WHP BHP x 100 % = 473,529,958 x 100% = 7,36 % Efisiensi total ηe = WHP Pel x 100 % = 471,,08958 x 100 % = 2,25 %
a. Grafik Hubungan n-Q
Gambar 3.11 Grafik Hubungan n-Q pada H=3 mH2O dengan variasi bukaan vane
Pada grafik digambarkan bukaan sudu 100% dengan warna biru, bukaan sudu 75% dengan warna merah dan bukaan sudu 50% dengan warna hijau. Dengan mengetahui nilai n (rpm) dan debit (Q) maka akan diketahui titik dan korelasinya. Titik pada grafik menunjukkan beban lampu, titik pertama beban 5 lampu, titik kedua beban 4 lampu, titik ketiga beban 3 lampu, titik keempat beban 2 lampu, titik kelima beban 1 lampu, dan titik keenam tidak ada beban lampu.
Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa pada masing-masing bukaan terdapat kecenderungan menurun. Misal pada bukaan 100%, jika nilai rpm turbin naik maka nilai debit dari inlet masuk turbin akan turun. Pada bukaan yang lainnya pun juga memiliki kecenderungan seperti itu. Hubungan ini bisa didapat dari skema sistem seperti:
Gambar 3.12 Skema sistem pengujian turbin francis
WHP turbin = ρ.g.Q.H WHP pompa = ρ.g.Q.H BHP turbin = 60 . . . 2πnT BHP pompa = 60 . . . 2πnT
Dalam sistem pengujian turbin francis ditentukan bahwa daya listrik dari generator yang tersalurkan pada lampu adalah tetap. Ketika beban lampu ada 5 buah, maka semua daya akan tersalurkan pada lampu tersebut. Tapi ketika beban lampu hanya 4 lampu, maka sisa daya dari generator akan dikonversikan ke poros turbin sehingga putaran (rpm) turbin akan meningkat. Padahal selain daya juga tetap, head pada pompa juga dijaga tetap. Karena itulah debit pada inlet masuk turbin akan menurun nilainya.
Pada bukaan sudu 100% dan 75% terdapat anomali yaitu pada titik 4 lampu dan titik 2 lampu nilai debit (m3/s) dari inlet turbin tetap, hal ini
disebabkan oleh adanya parameter-parameter yang kadang tidak konstan seperti torsi. Sedangkan pada bukaan sudu 50% terdapat anomali yaitu pada titik 3 lampu yang mengalami peningkatan nilai debit (m3/s), hal ini disebabkan oleh adanya parameter-parameter yang kadang tidak konstan seperti putaran (rpm).
b. Grafik Hubungan n-T
Gambar 3.13 Grafik Hubungan n-T pada H=3 mH2O dengan variasi bukaan vane
Pada grafik digambarkan bukaan sudu 100% dengan warna biru, bukaan sudu 75% dengan warna merah dan bukaan sudu 50% dengan warna hijau. Dengan mengetahui nilai putaran (rpm) dari turbin dan torsi (N.m) dari inlet turbin maka akan diketahui korelasinya. Titik pada grafik menunjukkan beban lampu, titik pertama beban 5 lampu, titik kedua beban 4 lampu, titik ketiga beban 3 lampu, titik keempat beban 2 lampu, titik kelima beban 1 lampu, dan titik keenam tidak ada beban lampu.
Semakin banyak nyala lampu pembebanan, maka gaya semakin besar sehingga torsi juga besar. Sedangkan putarannya semakin kecil. Pada bukaan yang lainnya pun juga memiliki kecenderungan serupa dikarenakan torsi dan
nilai putaran (rpm) memiliki hubungan berbanding terbalik sesuai dengan rumus: BHP turbin = 60 . . . 2πnT =
Pada grafik diatas terdapat anomali pada bukaan 50% dititik lampu ke 3, titik lampu ke 2 dan titik lampu ke1 nilai torsi meningkat . pada bukaan 75% juga terdapat anomali dimana pada titik lampu ke 2 nilai Torsinya (N.m) tetap. Hal ini disebabkan oleh adanya parameter-parameter yang tidak konstan seperti nilai putaran (rpm).
c. Grafik Hubungan n-WHP
Gambar 3.14 Grafik Hubungan n-WHP pada H=3 mH2O dengan variasi bukaan vane
Pada grafik hubungan antara putaran dengan daya hidrolisis air (WHP) digambarkan bukaan sudu 100% dengan warna biru, bukaan sudu 75% dengan warna merah dan bukaan sudu 50% dengan warna hijau. Seperti halnya pada grafik n-Q, besarnya WHP dipengaruhi oleh debit (Q), semakin besar debit maka akan semakin besar nilai WHP. Pada bukaan 100% akan lebih besar nilai WHP dibanding dengan bukaan 75% dan 50%. Berdasarkan grafik di atas bahwa semakin kecil putaran turbin maka semakin besar nilai WHP-nya.
Pada bukaan sudu 100% dan 75% terdapat anomali yaitu pada titik 4 lampu dan titik 2 lampu nilai WHP (watt) dari inlet turbin tetap, hal ini disebabkan oleh adanya parameter-parameter yang kadang tidak konstan seperti torsi. Sedangkan pada bukaan sudu 50% terdapat anomali yaitu pada titik 3 lampu nilai WHP (watt) dari turbin mengalami peningkatan. Hal ini disebabkan oleh adanya parameter-parameter yang tidak konstan seperti nilai debit (m3/s).
d. Grafik Hubungan H- tƞ
Gambar 3.15 Grafik Hubungan H-ηt pada Lampu 5 dengan variasi bukaan vane
Pada grafik digambarkan bukaan sudu 100% dengan warna biru, bukaan sudu 75% dengan warna merah dan bukaan sudu 50% dengan warna hijau. Dengan mengetahui nilai head pompa (m) dan ήt (%) dari turbin maka akan diketahui korelasinya.
Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa pada masing-masing bukaan terdapat kecenderungan menurun. Misal pada bukaan 100%, jika nilai head pompa (m) naik dan ήt (%) dari turbin naik. Hal ini dikarenakan nilai putaran (rpm) yang berubah sangat drastis, dari nilai 1285 rpm head 3, lalu 1596 rpm
head 4, dan 1850 rpm head 5. Pada bukaan yang lainnya pun juga memiliki kecenderungan serupa.
Pada grafik diatas terdapat anomali pada bukaan 50%, dimana Efisiensi turbin ( t) pada titik head 4ƞ mH2O mengalami peningkatan dibanding pada titik head 3 mH2O. Hal ini disebabkan oleh perubahan nilai n (rpm) yang tidak tajam.
e. Grafik Hubungan H- tƞ
Gambar 3.16 Grafik Hubungan H-ηt pada Lampu 1 dengan variasi bukaan vane
Pada grafik digambarkan bukaan sudu 100% dengan warna biru, bukaan sudu 75% dengan warna merah dan bukaan sudu 50% dengan warna hijau. Dengan mengetahui nilai head pompa (m) dan ήt (%) dari turbin maka akan diketahui korelasinya.
Dari grafik di atas dapat dilihat bahwa pada masing-masing bukaan terdapat kecenderungan menurun . Misal pada bukaan 50%, jika nilai head pompa (m) naik dan ήt (%) dari turbin naik. Hal ini dikarenakan nilai putaran (rpm) yang berubah sangat drastis, dari nilai 1280 rpm head 3, lalu 1588 rpm
head 4, dan 1869 rpm head 5. Pada bukaan yang lainnya pun juga memiliki kecenderungan serupa.
Pada bukaan sudu 100% terdapat anomali yaitu pada head 5, nilai ήt (%) turbin meningkat. Sedangkan pada bukaan sudu 75% yaitu pada head 5, nilai ήt (%) turbin meningkat, daripada head 4. Hal ini disebabkan oleh perubahan nilai n yang tidak tajam.
f. Grafik Isoefisiensi
Gambar 3.17 Grafik Isoefisiensi H = 4 mH2O
Isoefisiensi pada grafik ini merupakan perpotongan titik antara nilai efisiensi-efisiensi yang sama pada grafik hubungan debit (m3/s) dan putaran (rpm) pada nilai head yang sama yaitu 4 mH2O tetapi pada bukaan yang berbeda. Bukaan divariasikan yaitu bukaan sudu 100% dengan warna biru, bukaan sudu 75% dengan warna merah dan bukaan sudu 50% dengan warna hijau.
Nilai isoefisiensi pada grafik diatas semakin naik, ini menunjukkan bahwa nilai efisiensi yang terbaik adalah pada bukaan 100%. Grafik Isoefisiensi untuk efisiensi 6,33% pada bukaan 100%, 75%, dan 50% digambarkan dengan warna kuning. Garis lengkung menandakan efisiensi. Garis efisiensi yang terbentuk ada yang menyimpang, yang disebabkan kurang akuratnya pada pembacaan skala.
Pada efisiensi bukaan 50% mampu menghidupkan 5 lampu, bukaan 75% mampu menghidupkan 5 lampu, sedangkan bukaan 100% hanya mampu menghidupkan 3 lampu. Karena itu pada bukaan 100% agar mampu menghidupkan 5 lampu, nilai efisiensinya harus dinaikkan.
3.9 Kesimpulan dan Saran