PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Data Percobaan
4.3.1 Grafik untuk variasi kincir dengan sudut potong 60 0 a.Grafik Hubungan Putaran Poros dan Torsi
Dari hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan putaran poros (rpm) dan torsi seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.1 berikut ini.
Gambar 4.1 Grafik hubungan putaran poros dan torsi dengan sudut potong 600
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa pada variasi sudut potong sudu 600 pada torsi sebesar 0,26 Nm dengan kecepatan angin 7,04 m/s, menghasilkan putaran poros 1008 rpm. Pada kecepatan angin yang sama, putaran poros maksimal yang dapat dicapai yaitu sebesar 1300 rpm dengan torsi 0,07 Nm.
39 Grafik diatas juga menunjukkan bahwa semakin besar torsi yang didapat putaran poros akan semakin rendah. Hal ini menunjukkan bahwa torsi berbanding terbalik dengan rpm yang dihasilkan.
b. Grafik Hubungan Daya Kincir dan Torsi
Dari hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan daya kincir dan torsi yang dihasilkan oleh kincir angin seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2 .
Gambar 4.2 Grafik hubungan daya kincir dan torsi dengan sudut potong 600
Grafik diatas menunjukkan bahwa pada kecepatan angin 7,04 m/s dengan torsi sebesar 0,26, daya kincir yang dihasilkan sekitar 27 watt. Pada kecepatan 5,62 m/s atau pada posisi 5 dengan torsi sebesar 0,13 Nm, daya kincir yang tercapai hanya sebesar 9,86 watt. Hal ini dikarenakan semakin jauh kedudukan blower terhadap terowongan semakin kecil daya yang dihasilkan oleh kincir angin, hal ini disebabkan karena adanya celah antara blower dan terowongan
40 sehingga angin yang melewati terowongan tidak bisa terserap secara maksimal oleh blower.
c. Grafik Hubungan Cp dan tsr
Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan Cp (koefisien daya) dan tsr (tip speed ratio) yang dihasilkan kincir angin untuk variasi sudut potong 600, Seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Grafik hubungan Cp dan tsr dengan sudut potong 600
Dari grafik diatas dapat dilihat bahwa koefisien daya (Cp) maksimal yang dapat dicapai oleh sudut potong 600 yaitu sebesar 27 % dengan tsr sebesar 6,01.
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 0 1 2 3 4 5 6 7 8
tip speed ratio ( tsr )
K o e fi si e n Da y a (Cp )
41 4.3.2 Grafik untuk variasi kincir dengan sudut potong 750
a. Grafik Hubungan Putaran Poros dan Torsi
Grafik hubungan putaran poros (rpm) dan torsi dibawah ini dibuat berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.5 yang dihasilkan oleh kincir angin untuk variasi kincir angin dengan sudut potong 750, pada kecepatan angin 6,95 dengan torsi sebesar 0,42 Nm, putaran poros yang dihasilkan yaitu sebesar 910 rpm. Untuk putaran poros maksimal yang dapat dihasilkan yaitu sebesar 1261 yang didapat pada pembebanan atau torsi 0,05 Nm. Grafik dibawah ini juga menunjukkan bahwa torsi berbanding terbalik dengan rpm yang dihasilkan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Grafik hubungan putaran poros dan torsi dengan sudut potong 750.
42 b. Grafik Hubungan Daya Kincir dan Torsi
Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.5 maka dapat dibuat grafik hubungan daya kincir dan torsi yang dihasilkan kincir angin untuk variasi kincir angin dengan sudut potong 750, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.5.
Gambar 4.5 Grafik hubungan daya kincir dan torsi dengan sudut potong 750.
Dari grafik diatas pada kecepatan angin 6,95 m/s dengan torsi 0,42 Nm, daya kincir yang dihasilkan sebesar 36 watt. Daya kincir maksimal yang dapat dihasilkan pada variasi sudut potong sudu 750 didapat pada posisi 2 yaitu sebesar 38,77 watt dengan torsi sebesar 0,39 Nm dan pada kecepatan angin 7,15 m/s. seperti yang terlihat pada grafik kecepatan yang dihasilkan pada posisi 2 lebih tinggi dari kecepatan posisi 1, hal ini disebabkan oleh keadaan angin yang
43 berubah. Sehingga angin yang memasuki terowongan semakin besar, begitu juga putaran poros yang dihasilkan.
c. Grafik Hubungan Cp dan tsr
Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.5 maka dapat dibuat grafik hubungan Cp (koefisien daya) dan tsr (tip speed ratio) yang dihasilkan kincir angin untuk variasi kincir angin dengan sudut potong 750, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.6.
Gambar 4.6 Grafik hubungan Cp dan tsr dengan sudut potong 750.
Dari grafik hubungan antara Cp dan tsr ,dapat dilihat bahwa Cp tertinggi yang dapat dicapai yaitu sebesar 39 % dengan tsr 5,84.
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 0 2 4 6 8 10
tip speed ratio ( tsr )
K o e fi si e n Da y a (Cp )
44 4.3.3 Grafik untuk variasi kincir dengan sudut potong 900
a. Grafik Hubungan Putaran Poros dan Torsi
Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.6 maka dapat dibuat grafik hubungan putaran poros (rpm) dan torsi yang dihasilkan kincir angin untuk variasi kincir angin dengan sudut potong 900, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.7.
Gambar 4.7 Grafik hubungan putaran poros dan torsi dengan sudut potong 900
Seperti yang terlihat pada grafik diatas untuk variasi sudut potong sudu 900, pada kecepatan angin 7,06 dengan pembebanan sebesar 0,39 Nm dihasilkan putaran poros sebesar 640 rpm. Padakecepatan angin yang sama, putaran poros maksimal yang dapat dicapai yaitu sebesar 860 rpm dengan torsi 0,08.
45 b. Grafik Hubungan Daya Kincir dan Torsi
Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.6 maka dapat dibuat grafik hubungan daya kincir dan torsi yang dihasilkan kincir angin untuk variasi kincir angin dengan sudut potong 900, Seperti terlihat pada grafik dibawah ini, daya kincir maksimal yang dapat dicapai yaitu sekitar 24 watt dengan torsi sebesar 0,39 Nm dan pada kecepatan angin 7,06 m/s. Grafik dibawah ini juga menunjukkan bahwa semakin besar torsi ( pembebanan )yang diberikan maka daya kincir yang dihasilkan juga akan semakin besar, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.8.
Gambar 4.8 Grafik hubungan daya kincir dan torsi dengan sudut potong 900
0 5 10 15 20 25 30 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 Torsi (Nm) Da y a kinc ir ( w a tt)
V= 6,26 m/s
46 c. Grafik Hubungan Cp dan tsr
Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.6 maka dapat dibuat grafik hubungan Cp (koefisien daya) dan tsr (tip speed ratio) yang dihasilkan kincir angin untuk variasi kincir angin dengan sudut potong 900, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.9.
Gambar 4.9 Grafik hubungan Cp dan tsr dengan sudut potong 900
Dari grafik hubungan Cp dan tsr diatas, dapat dilihat bahwa koefisien daya tertinggi yang dapat dihasilkan oleh kincir angin dengan sudut potong 900 yaitu sebesar 25% dengan tsr sebesar 3,9.
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 0 1 2 3 4 5 6
tip speed ratio ( tsr )
K o e fi si e n Da y a (Cp )
47 4.3.4 Grafik gabungan Cp dan tsr dengan sudut potong 600, 750, 900
Dari data ketiga variasi kincir angin tersebut didapatkan grafik perbandingan unjuk kerja untuk ketiga variasi sudut potong seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.10.
Gambar 4.10 Grafik perbandingan unjuk kerja ketiga variasi sudut potong
Dari grafik diatas, dapat dilihat bahwa kincir angin dengan sudut potong 750 memiliki Cp (koefisien daya) yang paling tinggi dari kedua sudut potong yang lain. Hal ini membuktikan bahwa dengan sudut potong yang besar belum tentu Cp
(koefisien daya) yang dihasilkan juga besar, tetapi juga belum tentu dengan sudut potong yang kecil, hasil yang didapat juga kecil. Dari grafik diatas dapat diketahui bahwa ada sudut-sudut tertentu yang efektif untuk digunakan dalam pembuatan sudu untuk kincir angin poros horizontal tipe propeler.
0% 5% 10% 15% 20% 25% 30% 35% 40% 45% 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 p o w er c o eff ici en t ( Cp )
tip speed ratio ( tsr )
Sudut Potong ˚
Sudut Potong 90 ˚
48 Dari grafik Betz Limit diketahui bahwa koefisien daya kincir angin tipe propeler tertinggi adalah sebesar 59,3 %, sedangkan pada penelitian ini koefisien daya maksimal yang diperoleh sebesar 39 % pada sudut potong 750 yang terbuat dari pipa PVC dengan besar diameter pipa 4 in.
49 BAB V
