perancangan model turbin pelton dengan .kapasitas daya input daya output ... perhitungan daya air

Download PERANCANGAN MODEL TURBIN PELTON DENGAN .Kapasitas Daya Input Daya output ... Perhitungan Daya Air

Post on 29-Apr-2019

224 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

PERANCANGAN MODEL TURBIN PERANCANGAN MODEL TURBIN PELTON DENGAN KAPASITAS Q = 30 PELTON DENGAN KAPASITAS Q = 30 mm33 /hr DAN HEAD EFFEKTIF H = 8 m /hr DAN HEAD EFFEKTIF H = 8 m

Oleh:REDY AULIYA ROIS

Dosen Pembimbing:Dr. Ir. HERU MIRMANTO, MT

REDY AULIYA ROIS2106030081

KONSUMSI ENERGI PRIMER DUNIAKONSUMSI ENERGI PRIMER DUNIA

40%

60%

Batubara

Minyak Bumi

Gas Bumi

HidroTenaga Nuklir

Biomassa

LA

TAR

BE

LA

KA

NG

Source : TotalFinaElf

0%

20%

1900 1950 2000 2050

LA

TAR

BE

LA

KA

NG

KONDISI PEMANFAATAN ENERGI SAAT INI

Masih sangat tergantung kepada minyak bumi

Konsumsi terus meningkat dengan pertumbuhan sekitar 7% pertahun

Masih ada bahan bakar yang

BauranBauran EnergiEnergi (Primer) 2006(Primer) 2006

Gas Alam 28.57%

Panas Bumi 1.32%

Tenaga Air 3.11%

LA

TAR

BE

LA

KA

NG

Masih ada bahan bakar yang disubsidi

Ratio Elektrifikasi 65%

Elastisitas energi sekitar 1,63 (2008)

Pengembangan dan Pemanfaatan EBT belum optimal

Elastisitas Energi = 1,8

ENERGI NON FOSIL < 5%

Batubara15.34%

Minyak Bumi51.66%

LA

TAR

BE

LA

KA

NG

Bagaimana dapat merancang model turbin pelton dengan skala laboratorium dengan menggunakan head dan kapasitas yang

RUMUSAN MASALAH

menggunakan head dan kapasitas yang ada yang dihasilkan dari pompa

Perhitungan energi potensial air terjunPemilihan jenis turbin.Perancangan dimensi utama nosel.

Perancangan dimensi utama runner dan

TUJUAN

Perancangan dimensi utama runner dan bucket.

Melakukan pengujian terhadap performansi turbin pelton.

Head efektif sebesar 8 m dan kapasitas sebesar 30 m3/jam.

Perancangan di titik beratkan pada perencanaan diameter runner turbin dan nozzle.

BATASAN MASALAH

diameter runner turbin dan nozzle. Asumsi-asumsi yang diambil:

1. Efisiensi turbin 80%2. Putaran turbin 375 rpm

MULAI

Studi Literatur

Head dan Kapasitas

TIDAK

DIAGRAM ALIR PERANCANGAN TURBIN

Penentuan Jenis Turbin

Perhitungan KecepatanSpesifik

TIDAK

YA

Perencanaan Turbin:Dimensi utama nozzleDimensi utama bucket dan runner

Kesimpulan SELESAI

Pengujian Alat TIDAKPengujian Dengan

Beban Konstan

Pengujian DenganPutaran Konstan

Penagambilan Data Ketinggian Vnotch Arus Listrik

Persiapan Alat

MULAI

Studi LiteraturD

iag

ram

Alir

Pen

gu

jian

Ala

t

YA

KesimpulanSELESAI

Tegangan

Pengolahan Data Kapasitas Daya Input Daya output Effisiensi

Pembahasan Diperoleh Grafik Dari Data data hasil Perhitungan

Dia

gra

m A

lir P

eng

ujia

n A

lat

Kapasitas (Q) = 30 m3/jam

Head effektif = 8 meter

DATA AWAL PERHITUNGAN

Putaran turbin = 375 Rpm

Effisiensi turbin = 80 %

Perhitungan Daya Air

649,03 Watt

Perhitungan Daya Turbin

519,23 watt

PERANCANGAN TURBIN

Perhitungan Putaran Spesifik

7,1 rpmKecepatan spesifik turbin pelton terletak pada 1

PERANCANGAN DIMENSI NOZZLE

Perhitungan kecepatan keliling

U = 5,38

Perhitungan Kecepatan Pancaran Air

(Speed ratio) adalah 0,43 0,48 . (PK Nag. 2002)

Perhitungan Debit Keluaran Nosel

Q = 0,00415

Perhitungan Diameter Pancaran Nosel

= 20,8 mm

(Coeffiient of velocity) adalah 0,97 0,99 (PK Nag. 2002)

vk

Luas Pancaran Air pada Nosel

A = 339 mm2

PERANCANGAN DIMENSI NOZZLE

Jari jari Bukaan Nozzle

= (1,35 1,55)

= 79 mm

C = 13,27 mm

= 15,08 mm

C =(0,8-0,96)

Clearence Antara Jarum dengan Nosel

Jari Jari Kelengkungan Nozzle

Direncanakan Panjang nozzle 100 mm

2

D.=u D = 193 mm

Perhitungan Jumlah Bucket

Z = 15 buah

Perhitungan Diameter Runner

PERANCANGAN DIMENSI BUCKET DAN RUNNER

b = (2,5 3,2)

Z = 15 buah

b = 52 mm

Perhitungan Lebar Bucket

Perhitungan Panjang Bucket

h = (2,1 2,7) h = 49,9 mm

Perhitungan Diameter Luar Runner= D + 1,2h= 252,8 mm

PERANCANGAN DIMENSI BUCKET DAN RUNNER

Perhitungan Lebar Bukaan Bucket (Notch) a = (1,2 x ) + 5 mm

= 29,96 mm Perhitungan Kedalaman Bukaan Bucket Perhitungan Kedalaman Bukaan Bucket

= 0,35 x = 7,28 mm

Perhitungan Jarak Bukaan (Notch) denganPusat Pancaran Air

= 22,88 mm Perhitungan Kedalaman Bucket, t

t = 0,95 x = 19,76 mm

SKET GAMBAR PERANCANGAN TURBIN PELTON

FOTO HASIL PERANCANGAN

PENGUJIAN TURBIN

Foto Instalasi Turbin Pelton

PENGUJIAN TURBIN

Tacho meter

Alat Pengujian

Tacho meter

V notch

Amphere meterStavolt

Volt meter

PENGUJIAN TURBIN

Data Hasil PengujianVariable kapasitasBeban Konstan= 50 watt dengandummy load (heater)

N0 Hvnotch

(m)

Ampere Voltage

(Volt)

1 0.096 0.3 220

2 0.094 0.25 220

3 0.093 0.2 195No

Beban Voltage Ampere Hvnotch4 0.092 0.15 170

5 0.091 0.15 155

6 0.089 0.1 130

7 0.088 0.1 110

8 0.087 0.1 100

Beban

(Watt)

Voltage

(Volt)

Ampere

(A)

Hvnotch

(m)

150 220 0.1 0.087

245 210 0.1 0.0875

340 210 0.1 0.088

435 210 0.1 0.0885

530 218 0.1 0.089

625 218 0.1 0.0895

720 215 0.1 0.09

815 218 0.1 0.091

910 218 0.1 0.0915

Variable loadPutaran Konstan = 1200 Rpm

PENGUJIAN TURBIN

Data Hasil Perhitungan NoQ th

(m3/s)

P in

(watt)

P out

(watt)

Effisiensi

(%)

10.0040453 334.51 91.66 27.40

20.0038379 285.65 76.38 26.74

30.0037367 263.63 54.16 20.54

40.003637 243.10 35.41 14.56

5

No

Q th P in Effisiensi

Variable kapasitasBeban Konstan= 50 watt dengandummy load (heater)

50.003539 223.96 32.29 14.41

60.0033478 189.58 18.05 9.52

70.0032545 174.18 15.27 8.77

80.0031628 159.87 13.88 8.68

Q th

(m3/s)

P in

(Watt) P out (Watt)

Effisiensi

(%)

10.0031628 159.87 30.55 19.11

20.0032085 166.89 29.16 17.47

30.0032545 174.18 29.16 16.74

40.0033009 181.74 29.16 16.04

50.0033478 189.58 30.27 15.97

60.003395 197.72 30.27 15.31

70.0034426 206.15 29.86 14.48

80.003539 223.96 30.27 13.51

90.0035878 233.36 30.27 12.97

Variable loadPutaran Konstan = 1200 Rpm

30

35

100

120

Grafik Daya - Effisiensi Dengan Beban Konstan

P out (Watt)

Effisiensi (%)

PENGUJIAN TURBIN

Variable kapasitas dengan Beban Konstan sebesar 50 watt dengandummy load (heater) Variable kapasitas dengan Beban Konstan sebesar 50 watt dengandummy load (heater)

0

5

10

15

20

25

0

20

40

60

80

0.003 0.00325 0.0035 0.00375 0.004 0.00425

Eff

isie

nsi

(%)

Day

ao

utp

ut

(Wat

t)

Kapasitas m3 /s

20

25

40

50

P o

ut

(Wat

t)Grafik Daya - Effisiensi Dengan Putaran Konstan

Pout (watt)

Effisiensi (%)

PENGUJIAN TURBIN

Variable load dengan putaran konstan sebesar 1200 rpm Variable load dengan putaran konstan sebesar 1200 rpm

0

5

10

15

0

10

20

30

10 20 30 40 50

Eff

isie

nsi

(%)

P o

ut

(Wat

t)

Beban Lampu (Watt)

Effisiensi (%)

Poly. (Effisiensi (%))

Daya air (WHP) yang dihasilkan sebesar 649,03 watt.

Daya turbin yang dihasilkan sebesar 519,23 watt.

Dipilih Turbin pelton dengan putaran spesifik 7,1 rpm.

Dari Hasil Perancangan Turbin Pelton Didapat Dimensi Sebagai Berikut :

KESIMPULAN

Dipilih Turbin pelton dengan putaran spesifik 7,1 rpm.

Diameter luar runner 25,2 cm dan diameter runner 19,3 cm.

Diameter nozzle sebesar 2 cm.

Lebar turbin (B) 3 cm.

Jumlah sudu / bucket (z) adalah 15 buah.

Dengan beban konstan, effisiensi dan daya output generator akan semakin meningkat dengan semakin bertambahnya kapasitas .

Dengan putaran poros generator konstan, effisiensi

Dari Hasil Pengujian Performansi Turbin Pelton Didapat Kesimpulan Sebagai Berikut :

KESIMPULAN

Dengan putaran poros generator konstan, effisiensi generator akan semakin meningkat jika beban bertambah. Sedangkan daya output generator relatif hampir sama dengan bertambahnya beban.

Effisisien pada beban 91 watt sebesar 27 %

Mohon Saran dan Masukan

DIII TEKNIK MESIN FTI-ITS

Mohon Saran dan Masukan Untuk Kesempurnaan

Tugas Akhir ini