Daya yang dihasilkan oleh turbin akan dihitung dengan menggunakan persamaan:
Pt = T. ω (23) Dimana :
Pt : Daya Turbin (Watt) T : Torsi (Nm)
ω : Kecepatan sudut turbin (rad/s) 7. Efisiensi Turbin
Efisiensi turbin dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
η =Pt
Pax 100% (24) Dimana :
η : Efisiensi (%)
Pt : Daya yang dihasilkan turbin (Watt) Pa : Daya air yang dihasilkan (Watt) 2.7. SolidWorks 2020
SolidWorks adalah software program mekanikal 3D CAD (computer aided design) yang berjalan pada Microsoft Windows. Solidworks dikembangkan oleh solidworks Corporation yang telah diakuisisi oleh Dassault system.
Solidworks menggunakan penyimpanan file format Microsoft yang terstruktur. Ini berarti bahwa ada berbagai file tertanam dalam setiap
20
SLDDRW (file gambar), SLDPRT (part file), SLDASM (file assembly), dengan bitmap preview dan metadata sub-file.
Tampilan software Solidworks tidak jauh berbeda dengan software lain yang dioperasikan di atas windows, sehingga tidak mungkin akan merasa aneh dengan tampilan dari Solidworks.
SolidWorks menyediakan 3 templates utama yaitu:
1. Part
Part merupakan sebuah objek pada solidworks yang dimana material tersebut akan didesain secara 3D maupun 2D. Sebuah part akan berbentuk 3D ketika material tersebut akan di assembly (digabungkan).
2. Assembly
Assembly merupakan sebuah dokumen dimana part, features, dan assembly (sub-assembly) dipasangkan/disatukan.
3. Drawing
Drawing merupakan templates yang digunakan untuk membuat gambar kerja 2D dari part dan assembly yang sudah selesai dikerjakan.
2.8. Konsep Simulasi CFD
Computational Fluid Dynamics (CFD) adalah metode perhitungan dengan sebuah kontrol dimensi, luas dan volume dengan memanfaatkan bantuan komputasi komputer untuk melakukan perhitungan pada tiap-tiap elemen pembaginya. Prinsipnya adalah suatu ruang yang berisi fluida yang akan dilakukan perhitungan dibagi menjadi beberapa bagian, hal ini sering disebut dengan sel dan prosesnya dinamakan meshing. Bagian-bagian yang terbagi tersebut merupakan sebuah kontrol perhitungan yang akan dilakukan oleh software.
Kontrol-kontrol perhitungan ini beserta kontrol-kontrol perhitungan lainya merupakan pembagian ruang. Pada setiap titik kontrol perhitungan akan dilakukan perhitungan dengan batasan domain atau boundary condition yang telah ditentukan. Metode ini banyak pada proses perhitungan dengan menggunakan bantuan komputasi komputer.
Secara umum proses perhitungan CFD terdiri atas 3 bagian utama, yaitu:
21 1. Preprocessor
Preprocessor adalah tahap dimana data input mulai dari pendefinisian domain serta pendefinisian kondisi batas atau boundary condition. Pada tahap ini sebuah material atau aliran yang akan dianalisis ditentukan dengan jumlah grid tertentu atau sering disebut dengan meshing.
2. Processor
Pada tahap ini dilakukan proses perhitungan data-data input dengan persamaan yang terlibat secara iteratif. Artinya perhitungan dilakukan hingga hasil mencapai nilai yang konvergen. Di Dalam tahap ini akan dilakukan penentuan kondisi batas boundary condition dan pemilihan metode inisiasi. Dalam penentuan kondisi batas akan dimasukkan nilai dari parameter-parameter yang dibutuhkan.
3. Post processor
Post processor merupakan tahap akhir dimana hasil perhitungan diinterpretasikan ke dalam gambar, grafik, bahkan animasi dengan pola warna tertentu.
Hal yang paling mendasar mengapa konsep CFD (software CFD) banyak digunakan dalam dunia industri adalah dapat dilakukan analisis terhadap suatu sistem dengan mengurangi biaya eksperimen dan waktu yang panjang dalam melakukan eksperimen tersebut. Atau dalam proses design engineering tahap yang dilakukan menjadi lebih pendek.
2.9. Tinjauan Pustaka
Sari dan Ryan Fasha (2015) Melakukan penelitian tentang “Pengaruh Ukuran Diameter Nozzle 7 dan 9 mm Terhadap Putaran Sudu dan Daya Listrik Pada Turbin Pelton”. Hasil Penelitian ini mendapatkan putaran maksimal yang dihasilkan oleh turbin pelton adalah menggunakan nozzle 9 mm dengan putaran sebesar 1267 dengan bukaan katup 900. Sedangkan debit aliran fluida yang di dapat 0,00097 m3/s pada kombinasi kedua nozzle 7 dan 9 mm. Kecepetana aliran fluida terbesar didapatkan pada nozzle 7 mm bukaan katup 900 dengan hasil 0,52 m/s. Untuk daya yang dihasilkan alternator
22
memperoleh hasil 3,53 dengan menggunakan kedua buah nozzle bukaan katup 650.
Ahrori, Ardy Hafid, dkk (2019) Melakukan penelitian tentang
“Perancangan dan Simulasi Turbin Pelton Daya Output Generator 20.000 Watt”. Hasil perancangan dan perhitungan komponen turbin didapatkan untuk debit air 0,265 m3/s, jumlah sudu sebanyak 18 buah, tinggi sudu 59,64 mm, tebal sudu 25,56, dimensi luar runner sebesar 363,38, diameter pipa 147 mm, kecepatan pancar air adalah 14,88 m/s. dan hasil simulasi kecepatan pancar air menggunakan software autodesk inventor CFD didapat kecepatan maksimum terjadi pada detik 0,6 sebesar 12,96 m/s.
Wulandari dan Bintara (2019) Melakukan penelitian tentang “Performance of Pelton Turbine utilizing the Variations of Bucket Number, Nozzle Number, and Nozzle Diameter Using Computational Fluid Dynamics”. Metode yang digunakan dalam penelitian ini adalah simulasi numerik dengan menggunakan software ANSYS 17.0 jenis analisis CFX. Variabel pada penelitian ini adalah jumlah bucket yaitu 17 dan 18, jumlah nozzle yaitu 1 dan 2 serta diameter nozzle yaitu 5 mm dan 8 mm. Hasil penelitian menunjukkan nilai efisiensi paling optimal pada variasi jumlah bucket 18 dengan jumlah nozzle 2 dan diameter nozzle 5 mm sebesar 59,58%. Berdasarkan grafik analisis Minitab menggunakan metode Taguchi diperoleh main effect plot for mean menunjukkan pengaruh variabel yang tinggi pada jumlah bucket 18, jumlah nozzle 2 dan diameter nozzle 5 mm.
Muliawan dan Yani, (2017) Melakukan penelitian tentang “Analisis Daya dan efisiensi Turbin Air Kinetis Akibat Perubahan Putaran Runner”.
Penelitian dilakukan dengan mengalirkan fluida air pada saluran turbin yang telah disiapkan dengan mempergunakan pompa, fluida yang dialirkan dibuat turbulensi agar kondisinya dianggap sama dengan kondisi sungai yang mengalir. Debit air ditetapkan 0,0153 m3/s. Sedangkan variasi pengereman putaran turbin terdiri dari 90, 70, 50, 30, dan 10 rpm. Hasil yang didapatkan dari penelitian tersebut Daya turbin sangat tergantung pada besarnya torsi dan kecepatan anguler. Sedangkan kecepatan anguler dipengaruhi oleh putaran
23
turbin dan putaran turbin sangat tergantung dari massa aliran yang menumbuk sudu turbin. Efisiensi turbin sangat tergantung pada besarnya daya turbin dan daya turbin sangat tergantung pada besarnya torsi dan kecepatan anguler.
Semakin besar debit air maka efisiensi turbin kinetik semakin meningkat dikarenakan adanya penambahan kecepatan aliran dan massa aliran yang menumbuk sudu turbin sehingga gaya tangensial yang dihasilkan meningkat dan gaya tangensial tersebut mempengaruhi torsi turbin, daya turbin dan efisiensi turbin kinetik.
24 BAB III
METODOLOGI PENELITIAN