pengaruh ukuran dan jarak nozzle pada putaran...
TRANSCRIPT
PENGARUH UKURAN DAN JARAK
NOZZLE PADA PUTARAN SUDU
TERHADAP DAYA LISTRIK
TURBIN PELTON
Oleh : Rendi Yusuf
Dosen Pembimbing : Dr. Rr. Sri Poernomo Sari ST., MT.
Latar Belakang
o Upaya mengurangi penggunaan energi fosil
dengan cara menggunakan energi terbarukan
(renewable energy).
o Untuk memanfaatkan energi potensial air
sebagai energi listrik tenaga air, agar lebih
efisien dan ramah lingkungan.
Pembatasan Masalah
o Analisis yang dilakukan adalah menganalisa
pengaruh putaran sudu, debit aliran, kecepatan
aliran dan laju aliran fluida Turbin Pelton
terhadap daya listrik yang dihasilkan.
o Gesekan dan getaran yang terjadi antara
bearing dengan poros sudu Turbin Pelton
serta pada kedua nozzle diabaikan.
o Kekarasan, friksi dan kapitasi pada dinding
nozzle abaikan.
Tujuan Penelitian
o Mengetahui pengaruh ukuran dan jarak
nozzle pada putaran sudu terhadap daya
listrik Turbin Pelton dengan menghitung
debit aliaran fluida (Q), kecepatan aliran
fluida (v), laju aliran fluida (ṁ), jenis aliran
fluida (Re) dan Arus listrik (A).
Diagram Alir Cara Kerja Turbin Pelton
Bak Penampung Air
Pompa Sentrifugal
Pipa saluran air
Bukaan Katup
Nozzel
Sudu Turbin
Gambar Desain Perangkat Pengujian Turbin Pelton
Diagram Alir Proses Pengujian dan Analisis Data pada Turbin Pelton
Pengambilan Data Secara Langsung Dengan Menggunakan Alat Ukur
Melakukan Analisis Dengan Menggunakan Perhitungan Matematis
Input Dapat Dari Hasil Perhitungan
Selesai
Perhitungan Matematis Mengenai : Putaran Poros Sudu (RPM), Volume (V), Debit Aliran (Q),
Kecepatan Aliran (v), Laju Aliran Massa (ṁ), Jenis Aliran Fluida (Re) dan Daya Listrik (P)
Hasil Analisis
Data
Mulai
TIDAK
YA
Pengambilan Data Langsung dengan Menggunakan Alat Ukur
oVolume
oPutaran Sudu
oArus Listrik
Perhitungan Debit Aliran Fluida
Q = V
t
= 0,5 L = 0,16 L/s = 0,00016 m3/s
3 s
Dimana : 1 L = 0,001 m3
Grafik Hubungan Antara Debit Aliran Fluida Terhadap Putaran Sudu Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 3 mm
Grafik Hubungan Antara Debit Aliran Fluida Terhadap Putaran Sudu Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 5 mm
Grafik Hubungan Antara Debit Aliran Fluida Terhadap Putaran Sudu Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 3 dan 5 mm
Perhitungan Kecepatan Aliran Fluida
v = Q
A
Dimana : A = πr2
Maka A = 3,14 x (1,5x10-3 m)2 = 0,47x10-5 m2
jadi v = 0,16x10-3 m3/s
0,47x10-5 m2 = 0,34 m/s
Grafik Hubungan Antara Debit Aliran Fluida Terhadap Kecepatan Aliran fluida Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 3 mm
Grafik Hubungan Antara Debit Aliran Fluida Terhadap Kecepatan Aliran fluida Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 5 mm
Grafik Hubungan Antara Debit Aliran Fluida Terhadap Kecepatan Aliran fluida Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 3 dan 5 mm
Perhitungan Laju Aliran Massa Fluida
ṁ = ρair x A x v
= 1000 kg/m3 x 0,47x10-5 m2 x 0,34 m/s
= 0,00016 kg/s
Grafik Hubungan Antara Kecepatan Aliran Fluida Terhadap Laju Aliran Massa Fluida Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 3 mm
Grafik Hubungan Antara Kecepatan Aliran Fluida Terhadap Laju Aliran Massa Fluida Turbin Pelton Pada Diameter 5 mm
Grafik Hubungan Antara Kecepatan Aliran Fluida Terhadap Laju Aliran Massa Fluida Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 3 dan 5 mm
Perhitungan Nilai Bilangan Reynold
Re = v x D
v
= 0,34 m/s x 3x10-3 m= 698 (Aliran laminar)
1,46x10-5 m2/s
Dimana :
• Aliran Laminar : Bilangan Reynold < 2300
• Aliran Transisi : 2300 < Bilangan Reynold < 4000
• Aliran Turbulen : Bilangan Reynold > 4000
Perhitungan Daya Listrik
P = V . I
= 12 V x 0,125 A = 1,5 Watt
Dimana : P = daya, watt
V = tegangan, volt
I = arus, ampere
Grafik Hubungan Antara Daya Listrik Terhadap Putaran Sudu Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 3 mm
Grafik Hubungan Antara Daya Listrik Terhadap Putaran Sudu Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 5 mm
Grafik Hubungan Antara Daya Listrik Terhadap Putaran Sudu Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 3 dan 5 mm
Kesimpulan
1. Pada debit aliran fluida setiap perbedaan ukuran nozzle maka akan memiliki
perbedaan pula pada titik maksimal debit aliran dalam hal bukaan katup. Pada
diameter nozzle 3 mm diketahui bahwa nozzle dibukaan katup 750 debit aliran fluida
yaitu sekitar 0, 32x10-3 m3/s dengan putaran yang dihasilkan sekitar 332 RPM. Untuk
diameter nozzle 5 mm, debit aliran tertinggi yang dihasilkan terjadi pada bukaan
katup 900 menghasilkan debit aliran sekitar 0,48x10-3 m3/s dengan hasil putaran 640
RPM. Dengan menggunakan kombinasi antara nozzle 3 mm dan 5 mm tersebut debit
aliran fluida tertinggi 0,76x10-3 m3/s dihasilkan pada bukaan katup 850 menghasilkan
putaran sebesar 1009 RPM. Hal ini membuktikan semakin besar debit aliran fluida
semakin besar pula putaran yang dihasilkan untuk memutar sudu Turbin.
2. Untuk kecepatan fluida diketahui bahwa semakin besar diameter nozzel dan debit
aliran fluida yang dihasilkan, maka kecepatan aliran fluida tersebut akan semakin
kecil.
Kesimpulan
3. Dalam hal laju aliran massa fluida berbanding terbalik
dengan kecepatan fluida, yaitu semakin besar diameter
nozzle digunakan dan debit aliran fluida yang dihasilkan,
maka semakin besar pula laju aliran massa fluida yang
diperoleh. Hasil tertinggi dari laju aliran massa fluida
yaitu 0,753 kg/s.
4. Dari nilai bilangan reynold yang ada, hal yang mempengaruhi
besar kecilnya bilangan Reynold adalah dari kecepatan fluida
dan diameter nozzle. Semakin besar kecepatan aliran fluida
& diameter nozzle, maka alirannya cenderung Turbulen,
namun hasil pengambilan data pada Turbin Pelton semua jenis
aliran fluida bersifat Laminar.
Kesimpulan
5. Daya listrik yang dihasilkan dengan menggunakan nozzle 3 mm terjadi
pada bukaan katup 750 dengan daya listrik sebesar 1,6 Watt. selanjutnya
pada nozzle 5 mm daya listrik tertinggi yang dihasilkan terjadi pada
bukaan katup 900 dengan daya listrik sebesar 2,1 watt. Hasil maksimal
nya terjadi pada kombinasi nozzle 3 mm dan 5 mm yaitu pada bukaan
katup 850 dengan hasil daya listrik sebesar 2,7 watt. Meskipun memliki
persemakin besar ukuran diameter nozzle berpengaruh terhadap
besarnya debit aliran fluida, kecepatan fluida, laju aliran fluida dan
putaran poros turbin sehingga semakin besar pula input daya listrik
yang akan tercipta pada Turbin Pelton ini.
SEKIAN
DAN
TERIMAKASIH