turbin prancis

Download Turbin Prancis

If you can't read please download the document

Post on 03-Aug-2015

161 views

Category:

Documents

30 download

Embed Size (px)

TRANSCRIPT

RANCANG BANGUN DRAFT TUBE,TRANSMISI DAN PENGUJIAN TURBIN AIR FRANCIS DENGAN KAPASITAS 500 L/MIN DAN HEAD 3,5 M

D III TEKNIK MESIN FTI-ITS

Oleh: TRISNA MANGGALA Y 2107030056 Dosen Pembimbing: Dr. Ir. HERU MIRMANTO, MT

contents12 3Pendahuluan Diagram Alir Tugas Akhir Data Awal Perhitungan

46

Perancangan dan Pembuatan TurbinKesimpulan

Latar Belakang

Pada kehidupan modern sekarang ini listrik menjadi kebutuhan wajib yang harus di penuhi Namun sebagian besar energi yang di hasilkan berasal dari bahan bakar fosil

Indonesia memiliki potensi energi terbarukan yang sangat besar termasuk sumber air yang dapat di manfaatkan sebagai PLTMH

Perumusan MasalahMengingat banyak terjunan yang mempunyai head rendah dengan kapasitas sedang, maka permasalahan yang timbul adalah bagaimana merancang sebuah model turbin yang sesuai dengan kondisi tersebut.

Tujuan Perancanganmelakukan perancangan dan pembuatan turbin Francis yang di operasikan dengan kapasitas sebesar 500 L/min dan tinggi jatuh air 3,5 meter dengan komponenkomponen utama turbin francis yang akan dirancang adalah :

Perancangan Draft Tube Perencanaan Pasak Perencanaan Pulley dan Belt Pengujian Performasi Pembuatan Turbin Francis

Batasan MasalahAliran fluida Steady flow Incompresiblle flow Turbin francis yang di rencanakan menggunakan head 3,5 meter dan debit 500 L/min. Perancangan tidak termasuk saluran intake, sitem pelumasan, interkoneksi jaringan listrik, tinjauan manufaktur dan analisa biaya. Putaran turbin yang direncanakan 2250 rpm.

contents12 3Pendahuluan Diagram Alir Tugas Akhir Data Awal Perhitungan

45

Perancangan dan Pembuatan TurbinKesimpulan

Diagram Alir Tugas AkhirMulai Studi literatur A Perencanaan dan perancangan turbin: Perancangan draft tube Perencanaan pasak Perencanaan Pulley dan belt

Mengecek data turbin yang di gunakanPenentuan jenis turbin

Pengujian performasi turbin francisKesimpulan Selesai

Tidak

Perhitungan putaran spesifik YaA

contents12 3Pendahuluan Diagram Alir Tugas Akhir Data Awal Perhitungan

45

Perancangan dan Pembuatan TurbinKesimpulan

T

n

)

Data Awal PerhitunganKapasitas (Q) Head (H) Massa jenis air() Putaran Turbin (n) Effisiensi Turbin (T) = 500 L/min = 3,5 meter = 996,4 Kg/m3 = 2250 rpm = 80%

Perancangan Dan Perencanaan Turbin

contents12 3Pendahuluan Diagram Alir Tugas Akhir Data Awal Perhitungan

45

Perancangan dan Pembuatan TurbinKesimpulan

Perancangan dan PembuatanTurbin

1

Pemilihan jenis turbinPerancangan draft tube Perencanaan pasak Perencanaan puley dan belt

23 4

56

Pembuatan turbinPengujian performasi

Pemilihan jenis turbinPerhitungan Daya Air 284,98 Watt Perhitungan Daya Turbin 227,9844 Watt

Perhitungan Putaran Spesifik 80,25

Putaran

Spesifik4 s/d 35

Jenis TurbinPelton dengan 1 nozzleNs = 80,25

17 s/d 5024 s/d 70 80 s/d 120 120 s/d 220 220 s/d 350

Pelton dengan 2 nozzlePelton dengan 4 nozzle Francis, kecepatan rendah Francis, kecepatan normal Francis, kecepatan tinggiTurbin Air Francis kecepatan rencah

350 s/d 430300 s/d 1000

Francis ekspresPropeler dan Kaplan

Nechleba, Miroslav. 1957. Hydraulic Turbine Their Design and Equipment. Czeckoslovakia: Artia Pragu.

Perancangan dan PerencanaanTurbin

1

Pemilihan jenis turbinPerancangan draft tube Perencanaan pasak Perencanaan puley dan belt Pembuatan turbin Pengujian performasi

23 4 5 6

Perancangan draft tubeDiameter keluaran turbin

Ns = 80,25

Qmax = 0,257

Nechleba, Miroslav. 1957. Hydraulic Turbine Their Design and Equipment. Czeckoslovakia: Artia Pragu.

130mm

Putaran Spesifik 224,42 rpm

Dimensi Draft Tube

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

N = 318 mm

T = 190 mm

O = 190 mm

U = 46 mm

P = 162 mm

V = 175 mm

Q = 89 mm Z = 362 mm R = 208 mm

S = 624 mm

Gambar Draft tube hasil perancangan

Perancangan dan PerencanaanTurbin

1

Pemilihan jenis turbinPerancangan draft tube Perencanaan pasak Perencanaan puley dan belt

23 4

55

Tahap-tahap pengujianPengujian performasi

Perencanaan pasakTorsi Diameter Poros

0,97 Nm

Dsh =15 mm

Gaya yang di akibatkan torsi

192,33 N

Deutschman, Aaron D., Michels, Walter J. and Wilson, Charles E. Machine Design theory and practice.

Karena diameter poros 15 mm atau (9/15 inch) maka pasak memiliki dimensi W = H = 1/8 inch = 0,003175 m.

Tinjauan pasak terhadap tegangan geser L = 0,034 cm

Tinjauan pasak terhadap tegangan kompresi

L = 1,7 cm

Dari perhitungan di atas maka di dapatkan pasak dengan panjang (L) 1,7 cm, Lebar (W) 0,3175cm, Tinggi (H) 0,3175 cm

Perancangan dan PerencanaanTurbin

1

Pemilihan jenis turbinPerancangan draft tube Perencanaan pasak Perencanaan puley dan belt Pembuatan turbin Pengujian performasi

23 4 5 6

Perencanaan puley dan beltData-data yang ada: Daya turbin (NT) Putaran turbin (n1)

= 0,30 HP = 0,228 kW = 2250 rpm

Data-data yang di rencanakan: Jarak sumbu antar poros (C) = 500 mm Diameter pulley yang di gerakkan (D1)= 60 mm Diameter pulley penggerak(D2) = 200 mm

Suhariyanto, Hadi, Syamsul. 2002. Diktat Elemen Mesin II. Surabaya : Program Studi D3 Teknik Mesin ITS

Dengan daya turbin sebesar 0,228 kW dan putaran turbin 2250 rpm maka di dapatkan V-belt tipe A dengan dimensi Lebar (b) = 13 mm Tebal (h) = 8 mm Luas (A) = 0,81 cm2

BeltPanjang belt L = 1250 mm Kecepatan keliling belt V = 80,11 m/s Jumlah putaran belt per detik 1 putaran/s Tegangan akibat beban 16,8 N/cm2

Gaya keliling belt Fkeliling = 0,341 N

Jumlah belt1 buah Tegangan maksimum pada belt 42,53kg/cm2

Umur belt H = 8574,262 jam operasi

Sudut kontak 163,2o

Gaya tarik beltFRmax = 1,5. FR 0,111 N

Pulley

Dari tabel A.9(lampiran) , Dengan sabuk V-belt tipe A maka didapat data data sebagai berikut : e = 12,5 mm l = 16 mm o = 36o 40o c = 3,35 mm s = 10 mm

Suhariyanto, Hadi, Syamsul. 2002. Diktat Elemen Mesin II. Surabaya : Program Studi D3 Teknik Mesin ITS

Dout = D+ 2.c

Din = Dout+ 2.eDimensi pulley penggerak Dout= 207mm Din= 182 mm

Dimensi pulley yang di gerakkan

Dout= 67 mm

Dout= 42 mm

Perancangan dan PerencanaanTurbin

1

Pemilihan jenis turbinPerancangan draft tube Perencanaan pasak Perencanaan puley dan belt

23 4

56

Pembuatan turbinPengujian performasi

Pembuatan turbin francis

Pemasangan pada frame pengujian

Perancangan dan PerencanaanTurbin

1

Pemilihan jenis turbinPerancangan draft tube Perencanaan pasak Perencanaan puley dan belt

23 4

56

Pembuatan turbinPengujian performasi

Pengujian performasiPengambilan data Mengukur putaran turbin dengan tachometer

Mengukur volt dan ampere dengan Digital multimeter

Mengukur kapasitas dengan H-Vnotch

pengujian

Hasil Pengujian PerformansiPengujian dengan variabel kapasitas Hasil pengujian dengan beban lampu sebesar 10 watt:

No

H-Vnotch (m) 0,098 0,094

Voltage (volt) 170 100

Arus (ampere) 0,1 0,1

1 2

3

0,090

70

0,1

Dalam perhitungan data hasil pengujian ini di gunakan data no 1 sebagai contoh

Perhitungan kapasitas theoritis Qact = 0,006m3 /s

Perhitungan daya input turbin28,27 watt Daya output generator 19,12 watt

Effisiensi67,65%

data hasil perhitungan dan grafik:No Qth (m3/s) Pin (watt) Pout (watt) Effisiensi (%)

Grafik Daya-Effisiensi Dengan beban konstan25 80 70 20 60 Effisiensi (%) 50 40 10 5 0 0.09 0.092 0.094 kapasitas (m 3/s) 0.096 30 20

1

0,006023629

28,27

19,12

67,65

2

0,00542766

20,68

11,25

54,39 Pout (Watt)

15

3

0,004868546

14,93

7,87

52,76

100 0.098

Pout

effisiensi

Pengujian dengan variabel beban Hasil pengujian dengan variabel beban:No 1 2 3 4 5 Beban (watt) 25 20 15 10 5 Voltage (volt) 73 92 120 150 170 Arus (Ampere) 0,1 0,1 0,1 0,2 0,2 H-Vnotch (m) 0,0225 0,0224 0,0223 0,0222 0,0221

Dalam perhitungan data hasil pengujian ini di gunakan data no 1 sebagai contoh

Dengan cara penghitungan yang sama di dapatkan data hasil perhitungan dan grafik:No 1 2 3 4 5 Beban (watt) 25 0.00542766 20 0.005573167 15 0.005720989 10 0.005871139 5 0.006023629 28.2721604 21.375 75.6044099 26.1789025 20.8125 79.5010411 24.2213127 20.25 83.6040568 22.3918753 19.6875 87.9225152 20.683419 19.125 92.4653705 Qth (m3/s) Pin (watt) Pout (watt) Effisiensi (%)

Grafik Daya-Effisiensi Dengan kapasitas Konstan100 80 25 20

Effisiensi (%)

6040 20 0 5 10 15 beban lampu (watt) effisiensi Pout 20 25

1510 5 0

Pout (watt)

contents12 3Pendahuluan Diagram Alir Tugas Akhir Data Awal Perhitungan

45 6

Perancangan dan PembuatanTurbinPembuatan dan PengujianTurbin Kesimpulan

KesimpulanHasil perancangan draft tube : N = 318 mm S = 624 mm O = 190 mm T = 190 mm P = 162 mm U = 46 mm Q = 89 mm V = 175 mm R = 208 mm Z = 362 mm

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

Hasil perencanaan pasak: Panjang = 1,7 cm Lebar = 0,3175cm Tinggi = 0,3175cm

Hasil perencanaan pullay dan belt: V-Belt: tipe =A Dimensi