hidrolika saluran tertutup -...
TRANSCRIPT
UMUM
Turbin air telah dikembangkan sejak abad ke-19 dan digunakan secara
luas terutama untuk pembangkit listrik
Di dalam pembangkit listrik, tenaga air digunakan untuk memutar
turbin.
Untuk mendapatkan kecepatan yang besar untuk memutar turbin,
pada ujung pipa diberi curat
UMUM
Dengan menganggap kehilangan tenaga sekunder diabaikan, tinggi
tekanan efektif H adalah sama dengan tinggi statis Hs dikurangi
kehilangan tenaga akibat gesekan hf
H = Hs-hf
Persamaan Turbin Kehilangan tenaga hf menggunakan Darcy-Weisbach
ℎ𝑓 = 𝑓𝐿
𝐷
𝑉2
2𝑔=8𝑓𝐿𝑄2
𝑔𝜋2𝐷5
Dengan 𝑉 =𝑄
𝐴=
𝑄
𝜋𝐷2/4
Maka tinggi tekanan efektif adalah
𝐻 = 𝐻𝑠 −8𝑓𝐿𝑄2
𝑔𝜋2𝐷5
Daya pada curat adalah𝐷 = 𝑄𝐻𝛾 (𝑘𝑔𝑓𝑚/𝑑)dimana :Q : debit aliran (m3/detik)H : tinggi tekanan efektif (m) : berat jenis zat cair (kgf/m3)
Persamaan Turbin
Jika satuan berupa hp (horse power) maka:
𝐷 =𝑄𝐻𝛾
75(ℎ𝑝)
Apabila efisiensi turbin adalah , maka daya yang diberikan turbin
adalah:
𝐷 =𝑄𝐻𝛾𝜂
75(ℎ𝑝)
Sehingga persamaan diatas disubstitusi menghasilkan:
𝐷 =𝑄𝛾𝜂
75𝐻𝑠 −
8𝑓𝐿𝑄2
𝑔𝜋2𝐷5
Soal dan Penyelesaian
Pipa horizontal AB dengan panjang 2000m dan diameternya 50cm
menghubungkan waduk di ujung A dan mesin hidraulis (turbin) di
ujung B
Muka air waduk adalah pada 60m di atas ujung pipa A.
Debit aliran adalah 500 l/d
Hitung daya turbin apabila efisiensinya 90% dan koefisien gesekan
f=0,020
Soal dan Penyelesaian
Diameter pipa D= 50cm = 0,5m
Debit aliran Q = 500 l/d = 0,5m3/d
Panjang pipa L = 2000m
Tinggi energy total (statis) Hs = 60m
Koefisien gesekan f = 0,02
Efisiensi turbin = 90%
Kehilangan tenaga pada pengaliran melalui pipa
ℎ𝑓 =8𝑓𝐿𝑄2
𝑔𝜋2𝐷5=8𝑥0,020𝑥2000𝑥0,52
𝑔𝑥𝜋2𝑥0,55= 26,44𝑚
Soal dan Penyelesaian
Tinggi tekanan netto yang dikeluarkan untuk memutar turbin
𝐻 = 𝐻𝑠 − ℎ𝑓 = 60 − 26,44 = 33,56
Daya yang bisa dibangkitkan oleh turbin:
𝑃 =𝑄𝐻𝛾𝜂
75=0,5𝑥33,56𝑥1000𝑥0,9
75= 201,36ℎ𝑝
Soal dan Penyelesaian - 2 Air dari waduk dialirkan melalui pipa sepanjang 1500m untuk
memutar turbin
Elevasi muka air di waduk adalah 100m di atas elevasi ujung pipa yang
dihubungkan dengan turbin.
Debit aliran adalah 0,1m3/d dan koefisien gesekan f = 0,015
Jika diharapkan daya yang dihasilkan turbin minimal 100hp,
berapakah diameter pipa? Jika efisiensi turbin 90%
Soal dan Penyelesaian - 2
Panjang pipa L = 1500m
Debit aliran Q = 500 l/d = 0,5m3/d
Koefisien gesekan f = 0,02
Tinggi energi total (statis) Hs = 60m
Efisiensi turbin = 90%
Kehilangan tenaga pada pengaliran melalui pipa
ℎ𝑓 =8𝑓𝐿𝑄2
𝑔𝜋2𝐷5=8𝑥0,015𝑥1500𝑥0,12
𝑔𝑥𝜋2𝑥𝐷5=0,018591
𝐷5