall pressure ratio (which is inferred by the divergence of the constant pressure lines on the TS diagram). Consequently, net thrust increases, implying a specific fuel consumption (fuel flow/net thrust) decrease.
So turbojets can be made more fuel efficient by raising overall pressure ratio and turbine inlet temperature in unison.
However, better turbine materials and/or improved vane/blade cooling are required to cope with increases in both turbine inlet temperature and compressor delivery temperature. Increasing the latter may also require better compressor materials. Also, higher combustion temperatures can potentially lead to greater emissions of nitrogen oxides, associated with acid rain.
Adding a rear stage to the compressor, to raise overall pressure ratio, does not require a shaft speed increase, but it reduces core size and requires a smaller flow size turbine, which is expensive to change.
Alternatively, adding a zero (i.e. front) stage to the compressor, to increase overall pressure ratio, will require an increase in shaft speed (to maintain the same blade tip Mach number on each of the original compressor stages, since the delivery temperature of each of these stages will be higher than datum). The increase in shaft speed raises the centrifugal stresses in both the turbine blade and disc. This together with increases in the hot gas and cooling air(from the compressor) temperatures implies a decrease in component lives and/or an upgrade in component materials. Adding a zero stage also induces more airflow into the engine, thereby increasing net thrust.
If the increase overall pressure ratio is obtained aerodynamically (i.e. without adding stage/s), an increase in shaft speed will still probably be required, which has an impact on blade/disc stresses and component lives/material.

Other gas turbine engine types

Design point calculations for other gas turbine engine types are similar in format to that given above for a single spool turbojet.
The design point calculation for a two spool turbojet, has two compression calculations; one for the Low Pressure (LP) Compressor, the other for the High Pressure (HP) Compressor. There is also two turbine calculations; one for the HP Turbine, the other for the LP Turbine.
In a two spool unmixed turbofan, the LP Compressor calculation is usually replaced by Fan Inner (i.e. hub) and Fan Outer (i.e. tip) compression calculations. The power absorbed by these two "components" is taken as the load on the LP turbine. After the Fan Outer compression calculation, there is a Bypass Duct pressure loss/Bypass Nozzle expansion calculation. Net thrust is obtained by deducting the intake ram drag from the sum of the Core Nozzle and Bypass Nozzle gross thrusts.
A two spool mixed turbofan design point calculation is very similar to that for an unmixed engine, except the Bypass Nozzle calculation is replaced by a Mixer calculation, where the static pressures of the core and bypass streams at the mixing plane are usually assumed to be equal.






Transient model

So far we have examined steady state performance modelling.
A crude transient performance model can be developed by relatively minor adjustments to the off-design calculation. A transient acceleration (or deceleration) is assumed to cover a large number of small time steps of, say, 0.01 s duration. During each time step, the shaft speed is assumed to be momentarily constant. So in the modified off-design iteration, N\, is frozen and a new variable, the excess turbine power {\delta}P_w\, , allowed to float instead. After the iteration has converged, the excess power is used to estimate the change in shaft speed:
Now:
Acceleration torque = spool inertia * shaft angular acceleration
{\delta}\,{\tau}\, = I\, K\, dN\, /dt\,
Rearranging:
dN\, = ( {\delta}\,{\tau}\, /( I\, K\, )) dt\,
But:
{\delta}P_w\, = 2\, {\pi}\, N\, {\delta}\,{\tau}\, /K_1\,
So:
dN\, = (K_1\, {\delta}P_w\, / ( 2\, {\pi}\, I\, N\, K\, )) dt\,
Or approximating:
{\delta}N\, = (K_2\, {\delta}P_w\, / (I\, N\, )) {\delta}t\,
This change in shaft speed is used to calculate a new (frozen) shaft speed for the next time interval:
N_{\mathrm{new}}\, = N_{\mathrm{old}}\, + {\delta}N\,
The whole process, described above, is then repeated for the new time:
t_{\mathrm{new}}\, = t_{\mathrm{old}}\, + {\delta}t\,
The starting point for the transient is some steady state point (e.g. Ground Idle, Sea Level Static, ISA). A ramp of fuel flow versus time is, for instance, fed into the model to simulate, say, a slam acceleration (or deceleration). The transient calculation is first undertaken for time zero, with the steady state fuel flow as the engine match, which should result in zero excess turbine power. By definition, the first transient calculation should reproduce the datum steady state point. The fuel flow for tnew\, is calculated from the fuel flow ramp and is used as the revised engine match in the next transient iterative calculation. This process is repeated until the transient simulation is completed.
It should be noted that the transient model described above is pretty crude, since it only takes into account inertia effects, other effects being ignored. For instance, under transient conditions the entry mass flow to a volume (e.g. jetpipe) needn't be the same as the exit mass flow; i.e. the volume could be acting as an accumulator, storing or discharging gas. Similarly part of the engine structure (e.g. nozzle wall) could be extracting or adding heat to the gas flow, which would affect that component's discharge temperature.

During a Slam Acceleration on a single spool turbojet, the working line of the compressor tends to deviate from the steady state working line and adopt a curved path, initially going towards surge, but slowly returning to the steady state line, as the fuel flow reaches a new higher steady state value. During the initial overfuelling, the inertia of the spool tends to prevent the shaft speed from accelerating rapidly. Naturally, the extra fuel flow increases the turbine rotor entry temperature, RIT\, . Since the turbine operates between two choked planes (i.e. the turbine and nozzle throats), the turbine pressure ratio and the corresponding temperature drop/entry temperature, \triangle T_{\mathrm{turb}}/RIT\,, remain approximately constant. Since RIT\, increases, so must the temperature drop across the turbine and the turbine power output. This extra turbine power, increases the temperature rise across the compressor and, therefore, the compressor pressure ratio. Since the corrected speed of the compressor has hardly changed, the working point tends to move upwards, along a line of roughly constant corrected speed. As time progresses the shaft begins to accelerate and the effect just described diminishes.

During a Slam Deceleration, the opposite trend is observed; the transient compressor working line goes below the steady state line.
The transient behaviour of the high pressure (HP) compressor of a turbofan is similar to that described above for a single spool turbojet.

Civil


Military




Scramjet THE FUTURE PROGRAMMING

A scramjet (supersonic combusting ramjet) is a variant of a ramjet airbreathing jet engine in which combustion takes place in supersonic airflow. As in ramjets, a scramjet relies on high vehicle speed to forcefully compress the incoming air before combustion (hence ramjet), but a ramjet decelerates the air to subsonic velocities before combustion, while airflow in a scramjet is supersonic throughout the entire engine. This allows the scramjet to operate efficiently at extremely high speeds.

 Scramjet operation en.svg 

Before year 2000

During World War II, a tremendous amount of time and effort were put into researching high-speed jet- and rocket-powered aircraft, predominantly by the Germans.[citation needed] After the war, the US and UK took in several German scientists and military technologies through Operation Paperclip to begin putting more emphasis on their own weapons development, including jet engines. The Bell X-1 attained supersonic flight in 1947 and, by the early 1960s, rapid progress towards faster aircraft suggested that operational aircraft would be flying at "hypersonic" speeds within a few years. Except for specialized rocket research vehicles like the North American X-15 and other rocket-powered spacecraft, aircraft top speeds have remained level, generally in the range of Mach 1 to Mach 3.
In the 1950s and 1960s a variety of experimental scramjet engines were built and ground tested in the US and the UK. In 1964, Dr. Frederick S. Billig and Dr. Gordon L. Dugger submitted a patent application for a supersonic combustion ramjet based on Billig’s Ph.D. thesis. This patent was issued in 1981 following the removal of an order of secrecy.
In 1981 tests were made in Australia under the guidance of Professor Ray Stalker in the T3 ground test facility at ANU .
The first successful flight test of a Scramjet was performed by Russia in 1991. It was an axisymmetric hydrogen-fueled dual-mode scramjet developed by Central Institute of Aviation Motors (CIAM), Moscow in the late 1970s. The scramjet flight was flown captive-carry atop the SA-5 surface-to-air missile that included an experiment flight support unit known as the "Hypersonic Flying Laboratory" (HFL), "Kholod".
Then from 1992 to 1998 an additional 6 flight tests of the axisymmetric high-speed scramjet-demonstrator were conducted by CIAM together with France and then with NASA, USA. Maximum flight velocity greater than Mach 6.4 was achieved and Scramjet operation during 77 seconds was demonstrated. These flight test series also provided insight into autonomous hypersonic flight controls.
Artist's conception of black, wingless jet with pointed nose profile and two vertical stabilizers travelling high in the atmosphere.

 

Progress in the 2000s

Artist's conception of black, wingless jet with pointed nose profile and two vertical stabilizers travelling high in the atmosphere.
Artist's conception of the NASA X-43 with scramjet attached to the underside
In the 2000s (decade), significant progress was made in the development of hypersonic technology, particularly in the field of scramjet engines.
The HyShot project demonstrated scramjet combustion on July 30, 2002. The scramjet engine worked effectively and demonstrated supersonic combustion in action. However, the engine was not designed to provide thrust to propel a craft. It was designed more or less as a technology demonstrator.
A joint British and Australian team from UK defense company QinetiQ and the University of Queensland were the first group to demonstrate a scramjet working in an atmospheric test.
US efforts are probably the best funded, and the Hyper-X team claimed the first flight of a thrust-producing scramjet-powered vehicle with full aerodynamic maneuvering surfaces in 2004 with the X-43A.
On Friday, June 15, 2007, the US Defense Advanced Research Project Agency (DARPA), in cooperation with the Australian Defence Science and Technology Organisation (DSTO), announced a successful scramjet flight at Mach 10 using rocket engines to boost the test vehicle to hypersonic speeds.
A series of scramjet ground tests was completed at NASA Langley Arc-Heated Scramjet Test Facility (AHSTF) at simulated Mach 8 flight conditions. These experiments were used to support HIFiRE flight 2.
On May 22, 2009, Woomera hosted the first successful test flight of a hypersonic aircraft in HIFiRE. The launch was one of 10 planned test flights. The series of up to 10 planned hypersonic flight experiments is part of a joint research program between the Defence Science and Technology Organisation and the US Air Force, designated as the Hypersonic International Flight Research Experimentation (HIFiRE). HIFiRE is investigating hypersonics technology (the study of flight exceeding five times the speed of sound) and its application to advanced scramjet-powered space launch vehicles — the objective is to support the new Boeing X-51 scramjet demonstrator while also building a strong base of flight test data for quick-reaction space launch development and hypersonic "quick-strike" weapons.

Progress in the 2010s

On 22 and 23 March 2010, Australian and American defense scientists successfully tested a (HIFiRE) hypersonic rocket. It reached an atmospheric velocity of "more than 5,000 kilometres per hour" after taking off from the Woomera Test Range in outback South Australia.
On May 27, 2010, NASA and the United States Air Force successfully flew the X-51A Waverider for approximately 200 seconds at Mach 5, setting a new world record hypersonic airspeed. The Waverider flew autonomously before losing acceleration for an unknown reason and destroying itself as planned. The test was declared a success. The X-51A was carried aboard a B-52, accelerated to Mach 4.5 via a solid rocket booster, and then ignited the Pratt & Whitney Rocketdyne scramjet engine to reach Mach 5 at 70,000 feet. However, a second flight on 13 June 2011 was ended prematurely when the engine lit briefly on ethylene but failed to transition to its primary JP-7 fuel, failing to reach full power.
On 16 November 2010, Australian scientists successfully demonstrated that the high-speed flow in a naturally non-burning scramjet engine can be ignited using a pulsed laser source.
A further X-51A Waverider test failed on August 15, 2012. The attempt to fly the Scramjet, carried by a B-52 for a prolonged period at Mach 6 was cut short when, only 15 seconds into the unmanned flight, the X-51A craft lost control and broke apart, falling into the Pacific Ocean north-west of Los Angeles. The cause of the failure was blamed on a faulty control fin.
In May 2013 an unmanned X-51A WaveRider reached 4828 km/h (Mach 5.1) during a three-minute flight under scramjet power. The WaveRider was dropped at 50,000 feet from a B-52 bomber, and then accelerated to Mach 4.8 by a solid rocket booster which then separated before the WaveRider's scramjet engine came into effect.

Design principles

Scramjet engines are a type of jet engine, and rely on the combustion of fuel and an oxidizer to produce thrust. Similar to conventional jet engines, scramjet-powered aircraft carry the fuel on board, and obtain the oxidizer by the ingestion of atmospheric oxygen (as compared to rockets, which carry both fuel and an oxidizing agent). This requirement limits scramjets to suborbital atmospheric propulsion, where the oxygen content of the air is sufficient to maintain combustion.
The scramjet is composed of three basic components: a converging inlet, where incoming air is compressed; a combustor, where gaseous fuel is burned with atmospheric oxygen to produce heat; and a diverging nozzle, where the heated air is accelerated to produce thrust. Unlike a typical jet engine, such as a turbojet or turbofan engine, a scramjet does not use rotating, fan-like components to compress the air; rather, the achievable speed of the aircraft moving through the atmosphere causes the air to compress within the inlet. As such, no moving parts are needed in a scramjet. In comparison, typical turbojet engines require inlet fans, multiple stages of rotating compressor fans, and multiple rotating turbine stages, all of which add weight, complexity, and a greater number of failure points to the engine.
Due to the nature of their design, scramjet operation is limited to near-hypersonic velocities. As they lack mechanical compressors, scramjets require the high kinetic energy of a hypersonic flow to compress the incoming air to operational conditions. Thus, a scramjet-powered vehicle must be accelerated to the required velocity (usually about Mach 4) by some other means of propulsion, such as turbojet, railgun, or rocket engines. In the flight of the experimental scramjet-powered Boeing X-51A, the test craft was lifted to flight altitude by a Boeing B-52 Stratofortress before being released and accelerated by a detachable rocket to near Mach 4.5. In May 2013, another flight achieved an increased speed of Mach 5.1.
While scramjets are conceptually simple, actual implementation is limited by extreme technical challenges. Hypersonic flight within the atmosphere generates immense drag, and temperatures found on the aircraft and within the engine can be much greater than that of the surrounding air. Maintaining combustion in the supersonic flow presents additional challenges, as the fuel must be injected, mixed, ignited, and burned within milliseconds. While scramjet technology has been under development since the 1950s, only very recently have scramjets successfully achieved powered flight.
A comparative diagram of the different geometries for the compression, combustion, and expansion sections of a turbojet, a ramjet, and a scramjet.
The compression, combustion, and expansion regions of: (a) turbojet, (b) ramjet, and (c) scramjet engines.

Basic principles

Scramjets are designed to operate in the hypersonic flight regime, beyond the reach of turbojet engines, and, along with ramjets, fill the gap between the high efficiency of turbojets and the high speed of rocket engines. Turbomachinery-based engines, while highly efficient at subsonic speeds, become increasingly inefficient at transonic speeds, as the compressor fans found in turbojet engines require subsonic speeds to operate. While the flow from transonic to low supersonic speeds can be decelerated to these conditions, doing so at supersonic speeds results in a tremendous increase in temperature and a loss in the total pressure of the flow. Around Mach 3–4, turbomachinery is no longer useful, and ram-style compression becomes the preferred method.
Ramjets utilize high-speed characteristics of air to literally 'ram' air through an inlet diffuser into the combustor. At transonic and supersonic flight speeds, the air upstream of the inlet is not able to move out of the way quickly enough, and is compressed within the diffuser before being diffused into the combustor. Combustion in a ramjet takes place at subsonic velocities, similar to turbojets, but the combustion products are then accelerated through a convergent-divergent nozzle to supersonic speeds. As they have no mechanical means of compression, ramjets cannot start from a standstill, and generally do not achieve sufficient compression until supersonic flight. The lack of intricate turbomachinery allows ramjets to deal with the temperature rise associated with decelerating a supersonic flow to subsonic speeds, but this only goes so far: at near-hypersonic velocities, the temperature rise and inefficiencies discourage decelerating the flow to the magnitude found in ramjet engines.
Scramjet engines operate on the same principles as ramjets, but do not decelerate the flow to subsonic velocities. Rather, a scramjet combustor is supersonic: the inlet decelerates the flow to a lower Mach number for combustion, after which it is accelerated to an even higher Mach number through the nozzle. By limiting the amount of deceleration, temperatures within the engine are kept at a tolerable level, from both a material and combustive standpoint. Even so, current scramjet technology requires the use of high-energy fuels and active cooling schemes to maintain sustained operation, often using hydrogen and regenerative cooling techniques.


  This places stringent requirements on the pressure and temperature of the flow, and requires that the fuel injection and mixing be extremely efficient. Usable dynamic pressures lie in the range 20 to 200 kilopascals (2.9 to 29.0 psi), where
q = \frac{1}{2}\rho v^2
where
q is the dynamic pressure of the gas
ρ (rho) is the density of the gas
v is the velocity of the gas
 
 





The performance of a launch system is complex and depends greatly on its weight. Normally craft are designed to maximise range (R), orbital radius (R) or payload mass fraction (\Gamma) for a given engine and fuel. This results in tradeoffs between the efficiency of the engine (takeoff fuel weight) and the complexity of the engine (takeoff dry weight), which can be expressed by the following:
\Pi_e+\Pi_f+\frac{1}{\Gamma}=1
Where :
  • \Pi_e=\frac{m_\text{empty}}{m_\text{initial}} is the empty mass fraction, and represents the weight of the superstructure, tankage and engine.
  • \Pi_f=\frac{m_\text{fuel}}{m_\text{initial}} is the fuel mass fraction, and represents the weight of fuel, oxidiser and any other materials which are consumed during the launch.
  • \Gamma=\frac{m_\text{initial}}{m_\text{payload}} is initial mass ratio, and is the inverse of the payload mass fraction. This represents how much payload the vehicle can deliver to a destination.

 

\eta_0=\frac{g_0V_0}{h_{PR}}\cdot I_{sp}=\frac{\mbox{Thrust Power}}{\mbox{Chemical energy rate}}


Where:





Applications

An aircraft using this type of jet engine could dramatically reduce the time it takes to travel from one place to another, potentially putting any place on Earth within a 90-minute flight. However, there are questions about whether such a vehicle could carry enough fuel to make useful length trips, and there are heavy FAA regulations regarding aircraft that create sonic booms over United States land.<
Scramjet vehicle has been proposed for a single stage to tether vehicle, where a Mach 12 spinning orbital tether would pick up a payload from a vehicle at around 100 km and carry it to orbit.




Need for additional propulsion to reach orbit

Scramjets might be able to accelerate from approximately Mach 5-7 to around somewhere between half of orbital speed and orbital speed (X-30 research suggested that Mach 17 might be the limit compared to an orbital speed of Mach 25, and other studies put the upper speed limit for a pure scramjet engine between Mach 10 and 25, depending on the assumptions made). Generally, another propulsion system (very typically, a rocket is proposed) is expected to be needed for the final acceleration into orbit. Since the delta-V is moderate and the payload fraction of scramjets high, lower performance rockets such as solids, hypergolics, or simple liquid fueled boosters might be acceptable.
Theoretical projections place the top speed of a scramjet between Mach 12 (8,400 mph; 14,000 km/h) and Mach 24 (16,000 mph; 25,000 km/h). For comparison, the orbital speed at 200 kilometres (120 mi) low earth orbit is 7.79 kilometres per second (17,400 mph; 28,000 km/h). A scramjet cannot produce efficient thrust unless boosted to high speed, around Mach 5, although depending on the design it could act as a ramjet at low speeds. A horizontal take-off aircraft would need conventional turbofan or rocket engines to take off, sufficiently large to move a heavy craft. Also needed would be fuel for those engines, plus all engine-associated mounting structure and control systems. Turbofan engines are heavy and cannot easily exceed about Mach 2-3, so another propulsion method would be needed to reach scramjet operating speed. That could be ramjets or rockets. Those would also need their own separate fuel supply, structure, and systems. Many proposals instead call for a first stage of droppable solid rocket boosters, which greatly simplifies the design.




Kamis, 11 Februari 2016

know the pump to the power of life



Hasil gambar untuk foto gerak pompa langit dan bumi

Hasil gambar untuk foto gerak pompa langit dan bumi




Mengenal Pompa Berdasarkan Prinsip dan Cara Kerjanya      

4 sept jet pump








Selama ini, masyarakat  kebanyakan hanya mengenal beberapa jenis pompa yang biasanya digunakan sebagai penyedia pasokan air bagi kebutuhan rumah tangga atau jenis pompa yang acap kali digunakan sebagai pengisi angin ban kendaraan. Begitu banyak kegunaan yang ditawarkan oleh pompa. Jenis dari pompa pun semakin beragam sesuai dengan fungsinya. Berikut adalah berbagai pompa-pompa yang banyak beredar di pasaran dan berbagai aspek kehidupan di masyarakat berdasarkan pada prinsip dan cara kerjanya.
  • Pompa jenis pertama adalah pompa yang paling sering dipakai untuk kehidupan masyarakat, yakni jenis jet pump. Jet pump sangat baik digunakan sebagai penyedia pasokan air yang sangat penting bagi kebutuhan harian rumah tangga. Jet pump sendiri dapat diklasifikasikan sebagai alat penyedot air yang sangat dalam yang ditunjang oleh motor listrik yang memiliki daya yang besar, baling-baling penyedot air, dan juga penyemprot air yang bertekanan tinggi. Sifat dari jet pump itu sendiri adalah pompa ini dapat mendorong atau mengangkat cairan dari tempat yang sangat dalam. Pompa ini memakai prinsip ejector, dimana dengan adanya perubahan tekanan dari nozzle yang disebabkan adanya aliran media yang dapat berupa cairan atau gas yang digunakan dalam mengankat cairan ke atas.
Motor Jet pump sendiri adalah pompa dengan motor dua fasa yang memerlukan adanya kapasitor sebagai penggeser fasa. Pompa ini tidak memiliki bagian yang bergerak dan dibuat dengan konstruksi yang sangat sederhana, yang tentu saja membatasi keefektifan kerja dari jet pump itu sendiri.
  • Jenis pompa yang kedua adalah Air lift pump atau juga dapat disebut dengan mammoth pump. Pompa ini memiliki cara kerja yang sangat bergantung kepada campuran antara cairan dan gas. Pompa ini biasanya digunakan dalam sumur yang dalam dan kotor dimana pasir dapat dengan cepat mengikis bagian mekanik. Pompa ini juga terkadang digunakan pada proses pengolahan limbah yang membutuhkan head yang rendah.


5 sept elevator

Sebelumnya kita telah membahas beberapa jenis pompa berdasarkan pada prinsip dan cara kerjanya, yakni jenis pompa jet pump dan pompa air lift pump. Jenis pompa jetpump sangat baik untuk digunakan dalam mendapatkan air tanah yang berasal dari lapisan tanah yang cukup dalam, sementara itu, jenis air lift pump sangat baik untuk digunakan di dalam sumur yang cukup dalam dan kotor yang mana lapisan pasir yang ikut terhisap dapat saja merusak bagian mekanis dari pompa tersebut. Disamping kedua jenis pompa tersebut, terdapat beberapa jenis pompa lainya, yakni:
  • Pompa Sentrifugal
Pompa sentrifugal adalah sebuah jenis pompa yang sangat laris digunakan dalam dunia industri. Pompa ini termasuk dalam jenis pompa kerja dinamis atau non positive displacement. Pompa sentrifugal sendiri memiliki prinsip kerja yang mengubah energy kinetis yang berawal dari kecepatan aliran sebuah fluida menjadi energy potensial atau energy dinamis. Fluida tersebut mengalir melalui impeller yang berputar di dalam casing pompa. Sifat dari hidrolis pompa ini adalah memindahkan energy yang terdapat pada daun (baling-baling) pompa dengan memakai dasar pengubahan arah aliran atau yang juga disebut dengan fluid diynamics. Kapasitas yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal selalu sebanding dengan putaran. Total head atau tekanan yang dihasilkan oleh pompa sentrifugal akan sebanding dengan pangkat dua dari kecepatan putaran. Pompa sentrifugal ini dikenal akan bentuknya yang sederhana, tidak memakan banyak tempat, ringan, serta tidak menghabiskan banyak biaya untuk instalasi dan perawatan.
  • Elevator Pump
Pompa ini mengandalkan dua buah elemen utama, yakni motor drive yang befungsi sebagai penggerak utama yang berada di permukaan yang dapat menggerakkan rotor di lubang sumur dan pompa (rotor dan stator) yang berposisi di bawah lubang perforasi yang dapat digunakan untuk memastikan bahwa posisi pompa akan tetap  berada di level fluida sehingga tidak akan terjadi loss flow. Fluida akan terus mengalir ke dalam stator dan naik ke permukaan.

6 sept pompa desak 

Selain ke empat jenis pompa sebelumnya, masih banyak jenis pompa lainnya jika kita klasifikasikan berdasarkan prinsip dan cara kerjanya. Berikut adalah diantaranya:
  • Positive Displacement Pump (Pompa desak)
Dalam pompa desak, isi dari ruangan yang terpisah dari bagian hisap dan bagian tekan akan mengalami perubahan yang kemudian dipisahkan dari bagian pompa. Perpindahan zat cair dalam pompa kreja desak ini didasarkan dari pembesaran saat kerja isap dan pengecilan pada saat kerja kempa untuk kemudian kembali masuk ke ruang dalam pompa. Kapasitas yang dihasilkan oleh pompa tekan akan sebanding dengan kecepatan pergerakan atau putaran. Kapasitas pompa esar secara umum tidak akan dapat dipengaruhi oleh tekanan yang dibangkitkan head dalam pompa. Total head yang dihasilkan pompa ini bahkan tidak bergantung pada kecepatan putaran. Pompa jenis ini dapat diklasifikasikan sebagai berikut.
–          Pompa desak gerak bolak-balik (oscilating pump), dengan contohnya adalah piston/plunger.
–          Ada juga pompa desak berputar atau dorary displacement pump. contoh dari pompa rotary displacement pump adalah roatary pump, spiral pumps, gear pump, dan lain sebagainya.
  • Pompa elektromagnetik atau electromagnetic pump
Electromagnetic pump memiliki cara kerja suatu kekuatan yang diberikan pada konduktor yang membawa arus dalam medan magnet. Pompa ini bergantung pada kerja langsung pada medan magnet tersebut. Dengan begitu, penggunaan dari jenis pompa inipun menjadi sangat terbatas hanya pada cairan metal saja.
  • Hidraulic pump atau pompa hidrolik
Jenis pompa hidrolik ini menggunakan energy kinetik dari cairan yang dipompakan pada sebuah kolom. Energi tersebut didorong dengan sebuah hantaman mendadak sehingga menjadi energy tekan.  Meskipun lambat, sebenarnya pompa hidrolik terkenal akan flesibilitasnya, bentuknya yang sederhana dan hemat dalam biaya pembuatan sistemnya, mudah mengontrol over load pada pompa dengan relief valve, dan juga dapat melipat gandakan daya.

Impeller dan Fungsinya Yang Menentukan Penggunaan Pompa


Jika Impeller jenis mixed flow dapat digunakan di pompa-pompa yang memompa cairan dengan kapasitas yang besar namun memiliki total head yang lebih rendah jika dibandingkan dengan radial impeller. Jenis axial flow impeller ternyata memiliki total head yang justru lebih rendah jika dibandingkan dengan mixed flow impeller. Pompa yang menggunakan jenis impeller ini memiliki kapasitas pemompaan cairan yang cukup besar. Jenis axial flow impeller cukup dikenal dengan mana propeller dan ternyata memiliki kelebihan yang cukup unik, yakni impeller ini dapat dipasang secara tetap di dalam pompa ataupun dapat diubah-ubah saat pompa tersebut dibuka atau bahkan saat pompa tersebut dalam proses bekerja. Banyak sekali pompa yang menggunakan jenis axial flow impeller ini, diantaranya adalah pompa yang dipakai untuk penanggulangan banjir, pompa jenis irigasi, pompa air pendingin yang dipakai di pembangkit tenaga listrik, ataupun pompa lainnya. Berikut adalah beberapa jenis penggunaan dari axial flow impeller.
  • Jenis pertama adalah axial flow impeller tetap, jenis ini biasanya berupa impeller yang dapat diubah-ubah saat pompa dibuka ataupun saat dalam kondisi pompa masih bekerja. Pompa ini baik digunakan untuk penyedotan air yang cenderung bersih, namun juga dapat dipakai untuk penyedotan air kotor.
Selain itu, terdapat beberapa jenis impeller khusus yang patut kita ketahui, yakni sebagai berikut:
  • Jenis impeller khusus pertama dalah adalah non clogging impeller dengan free floe/vortex, jenis impeller ini dapat digunakan untuk cairan kotor, lumpur, ataupun cairan yang mengandung benda-benda padat yang cukup besar, serat yang panjang, maupun cairan yang mengandung gas.
  • Impeller kedua disebut dengan star impeller atau disebut juga dengan impeller pompa denyut. Dengan menggunakan jenis impeller ini, pompa dapat digunakan untuk mengalirkan cairan yang benar-benar bersih ataupun cairan yang mengandung gas.
  • Jenis impeller yang terakhir adapah peripheral impeller atau turbine impeller, jenis impeller ini juga digunakan untuk cairan yang benar benar bersih atau cairan yang mengandung gas. Hanya saja, kapasitas yang dimiliki impeller ini kecil meskipun memiliki total head yang cukup tinggi.

Impeller dan Fungsinya Yang Menentukan Penggunaan Pompa

mixed flow
Terdapat beberapa jenis impeller yang dapat menentukan fungsi dari pompa tersebut. Sebelumnya, kita telah membahas jenis impeller yang bernama radial impeller. Radial impeller sendiri dapat dibagi menjadi dua jenis, yakni radial impeller terbuka dan radial impeller yang tertutup. Kedua jenis impeller tersebut sangat dipengaruhi dengan jumlah lengkungan atau bentuk dari sudu, sebuah daun bilah yang terdapat pada impeller yang akan berputar dengan aliran dari cairan. Pompa yang memakai kedua jenis radial impeller tersebut dapat digunakan untuk berbagai jenis cairan, baik yang masih memiliki level kebersihan tinggi, hingga cairan dengan tingkat kekotoran yang tinggi, berlumpur, bahkan berserat, sesuai dengan penggunaan jenis radial impellernya.
Selain jenis radial impeller, ada jenis impeller lainnya, yakni jenis mixed flow impeller. Sebenarnya, tidak begitu banyak perbedaan antara radial impeller dengan jenis mixed flow impeller, bahkan jenis mixed flow impeller juga terdiri dari dua bagian yakni terbuka dan tertutup. Jenis mixed flow impeller ini dapat digunakan untuk memompa cairan dengan kapasitas yang besar, namun dengan total head yang justru relative yang lebih rendah jika dibandingkan dengan radial impeller. Berikut ini adalah penggunaan dari mixed flow impeller.
  • Untuk jenis yang pertama adalah mixed flow impeller tertutup yang dapat digunakan di dalam pompa yang digunakan untuk memompa cairan yang bersih atau cairan yang memiliki level kekotoran yang rendah.
  • Jenis yang berikutnya adalah mixed flow impeller yang terbuka. Jenis impeller ini ternyata juga dapat digunakan di pompa-pompa yang diperuntukkan untuk memompa cairan yang bersih maupun cairan yang memiliki level kekotoran yang rendah.
axial flow

Berbagai Jenis Casing Dalam Pompa Centrifugal


Pompa sentrifugal adalah sejeins pompa yang termasuk dalam keluarga pompa pemindah non positif. Pompa ini dapat merubah energy kinetis yang berasal dari kecepatan aliran cairan menjadi energy yang potensial atau dinamis dimana aliran ini melalui impeller yang berputar dalam casing. Disini cukup jelas bahwa impeller memiliki fungsi yang sangat penting dan menjadi inti dalam pengoperasian pompa sentrifugal. Namun, tanpa adanya casing yang baik, maka impeller pun tidak dapat bekerja sesuai dengan fungsinya.
Kita mengenal casing sebagai bagian yang paling luar dari pompa. Sentrifugal. Casing memiliki fungsi melindungi berbagai komponen pompa yang berputar. Casing juga menjadi tempat dimana diffuser, atau guide vane serta inlet dan outlet nozel dari pompa berada. Casing sendiri dapat menentukan arah aliran impeller serta tempat dimana konversi energy kecepatan menjadi energy dinamis terjadi.
Terdapat beberapa jenis casing yang jamak dipakai di pompa sentrifugal, diantaranya adalah:
  • Casing volute. Di dalam casing ini, kita dapat menemukan impeller yang biasanya diletakkan di bagian bawah dalam wadah. Dengan posisi yang ada di bawah, maka keseimbangan tekanan hidrolik pada batang torak pompa dapat terjaga. Jenis casing ini memiliki kekurangan, yakni jika kapasitas yang dipakai ternyata lebih rendah dari rekomendasi pabrik pembuatannya, tekanan lateral dapat terjadi pada batang torak pompa. Jika dibiarkan, bantalan poror, torak, hingga pemakain sil akan menjadi boros. Selain tunggal, casing volute juga ada yang ganda, dan saat gaya radial menjadi cukup berarti pada kapasitas yang berkurang.
  • Jenis casing yang kedua sering disebut dengan stage casing. Di casing ini terdapat baling-baling penyebaran stasioner yang berada di sekiling impeller. Impeller ini dapat mengubah kecepatan menjadi energy tekanan. Stage Casing dapat ditemui di penerapan pada pompa multi-stages (multi-tahap). Stage casing sendiri dapat dibedakan sebagai berikut.
–          Casing dan nozzle telah terdapat pada satu cetakan atau posongan yang utuh, atau sesuai dengan pabrik pembuatannya.
–          Casing terbelah. Bentuk ini adalah dua bagian yang disatukan kembali. Bagian wadah di dalam telah terbagi menjadi bidahn ,horizontal. Casing ini juga terkenal dengan julukan, “casing yang terbelah secara aksial”

Berbagai Jenis Impeller Dalam Pompa Sentrifugal


Sebagaimana telah kita bahas sebelumnya, impeller sangat berpengaruh dalam proses operasional dari pompa sentrifugal. Walaupun terkesan berlebihan, namun impeller adalah bagian yang paling penting penting dari pompa sentrifugal itu sendiri. Impeller adalah inti dari bagaimana pompa sentrifugal bekerja. Jumlah impeller sendiri dapat mempengaruhi jenis dari tahapan yang dapat ditangani oleh pompa sentrifugal. Banyak yang mengira jika impeller memiliki bentuk yang sama, yakni cakram berbentuk bulat, namun, ternyata anggapan itu salah, ada beberapa jenis dari impeller yang biasa dipergunakan dalam dunia industri.
Penggolongan impeller sendiri dapat dibedakan dari arah aliran dari sumbu putaran, apakah radial, aksial atau aliran campuran. Jenis hisapan juga dapat menjadi klasifikasi karena ada jenis hisapan tunggal dan juga jenis hisapan ganda. Impeller juga dapat digolongkan berdasarkan konstruksi mekaniknya. Namun, kita dapat mengenal berbagai jenis impeller sebagai berikut:
  • Impeller Tertutup
Disebut sebagai impeller tertutup karena baling-baling di dalamnya tetutupi oleh mantel di kedua sisi. Jenis impeller ini banyak digunakan pada pompa air dengan tujuan mengurung air agar tidak berpindahdari sisi pengiriman ke sisi penghisapan. Impeller jenis ini memiliki kelemahan pada kesulitan yang akan didapat jika terdapat rintangan atau sumbatan.
  • Impeller Terbuka dan Semi Terbuka
Dengan kondisinya yang terbuka atau semi terbuka, maka kemungkinan adanya sumbatan pun jauh berkurang. Hal ini memungkinkan adanya pemeriksaan impeller dengan mudah. Namun, jenis impeller ini hanya dapat diatur secara manual untuk mendapatkan setelan terbaik.
  • Impeller Pompa Berpusar/Vortex
Untuk pompa yang digunakan untuk bahan-bahan yang lebih padat ataupun berserabut dari fluida cair, impeller vortex dapat menjadi pilihan yang baik. Namun sayangnya, pompa jenis ini 50% kurang efisien dari rancangan konvensionalnya. 

Sistem Perlindungan Yang Terdapat Pada Pompa Sentrifugal


Sebagaimana telah kita ketahui sebelumnya, pompa sentrifugal memiliki manfaat yang sangat banyak dalam kehidupan manusia. Pompa sentrifugal banyak sekali digunakan dalam dunia industri. Dengan karakteristiknya yang memiliki desain yang simpel, berat yang cukup ringan, biaya instalasi yang murah, dan ditambah dengan kebutuhan akan perawatan yang murah, pompa ini seakan-akan menjadi primadona untuk menjadi komponen penting dalam pemenuhan kebutuhan akan pengerjaan pompa. Pompa sentrifugal sendiri termasuk dalam jenis pompa dinamis atau pompa pemindah non positif. Prinsip kerja dari pompa ini adalah mengubah energy kinetis yang terdapat pada aliran air yang mengalir dengan cepat untuk menjadi energy dinamis melalui sebuah impeller yang berputar di dalam pompa tersebut.
Pompa sentrifugal terkenal akan daya kerjanya yang bertenaga dan efektif dalam memindahkan berbagai zat. Namun, karena adanya tenaga yang besar dan sistem yang berputar secara cepat di dalamnya. Maka penggunaan pompa sentrifugal juga membutuhkan sistem perlindungan agar kinerja pompa tetap terjaga serta menjamin keamanan kerja. Telah banyak standar sistem perlindungan dalam dunia industri, berikut adalah standar minimum yang dapat dipakai pada pompa sentrifugal:
  • Ada perlindungan terhadap arus balik. Dengan Check Valve yang ditempatkan pada aliran keluar pompa, maka aliran cairan pun dipastikan hanya dapat berjalan searah, sesuai dengan aliran keluar dari pompa.
  • Terdapat perlindungan terhadap overload atau beban berlebih. Kita dapat memasang beberapa alat seperti  flow switch, pressure switch low, ataupun overload relay yang dapat menghindarkan pompa dari kondisi overload.
  • Pompa dapat menciptakan getaran yang berlebihan. Getaran ini dapat menggangu kinerja pompa dan bahkan merusak pompa tersebut. Untuk melindungi pompa ini dari getaran ini, kita dapat menambahkan vibration switch ataupun vibration monitor.
  • Pressure switch high, flow switch low (FSL) ataupun return line yang dilengkapi control valve dapat kita pasang pada sistem pompa. Alat-alat tersebut dapat melindungi pompa dari kerusakan yang terjadi jika minimum flow, atau aliran minimum yang dibutuhkan tidak dapat dipenuhi.
  • Jika pomp tidak memiliki NPSH yang cukup, maka aliran keluar pompa tidak akan mengeluarkan apapun karena cairan hanya akan berkumpul di dalam pompa. Kita dapat menambahkan level switch low (LSL) dan pressure switch low (PSL) pada sistem pompa untuk melindungi pompa dari situasi low NPSH available.

Berbagai Macam Pompa Sentrifugal


Pompa sentrifugal telah mengalami perkembangan dengan sangat pesat hingga jangkauan penggunaannya juga cukup banyak. Pompa sentrifugal sangatlah populer di dunia industri khususnya di industri kimia. Meskipun begitu, penggunaan dari pompa jenis ini tidak terbatas pada industri kimia saja, beragam industri juga memakai pompa ini, bahkan kalangan individu pun dapat memakai pompa sentrifugal untuk memenuhi kebutuhannya. Dengan harga yang terjangkau dan bentuk yang sederhana, pompa ini memiliki beragam jenis dan tipe, berikut adalah macam-macam pompa sentrifugal yang dapat ditemui di pasaran.
Jika kita membicarakan pompa sentrifugal, kita tidak akan lepas dari impeller yang digunakan sebagai komponen dari pompa ini. Berdasarkan jumlah impellernya, pompa sentrifugal memiliki jenis pompa satu tingkat dan pompa bertingkat banyak. Untuk pompa satu tingkat, impeller yang digunakan hanya berjumlah satu buah, sehingga total head yang dihasilkan jelas lebih rendah, sementara itu pada pompa bertingkat banyak, impeller yang digunakan dipasang secara berderet pada satu poros. Total head yang dihasilkan pompa bertingkat banyak jelas lebih tinggi dibandingkan dengan pompa satu tingkat karena fluida cair terus dipompa secara berkesinambungan dan bergantian dari impeller pertama hingga impeller terakhir.
Untuk melihat jumlah aliran masuk (suction) pada pompa ini, kita dapat membedakan jenis pompa sentrifugal yang memiliki single suction dengan double suction. Untuk pompa single suction, aliran masuknya hanya terdapat pada satu sisi dan aliran masuknya biasanya tegal lurus dengan arah aliran keluarnya. Sementara itu, pompa double section memiliki dua aliran masuk yang biasanya segaris dengan aliran keluar. Saluran masuk ini menghindarkan pompa dari gaya aksial yang terjadi saat pengoperasian.
Letak fluida pun ternyata dapat menjadi pembeda jenis pompa sentrifugal. Disini dikenal adanya pompa positif dan pompa negatif. Untuk pompa positif, posisi fluida yang dihisap sejajar atau berada pada atas dari pompa. Ujung dari suction pompa biasanya telah dipenuhi dengan fluida sehingga tidak perlu dilakukan metode pemancingan. Sementara itu, untuk pompa negatif, posisi fluida yang akan dihisap berada pada bawah pompa. Hal ini memungkinkan perlunya pancingan terlebih dahulu agar casing pompa hingga ujung dari pipa penghisap dapat dipenuhi dengan fluida sehingga dapat mulai bekerja.

Berbagai Komponen Dalam Pompa Sentrifugal


Pompa sentrifugal telah mengalami beberapa kali perubahan semenjak pertama kali diperkenalkan oleh Dennis Papin di Eropa pada tahun 1689. Pompa sentrifugal telah didesain sedemikian rupa sehingga bentuk dari pompa sentrifugal sekarang telah menjadi sangat sederhana. Namun, dibalik kesederhanaan bentuknya, pompa ini memiliki kinerja yang sangat kuat dan handal. Hal ini tentu saja dikarenakan adanya perpaduan dari berbagai macam komponen yang mendukung proses kerja dari pompa sentrifugal itu sendiri. Untuk mengenal lebih dekat dengan pompa sentrifugal ini, kita dapat melihat komponen apa saja yang berada dalam pompa sentrifugal sebagai berikut:
  • Bagian pertama dari pompa sentrifugal adalah casing dari pompa ini. Bagian ini adalah bagian paling luar dari pompa dengan fungsi sebagai pelindung berbagai elemen, khususnya elemen yang berputar, guide vane, inlet dan outlet dari nozel. Casing juga dapat berfungsi sebagai penentu arah aliran dari impeller.
  • Bagian yang paling sering disebut sebagai inti dari pompa sentrifugal adalah impeller. Impellerlah yang mengubah energy mekanik dari pompa menjadi energy kecepatan pada cairan jika fluida itu dipompakan secara terus menerus.
  • Eye of the impeller adalah bagian dimana cairan masuk untuk dihisap oleh impeller.
  • Bearing atau bantalan memiliki fungsi menahan beban dari poros. Bearing menjadi tumpuan bagian yang dapat berputar dan dapat menahan beban axial maupun radial. Bearing memastikan putaran yang terjadi dalam pompa tetap lancar dan berada dalam tempat yang benar.
  • Terdapat Wearing ring yang meminimalisasi kebocoran cairan yang melewati bagian depan atau bagian depan impeller dengan memperkecil celah antara casing dengan impeller.
  • Vane atau baling baling yang memutar dan mendorong cairan.
  • Shaft, atau poros yang akan terus bergerak selama pompa ini dioperasikan.
  • Shaft sleeve, sebuah alat yang melindungi poros dari erosi, korosi, dan juga keausan.
  • Stuffing Box, yang memiliki fungsi mencegah kebocoran pada daerah dimana poros ini menembus casing dari pompa sentrifugal
  • Untuk mencegah bocornya cairan dari casing pompa yang melalui poros, diperlukanlah packing yang juga terbuat dari asbes atau beton.

Lebih Dalam Mengenal Pompa Sentrifugal


Kita telah membicarakan tentang sejarah dari pompa sentrifugal sebelumnya. Pompa jenis ini banyak digunakan pada industri kimia dan memiliki banyak sekali fungsi dan cakupan bidang yang dapat dikerjakan. Pompa sentrifugal termasuk dalam keluarga pompa pemindah non positif, dimana pompa sentrifugal memiliki prinsip kerja yang mengubah energy kinetis yang berasal dari kecepatan aliran cairan menjadi energy potensial (dinamis) yang melalui sebuah impeller yang berputar dalam casing pompa tersebut. Pompa ini memiliki sifat memindahkan energy yang terdapat pada kipas pompa dengan dasar pengubahan aliran (fluid dynamics).
Prinsip kerja dari pompa sentrifugal dapat dijelaskan dengan singkat sebagai berikut; jika suatu benda atau objek diputar dalam gerakan yang melingkar, maka benda tersebut akan cenderung terlempar keluar dari titik pusat lingkaran, hal inilah yang disebut dengan gaya sentrifugal. Anda dapat melihat contoh dari gaya ini dengan jelas pada wahana ayunan melingkar yang sering ada di taman bermain dimana para pemainnya seperti akan terlempar keluar. Pompa sentrifugal menggunakan impeller sebagai bagian yang memutar fluida cair. Fluida cair ini kemudian akan mengalir melalui pompa untuk kemudian sampai pada titik pusat impeller. Impeller ini bergerak memutar sehingga fluida cair juga ikut bergerak memutar. Dengan gerakan memutar tersebut yang memakai gaya sentrifugal, maka fluida cair dapat terdorong terus menuju bagian terluar dari impeller. Semakin cepat impeller berputar, maka semakin kuat pula dorongan yang menggerakkan fluida untuk mengalir. Pompa sentrifugal juga dilengkapi dengan beberapa rangkaian perpipaan dan baling baling yang memang ditujukan untuk dapat mengarahkan fluida cair tersebut ke arah yang diinginkan.
Dengan beragamnya fungsi dan cara kerja dari ompa ini, pompa ini dapat digunakan dalam memompa bebagai macam fluida seperti air, asam, slurry, atau hingga campuran fluida dengan katalis yang lebih padat.

Perkembangan Pompa Sentrifugal


Pompa sentrifugal diperkenalkan oleh Denis papin di Eropa tahun 1689 dan dikembangkan di Amerika Serikat pada awal tahun 1800-an. Awalnya pompa ini diketahui sebagai baling-baling Archimedean. Dulu pompa ini diproduksi untuk aplikasi head rendah, yakni fluida bercampur sampah atau benda padat lainnya. Mayoritas aplikasi pompa awalnya memakai pompa positive displacement.
Sekarang, pompa sentrifugal yang sangat sederhana dan serbaguna menjadi pilihan utama para insinyur dalam aplikasi pompa. Pompa sentrifugal mulai populer sejak adanya pengembangan motor elektrik kecepatan tinggi, mesin pembakar ruangan, dan turbin uap. Pompa jenis ini memiliki mesin dengan kecepatan tinggi dan lebih efisien.
Pompa sentrifugal menjadi pompa pilihan untuk berbagai aplikasi sejak tahun 1940-an. Dengan ditemukannya material konstruksi yang baru membuat pompa memiliki cakupan bidang yang sangat luas dalam penggunaannya. Jadi, jangan heran bila hari ini ditemukan efisiensi 93% lebih umutk pompa besar dan 50% lebih untuk pompa kec il.
Penggunaan pompa sentrifugal kebanyakan di pabrik kimia. Pompa ini biasanya digunakan untuk meindahkan berbagai jenis fluida, seperti air, campuran cairan dengan katalis padat (solid) atau asam sampaislur ry. Desainnya yang cukup sederhana menjadikan pompa sentrifugal paling populer di industri kimia.
Pada beberapa kasus penggunaan pompa sentrifugal lebih efisien ketimbang pompa jenis displacement. Pompa sentrifugal memiliki keunggulan dari pompa lainnya, antara lain:
1. Operasinya handal
2. Konstruksinya sederhana dan kuat
3. Kapasitasnya besar
4. Keausan yang terjadi cukup kecil
5. Bisa digunakan untuk suhu tinggi
6. Jalannya tenang
7. Tidak ada mekanisme katup
8. Aliran zat cair tidak terputus-putus
Meski memiliki banyak keunggulan, pompa sentrifugal juga mempunyai kelemahan, seperti:
1. Tidak cocok untuk kapasitas yang kecil
2. Kurang sesuai untuk mengerjakan zat cair kental, terutama pada aliran volume yang kecil
3. Dalam kondisi normal pompa sentrifugal tidak bisa menghisap sendiri (tidak mampu memompakan udara).

Mengenal Pompa Submersible


Air merupakan kompenen penting dalam kehidupan. Tak satupun makhluk di bumi ini yang mampu bertahan hidup tanpa air. Agar air yang “tersimpan” di bumi bisa dimanfaatkan sebaik mungkin maka diperlukan pompa untuk memindahkan air dari suatu tempat ke tempat yang bisa dijangkau manusia. Ada beberapa jenis pompa yang bisa Anda gunakan. Salah satunya adalah pompa submersible (pompa benam).
Pompa submersible yang disebut juga dengan electric submersible pump (ESP) merupakan pompa yang dioperasikan dalam air. Pompa jenis ini akan rusak bila dioperasikan dalam kondisi yang tidak terdapat air terus-menerus.
Pompa jenis ini memiliki tinggi minimal air yang bisa dipompa dan harus dipenuhi saat alat bekerja supaya pompa tahan lebih lama. Pompa dengan tipe pompa sentrifugal ini memiliki prinsip kerja mengubah energi kinetis (kecepatan) cairan menjadi energi potensial (dinamis) melalui suatu impeller yang berputar salam casing. Singkatnya, prinsip kerja pompa submersible mendorong air ke permukaan.
Ada beberapa kelebihan dari pompa submersible, antara lain:
1. Tidak menimbulkan suara bising kerana letaknya di dalam sumur
2. Biaya perawatannya rendah
3. Memiliki pendingin alami karena pompa terendam dalam air
4. Pompa ini tidak menggunakan shaft penggerak yang panjang dan bearing seperti halnya pompa permukaan (Jet Pump). Sehingga pompa ini tidak akan mengalami masalah seperti keausan bearing atau shaft.
Meski memiliki banyak kelebihan namun perlu diperhatikan pula hal-hal dalam pengoperasian pompa, seperti berikut ini:
1. Perhatikan putaran pompa jangan sampai terbalik
2. Hindari pemompaan air yang berlumpur
3. Pompa harus diganjal atau digantung
4. Setelah dipakai, pompa harus dicuci dengan air bersih
Perhatikan pula penempatan pompa sesuai dengan fungsinya. Misalkan pompa untuk air bersih maka digunakan untuk instalasi air bersih. Jika untuk lumpur maka digunakan pompa lumpur. Bila pompa menggunakan pipa hisapan maka pipa hisap sebaiknya lebih besar dari pipa buangan (pompa sentrifungal agar tidak terjadi kavitasi pada pompa. Selain itu, bentangkan kabel hingga tak ada lekukan yang tajam atau yang terjepit.
Air sangat penting bagi kelangsungan hidup manusia dan industri. Karena itu, konsumsilah air tanah dengan bijak, miliki lahan hijau, dan sumur-sumur resapan di sekitar pabrik sehingga bisa menjamin ketersediaan air dalam jangka waktu yang lebih lama.

Impeller Dalam Pompa Sentrifugal


Pompa telah merambah ke berbagai bidang kebutuhan manusia. Dalam kebutuhan rumah tangga saja misalnya, kita sudah sangat bergantung dengan adanya pompa air yang  mampu menyediakan air bersih bagi kita sewaktu-waktu. Dengan menggunakan pompa, air dapat jauh lebih mudah didapatkan, lebih cepat, lebih praktis, dan dengan volume yang lebih besar jika dibandingkan dengan cara pengambilan air dari sumber air pada jaman dahulu. Dunia industri juga ikut mendayagunakan penggunaan pompa dalam keseharian operasionalnya. Jenis pompa yang cukup umum digunakan dalam dunia industri adalah pompa sentrifugal. Pompa sentrifugal termasuk dalam peralatan yang paling sederhana dalam proses operasional industri. Pompa sentrifugal, yang termasuk di dalam keluarga pompa kerja dinamis, atau juga disebut sebagai non positive displacement pump ini memiliki cara kerja dimana pompa dapat mengubah energy kinetic dari sebuah cairan menjadi energy yang potensial (dinamis) melalui impeller yang terdapat pada bagian dalam casing dari pompa sentrifugal.
Bagi orang yang sudah terbiasa dengan istilah perpompaan atau dunia mesin, maka akan dapat segera mengerti prinsip kerja dari pompa sentrifugal ini, namun bagaimana dengan orang awam? Istilah yang tidak mudah dimengerti mungkin adalah impeller. Apakah sebenarnya Impeller itu?
Impeller dapat dikenal dari bentuknya yang seperti cakram yang bulat dari logam. Di dalam impeller ini, telah ada lintasan yang diperuntukkan bagi aliran fluida. Bahan logam yang digunakan untuk membentuk impeller adalah perungggu, besi tulang, stainless steel, polikarbonat dan beberapa logam lainnya. Impeller dapat mempengaruhi kinerja dari pompa sentrifugal. Jumlah dari impeller dapat menentukan tahapan dan kapasitas kerja dari pompa. Sebagai contoh, Jika sebuah pompa hanya memiliki satu impeller, maka pompa ini memiliki satu tahapan dan cocok untuk layanan head (tekanan) yang rendah. Pompa dengan dua impeller yang terpasang secara seri disebut pompa dua tahapan dan baik untuk layanan head sedang, untuk pompa tiga tahapan, impeller yang dipakai berjumlah tiga dan dapat dipakai untuk head yang tinggi.





 Hasil gambar untuk foto gerak pompa langit dan bumiHasil gambar untuk foto gerak pompa langit dan bumi