59221779 bab i turbin francis 2

JURUSAN TEKNIK MESINUNIVERSITAS DIPONEGORO

LAPORAN PRAKTIKUM PRESTASI MESIN

KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

BAB I

PENGUJIAN TURBIN FRANCIS

1.1 Pendahuluan

Turbin air francis adalah turbin dengan air sebagai fluida kerja. Air mengalir dari

tempat yang lebih tinggi menuju tempat yang lebih rendah. Dalam hal tersebut air memiliki

energi potensial. Dalam proses aliran di dalam pipa, energi potensial berangsur-angsur

berubah menjadi energi mekanis, dimana air memutar sudu turbin. Di dalam turbin, fluida

kerja mengalami proses ekspansi, yaitu proses penurunan tekanan dan akan mengalir secara

kontinyu.

Turbin francis pertama kali dikembangkan oleh James B. Francis pada tahun 1848

yang mampu menghasilkan efisiensi sampai dengan 90%.. Sekarang turbin francis adalah

jenis turbin yang paling banyak dipakai, karena tinggi jatuh air dan kapasitasnya yang

paling tersedia sesuai dengan kebutuhan dari turbin tersebut. Turbin francis biasa

diletakkan di dalam bangunan bagian bawah karena turbin ini menggunakan energi

potensial sehingga tinggi permukaan air bawah yang berubah – ubah sangat

menguntungkan. Satu masalah bisa timbul mengganggu kinerja turbin ini jika air

mengandung pasir ataupun pecahan gletser karena akan mengauskan roda jalan dan

packingnya.

(Referensi : http://en.wikipedia.org/wiki/Francis_turbine)

1.2 Tujuan Praktikum

Tujuan dari praktikum ini adalah :

a. Untuk mengetahui besarnya efisiensi tertinggi turbin francis,

b. Untuk mengetahui daya efektif maksimum dari turbin francis, dan

c. Agar praktikan mengetahui cara kerja turbin francis.

(Referensi: Jobsheet Praktikum Prestasi Mesin.Teknik Mesin UNDIP)

1



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

1.3 Dasar Teori

1.3.1 Pengetahuan Umum tentang Turbin

Turbin adalah sebuah mesin berputar yang mengambil energi dari aliran fluida.

Turbin sederhana memiliki satu bagian yang bergerak yaitu poros yang menggerakkan

turbin. Fluida yang bergerak menjadikan baling-baling berputar dan menghasilkan energi

untuk menggerakkan rotor. Contoh turbin awal adalah kincir angin dan roda air. Sebuah

turbin yang bekerja terbalik disebut kompresor atau pompa turbo.

Turbin francis pertama kali dikembangkan oleh James B. Francis pada tahun 1848

yang mampu menghasilkan efisiensi sampai dengan 90%. Turbin francis merupakan salah

satu turbin air (hidrolik) yang paling sering digunakan sampai sekarang. Turbin dipasang

diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan air bertekanan rendah di bagian

keluar. Turbin Francis menggunakan sudu pengarah. Sudu pengarah mengarahkan air

masuk secara tangensial. Sudu pengarah pada turbin Francis dapat merupakan suatu sudu

pengarah yang tetap ataupun sudu pengarah yang dapat diatur sudutnya. Untuk penggunaan

pada berbagai kondisi aliran air penggunaan sudu pengarah yang dapat diatur merupakan

pilihan yang tepat.


1.3.2 Klasifikasi Turbin

Dengan kemajuan ilmu Mekanika fluida dan Hidrolika serta memperhatikan sumber

energi air yang cukup banyak tersedia di pedesaan akhirnya timbullah perencanaan-

perencanaan turbin yang divariasikan terhadap tinggi jatuh ( head ) dan debit air yang

tersedia. Dari itu maka masalah turbin air menjadi masalah yang menarik dan menjadi

objek penelitian untuk mencari sistim, bentuk dan ukuran yang tepat dalam usaha

mendapatkan effisiensi turbin yang maksimum.

2

http://en.wikipedia.org/wiki/Francis_turbine

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Pompa_turbo&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Kompresor_gas&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Roda_air&action=edit&redlink=1

http://id.wikipedia.org/wiki/Kincir_angin

http://id.wikipedia.org/wiki/Fluida

http://id.wikipedia.org/wiki/Energi

http://id.wikipedia.org/wiki/Mesin



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

Pada uraian berikut akan dijelaskan pengklasifikasian turbin air berdasarkan

beberapa kriteria.

1.3.2.1 Berdasarkan Model Aliran Air Masuk Runner

Berdasaran model aliran air masuk runner, maka turbin air dapat dibagi menjadi tiga

tipe yaitu

a. Turbin Aliran Tangensial

Pada kelompok turbin ini posisi air masuk runner dengan arah tangensial atau

tegak lurus dengan poros runner mengakibatkan runner berputar, contohnya Turbin

Pelton dan Turbin Cross-Flow.

Gambar 1.1 Turbin Angin Tangensial

(Sumber: http://www.agussuwasono.com/artikel/mechanical/300-karakteristik-turbin-

cross-flow.html)

b. Turbin Aliran Aksial

Pada turbin ini air masuk runner dan keluar runner sejajar dengan poros runner,

Turbin Kaplan atau Propeller adalah salah satu contoh dari tipe turbin ini.

3

http://www.agussuwasono.com/images/stories/turbin_air/1.Turbin_Aliran_tangensial.jpg



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

Gambar 1.2 Model Turbin Aliran Aksial


cross-flow.html)

c. Turbin Aliran Aksial – Radial

Pada turbin ini air masuk ke dalam runner secara radial dan keluar runner secara

aksial sejajar dengan poros. Turbin Francis adalah termasuk dari jenis turbin ini.

Gambar 1.3 Model Turbin Aliran Aksial-radial


cross-flow.html)

4

http://www.agussuwasono.com/images/stories/turbin_air/2.Model_Aliran_Aksial.jpg

http://www.agussuwasono.com/images/stories/turbin_air/3.turbinaksial_radial.jpg



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

1.3.2.2 Berdasarkan Perubahan Momentum Fluida Kerjanya

Dalam hal ini turbin air dapat dibagi atas dua tipe yaitu :

a. Turbin Impuls

Semua energi potensial air pada turbin ini dirubah menjadi menjadi energi

kinetis sebelum air masuk/ menyentuh sudu-sudu runner oleh alat pengubah yang

disebut nozel. Adapun jenis – jenis turbin impuls adalah Turbin Pelton, Turbin Turgo

dan Turbin Ossberger.

Gambar 1.4 Turbin Impuls dan proses Penyemprotan

(Sumber: http://crayonpedia.org/wiki/images/a/a2/Gun304.jpg)

b. Turbin Reaksi

Pada turbin reaksi, seluruh energi potensial dari air dirubah menjadi energi

kinetis pada saat air melewati lengkungan sudu-sudu pengarah, dengan demikian

putaran runner disebabkan oleh perubahan momentum oleh air. Yang termasuk jenis

turbin reaksi diantaranya : Turbin Francis, Turbin Kaplan dan Turbin Propeller. Dilihat

dari konstruksinya, turbin reaksi ada dua jenis yaitu Turbin Francis dan Turbin Kaplan.

5



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

Gambar 1.5 Aliran air masuk turbin Francis

Gambar 1.6 Instalasi Turbin Francis

(Sumber: http://crayonpedia.org/wiki/images/0/05/Gun310.jpg)

1.3.3 Prinsip Kerja Turbin Francis

Turbin francis termasuk salah satu turbin reaksi, artinya fluida yang bekerja

mengubah tekanan bersamaan dengan gerak dari turbin tersebut, yang menghasilkan energi.

Inletnya berbentuk spiral. Guide Vane membawa air secara tangensia menuju

runner. Aliran radial ini bekerja pada runner vanes, menyebabkan runner berputar. Guide

vane (atau wicket gate) dapat disesuaikan untuk memberikan operasi turbin yang efisien

untuk berbagai kondisi aliran air.

6



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

Turbin Francis bekerja dengan memakai proses tekanan lebih. Pada waktu air

masuk ke roda jalan, sebagian energi tinggi jatuh telah bekerja di dalam sudu pengarah

diubah sebagai kecepatan arus masuk. Sisa energi tinggi jatuh dimanfaatkan atau bekerja di

dalam sudu jalan, dengan adanya pipa isap memungkinkan energi tinggi jatuh bekerja di

sudu jalan semaksimum mungkin.

Gambar 1.7 Instalasi Turbin Francis Gambar 1.8 Turbin Francis

(Sumber : www.wikipedia.com)

Turbin Francis masih di bagi menjadi 2 yaitu :

a. Turbin Francis dengan daya yang kecil

Cara kerja dari turbin yaitu air dimasukkan ke turbin dengan melewati rumah

keong yang telah diperkuat dengan sudu-sudu penyangga. Di sebelah kanan adalah

daun sudu pengarah atau yang biasanya disebut sebagai sudu pengarah saja. Posisi

membuka atau menutupnya sudu tersebut digerakkan melalui batang penggerak, tuas,

dan cincin pengatur dengan sedikit atau banyaknya air yang akan masuk ke turbin.

Untuk penutupan aliran air yang masuk ke turbin secara tiba-tiba, misalnya pada saat

pengurangan beban generator, supaya tekanan di dalam rumah keong dan di dalam pipa

saluran tidak naik, maka untuk menghindarinya kompensator saluran air dapat terbuka

dalam waktu yang singkat.

b. Turbin Francis dengan daya yang besar

Pada umumnya poros turbin dan generator terdiri dari 2 bagian. Bantalan

tekannya ditumpu oleh suatu konstruksi pendukung tersendiri. Yang terdiri dari

7

http://www.wikipedia.com/



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

beberapa tembereng yang bisa diatur dan menerima beban yang berputar dari roda

jalan, poros, dan rotor generator dan juga menerima beban aksial dari tekanan lebih

yang terdapat pada turbin. Turbin dan generator masing-masing mempunyai bantalan

penghantar.

Gambar 1.9 Turbin Francis dengan Daya yang Besar


Sudu pengarah digerakkan dengan memakai oli yang bertekanan yang diatur

dari servomotor yang diatur tersendiri. Untuk diketahui bahwa saluran oli yang

bertekanan di dalam gambar tersebut terletak di tengah sebelah kiri.

( Referensi : “Turbin Pompa dan Kompresor” Fritz Dietzel)

1.3.4 Bagian Turbin Francis

Gambar 1.10 Bagian-bagian turbin francis

8




KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

Bagian-bagian dari Turbin Francis adalah sebagai berikut:

a. Fluid Inlet

Fluid inlet adalah bagian dimana fluida berupa air masuk menuju turbin

b. Runner Blades

Runner blade adalah bagian yang berbentuk baling-baling atau sudu yang dapat

bergerak akibat adanya tumbukan air pada dinding sudu. Bagian ini terhubung dengan

poros yang kemudian akan menghasilkan energi mekanik.

c. Guide vanes

Guide vanes atau biasanya disebut sudu pengarah adalah bagian yang berfungsi

mengarahkan atau membawa air secara tangensia menuju runner. Guide vanes dapat

diatur menggunakan tuas pengontrol sehingga didapat operasi turbin yang efisien.

d. Volute

Volute adalah dinding penutup sekitar baling-baling yang berfungsi untuk

memfokuskan dan mengontrol fluida kerja. Penutup mungkin memiliki geometri

variabel yang dapat membuat operasi efisien untuk beberapa kondisi aliran fluida.

e. Fluid outlet

Fluid outlet adalah bagian dimana fluida yang telah melalui sudu gerak dan

mengalami penurunan tekanan dikeluarkan dari turbin menuju lingkungan.


1.3.5 Aplikasi Turbin Francis

Kebanyakan turbin francis didesain untuk tiap bagian untuk beroperasi pada

efisiensi tertinggi yang dapat dicapat, biasanya mencapai lebih dari 90%. Kekurangan dari

Turbin francis ini adalah biaya yang dibutuhkan sangat mahal khususnya dalam proses

desain, manufaktur dan pemasangan, tetapi kelebihannya adalah turbin francis tersebut

dapat beroperasi untuk beberapa decade.

Turbin air memiliki dampak positif dan negatif terhadap lingkungan.Turbin adalah

salah satu penghasil energi terbersih, menggantikan bahan bakar fosil dan mengurangi

9



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

limbah nuklir. Turbin menggunakan sumber energi yang dapat diperbaharui dan di desain

untuk beroperasi lebih dari 10 tahun.

Contoh pemakaian francis turbin dalam kehidupan sehari-hari adalah:

a. Penggunaan Turbin francis di Air terjun Niagara

Gambar 1.11 Turbin francis di Air terjun Niagara

Merupakan Double spiral turbine yang mamapu menghasilkan daya sebesar 12

MW and memiliki ketinggian head 54.9 m.

b. Itaipu, Brazil/Paraguay

Gambar 1.12 Turbin francis di Itaipu

Mampu menghasilkan daya sebesar 800 MW dan memiliki ketinggian head

118.4 m.

c. Norris Dam, USA:

Merupakan turbin francis pertama yang digunakan dalam industri, dimana dapat

meningkatkan dissolved oxygen untuk kelangsungan hidup akuatik.

10



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

d. Three Gorges, China:

Merupakan turbin penghasil daya terbesar didunia, dimana daya yang dihasilkan

mampu mencapai lebih dari 18,000 MW.

(Referensi : http://en.wikipedia.org/wiki/Francis_turbine _aplication )

1.3.6 Karakteristik dan Peforma

Karakteristik turbin francis meliputi :

1.3.6.1 Daya Air

Daya yang masuk ke dalam turbin francis adalah daya potensial air

WHP = ρ.g.Q.H

dimana :

WHP : daya hidrolis air (watt)

ρ : massa jenis air (kg/m3)

g : percepatan gravitasi (m/dt2)

Q : laju aliran masa (m3/dt)

H : head dari tinggi jatuh air (m.H2O)

1.3.6.2 Daya Keluar Turbin

Daya yang dikeluarkan oleh turbin adalah daya poros karena tujuan turbin adalah

mengubah energi hidrolis menjadi energi mekanis.

BHP = 60

...2 Tnπ

dimana :

BHP : daya mekanis (watt)

n : kecepatan putar (rpm)

T : Torsi (Nm) = F.s

11

http://en.wikipedia.org/wiki/Francis_turbine_aplication



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

1.3.6.3 Daya Listrik

Daya poros yang dihasilkan turbin diubah oleh generator DC menjadi daya listrik

Pel = Vj.Ij

dimana:

Pel : daya listrik efektif

Vj : tegangan jangkar (Volt)

Ij : Arus Jangkar (Ampere)

1.3.6.4 Efisiensi Turbin

ηT = daya mekanik / daya air .100%

= WHP

BHP x 100 %

1.3.6.5 Efisiensi total/ sistem efektif

ηe = WHP

Pelx 100 %

1.3.6.6 Efisiensi Generator

ηG = BHP

PelX 100 %

(Referensi : Jobsheet Praktikum Prestasi Mesin 2010)

12



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

1.3.7 Segitiga Kecepatan

Gambar 1.13 Arah vektor kecepatan pada sudu turbin francis


Tabel 1.1 Keterangan gambar Segitiga Kecepatan Turbin Francis

1 st Quad

2nd

Quad3ed

Quad4th

Quad

Absolute Velocity V1 V21 V1

1 V1

Relative Velocity v1 v21 v1

1 v1

Blade Angle β1 β21 β1

1 β1

Attack Angle α1 α21 α1

1 α1

Runner Velocity μ 1 μ 21 μ

11 μ 1

Kecepatan air pada waktu memasuki daun baling-baling merupakan tangent yang

cukup besar terhadap ujung luar sudu pengatur. Kecepatan di ujung pemasukan daun

13




KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

baling-baling runner adalah u = ω.r1 dimana ω adalah kecepatan sudut putaran runner

dalam radian per detik. Kecepatan air relatif terhadap daun baling-baling, vt bersifat

tangensial terhadap daun baling-baling itu dan diagram vector, komponen V, yang

tangensial terhadap runner di sisi masuk adalah

Vr l =ω r 1 + Vr1 cot β1 ................................................(2.1)

Dimana Vrl adalah komponen radial dari V pada sisi luar berlaku,

Vr2 = ω r 2 + Vr2 cot β2 ............................................... ( 2 . 2 )

Dengan anggapan bahwa gaya yang bekerja pada semua daun baling-baling adalah besar,

maka torsi T yang bekerja pada runner akibat aliran air adalah

)( 2211 rVrVpQT tt −= ................................................. (2.3)

Dimana Q adalah debit keseluruhan yang melalui turbin. Oleh karenanya, daya N yang

disalurkan oleh air ke turbin adalah

( )2211 rVrVQTN tt −== ωρω .................................. (2.4)

Komponen-komponen radial dan yang diperlukan untuk menyelesaikan persamaan (2.1)

dan (2.2) dapat diperoleh dari persamaan

121 22 rrr ZVrrZVQ ππ == ..................................................... (2.5)

Dimana Z adalah tebal roda turbin.

(Referensi : Jobsheet Praktikum Prestasi Mesin 2010)

1.4 Peralatan dan Bahan

Adapun peralatan yang digunakan antara lain tertera pada gambar di bawah ini:

14

5



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

Gambar 1.14 Mesin Uji Turbin Francis secara Keseluruhan

15

3

4

1 2

6

7

9

8

10

14



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

Gambar 1.15 Bagian – Bagian Alat Uji Turbin Francis

Gambar 1.16 Pulse meter

Gambar 1.17 V-Notch

Nama bagian-bagian mesin percobaan :

1.Turbin

Berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energi mekanis

2.Generator

Berfungsi untuk mengubah energi mekanik menjadi energi listrik

3.Pengatur bukaan

Berfungsi untuk mengatur besar sudut bukaan pada sudu pengarah .

4.Electronic charging scale

Berfungsi untuk mengukur gaya yang diakibatkan oleh pembebanan pada

Turbin.

5.lampu / beban

Berfungsi sebagai hambatan listrik.

16

11

12

13

16

15

15



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

6.Ampermeter

Berfungsi untuk mengukur besarnya arus yang dihasilkan oleh generator dengan

adanya variasi hambatan berupa lampu listrik.

7.Voltmeter

Berfungsi untuk mengukur besarnya tegangan yang dihasilkan oleh generator

dengan adanya variasi hambatan berupa lampu listrik.

8.Katub Discharge

Berfungsi untuk mengatur laju aliran yang akan masuk keturbin.

9.Pompa

Berfungsi untuk merubah tekanan pada air menjadi kecepatan sehingga

menghasilkan aliran air untuk dipindahkan ke atas sehingga menimbulkan energy

potensial sebagai pengganti air terjun pada PLTA.

10. Sigh Glass

Berfungsi untuk mengukur ketinggian air terhadap weir.

11. Pengatur Kecepatan Motor (dalam %)

Berfungsi untuk mengatur Head masukan turbin.

12. Turbin Inlet

Berfungsi untuk menunjukkan besarnya Head masukan turbin.

13. Saklar Motor

Berfungsi untuk menghidupkan atau mematikan arus dan tegangan.

14. Saklar Lampu Beban

Berfungsi untuk menghidupkan dan mematikan lampu pembebanan untuk

mengatur besarnya pembebanan yang diberikan

15. Pulsemeter dan sensor

Berfungsi untuk mengukur putaran poros menggunakan sensor.

16. V-notch

V-notch/ Weir digunakan untuk mengontrol laju aliran air, sehingga debit air

yang melaluinya dapat diatur

17



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

1.5 Prosedur Pengujian

1.5.1 Pengukuran Torsi

Untuk memberi beban sekaligus mengukur besarnya beban tersebut pada poros

turbin digunakan electronic charging scale.

m

V

A

electronic charging scale

indeks massarotor

Rangkaian Jangkar Rangkaian Beban

Gambar 1.18 Instalasi electronic charging scale

a. Menghidupkan electronic charging scale,

b. Mengkondisikan penetrator pada indeks massa agar dalam posisi stabil,

c. Melakukan setting nol pada electronic charging scale dengan menekan tombol zero,

d. Menghidupkan saklar beban lampu kemudian mencatat besarnya gaya (kg.F) yang

tertera pada electronic charging scale,

e. Dengan mengalikan gaya yang terbaca dengan konstanta grafitasi dan kemudian

dikalikan lagi dengan jarak L maka akan didapatkan torsi.

1.5.2 Pengukuran Tinggi Tekan

Pengukuran tinggi tekan untuk peralatan ini terdapat tiga manometer, yaitu

untuk mengukur suction head pompa, discharge head pompa dan turbin inlet head.

Manometer ini menggunakan tabung bourdon sebagai peralatan utama. Untuk

penelitian kali ini hanya pengukuran head Turbin Inlet yang digunakan.

18

L



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

1.5.3 Pengukuran Debit

Pembacaan untuk mengukur besarnya debit yang mengalir pada Sistem ini

menggunakan "V" notch/ gerbang ''V". Dengan membaca ketinggian air yang mengalir

melalui gerbang dapat dibaca melalui sight gelas. Kemudian dengan menggunakan

gambar lampiran dapat kita ketahui besarnya debit dalam m3/menit.

1.5.4 Pengukuran Kecepatan

Untuk mengukur besarnya kecepatan tinggal menghubungkan pulsemeter,

dengan memasang sensor pulsemeter dikabel keluaran.

1.6 Prosedur pengujian

Prosedur pengujian dalam praktikum Turbin Francis adalah sebagai berikut :

1. Menghidupkan saklar utama

2. Menghidupkan saklar motor

3. Mengatur bukaan sudu pengarah

4. Mengatur head masukan turbin

5. Menyalakan saklar pembebanan untuk masing-masing variasi jumlah lampu.

6. menstabilkan head masukan turbin

7. Mencatat besarnya tegangan listrik, gaya/pembebanan, tinggi air reservoir,

kuat arus, putaran mesin.

8. Melakukan pencatatan untuk variasi head masukan turbin (3, 4 dan 5) dan

variasi banyaknya lampu yang dinyalakan (5, 4, 3, 2, 1 dan 0)

9. Mematikan saklar pembebanan dan kurangi kecepatan putaran pompa

kemudian atur bukaan sudu pengarah. Ulangi prosedur 1 s.d. 8 di atas untuk

variasi bukaan sudu pengarah 100%, 75%, dan 50%.

10. Mematikan peralatan.

11. Menulis laporan sementara.

19



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

1.7 Contoh Soal dan Penyelesaian

Sebuah proyek tenaga air yang besar di India menggunakan turbin francis adalah

untuk beroperasi di bawah suatu jaringan tinggi tekan dari 150 m. Keluaran yang

diharapkan tiap turbin adalah 175 MW dan kecepatan serasi dari generator adalah 136,4

rpm. Model-model studi menyatakan efisiensi keseluruhan 91,5% dan efisiensi bentuk yang

asli adalah 0,5% lebih tinggi. Efisiensi hidrolik diperkirakan sebesar 96%. Hitung

kecepatan spesifik dan debit pada mesin. Juga tentukan nilai-nilai yang cocok adi sudut

keluaran dari baling-baling pengarah, sudut baling-baling, garis tengah masukan dari

keluaran dari roda dan dari roda pada pintu pemasukan. Buatlah asumsi yang sesuai.

Penyelesaian

Kecepatan spesifik =Ns 4

5h

PN

P = 5,735

10175 6× = 4108,23 × tk

Jadi Ns = ( ) 4

5

4

150

108,234,136 ××

Ns = 127

Ini adalah suatu turbin gerak lambat

Sekarang : o

P

η = 75

wQh

Q = o

P

η75

× wh

1

=

( )92,0

108,2375 4×

= 129 m3/d

sekarang untuk sebuah penggerak lambat

20



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

Misalnya perbandingan kecepatan : = gh

u

2

1menjadi 0,65

Jadi u1 = 0,65 gh2 = 0,65 ( )( )1508,19 = 35,3 m/d

lagi u1 = 601NDπ

atau D1 =

( )( )4,136

3,3560

π = 4,95 m

biarkan diameter penggerak menjadi 4,95 m

Rasio 1

1

D

b

untuk penggerak lambat sekitar 51

Perkiraan : b1 = 0,2 D1 = 0,2 (4,95) = 0,99 m

Sekarang, Q = k π D1 b1 Vm1

Dimana k adalah faktor penghitung mengenai ketebalan bilah. Untuk penggerak berukuran

lebar, k adalah antara 95 dan 97%. Perkiraan katupnya 0,97

Maka Q = 0,97 π (0,2) D12 Vm1

129 = 0,97 π (0,2) 4,952 V1

Penyelesaiannya, kecepatan aliran

Vm1 = 8,62 m/d

Sekarang ηh efisiensi hidrolik diberikan :

= gh

uVuuVu 2211 −

Vu2 = 0

21



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

ηh =

( )( )1508,9

3,351Vu

Kecepatan pusaran Vu1 = 40 m/d

Segitiga kecepatan masuk. Karena Vu1, u1 , dan Vm1, sudah diketahui, ∆ kecepatan masuk

dapat ditarik dan sudut-sudutnya bisa diukur,

Juga tan α 1 = 1

1

Vu

Vm

= 42

62,8

= 12o9’

Dan tan β1 = 11

1

uVu

Vm

− = 7,4

62,8

β1 = 61o24’

Sudut keceptan keluar. Karena Vu2 =0, itulah segitiga siku-siku yang benar.

Perkiraan: 1

2

u

u

= 0,5

u2 = 17,65 m/d

tan β2 = 65,17

62,8

= 0,487 = 26o

(Referensi : http:// wawan.co.cc/umum.turbine-solution )

1.8 Perhitungan dan Analisa

1.8.1 Data Praktikum

22



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

a. Data bukaan 100% pada head 3, 4 dan 5

Tabel 1.2 Data hasil praktikum bukaan 100% dengan variasi head 3, 4, dan 5

No.H Jumlah

Lampuh n F V I

m.H2O mm rpm N volt ampere1

3

0 58 1340 0.18 7.80 0.012 1 60 1115 0.39 3.80 1.553 2 60 1010 0.59 2.60 2.604 3 60 900 0.63 1.45 3.005 4 60 860 0.61 0.80 3.106 5 60 800 0.61 0.55 3.157

4

0 58 1650 0.10 9.10 0.018 1 61 1550 0.39 5.50 1.859 2 62 1490 0.53 3.85 3.10

10 3 62 1480 0.57 2.40 3.6511 4 62 1460 0.63 1.86 4.3512 5 63 1400 0.78 1.40 4.8013

5

0 59 1880 0.15 10.40 0.0114 1 60 1820 0.47 6.95 2.0015 2 63 1760 0.59 4.60 3.3516 3 64 1730 0.71 3.55 4.3517 4 64 1720 0.74 2.45 4.8518 5 64 1700 0.77 1.85 5.40

b. Data bukaan 75% pada head 3, 4 dan 5


No. H Jumlah h n F V I

23



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

Lampum.H2O mm rpm N volt ampere1

3

0 52 1230 0.49 6.80 0.012 1 55 1045 0.71 3.31 1.433 2 55 920 0.78 1.85 2.254 3 55 840 0.79 0.95 2.605 4 55 775 0.81 0.56 2.706 5 55 730 0.83 0.42 2.807

4

0 51 1555 0.41 7.92 0.018 1 55 1430 0.63 4.60 1.709 2 56 1370 0.78 3.00 2.75

10 3 57 1280 0.92 2.00 3.4011 4 58 1275 0.98 1.44 3.9012 5 58 1250 1.02 1.09 4.3513

5

0 53 1810 0.39 9.03 0.0114 1 58 1720 0.65 5.30 1.4815 2 59 1695 0.78 3.54 3.0016 3 59 1690 0.84 2.65 3.8517 4 59 1680 0.90 1.93 4.3618 5 60 1660 0.94 1.44 4.80

c. Data bukaan 50% pada head 3, 4 dan 5


No. H Jumlah h n F V I

24



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

Lampum.H2O mm rpm N volt ampere1

3

0 47 1050 0.16 6.25 0.012 1 49 680 0.35 1.99 1.133 2 49 530 0.47 0.65 1.514 3 49 495 0.51 0.35 1.615 4 49 480 0.52 0.27 1.726 5 49 460 0.58 0.23 1.847

4

0 49 1350 0.16 7.44 0.018 1 50 1200 0.37 3.70 1.559 2 51 1020 0.55 2.27 2.49

10 3 51 950 0.63 1.31 2.9011 4 51 905 0.67 0.91 3.3012 5 51 900 0.69 0.65 3.5113

5

0 48 1660 0.18 8.80 0.0114 1 50 1495 0.41 4.83 1.7215 2 52 1415 0.55 3.34 2.8616 3 53 1320 0.63 2.23 3.6017 4 54 1236 0.80 1.68 4.1518 5 55 1228 0.82 1.21 4.54

1.8.2 Perhitungan Ralat

Contoh Perhitungan Ralat

Data yang digunakan sebagai contoh perhitungan ralat adalah sebagai berikut:

Data pada bukaan 100%, H = 3 mH2O, dengan jumlah lampu = 5

• Ralat putaran

n = 800 rpm

∆ n = 0.5

Ralat Nisbi = ∆ n / n x 100 % = 0,5/800 x 100% = 0.06 %

Keseksamaan = 100% - Ralat Nisbi = 100% - 0.06% = 99.94 %

• Ralat Ketinggian

h = 60

Δ h = 0.5

Ralat Nisbi = ∆ h / h x 100 % = 0,5/60 x 100% = 0.83 %

25



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

Keseksamaan = 100% - Ralat Nisbi = 100% - 0.83% = 99.17 %

• Ralat Gaya

F = 0,61

∆ F = 0.005

Ralat Nisbi = ∆ F / F x 100 % = 0,005/0,61 x 100% = 0.82 %

Keseksamaan = 100% - Ralat Nisbi = 100% - 5 % = 99.18 %

Hasil perhitungan ralat

a. Ralat Putaran

Tabel 1.5 Ralat putaran Bukaan 100%, H = 3 m.H2O

No.Bukaan H Jumlah

Lampun Δn Ralat nisbi Keseksamaan

% m.H2O rpm rpm % %1

100

3 0 1340 0.5 0.04 99.962 3 1 1115 0.5 0.04 99.963 3 2 1010 0.5 0.05 99.954 3 3 900 0.5 0.06 99.945 3 4 860 0.5 0.06 99.946 3 5 800 0.5 0.06 99.94


No. Bukaan H Jumlah Lampu

n Δn Ralat nisbi Keseksamaan% m.H2O rpm rpm % %

1

100

4 0 1650 0.5 0.03 99.972 4 1 1550 0.5 0.03 99.973 4 2 1490 0.5 0.03 99.974 4 3 1480 0.5 0.03 99.975 4 4 1460 0.5 0.03 99.976 4 5 1400 0.5 0.04 99.96


No.Bukaan H Jumlah


% m.H2O rpm rpm % %1 100 5 0 1880 0.5 0.03 99.972 5 1 1820 0.5 0.03 99.973 5 2 1760 0.5 0.03 99.97

26



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

4 5 3 1730 0.5 0.03 99.975 5 4 1720 0.5 0.03 99.976 5 5 1700 0.5 0.03 99.97


No.Bukaan H Jumlah



75

3 0 1230 0.5 0.04 99.962 3 1 1045 0.5 0.05 99.953 3 2 920 0.5 0.05 99.954 3 3 840 0.5 0.06 99.945 3 4 775 0.5 0.06 99.946 3 5 730 0.5 0.07 99.93



n Δn Ralat nisbi Keseksamaan% m.H2O rpm rpm % %

1

75

4 0 1555 0.5 0.03 99.972 4 1 1430 0.5 0.03 99.973 4 2 1370 0.5 0.04 99.964 4 3 1280 0.5 0.04 99.965 4 4 1275 0.5 0.04 99.966 4 5 1250 0.5 0.04 99.96


No.Bukaan H Jumlah


% m.H2O rpm rpm % %1 75 5 0 1810 0.5 0.03 99.972 5 1 1720 0.5 0.03 99.973 5 2 1695 0.5 0.03 99.974 5 3 1690 0.5 0.03 99.97

27



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

5 5 4 1680 0.5 0.03 99.976 5 5 1660 0.5 0.03 99.97


No.Bukaan H Jumlah



75

3 0 1050 0.5 0.05 99.952 3 1 680 0.5 0.07 99.933 3 2 530 0.5 0.09 99.914 3 3 495 0.5 0.10 99.905 3 4 480 0.5 0.10 99.906 3 5 460 0.5 0.11 99.89


No.Bukaan H Jumlah



75

4 0 1350 0.5 0.04 99.962 4 1 1200 0.5 0.04 99.963 4 2 1020 0.5 0.05 99.954 4 3 950 0.5 0.05 99.955 4 4 905 0.5 0.06 99.946 4 5 900 0.5 0.06 99.94


No.Bukaan H Jumlah


% m.H2O rpm rpm % %1 75 5 0 1660 0.5 0.03 99.972 5 1 1495 0.5 0.03 99.973 5 2 1415 0.5 0.04 99.964 5 3 1320 0.5 0.04 99.965 5 4 1236 0.5 0.04 99.96

28



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

6 5 5 1228 0.5 0.04 99.96

b. Ralat ketinggian

Tabel 1.14 Ralat ketinggian Bukaan 100%, H = 3 m.H2O

No.Bukaan H Jumlah

Lampuh Δh Ralat nisbi Keseksamaan

% m.H2O mm mm % %1

100

3 0 58 0.5 0.86 99.142 3 1 60 0.5 0.83 99.173 3 2 60 0.5 0.83 99.174 3 3 60 0.5 0.83 99.175 3 4 60 0.5 0.83 99.176 3 5 60 0.5 0.83 99.17



h Δh Ralat nisbi Keseksamaan% m.H2O mm mm % %

1

100

4 0 58 0.5 0.86 99.142 4 1 61 0.5 0.82 99.183 4 2 62 0.5 0.81 99.194 4 3 62 0.5 0.81 99.195 4 4 62 0.5 0.81 99.196 4 5 63 0.5 0.79 99.21


No.Bukaan H Jumlah


% m.H2O mm mm % %1

100

5 0 59 0.5 0.85 99.152 5 1 60 0.5 0.83 99.173 5 2 63 0.5 0.79 99.214 5 3 64 0.5 0.78 99.225 5 4 64 0.5 0.78 99.226 5 5 64 0.5 0.78 99.22

29



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010


No.Bukaan H Jumlah


% m.H2O mm mm % %1

75

3 0 52 0.5 0.96 99.042 3 1 55 0.5 0.91 99.093 3 2 55 0.5 0.91 99.094 3 3 55 0.5 0.91 99.095 3 4 55 0.5 0.91 99.096 3 5 55 0.5 0.91 99.09



h Δh Ralat nisbi Keseksamaan% m.H2O mm mm % %

1

75

4 0 51 0.5 0.98 99.022 4 1 55 0.5 0.91 99.093 4 2 56 0.5 0.89 99.114 4 3 57 0.5 0.88 99.125 4 4 58 0.5 0.86 99.146 4 5 58 0.5 0.86 99.14


No.Bukaan H Jumlah


% m.H2O mm mm % %1

75

5 0 53 0.5 0.94 99.062 5 1 58 0.5 0.86 99.143 5 2 59 0.5 0.85 99.154 5 3 59 0.5 0.85 99.155 5 4 59 0.5 0.85 99.156 5 5 60 0.5 0.83 99.17

30



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010


No.Bukaan H Jumlah


% m.H2O mm mm % %1

50

3 0 47 0.5 1.06 98.942 3 1 49 0.5 1.02 98.983 3 2 49 0.5 1.02 98.984 3 3 49 0.5 1.02 98.985 3 4 49 0.5 1.02 98.986 3 5 49 0.5 1.02 98.98


No.Bukaan H Jumlah


% m.H2O mm mm % %1

50

4 0 49 0.5 1.02 98.982 4 1 50 0.5 1.00 99.003 4 2 51 0.5 0.98 99.024 4 3 51 0.5 0.98 99.025 4 4 51 0.5 0.98 99.026 4 5 51 0.5 0.98 99.02


No.Bukaan H Jumlah


% m.H2O mm mm % %1

50

5 0 48 0.5 1.04 98.962 5 1 50 0.5 1.00 99.003 5 2 52 0.5 0.96 99.044 5 3 53 0.5 0.94 99.065 5 4 54 0.5 0.93 99.076 5 5 55 0.5 0.91 99.09

c. Ralat Gaya

31



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

Tabel 1.23 Ralat gaya Bukaan 100%, H = 3 m.H2O

No.Bukaan H Jumlah

LampuF ΔF Ralat nisbi Keseksamaan

% m.H2O N N % %1

100

3 0 0.18 0.005 2.83 97.172 3 1 0.39 0.005 1.27 98.733 3 2 0.59 0.005 0.85 99.154 3 3 0.63 0.005 0.80 99.205 3 4 0.61 0.005 0.82 99.186 3 5 0.61 0.005 0.82 99.18



F ΔF Ralat nisbi Keseksamaan% m.H2O N N % %

1

100

4 0 0.10 0.005 5.10 94.902 4 1 0.39 0.005 1.27 98.733 4 2 0.53 0.005 0.94 99.064 4 3 0.57 0.005 0.88 99.125 4 4 0.63 0.005 0.80 99.206 4 5 0.78 0.005 0.64 99.36


No.Bukaan H Jumlah


% m.H2O N N % %1

100

5 0 0.15 0.005 3.40 96.602 5 1 0.47 0.005 1.06 98.943 5 2 0.59 0.005 0.85 99.154 5 3 0.71 0.005 0.71 99.295 5 4 0.74 0.005 0.68 99.326 5 5 0.77 0.005 0.65 99.35


No. Bukaan H Jumlah F ΔF Ralat nisbi Keseksamaan

32



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

Lampu% m.H2O N N % %1

75

3 0 0.49 0.005 1.02 98.982 3 1 0.71 0.005 0.71 99.293 3 2 0.78 0.005 0.64 99.364 3 3 0.79 0.005 0.63 99.375 3 4 0.81 0.005 0.61 99.396 3 5 0.83 0.005 0.60 99.40



F ΔF Ralat nisbi Keseksamaan% m.H2O N N % %

1

75

4 0 0.41 0.005 1.21 98.792 4 1 0.63 0.005 0.80 99.203 4 2 0.78 0.005 0.64 99.364 4 3 0.92 0.005 0.54 99.465 4 4 0.98 0.005 0.51 99.496 4 5 1.02 0.005 0.49 99.51


No.Bukaan H Jumlah


% m.H2O N N % %1

75

5 0 0.39 0.005 1.27 98.732 5 1 0.65 0.005 0.77 99.233 5 2 0.78 0.005 0.64 99.364 5 3 0.84 0.005 0.59 99.415 5 4 0.90 0.005 0.55 99.456 5 5 0.94 0.005 0.53 99.47


No.Bukaan H Jumlah


% m.H2O N N % %

33



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

1

50

3 0 0.16 0.005 3.19 96.812 3 1 0.35 0.005 1.42 98.583 3 2 0.47 0.005 1.06 98.944 3 3 0.51 0.005 0.98 99.025 3 4 0.52 0.005 0.96 99.046 3 5 0.58 0.005 0.86 99.14


No.Bukaan H Jumlah


% m.H2O N N % %1

50

4 0 0.16 0.005 3.19 96.812 4 1 0.37 0.005 1.34 98.663 4 2 0.55 0.005 0.91 99.094 4 3 0.63 0.005 0.80 99.205 4 4 0.67 0.005 0.75 99.256 4 5 0.69 0.005 0.73 99.27


No.Bukaan H Jumlah


% m.H2O N N % %1

50

5 0 0.18 0.005 2.83 97.172 5 1 0.41 0.005 1.21 98.793 5 2 0.55 0.005 0.91 99.094 5 3 0.63 0.005 0.80 99.205 5 4 0.80 0.005 0.62 99.386 5 5 0.82 0.005 0.61 99.39

1.8.3 Analisa

Data yang digunakan dalam analisa mengambil 1 sampel data yaitu data pada

bukaan 100%, H = 3 mH2O, dengan jumlah lampu = 5

34



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

a. Putaran rpm (n)

n = 800 rpm

b. Debit aliran (Q)

Gambar 1.19 Grafik Analisa Weirs

Dari grafik kalibrasi weir didapat ; y = 7 . 10-6 (x)2.2702

Dimana y = Q (m3/menit)

x = h (mm)

Maka untuk h = 60 mm

Q = 7 . 10-6 . (60)2.2702 . (1/60)

Q = 0.00127 m3/s

c. Daya air (WHP)

Daya Air (WHP)

WHP = ρ.g.Q.H

Dimana :

ρ = 1000 kg/m3

g = 9,81 m/s2

Q = 0,00127 m3/s

H = 3 mH2O

Sehingga,

35



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

ms

m

s

m

m

kgWHP 4.00127,0.81,9.1000

3

23=

WHP = 37.368 Watt

d. Torsi (T)

T = F . r

Dimana F = 0,61 N

r = 32 cm = 0,32 m

maka, T = 0,61 x 0,32 = 0,195 Nm

e. Daya keluar (BHP)

BHP = 60

...2 Tnπ

= 60

195,0.800.14,3.2

= 16.3 Watt

f. Daya listrik (PEL)

Pel = Vj . Ij

= 0.55 volt . 3.15 A

= 1.733 watt

g. Efisiensi Turbin (ηT)

ηT = daya mekanik / daya air .100%

= WHP

BHP x 100 %

= 3683.37

3.16x 100% = 43.61 %

h. Efisiensi total / system eficiency (ηe)

36



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

ηe = WHP

Pelx 100 %

= 368.37

733.1 x 100%

= 4.64 %

i. Efisiensi generator (ηG)

ηG = BHP

PelX 100 %

= 3.16

733.1 x 100%

= 10.63 %

37



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010Tabel Hasil Perhitungan

Tabel 1.32 Hasil perhitungan untuk bukaan 100%

No.Bukaan H

Jumlah Lampu

h n F V I Q WHP TorsiBHP

P EL η T η e η G

% m.H2O mmrpm N volt A m3/s Watt Nm

Watt

Watt % % %

1

100

3

0 58134

0 0.18 7.80 0.01 0.00118 34.60 0.057 7.93 0.0822.9

1 0.23 0.98

2 1 60111

5 0.39 3.80 1.55 0.00127 37.37 0.12614.6

5 5.8939.2

215.7

640.1

9

3 2 60101

0 0.59 2.60 2.60 0.00127 37.37 0.18819.9

1 6.7653.2

818.0

933.9

5

4 3 60 900 0.63 1.45 3.00 0.00127 37.37 0.20118.9

3 4.3550.6

511.6

422.9

8

5 4 60 8600.61 0.80

3.10

0.00127

37.37

0.195

17.52 2.48

46.88 6.64

14.16

6 5 60 800 0.61 0.55 3.15 0.00127 37.37 0.19516.3

0 1.7343.6

1 4.6410.6

3

7

4

0 58165

0 0.10 9.10 0.01 0.00118 46.13 0.031 5.42 0.0911.7

5 0.20 1.68

8 1 61155

0 0.39 5.50 1.85 0.00132 51.73 0.12620.3

710.1

839.3

819.6

749.9

5

9 2 62149

0 0.53 3.85 3.10 0.00137 53.67 0.17026.4

411.9

449.2

522.2

445.1

5

10 3 62148

0 0.57 2.40 3.65 0.00137 53.67 0.18228.2

0 8.7652.5

516.3

231.0

6

11 4 62146

0 0.63 1.86 4.35 0.00137 53.67 0.20130.7

0 8.0957.2

015.0

726.3

5

12 5 63140

00.78 1.40

4.80

0.00142

55.66

0.251

36.80 6.72

66.12

12.07

18.26

188 10.4 15.4

38



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

1.8.4 Grafik dan Analisa Grafik

a. Grafik Hubungan n-Q pada H = 3 mH2O untuk variasi bukaan vane

Gambar 1.20 Grafik Hubungan n-Q pada H=3 mH2O untuk variasi bukaan vane

Pada grafik digambarkan bukaan sudu 100% dengan warna biru, bukaan sudu 75%

dengan warna merah dan bukaan sudu 50% dengan warna merah hijau. Dengan mengetahui

nilai putaran (n) dan debit (Q) maka akan diketahui titik dan korelasinya. Bukaan sudu

100% menghasilkan debit lebih besar dibandingkan dengan bukaan 75% dan 50%.

Dengan bertambah besarnya putaran poros motor, maka tinggi air dalam reservoir

berkurang ketinggiannya (h) sehingga debit yang dihasilkan akan menurun.

( )60

1..10.7 2702,26 hQ −=

b. Grafik Hubungan n-T pada H = 3 mH2O dengan variasi bukaan vane

39



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

Gambar 1.21 Grafik Hubungan n-T pada H = 3 mH2O dengan variasi bukaan vane

Pada grafik hubungan antara putaran dengan torsi digambarkan bukaan sudu

100% dengan warna biru, bukaan 75% dengan warna merah dan bukaan 50% dengan

warna hijau. Dengan mengetahui nilai n dan torsi maka akan diketahui titik dan

korelasinya. Pada bukaan 75% diketahui lebih besar torsinya daripada bukaan 100% dan

50%.

Alasan mengapa pada 75% lebih besar karena adanya kesalahan dalam

pengamatan data dan kemungkinan terjadinya error pada alat ukur.

Semakin kecil putaran poros maka gaya yang dihasilkan makin rendah maka torsi

pun ikut menurun. Sebab torsi dipengaruhi besarnya gaya.

c. Grafik Hubungan n-WHP pada H = 3 m.H2O untuk variasi bukaan vane

40



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

Gambar 1.22 Grafik Hubungan n-WHP pada H = 3 m.H2O untuk variasi bukaan vane

Pada grafik hubungan antara putaran dengan daya hidrolisis air (WHP)

digambarkan bukaan sudu 100% dengan warna biru, bukaan sudu 75% dengan warna

merah dan bukaan sudu 50% dengan warna hijau. Seperti halnya pada grafik n-Q,

besarnya WHP dipengaruhi oleh debit (Q).

Dengan semakin besarnya putaran, debit yang dihasilkan akan menurun yang

akan berdampak dengan menurunnya WHP. Dan semakin besar debit maka akan semakin

besar nilai WHP. Pada bukaan 100% akan lebih besar nilai WHP dibanding dengan

bukaan 75% dan 50%.

d. Grafik Hubungan H-ηt pada Lampu 5 dengan variasi bukaan vane

41



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

Gambar 1.23 Grafik Hubungan H-ηt pada Lampu 5 dengan variasi bukaan vane

Pada grafik digambarkan besarnya nilai efisiensi turbin untuk beberapa variasi

bukaan (100%, 75%, 50%) dan beberapa besar head. Nilai efisiensi turbin untuk head 3,

5,dan 6 mH2O dengan variasi bukaan 100% berwarna biru, untuk bukaan 75% berwarna

merah, sedangkan untuk bukaan 50% berwarna hijau. Head dengan besar 4 mH2O

memiliki nilai yang lebih besar dari pada head 4 dan 5 mH2O untuk beberapa variasi

bukaan. Dan bukaan 75% memiliki nilai efisiensi lebih baik



Dengan semakin besarnya head, maka besarnya gaya hidrolisis air (WHP) makin

besar dan efisiensi pun menjadi lebih besar pula.

e. Grafik Hubungan H-ηt pada Lampu 1 untuk variasi bukaan

42



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

Gambar 1.24 Grafik Hubungan H-ηt pada Lampu 1 untuk variasi bukaan

Pada grafik digambarkan besarnya nilai efisiensi turbin untuk beberapa variasi

bukaan (100%, 75%, 50%) dan beberapa besar head. Nilai efisiensi turbin untuk head 3, 4

dan 5 mH2O dengan variasi bukaan 100% berwarna biru, untuk bukaan 75% berwarna

merah, sedangkan untuk bukaan 50% berwarna hijau. Head dengan besar 5 mH2O

memiliki nilai yang lebih besar dari pada head 3 dan 5 mH2O untuk beberapa variasi

bukaan. Dan bukaan 75% memiliki nilai efisiensi lebih baik.



Dengan semakin besarnya head, maka besarnya gaya hidrolisis air (WHP) makin

besar dan efisiensi pun menjadi lebih besar pula.

f. Grafik Isoefisiensi H = 5 mH2O

43



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

Gambar 1.25 Grafik Isoefisiensi H = 5 mH2O

Pada grafik isoefisiensi H = 6 mH2O, digambarkan bukaan sudu 100% dengan

warna biru , bukaan sudu 75% dengan warna merah dan bukaan sudu 50% dengan warna

hijau. Dan garis isoefisiensi digambarkan dengan warna ungu yang menghubungkan titik

ke lima dari masing-masing grafik bukaan. Untuk masing-masing efisiensi memotong garis

hubungan antara putaran (n) dengan debit (Q) untuk masing-masing bukaan.

Efisiensi yang sama terjadi pada Head (H) 5 mH2O dengan besar 46-64% pada

pembebanan lampu 1 dengan variasi bukaan 100%, 75%, dan 50%.

1.9 Kesimpulan Dan Saran

1.9.1 Kesimpulan

a. Persentase vane bukaan 100% akan menghasilkan daya yang lebih besar

dibandingkan dengan persentase vane bukaan 75% dan 50 %

b. Daya yang lebih besar akan menghasilkan torsi yang lebih besar.

c. Effisiensi tertinggi terjadi pada :

44



KELOMPOK 7 (TUJUH)

TAHUN 2010

H = 4 mH2O

Q = 0.00118lt/s

T = 0.326 N.m

BHP = 42.71 watt

WHP = 46.133 watt

dengan efisiensi: 92.59 % pada bukaan: 75%

d. Nilai gaya bertambah sebanding dengan bertambahnya lampu dikarnakan daya

keluaran turbin yang dibutuhkan tergantung besarnya nilai arus (I) dan

hambatan (R). Dengan rumus :

P = I2 R

1.9.2 Saran

a. Agar mesin tetap stabil sebaiknya di tambah stabilizer.

b. Kurangnya kalibrasi pada alat ukur dan mesinnya, karena pada suatu

pengukuran kesalahan dengan selisih 0,01 akan berpengaruh besar pada

pengukuran torsi dan effisiensi.

c. Karena percobaan manual maka praktikan harus benar – benar teliti, agar

kesalahan dalam perhitungan dapat dihindari.

d. Setelah melaksanakan praktikum hendak membersihkan peralatan dan

perlengkapan dengan tertib.

e. Pengkonversian satuan pengukuran hendaknya dilakukan dengan teliti sehingga

tidak mengakibatkan kesalahan pengolahan data pada proses selanjutnya.

45

59221779 bab i turbin francis 2

Documents