turbin air.docx

Download Turbin Air.docx

Post on 09-Aug-2015

90 views

Category:

Documents

12 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

MAKALAH TURBIN AIRMakalah ini dibuat untuk melengkapi tugas mata kuliah Mesin Konversi Energi 2

Disusun Oleh : PRIYANTO SETIAWAN 4311216231

Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Pancasila 20131

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Dalam kemajuan teknologi sekarang ini banyak dibuat peralatanperalatan yang inovatif dan tepat guna. Salah satu contoh dalam bidang teknik mesin terutama dalam bidang konversi energi dan pemanfaatan alam sebagai sumber energi. Diantaranya adalah pemanfaatan air yang bisa digunakan untuk menghasilkan tenaga listrik. Alat tersebut adalah berupa turbin yang digerakan oleh air yang disambungkan dengan generator. Dalam konvensionalnya pada zaman dahulu air juga dimanfaatkan untuk pembangkit tenaga listrik yaitu utuk menggerakan generator pembangkit digunakan sebuah kincir air, tetapi sekarang ini kincir air sudah ditinggalkan dan digunakanlan turbin air. Dalam suatu sistim PLTA, turbin air merupakan salah satu peralatan utama selain generator. Turbin air adalah alat untuk mengubah energi air menjadi energi puntir. Energi puntir ini diubah menjadi energi listrik oleh generator. B. Tujuan Dalam makalah ini dijelaskan tentang turbin air yang bersekala kecil yang biasanya digunakan oleh pembangkit listrik yang berskala kecil atau daerah. Tujuan dari pembuatan makalah ini diantarana untuk mengemukakan beberapa paparan tentang turbin air yang berskala kecil dan ditujukan kepada pembaca yag ingin mengetahui apakan turbin air itu ?

2

BAB II PEMBAHASANA. Pengertian Turbin air mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis. Energi mekanis diubah dengan generator listrik menjadi tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis. Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan secara luas untuk tenaga industri untuk jaringan listrik. Sekarang lebih umum dipakai untuk generator listrik. Turbin kini dimanfaatkan secara luas dan merupakan sumber energi yang dapat diperbaharukan. B. Macam Turbin Air Turbin air dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa cara, namun yang paling utama adalah klasifikasi turbin air berdasarkan cara turbin air tersebut merubah energi air menjadi energi puntir. Berdasarkan klasifikasi ini, maka turbin air dibagi menjadi dua yaitu 1. Turbin impuls 2. Turbin reaksi. 1. Turbin Impuls Yang dimaksud dengan turbin impuls adalah turbin air yang cara bekerjanya dengan merubah seluruh energi air (yang terdiri dari energy potensial + tekanan + kecepatan) yang tersedia menjadi energi kinetic untuk memutar turbin, sehingga menghasilkan energi puntir. Contoh: turbin Pelton.

3

2. Turbin Reaksi Yang dimaksud dengan turbin reaksi adalah turbin air yang cara bekerjanya dengan merubah seluruh energi air yang tersedia menjadi energi puntir. Turbin air reaksi dibagi menjadi dua jenis yaitu: 1) Francis, contoh: turbin Francis dan 2) Propeller: a. Sudut tetap (fixed blade), turbin jenis ini merupakan turbin generasi pertama dari jenis ini. Karena sudu tidak dapat diatur, maka efisiensinya berkurang jika

digunakan pada kisaran debit yang lebar. Oleh karena itu dikembangkan jenis dengan sudu yang dapat diatur agar efisiensi tetap tinggi walaupun kisaran debitnya lebar. b. Sudut dapat diatur (adjustable blade), contoh Kaplan, Nagler, Bulb, Moody C. Karakteristik Turbin Untuk dua turbin atau lebih yang mempunyai dimensi yang berlainan disebut homologous jika kedua turbin atau lebih tersebut sebangun geometri dan mempunyai karakteristik sama. Karakteristik suatu turbin dinyatakan secara umum oleh enam buah konstanta yaitu: 1) Rasio Kecepatan () 2) Kecepatan Satuan (Nu) 3) Debit Satuan (Qu) 4) Daya Satuan (Pu) 5) Kecepatan Spesifik (Ns) 6) Diameter Spesifik (Ds)

4

1. Rasio Kecepatan Rasio Kecepatan () adalah perbandingan antara kecepatan keliling linier turbin pada ujung diameter nominalnya dibagi dengan kecepatan teoritis air melalui curat dengan tinggi terjun sama dengan tinggi terjun(Hnetto) yang bekerja pada turbin.

Dengan N adalah putaran turbin rpm (rotasi per menit), D adalah diameter karakteristik turbin (m), umumnya digunakan diameter nominal, H adalah tinggi terjun netto/effektif (m).

2. Kecepatan satuan Kecepatan Satuan ( N ) adalah kecepatan putar turbin yang U mempunyai diameter ( D ) satu satuan panjang dan bekerja pada tinggi terjun ( H ) satu satuan panjang. Netto Dari Pers.(1.1) diperoleh korelasi

dengan memasukan nilaiD= 1 m danH= 1 m, maka Pers.(1.2) menjadi:

Akhirnya persamaan diatas ditulis sebagai

5

3. Debit Satuan Debit yang masuk turbin secara teoretis dapat diandaikan sebagai debit yang melalui suatu curat dengan tinggi terjun sama dengan tinggi terjun ( H ) yang bekerja pada turbin. dinyatakan sebagai Oleh karena itu debit yang netto melalui turbin dapat

Dengan C adalah koefisien debit. d Debit Satuan ( Q ) adalah debit turbin yang mempunyai diameter ( D) U satu satuan panjang dan bekerja pada tinggi terjun ( H ) satu satuan netto panjang. (1.6) Akhirnya Pers.(1.5) dapat ditulis sebagai:

Akrirnya pers diatas ditulis sebagai :

4. Daya satuan Daya (P) yang dihasikan oleh turbin dapat dirumuskan:

6

dengan adalah efisiensi turbin, adalah berat jenis air. Daya Satuan (Pu) adalah daya turbin yang mempunyai diameter (D) satu satuan panjang dan bekerja pada tinggi terjun (Hnetto) satu satuan netto panjang maka persamaan diatas dapat ditulis:

5. Kecepatan Spesifik Dari persamaan di atas maka dapat ditarik/menghasilkan korelasi :

Kecepatan Spesifik (Ns) adalah kecepatan putar turbin yang S menghasilkan daya sebesar satu satuan daya pada tinggi terjun ( H netto ) satu satuan panjang. Kecepatan Spesifik ( Ns ) dapat dinyatakan dalam sistim metric S maupun sistim Inggris, korelasi dari kedua sistim tersebut dinyatakan dalam

Catatan: Satuan daya yang digunakan dalam rumus di atas adalah daya kuda (DK) atau horse-power (HP)

7

6. Diameter Spesifik Dari persamaan diatas ditarik korelasi

Diameter Spesifik (D) adalah diameter turbin yang menghasilkan S daya sebesar satu satuan daya pada tinggi terjun ( H ) satu satuan netto panjang Dari persaman diatas dapat ditulis sebagai :

Rumus empiris untuk menghitung diameter spesifik dari diameter1 debit (discharge diameter, D3) untuk turbin reaksi adalah sebagai berikut:

Gambaran ,

8

Turbin piko merupakan penyederhanaan dari desain Crossflow T15 dibuat semata-mata untuk menyebarluaskan teknologi yang semestinya dimiliki oleh seluruh aspek sosial yang ada di masyarakat Indonesia. Turbin ini dikembangkan untuk dapat menekan biaya produksi sehingga masyarakat di desa-desa yang jauh dari jaringan PLN dapat ikut menikmati manfaat energi listrik, seperti contoh pada gambar dibawah ;

(Gambar turbin piko crossflow 100mm(TC100))

9

Hasil percobaan dengan mengkombinasikan turbin piko dengan motor dari bekas mesin cuci yang saat ini tersedia cukup banyak (hasil recycle), target yang dituju adalah turbin yang lebih ringkas, relatif murah dan aman (arus DC), seperti contoh pada gambar disamping ; (Gambar turbin piko crossflow dengan mengaplikasi motor dari mesin cuci) (Lokasi pemasangan sudah

tersedia.. turbin pun telah selesai dipabrikasi.. tinggal memasangnya dan membuat jaringan ke masyarakat desa. Hal ini tentu membutuhkan dana lebih banyak lagi, dengan adanya ini semoga dapat bermanfaat demi Indonesia bebas krisis energi, dan juga mengedepankan energi terbarukan. Bahan yang dipergunakan dalam turbin air skala kecil sangat mudah di dapat dan tentunya dari segi biaya juga tidak terlalau mahal, sebagai contohnya saja untuk membuat tubin piko crossflow 100mm(TC100), turbin untuk mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis, dan energi mekanis diubah generator menjadi tenaga listrik.

Konstruksi

Turbin mengubah energi pada air yang jatuh ke dalam terowongan-terowongan daya. Ada berbagai macam tipe turbin yang bisa dikategorikan menjadi beberapa cara. Pilihan turbin utamanya akan tergantung pada tekanan head yang ada dan pada aliran desain untuk pemasangan pembangkit listrik tenaga air yang diajukan. Seperti yang ditunjukkan

10

pada berikut, turbin dibagi menjadi tiga kelompok; head tinggi, sedang, dan rendah, dan menjadi dua kategori: impuls dan reaksi. Perbedaan antara impuls dan reaksi bisa dijelaskan dengan menyatakan bahwa turbin impuls mengubah energi kinetik semburan air menjadi gerakan yang mengenai ember atau bilah turbin.

Turbin kecil (umumnya dibawah 10 MW) mempunyai poros horisontal, dan kadang dipakai juga pada kapasitas turbin mencapai 100 MW. Turbin Prinsip Runner Tinggi Sedang Crossflow Turgo Pelton Muti Jet Francis Pump-asReaksi turbin (PAT) Tabel 2. Gambaran berbagai macam turbin. Jenis-jenis turbin yang biasa digunakan pada turbin air skala kecil adalah CrossFlow, Propeller, Pelton dan PAT (Pump as Turbine). Pemilihan turbin disesuaikan dengan besarnya head dan kecepatan aliran air (debit air), seperti yang terdapat pada grafik di atas. Hal ini dimaksudkan untuk menjaga kinerja turbin (kapasitas) dan hasil keluarannya. Turbin Kaplan & Propeller Turbin Kaplan dan propeller merupakan turbin rekasi aliran aksial. Turbin ini tersusun dari propeller seperti pada perahu.. Propeller tersebut biasanya mempunyai tiga hingga enam sudu. Kaplan Propeller Rendah Tekanan Head

Pelton Turgo Impuls Pelton Multi Jet

Crossflow

11

Gambar 1.11. Turbin Kaplan Turbin Crossflow Salah satu jenis turbin impuls ini juga dikenal dengan nama Turbin Michell-Banki yang merupakan penemunya. Selain itu juga disebut Turbin Osberger yang merupakan perusahaan yang memproduksi turbin crossflow. Turbin crossflow dapat dioperasikan pada debit 20 litres/sec hingga 10 m3/sec dan head antara 1 s/d 200 m.

Gambar 1.9. Turbin Crossflow Turbin Zcros