RANCANG BANGUN TURBIN AIR FRANCIS SEBAGAI

PEMBANGKIT LITRIK TENAGA MIKROHIDRO (BERTITIK

BERAT PADA SPIRAL CASING DAN GUIDE VANE)

Oleh :

PRIMA WAHYU E. P

2107030086

Dosen Pembimbing : Dr. Ir. HERU MIRMANTO, MT

Jurusan D3 Teknik Mesin

Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember

Surabaya

2011

LATAR BELAKANG

1. Masih ada daerah pedalaman yang belum teraliri listrik. 2. Ketersediaan sumber energi air yang belum termanfaatkan secara maksimal.

Oleh karena itu pemanfaatan sumber energi terbarukan yakni Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) sangatlah tepat dalam usaha memanfaatkan ketersediaan sumber energi air yang ada, terutama pada daerah pedalaman yang belum terjangkau oleh PLN.

Perumusan Masalah

Dengan memperhatikan banyaknya terjunan yang mempunyai head rendah dengan kapasitas yang besar, maka permasalahan yang timbul adalah bagaimana merancang turbin air Francis yang sesuai dengan kondisi ada.

1. Perhitungan daya air. 2. Perhitungan daya turbin. 3. Pemilihan jenis turbin. 4. Merancang dimensi turbin, antara lain: Dimensi runner, spiral casing, guide vane. 5. Menggambarkan hasil perancangan. 6. Pembuatan turbin.

Tujuan Tugas Akhir

Batasan Masalah

Jenis turbin air yang dirancang disini adalah jenis Francis dengan head 3,5 meter dan kapasitas 0,0083 m3/s. Perancangan di titik beratkan pada perancangan dimensi Spiral casing dan guide vane. Aliran fluida dalam keadaan steady flow. Perancangan tidak termasuk pemilihan material. Perancangan tidak termasuk saluran intake, sitem pelumasan, interkoneksi jaringan listrik, tinjauan manufaktur dan analisa biaya. Putaran turbin yang direncanakan 2250 rpm.

PRINSIP KERJA TURBIN AIR FRANCIS

1 Spiral casing (rumah spiral)

2 Guide Vane (sudu arah)

3 Runner (sudu gerak)

4 (Draft tube (saluran pelepasan)

3 4

2

1

Diagram Alir Tugas Akhir

MULAI

Studi Literatur

Survei Data (Head dan Kapasitas)

Perhitungan

Kecepatan Spesifik

Penentuan Jenis Turbin

TIDAK

YA

Perancangan Dimensi

Turbin antara lain:

Perancangan spiral casing

Perancangan runner

Perancangan guide vane

Penggambaran

Turbin

Selesai

Kesimpulan

A

A

Pembuatan Turbin

DATA AWAL PERHITUNGAN

Kapasitas (Q) = 500L/menit

Head (H) = 3,5 meter Perancangan

dan

Pembuatan

Turbin Putaran Turbin = 2250 rpm

Kapasitas (Q) = 500 L/min

Head (H) = 3,5 meter

Putaran Turbin (n) = 2250 rpm

Effisiensi Turbin (ƞT) = 80%

Massa jenis air(ρ) = 996,4 Kg/m3

PERANCANGAN TURBIN

Perhitungan Daya Air

284,98 Watt

Perhitungan Putaran Spesifik

80,25 rpm

Pemilihan Jenis Turbin

Perhitungan Daya Turbin

0,284 kw

PEMILIHAN JENIS TURBIN

Putaran Spesifik Jenis Turbin

4 s/d 35 Pelton dengan 1 nozzle

17 s/d 50 Pelton dengan 2 nozzle

24 s/d 70 Pelton dengan 4 nozzle

80 s/d 120 Francis, kecepatan rendah

120 s/d 220 Francis, kecepatan normal

220 s/d 350 Francis, kecepatan tinggi

350 s/d 430 Francis ekspres

300 s/d 1000 Propeler dan Kaplan

Kecepatan spesifik turbin Francis terletak antara

80-120 rpm (Nechleba, Miroslav. 1957. Hydraulic Turbine Their Design and Equipment. Czeckoslovakia: Artia Pragu)

PERANCANGAN TURBIN

Perancangan Runner

Menghitung diameter Poros (Dsh) :

15 mm

Menghitung diameter Hub (Dh):

20 mm

Menghitung diameter keluaran roda turbin (Ds):

130 mm

3

360000

n

sfND T

sh

shh DD )4,13,1(

HQ

QDs

'1

PERANCANGAN TURBIN

Perancangan Runner

Menentukan jumlah sudu

Menentukan lebar roda turbin (B)

11/ DDBB

Z= 8 buah

2sin13 21

e

rZ m

Gambar hasil perancangan Runner

PERANCANGAN SPIRAL CASING

Tahapan perancangan spiral casing

Warnick,C.C. Hydropower Engineering. 1984. New Jersey: Prentice Hall Inc, Englewood Cliffs.

200 mm

164 mm

Dari gambar diatas maka dilakukan

perhitungan sesuai dengan persamaan berikut

145 mm

175 mm

PERANCANGAN SPIRAL CASING

s

s

DN

A

5,192,1

s

s

DN

B

8,541,1

s

s

DN

C

25,4932,1

223 mm s

s

DN

D

8,485,1

s

s

DN

E

6,6398,0

32 mm

78 mm

206 mm

183 mm

129 mm

s

s

DN

F

4,1311

s

s

DN

G

5,9698,0

ss DNI .00065,01,0

ss DNL .00049,088,0

ss DNM .000015,06,0