laporan turbin kelompok 5 (1).doc

LAPORAN PRAKTIKUM TURBIN FRANCIS

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Tinjauan Umum

Praktikum sangat membantu dalam mendapatkan gambaran umum yang

nyata tentang alat/mesin yang dipelajari dibangku kuliah, dengan demikian

dalam praktikum turbin air, mahasiswa (praktikan) selain dapat melihat proses

kerja yang sesungguhnya, mereka juga akan dapat ingatan yang tidak mudah

hilang tentang turbin air, khususnya tipe Francis. Dan cara kerjanya

merupakan salah satu hal yang harus dikuasai, untuk itu dalam praktikum ini,

praktikan diharap untuk aktif dan menguasai terlebih dahulu dasar-dasar

praktikan yang akan dilakukan. Peran praktikan juga sangat penting dalam hal

ide/saran.

1.2 Tujuan Percobaan

1. Memperoleh grafik yang menunjukan hubungan antara kecepatan putar

turbin terhadap daya yang dapat dibangkitkan pada head konstan.


turbin terhadap efisiensi terhadap head konstan.

3. Mengetahui grafik yang menunjukan hubungan antara kecepatan putar

turbin terhadap efisiensi pada variasi guide vane yang berbeda.


turbin terhadap daya yang dapat dibangkitkan pada guide vane yang

berbeda.


turbin terhadap daya yang dapat dibangkitkan pada head drop yang

berbeda.


turbin terhadap efisiensi pada head drop yang berbeda.

7. Mampu melakukan analisa hasil percobaan.

LABORATORIUM MESIN-MESIN FLUIDA SEMESTER GENAP

TEKNIK MESIN UNIVERSITAS BRAWIJAYA 2011/2012


BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Dasar Teori

2.1.1 Pengertian Turbin Air

Turbin air adalah suatu mesin konversi energi yang berfungsi

mengkonversikan atau mengubah bentuk energi potensial (head) yang

dimiliki air ke bentuk energi mekanik pada poros turbin.energi

potensial yang tersimpan pada fluida yang diam pada ketinggian

tertentu. Energi tersebut dapat menjadi energy kinetic secara perlahan-

lahan dengan mengalirkan ke tempat yang lebih rendah. Energi yang

berbentuk tersebut nantinya digunakan untuk memutar turbin dari

turbin memutar poros yang di hubungkan ke generator.

2.1.2 Klasifikasi Turbin Air dan Aplikasi Kerjanya

Turbin air dapat dibedakan menjadi 2 yaitu:

1. Turbin Impuls

Turbin impuls adalah turbin yang dimana proses aliran fluida

kerjanya (penurunan tekanan) yang terjadi pada sudu-sudu tetapnya.

Turbin impuls cocok untuk head yang tinggi dengan kapasitas yang

relative rendah. Jenis turbin ini mengubah air dari head yang tinggi

menjadi semburan kecepatan yang tinggi pada nozzle

a. Turbin Pelton

Turbin ini mempunyai dua bagian utama yaitu runner dan

nozzle runner.Runner terdiri dari poros, tangki, piringan dan

beberapa mangkuk. Turbin pelton terutama digunakan untuk

memanfaatkan potensi air yang memiliki head tinggi.




Gambar 2.1 : Turbin Pelton

Sumber:http://www.topomatika.hr/Applications/Images/Big/

turbine_02-b.jpg

b. Turbin Michell-Banki

Turbin jenis ini sering disebut dengan turbin arus lintang

(cross flow), karena fluida yang bekerja yaitu air menggerakkan

sudu runner melewati pengarah sehingga seolah - olah terdapat

fluida yang datang dari dua aliran yang berbeda.

Turbin Michell-Banki terdiri dari runner, dan nozzle. Prinsip

kerjanya yaitu air yang keluar dari nozzle ditumbukkan ke runner

sehingga terjadi perubahan energi, dari energi kinetik air menjadi

energi mekanik pada poros runner. turbin ini banyak digunakan

pada head rendah hingga menengah.

Gambar 2.2 : Turbin Crossflow

Sumber:http://w30.indonetwork.co.id/pdimage/07/1283907_t14.jpg



http://w30.indonetwork.co.id/pdimage/07/1283907_t14.jpg

http://www.topomatika.hr/Applications/Images/Big/turbine_02-b.jpg

http://www.topomatika.hr/Applications/Images/Big/turbine_02-b.jpg


c. Kincir Air

Kincir air memiliki ciri konstruksi yang sederhana dan

memiliki diameter yang besar. Prinsip kerja dari kincir air yaitu

pancaran air ditumbukan ke mangkok mangkok yang dipasang

pada rotor, sehingga terjadi perubahan energi kinetic menjadi

energi mekanik. Kincir air banyak dimanfaatkan untuk head dan

kapasitas yang relative kecil, biasanya tenaga yang dihasilkan

kincir air berkisar antar 1-3 kW. Kincir air bekerja pada putaran

rendah akibat diameter yang besar.

Gambar 2.3 : Kincir air

Sumber:

http://saharuljepara.files.wordpress.com/2009/02/electrvent.jpg



http://saharuljepara.files.wordpress.com/2009/02/electrvent.jpg


Macam-macam kincir air

Gambar 2.4 Macam – macam kincir air

Sumber :

http://www.fordendwatermill.co.uk/images/wheelshots.jpg

Overshot

Overshot adalah salah satu dari kincir air yang prinsip

kerjanya mendapatkan aliran fluida yang mengenai sudu bagian

atasnya sehingga fluida atau air tersebut membuat kincir air

berputar melawan arah jarum jam

Undershot

Undershot adalah salah satu dari kincir yang prinsip kerjanya

memanfaatkan aliran fluida. Dimana nantinya aliran fluida

mengenai bagian bawah dari sudu kincir sehingga membuat

kincir berputar searah jarum jam

Breast shot

Breast shot adalah jenis kincir air yang dikenai aliran fluida

ditengah atau dimuka dari sudu kincir air tersebut sehingga

membuat kincir air berputar searah jarum jam.

Pitch back

Pitch back adalah jenis kincir air yang prinsip kerjanya tidak

jauh beda dengan overshot. Akan tetapi disitu aliran fluida



http://www.fordendwatermill.co.uk/images/wheelshots.jpg


menegenai hampir di atas kincir air sehingga membuat kincir

air berputar searah jarum jam.

2. Turbin Reaksi

Turbin reaksi adalah turbin dimanja ekspansi dari fluida kerjanya

terjadi pada sudu tetap dan sudu gerak. Yang termasuk dalam turbin

reaksi yaitu Turbin francis, turbin propeller (aksial) dan turbin

Kaplan.

a. Turbin Francis

Turbin francis yaiut turbin yang dijkelilingi dengan sudu

pengarah dan semuanya terbenam ke dalam air. Turbin francis

digunakan untuk pemanfaatan potensi menengah. Turbin francis

sudah bisa dibuat dengan kecepatan putar yang tinggi.

Gambar 2.5 : Turbin Air Francis

Sumber: http://image.made-

in-china.com/2f0j00dMbatjZEZcGs/Small-Francis-Turbine.jpg

b. Turbin Propeller

Turbin propeller digunakan untuk pemanfaatan potensi hidro

yang memiliki head rendah dengan kapasitas aliran besar dan

putaran operasinya tidak terlalu tinggi.



http://image.made-in-china.com/2f0j00dMbatjZEZcGs/Small-Francis-Turbine.jpg

http://image.made-in-china.com/2f0j00dMbatjZEZcGs/Small-Francis-Turbine.jpg


Gambar 2.6 Turbin Propeller

Sumber:http://w14.itrademarket.com/pdimage/

85/1419385_propellerkpt500.jpg

c. Turbin Kaplan

Turbin kaplan adalah jenis turbin propeler dengan posisi sudu-

sudu jalan yang dapat diatur posisinya. Pengaturan sudu sudu roda

jalan dengan menggunakan tenaga hidrolikyang terletak pada poros

turbin. Karena sudu-sudu jalan dapat diubah , maka

karakteristiknya menguntungkan. Efisiensinya cukup stabil

walaupun terjadi perubahan yang besar. Head yang dibutuhkan

dalam pengoperasian yang baik dari turbin ini adalah lebih dari

20% dari head rencananya.

Gambar 2.7 : Turbin Kaplan

Sumber : http://en.wikipedia.org/wiki/Kaplan_turbine



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


Perbedaan turbin Impuls dengan turbin Reaksi

Gambar 2.8 Struktur Turbin Impuls dan Reaksi

Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Turbine

Turbin Impuls

Kecepatan putar rendah

Pressure Head dirubah menjadi velocity head seluruhnya

Saat air melewati sudu, tekanan yang melewati inlet dan outlet tidak

berubah

Mengubah energi kinetic air dengan pipa pancar (Nozzle)

Turbin Reaksi

Kecepatan putar tinggi

Hanya sebagian pressure head yang dikonversikan ke velocity head

Kecepatan dan tekanan air berubah selama melewati sudu-sudu

Mengubah pressure head dan kinetic air dengan sudu pengarah



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


2.2 Turbin Francis dan Prinsip Kerjanya

2.2.1 Bagian-bagian Turbin Francis

a. Runner (Bagian-bagian turbin air francis

Gambar 2.9 Runner

Sumber:http://i00.i.aliimg.com/photo/v0/220085406/

Francis_Turbine_Runner.jpg

Runner merupakan bagian dari mesin turbin francis yang dapat

berputar, pada runner terdapat sudu-sudu-sudu yang menghasilkan

gerak rotasi pada poros turbin akibat gaya reaksi dari aliran fluida.

b. Scroll Casing (rumah pompa)

Gambar 2.10 : Rumah Turbin

Sumber: http://www.gilkes.com/images/Francis%20-%20web

%20image.jpg



http://www.gilkes.com/images/Francis%20-%20web%20image.jpg

http://www.gilkes.com/images/Francis%20-%20web%20image.jpg

http://i00.i.aliimg.com/photo/v0/220085406/Francis_Turbine_Runner.jpg

http://i00.i.aliimg.com/photo/v0/220085406/Francis_Turbine_Runner.jpg


Merupakan saluran yang menyerupai rumah siput dengan bentuk

penampang melintang lingkaran.Bagian ini berfungsi menampung

fluida yang terlempar keluar sudu sudu jalan dan memaksimalkan

energi tekanan.

c. Guide Vane

Bagian yang berfungsi untuk mengarahkan aliran masuk fluida.

Guide blade dapat diatur atau diubah-ubah posisinya sehingga

mengatur kapasitas aliran juga.

Gambar 2.11: Guide vane

Sumber:http://rpmedia.ask.com/ts?u=/wikipedia/commons/thumb/

7/8/Francis_Turbine_Low_flow.jpg/120px-

Francis_Turbine_Low_flow.jpg



http://rpmedia.ask.com/ts?u=/wikipedia/commons/thumb/7/8/Francis_Turbine_Low_flow.jpg/120px-Francis_Turbine_Low_flow.jpg




d. Saluran Masuk (Inlet)

Gambar 2.12 : Inlet

2.2.2 Sumber: Laboratorium Mesin-Mesin Fluida

Saluran yang berfungsi untuk menyalurkan air ke turbin

e. Draft Tube

Draft tube berfungsi untuk meneruskan air dari turbin ke saluran

pembuangan dengan menggunakan tinggi air jatuh air.

Gambar 2.13 : Pipa Pelepas Air

Sumber: Laboratorium Mesin-Mesin Fluida



http://rpmedia.ask.com/ts?u=/wikipedia/commons/thumb/7/%0D8/Francis_Turbine_Low_flow.jpg/120px-Francis_Turbine_Low_flow.jpg

http://rpmedia.ask.com/ts?u=/wikipedia/commons/thumb/7/%0D8/Francis_Turbine_Low_flow.jpg/120px-Francis_Turbine_Low_flow.jpg


2.2.2 Prinsip Kerja Turbin Francis

Prinsip kerja turbin Francis yaitu memakai proses tekanan lebih air

masuk ke rongga jalan sebagai energy jatuh (head drop) yang

menyimpan energy potensial, kemuudian di ubah menjadi energy

kinetic dari sudu dalam (sudu diam ) maka kecepatan air melewati sudu

diam menjadi lebih cepat sehingga bisa memutar sudu gerak. Dari

putaran sudu gerak tersebut nantinya akan merubah energy kinetic

menjadi energy mekanik sehungga menghasilkan daya.

Pada sisi luar roda jalan terdapat tekanan yang rendah kurang dari 1

atm dan kecepatan aliran yang tinggi. Sedangkan pada sisi lubang

masuk akan berkurang sehingga tekananya naik,maka air dapat

dialirkan keluar lewat saluran bawah. Dan berbagai perubahan energi-

energi yang terjadi pertama dari tendon dia atas air mengalir ke bawah

dan disitu air memiliki yang namanya energy potensial dan energy

kinetic, kemudian air tersebut masuk ke pipa masuk(inlet) dan

kemudian melewati sudu-sudu dari turbin francis. Setelah melewati

sudu diam menjadi lebih cepat dan mengenai sudu gerak sehingga

energy kinetik menjadi energi mekanik sehingga menghasilkan daya.

2.3 Teori Persamaan yang Mendukung Percobaan

2.3.1 Persamaan Bernoulli

Persamaan Bernoulli bermula dari suatu persamaan energi fluida

incompreesible dalam aliran steady yang menyatakan bahwa total yang

perpartisipasi adalah tetap sepanjang satuann jarak.

Pada aliran air dalam piapa diambil suatu selisih ketinggian 2 antara

tinggi air atas dan air bawah maka menurur Bernoulli aliran tersebut

yaitu :

Energi potensial + Energi kinetik + Energi tekanan yang besarnya

konstan

m.g.h + P.V + ½.m.V2 = konstan




Persamaan energi spesifik :

Dimana : P = Tekanan (N/m2)

H = ketinggian (m)

g = Percepatan gravitasi (m/s2)

V = Kecepatan Aliran (m/s)

= . g (kg/m2.s2)

Syarat-syarat hukum Bernoulli :

1. Aliran steady

2. Alirannya streamline

3. Incompressible

4. Adiabatis

Jadi persamaan Bernoulli pada setiap saat dan tiap posisi yang

ditinjau dari suatu aliran incompressible dengan tanpa adanya gesekan

adalah pipa akan memiliki jumlah energi ketinggian tempat, tekanan,

dan kecepatan yang sama.

2.3.2 Persamaan Kontinuitas

Persamaan ini adalah suatu ungkapan matematik mengenai hal-hal

jumlah netto massa yang mengalir dalam permukaan terbatas sama

dengan pertambahan masa dalam permukaan itu volume fluida masuk

dalam sistem adalah sama dengan volume yang keluar sistem

ρ1.V1.A1= ρ2.V2.A2

Keterangan: m = massa jenis ( )




v =kecepatan fluida

V =kecepatan rata-rata penampang ( )

A = Luas penampang (m2)

2.4 Rumus yang Digunakan

1. Head Drop Turbin (H)

Perhitungan ini mengabaikan perbedaan static head antara kedua buah titik

pengukuran.

2. Debit yang Melalui Orifice Plate (Q)

Dimana ∆P dalam satuan (mmHg)

3. Torsi (T)

Dimana : F = Gaya pengereman (N)

L = Panjang lengan gaya (m) = 0.248 m

4. Brake Horse Power (BHP)

Dimana : n = Kecepatan putar turbin (rpm)

5. Water Horse Power (WHP)

Dimana : = water g

g = Percepatan gravitasi (m/s2)

6. Efisiensi ()




BAB III

PELAKSANAAN PERCOBAAN

3.1 Variabel yang Diamati

Pada percobaan turbin air variable yang perlu diamati antara lain :

3.1.1 Variabel bebas

Varibel bebas adalah variabel yang tidak terikat oleh variabel yang

lain. Variablel bebas pada percobaan turbin Francis ini adalah putaran.

3.1.2 Variabel terikat

Varibel terikat adalah variabel yang dipengaruhi variabel bebasnya

atau variabel lainnya. Variabel terikat pada percobaan turbin Francis ini

adalah gaya pengereman,daya air,efisiensi.

3.1.3 Variabel kontrol

Variabel kontrol adalah variabel yang hasilnya tidak dipengaruhi

oleh variabel terikat yang tidak bisa ditentukan dengan keperluan yang

diinginkan. Dalam hal ini yang termasuk variabel kontrol adalah head

drop

3.2 Peralatan yang Digunakan

Alat-alat yang digunakan dalam percobaan turbin air adalah :

1. Pompa air tipe sentrifugal dengan motor listrik, sebagai penggerak.

Spesifikasi

Motor AC :

Model : C 160 MAH

Serial : B 29821

Output : 11 kilowatt

Putaran : 2900 rpm

Voltage : 380 V

Arus : 234 A

Frekuensi : 50Hz




Temperatur :80°c

Rating :MCR

Fase : 3

Insl. Class : F

2. Pipa penyalur air yang menghubungkan pompa dan turbin dimana

pada pipa tesebut dilengkapi dengan orifie plate beserta pengukur

tekanannya dan stop valve.

3. Turbin tipe Francis beserta pengukur tekanan dibagian-bagian turbin,

inlet, turbin discharge, dan beberapa titik di Guide Vane.

4. Brake Torque Force Spring Balance.

5. Bak penampung air.

6. Pipa penyalur yang menghubungkan bak penampung air dan pompa.

7. Hand tachometer untuk mengukur putaran poros turbin

3.3 Instalasi Alat Percobaan

1. Bak Penampung

Berfungsi untuk menampung air yang dialirkan

2. Pompa air Sentrifugal

Berfungsi untuk menghisap air dari bak penampungan dan mengalirkan ke

turbin.

3. Katup

Berfungsi untuk mengalirkan kapasitas air yang mengalir ke turbin yang

nantinya juga menentukan besarnya Head Drop.

4. Orifice Valve

Digunakan untuk mengubah energi fluida kerja menjadi energi mekanik

5. Manometer

Berfungsi untuk mengukur beda tekanan

6. Turbin Francis

Digunakan untuk mengubah energi fluida kerja menjadi mekanik




7. Dinamometer

Berfungsi untuk mengukur gaya

8. Pressure Gauge inlet

Berfungsi untuk mengukur tekanan masuk

9. Pressure Gauge outlet

Berfungsi untuk mengukur tekanan keluar

3.4 Langkah Percobaan

1. Pastikan semua instrumen pengukuran menunjukkan posisi nol ( 0 ) dan

katup discharge dalam keadaan tertutup penuh.

2. Atur bukaan guide vane sesuai dengan yang dikehendaki.

3. Hidupkan motor listrik penggerak pompa, kemudian buka katup

discharge secara perlahan-lahan sampai pada head drop yang

dikehendaki.

4. Pada head drop yang dikehendaki, catat besarnya putaran poros sebagai

putaran maksimumnya, kemudian catat data dari semua instrumen

pengukuran sebagai data pertama.

5. Kurangi putaran poros sebesar 10% dari putaran maksimumnya dengan

cara menambah beban pengereman. Ambil data-data yang diperlukan.

6. Ulangi langkah no. 5 sampai poros berhenti.

7. Setelah semua pengambilan data selesai dilakukan, atur kembali beban

pengereman seperti pada kondisi awal.

8. Tutup katup discharge dan matikan motor listrik penggerak pompa.

9. Percobaan selesai.




BAB V

PENGOLAHAN DATA

4.1 Data Hasil Percobaan

4.2 Pengolahan Data

Data Kelompok

(Terlampir)

Data Kelompok

(Terlampir)

4.2.1 Contoh Perhitungan

Perhitungan mengambil contoh data 1

1) Debit yang melalui orifice plate (Q)

Q = 3,521. (m3/jam)

= 3, 521.

= 36,25 m3/jam

2) Torsi (T)

T = F . L (N.m)



Bukaan GV = 11Head Drop (H) = 19

No n ΔP F (rpm) (mmHg) (N)1 2400 106 242 2200 129 313 2000 140 344 1800 148 415 1600 154 436 1400 158 457 1200 159 488 1000 164 509 800 165 5210 600 172 5411 400 177 5612 200 175 5813 0 162 59.5


= 24 . 0, 248

= 5,952 N.m

3) Brake Horse Power (BHP)

BHP = (2 . π . n . T) / 60 [Watt]

= (2 . 3,14 . 2400 . 5,952) / 60

= 1495,14 Watt

4) Water Horse Power (WHP)

WHP = (γ . Q . H) / 3600 [Watt]

= (9,8.1000 . 36,25 . 19) / 3600

= 1876,89 Watt

Keterangan : γ = ρair. g

ρ air = 1000

g = 9,8

5) Efisiensi (η)

η = (BHP / WHP) x 100 %

= (1495,14 / 1876,89) x 100% = 79,66%




A. Grafik hubungan antara putaran dengan daya poros (BHP)

Grafik diatas menunjukkan hubungan putaran poros turbin dengan daya

poros pada turbin. Sumbu X pada grafik menunjukkan putaran (rpm)

sedangkan pada sumbu Y menunjukkan BHP (watt).

Pada grafik dapat dilihat bahwa semakin tinggi putaran poros turbin

maka daya (BHP) yang dihasilkan oleh turbin semakin tinggi. Grafik

mengalami kenaikan hingga mencapai titik maksimum dari nilai daya poros

(BHP), kemudian grafik mengalami penurunan. Grafik mengalami kenaikan

diakibatkan karena pada awal putaran dari diam menuju berputar

membutuhkan gaya yang besar, sehingga torsi yang dihasilkan semakin

besar pula. Dimana hal ini sesuai dengan persamaan:

T = F . L dan BHP = (2π . n . T) / 60

Keterangan: F = Gaya (N)

L = Panjang lengan (m)

n = Putaran poros (rpm)

T = Torsi (Nm)

Semakin tinggi putaran maka akan menurunkan gaya yang dibutuhkan

hingga mencapai titik maksimum yang merupakan pertemuan antara

kenaikan putaran dan penurunan dari gaya. Setelah itu apabila putaran

semakin meningkat maka akan mengalami penurunan BHP. Hal ini

diakibatkan semakin meningkatnya putaran poros maka gaya yang

dihasilkan semakin menurun pula. Hal ini diakibatkan karena nilai putaran

berbanding terbalik dengan gaya, sehingga torsinya akan menurun.




B. Grafik hubungan antara putaran dengan daya air (WHP)

Grafik diatas menunjukkan hubungan putaran poros dengan daya air

(WHP) yang dihasilkan turbin. Pada sumbu X terdapat putaran (rpm) dan

pada sumbu Y menunjukkan daya WHP (watt) pada turbin.


maka WHP yang dihasilkan semakin tinggi. Grafik mengalami kenaikan

nilai WHP hingga titik maksimum dan kemudian menurun. Hal itu

diakibatkan, semakin besar debit air yang melewati orifice maka kecepatan

dari fluida akan semakin cepat karena pipa yang dilalui memiliki luas

penampang yang tetap. Sehingga kecepatan yang semakin besar itulah

menyebabkan poros yang tertabrak air semakin cepat pula. Hal itu dapat

dilihat pada persamaan:

Q = 3,521 . dan WHP = (γ . Q . H) / 3600

Keterangan: Q = Debit air (m3/s)

= beda tekanan manometer pada orifice (mmHg)

WHP = daya air (watt)

γ = berat jenis air (N/m3)

H = head drop (mmHg)

Sehingga dapat dilihat semakin tinggi debitnya, maka semakin tinggi

pula WHP dan semakin cepat pula fluida air yang menubruk impeller.

Setelah itu grafik mengalami penurunan WHP, hal ini disebabkan semakin

meningkatnya debit maka tidak akan lepas dengan terjadinya tumbukan

fluida yang telah melewati orifice dengan fluida yang baru saja melewati

orifice, sehingga kecepatannya turun. Hal itu dapat diamati dengan

penurunan pada manometer yang dipasang pada orifice.




C. Grafik hubungan antara putaran dengan efisiensi

Grafik diatas menunjukkan hubungan antara putaran dengan efisiensi

yang mampu dicapai oleh turbin. Pada sumbu X menunjukkan putaran

(rpm) pada turbin, sedangkan pada sumbu Y menunjukkan efisiensi (%)

pada turbin.


maka efisiensi hingga titik maksimum setelah itu mengalami penurunan.

Hal itu diakibatkan karena efisiensi sendiri merupakan perbandingan antara

daya poros (BHP) dengan daya air (WHP) dimana peningkatan nilainya

tidak sebanding. BHP memiliki peningkatan nilai yang lebih tinggi daripada

WHP sehingga efisiensi semakin meningkat pula. Hal itu dapat dilihat pada

persamaan:

η = BHP x 100 %WHP

Keterangan: BHP = Brake Horse Power (watt)

WHP = Water Horse Power (watt)

Setelah itu akan terjadi penurunan efisiensi, hal itu juga diakibatkan

karena penurunan nilai BHP tidak sebanding pula. BHP mengalami

penurunan lebih rendah dari WHP, sehingga semakin meningkatnya

putaran, maka efisiensi juga menurun.




D. Grafik hubungan antara putaran dengan daya poros (BHP) pada

variasi bukaan guide vane

Grafik diatas menunjukkan hubungan antara putaran poros dengan BHP

pada berbagai macam bukaan guide vane. Dari grafik terlihat bahwa terjadi

perbedaan nilai BHP akibat dari variasi bukaan guide vane yang berbeda

pula. Hal tersebut diakibatkan karena semakin besar bukaan guide vane,

maka debit aliran yang melaluinya akan semakin besar pula, sehingga

kapasitas air yang menumbuk semakin besar. Hal ini akan menyebakan

peningkatan gaya yang dihasilkan sehingga torsinya akan meningkat pula.

Hal ini sesuai dengan rumus:

T = F . L dan BHP = (2π . n . T) / 60

Keterangan: F = Gaya (N)

L = Panjang lengan (m)


T = Torsi (Nm)

Sehingga dapat dilihat pada putaran 2000 rpm bukaan guide vane 12

memiliki nilai BHP terbesar yaitu 2102,54 watt sedangkan pada guide vane

9 memiliki BHP terendah yaitu 1609,355 watt. Hal ini dapat disimpulkan

bahwa pada putaran 2000 rpm BHP yang terbesar apabila menggunakan

bukaan guide vane 12 mm.




E. Grafik hubungan antara putaran dengan daya air (WHP) pada variasi

bukaan guide vane

Grafik diatas menggambarkan hubungan putaran poros dengan WHP

pada berbagai macam bukaan guide vane. Dari grafik tersebut terjadi

perbedaan WHP pada berbagai macam bukaan guide vane. Hal tersebut

diakibatkan bahwa semakin besar bukaan guide vane maka debit aliran yang

melalui guide vane akan semakin besar. Hal ini mengakibatkan pula nilai

WHP semakin meningkat, begitu pula sebaliknya. Hal ini dapat dibuktikan

dengan rumus:

WHP = (γ . Q . H) / 3600

Keterangan: γ = berat jenis air (N/m3)

Q = Debit air (m3/s)

H = Head drop (mmHg)

Dari rumus diatas dapat dilihat bahwa semakin besar bukaan guide vane

akan mempengaruhi debit fluida yang dihasilkan, sehingga mempengaruhi

pula nilai WHP. Dapat terlihat pada putaran 2000 rpm bukaan guide vane 12

memiliki nilai WHP tertinggi yaitu 2597,37 watt. Untuk nilai WHP terendah

dimiliki oleh bukaan guide vane 9 yaitu 2011,514 watt. Sehingga pada

putaran 2000 rpm bukaan guide vane 12 mm memiliki nilai yang maksimal

dalam pengoperasiannya.




F. Grafik hubungan antara putaran dengan efisiensi pada variasi bukaan

guide vane


pada berbagai macam bukaan guide vane. Dimana dalam grafik terlihat

bahwa semakin berbeda bukaan guide vane maka nilai efisiensi pada turbin

akan berbeda pula. Hal ini disebabkan karena bukaan guide vane

mempengaruhi nilai dari BHP dan WHP turbin itu sendiri, sehingga

efisiensi turbin yang merupakan nilai perbandingan BHP dan WHP akan

berbeda pula. Hal itu dijelaskan dengan rumus:

η = BHP x 100 %WHP

BHP = (2π . n . T) / 60

WHP = (γ . Q . H) / 3600




T = Torsi (Nm)


Q = Debit air (m3/s)

H = Head drop (mmHg)

Dari hasil tersebut maka dapat dilihat pada putaran 2000 rpm bukaan

guide vane 10 memiliki efisiensi tertinggi yaitu 93,96096 %. Untuk bukaan

guide vane 12 memiliki efisiensi terendah yaitu 83,14 % sehingga dapat

disimpulkan pada putaran 2000 rpm memiliki efisiensi terbesar pada guide

vane 10 mm karena perbandingan BHP dan WHP paling tinggi.




G. Grafik hubungan antara putaran dengan daya poros (BHP) pada

variasi bukaan head drop

Grafik ini menunjukkan hubungan antara kecepatan putaran turbin

terhadap daya poros (BHP) yang dihasilkan turbin pada head drop yang

berbeda. Pada grafik terlihat bahwa terjadi perbedaan nilai yang signifikan,

akibat dari variasi head drop. Hal tersebut diakibatkan semakin besar head

drop yang terjadi maka kecepatan fluida yang menumbuk turbin akan

meningkat pula. Hal tersebut nantinya akan mempengaruhi dari putaran

yang dihasilkan pada poros. Hal itu deijelaskan dengan persamaan:

BHP = (2π . n . T) / 60

Keterangan: n = putaran poros (rpm)

T = torsi (Nm)

Maka pada grafik dapat diamati bahwa pada putaran 2000 rpm head drop

20 akan memiliki BHP tertinggi yaitu 2128,501 watt, sedangkan pada head

drop 18 memiliki BHP terendah yaitu 2024,672 watt. Sehingga dapat

disimpulkan bahwa pada bukaan guide vane tetap yaitu 11 mm dengan

berbagai variasi head drop, maka head drop 20 memiliki nilai maksimal

pada kinerjanya.




H. Grafik hubungan antara putaran dengan daya air (WHP) pada variasi

bukaan head drop

Grafik diatas menunjukkan hubungan antara kecepatan putaran turbin

terhadap daya (WHP) yang dihasilkan turbin pada head drop berbeda –

beda. Grafik daya (WHP) pada semua variasi head drop cenderung berbeda.

Hal ini diakibatkan semakin tinggi head drop yang dipergunakan maka

semakin meningkat pula WHP dari air yang dihasilkan. Selain itu pula pada

orifice terjadi perbedaan tekanan yang semakin besar pula akibat dari hal

tersebut, sehingga debit alirannya semakin besar. Hal itu dapat dijelaskan

dengan persamaan:

Q = 3,521 . dan WHP = (γ . Q . H) / 3600

Keterangan: Q = Debit air (m3/s)

= beda tekanan manometer pada orifice (mmHg)

WHP = daya air (watt)


H = head drop (mmHg)

Sehingga dapat dilihat pada putaran 2000 rpm dengan head drop 20

memiliki WHP tertinggi yaitu 2595,901 watt, sedangkan pada head drop 18

memiliki WHP terendah yaitu 2163, 9881 watt. Sehingga pada putaran 2000

rpm dengan bukaan guide vane 11 mm memiliki nilai WHP maksimal pada

head drop 20.




I. Grafik hubungan antara putaran dengan efisiensi pada variasi bukaan

head drop


pada variasi bukaan head drop yang berbeda, mempengaruhi nilai efisiensi

kerja pada turbin itu sendiri. Hal tersebut dikarenakan bahwa efisiensi

merupakan perbandingan antara BHP dengan WHP, dimana kenaikan dari

BHP dan WHP tidak sebanding. Dan pada efisiensi ini pula nilai yang

dihasilkan juga mempengaruhi. Hal ini dapat dijelaskan dengan persamaan:

η = BHP x 100 % WHP



Sehingga dapat dilihat bahwa pada putaran 2000 rpm efisiensi tertinggi

pada head drop 18 dengan nilai efisiensi 93,562068 % sedangkan pada head

drop 20 memiliki nilai efisiensi terendah yaitu 81,955 %. Sehingga dapat

disimpulkan bahwa pada putaran 2000 rpm dengan bukaan guide vane 11

mm memiliki nilai efisiensi tertinggi pada head drop 18 karena memiliki

nilai perbandingan BHP dengan WHP yang tinggi.




BAB V

PENUTUP

5.1 Kesimpulan

Dari percobaan pada pengujian karakteristik turbin ait frnacis maka

diperoleh beberapa kesimpulan antara lain:

1. Pada kecepatan putaran turbin yang semakin besar, maka daya (BHP) yang

dihasilkan turbin akan semakin meningkat hingga mencapai titik

maksimum tertentu, sedangkan daya (WHP) yang dihasilkan semakin

menurun.

2. Semakin besar kecepatan putaran turbin, maka efisiensi kerja turbin akan

semakin besar pula.

3. Pada variasi head drop berbeda, pada putaran 2000 rpm efisiensi

maksimum yang terbesar diperoleh pada grafik efisiensi head drop 18 yang

merupakan kondisi disaat turbin menghasilkan performa terbaiknya

dengan bukaan guide vane 11.

4. Pada variasi bukaan guide vane berbeda, pada putaran 2000 rpm efisiensi

maksimum yang terbesar terdapat pada bukaan guide vane 10 yang

merupakan kondisi saat turbin menghasilkan performa terbaiknya dengan

head drop 19.

5.2 Saran

1. Penjadwalan asistensi agar pelaksanaan asistensi lebih lancar.

2. Sebaiknya setiap kelompok melakukan semua pengujian.

3. Sebaiknya waktu asistensi tepat waktu.

4. Pemeliharaan alat pengujian agar diperhatikan supaya bias didapatkan data

yang valid.

5. Sebaiknya praktikan mempelajari teori – teori dan rumus – rumus untuk

memperlancar praktikum.

6. Sebaiknya contoh – contoh turbin yang ada dipergunakan pada praktikum.

7. Praktikan sebaiknya memahami dan dapat menjelaskan kepada asisten.



laporan turbin kelompok 5 (1).doc

Documents