4.1 PERHITUNGAN EFISIENSI TURBIN VORTEX RUMAH SUDU (CASING) BERPENAMPANG LINGKARAN DENGAN DIAMETER SALURAN KELUAR 6 CM (DENGAN KETINGGIAN ANTARA SUDU DENGAN LUBANG BUANG 2, 4, 6 CM)
Rumah Turbin Lingkaran
sudu = 2 ,Do = 6 Putaran (min-max)(rpm) Tinggi air (min-
max)(Cm) Beban (min- max)(Kg) KETINGGIAN 2 93.3 73 0 88.6 70 0.5 83.8 68 0.7 79.6 66 1 71.7 63 1.5 63.3 60 1.7 41.3 56 2 30.8 48 2.3 21.9 45 2.5 0 41 2.7 KETINGGIAN 4 94.4 73 0 89.8 72 0.5 86.3 70 0.7 80.2 68 1 74.2 65 1.5 69.4 64 1.7 64.6 62 2 49 60 2.3 33.4 58 2.5 0 46 2.7 KETINGGIAN 6 95.3 74 0 92.9 73 0.5 90.5 72 0.7 87.1 71 1 83.8 70 1.5 79.2 69 1.7 74.7 68 2 66.5 67 2.3 58.3 65 2.5 0 50 2.6
Tabel 4.1 Nilai Laju Aliran Massa pada jarak antara Sudu dan Lubang buang 2, 4, 6 cm
4.1.1 EFISIENSI TURBIN VORTEX DENGAN JARAK ANTARA SUDU DENGAN SALURAN KELUAR KETINGGIAN 2 CM
Daya air ; = 18.954 watt Kecepatan sudut (ω) ; ω = 2 = = 6.6254 rad/s Maka daya turbin ; PT = T . ω
=1.53 Nm . 6.6254 rad/s = 10.13686 watt
Sehingga Efisiensi Turbin adalah ; =
= 53.48138 %
Dengan cara yang sama maka di dapat data sebagai berikut : Rumah Turbin Lingkaran
ω (Rad/s) Torsi (N/m) Daya Turbin (Watt) Daya Air (Watt) Efisiensi (%) KETINGGIAN 2 9.7654 0 0 18.954 0 9.273466667 0.45 4.17306 18.954 22.01677746 8.771066667 0.63 5.525772 18.954 29.15359291 8.331466667 0.9 7.49832 18.954 39.56062045 7.5046 1.35 10.13121 18.954 53.45156695 6.6254 1.53 10.136862 18.954 53.48138651 4.322733333 1.8 7.78092 18.954 41.05159861 3.223733333 2.07 6.673128 18.954 35.20696423 2.2922 2.25 5.15745 18.954 27.21035138 1.140866667 2.43 2.772306 18.954 14.62649573
Tabel 4.2 Hasil perhitungan percobaan pada jarak antara sudu dengan saluran keluar ketingggian 2 cm.
Gambar 4.1 Grafik Torsi vs Efisiensi pada jarak sudu dengan saluran keluar ketinggian 2cm.
Dari gambar 4.1 Torsi vs Efisiensi didapat hubungan antara Torsi dengan Efisiensi, dimana torsi yang digunakan mulai dari 0 sampai 2.43 Nm (turbin berhenti). Dari grafik di atas didapat data bahwa efisiensi maksimum turbin vortex
pada ketinggian 2cm jarak antara sudu dengan lubang buang adalah sebesar 53.48138 %.
Gambar 4.2 Grafik Torsi vs Kecepatan sudut (ω) pada jarak sudu dengan saluran keluar Ketinggian 2cm.
Dari gambar 4.2 Torsi vs Kecepatan sudut (ω), didapat hubungan antara Kecepatan sudut (ω) dengan Torsi dimana torsi yang digunakan mulai dari 0 sampai 2.43 Nm (turbin berhenti). Sehingga didapat hasil grafik di atas adalah semakin besar torsi yang digunakan semakin kecil putaran yang diperoleh. Dan sebaliknya semakin kecil torsi yang digunakan semakin besar putaran yang diperoleh.
Gambar 4.3 Grafik Kecepatan sudut (ω) vs Daya Turbin pada jarak sudu dengan saluran keluar Ketinggian 2cm
Dari gambar 4.3 Kecepatan sudut (ω) vs Daya di dapat hubungan antara Kecepatan sudut (ω) dengan Daya turbin. Dari grafik di atas di dapat data bahwa daya turbin maksimum di dapat pada putaran 6.6254 rad/s.
4.1.2 EFISIENSI TURBIN VORTEX DENGAN JARAK ANTARA SUDU DENGAN SALURAN KELUAR KETINGGIAN 4 CM
Daya Air ; Pair = 18.954 watt Kecepatan sudut (ω) ; ω = 2 = 6.76146 rad/s
Maka daya turbin; PT = T . ω
= 1.8 Nm . 6.76146 rad/s = 12.17064 watt
Sehingga Efisiensi Turbin adalah
=
= 64.21145 %
Dengan cara yang sama maka di dapat data sebagai berikut : Rumah Turbin Lingkaran
sudu = 2 ,Do = 6 ω (Rad/s) Torsi (N/m) Daya Turbin (Watt) Daya Air (Watt) Efisiensi (%) KETINGGIAN 4 9.880533333 0 0 18.954 0 9.399066667 0.45 4.22958 18.954 22.31497309 9.032733333 0.63 5.690622 18.954 30.02333017 8.394266667 0.9 7.55484 18.954 39.85881608 7.766266667 1.35 10.48446 18.954 55.31528965 7.263866667 1.53 11.113716 18.954 58.63520101 6.761466667 1.8 12.17064 18.954 64.21145932 5.128666667 2.07 10.61634 18.954 56.01107946 3.495866667 2.25 7.8657 18.954 41.49889205 1.747933333 2.43 4.247478 18.954 22.40940171
Tabel 4.3 Hasil perhitungan percobaan pada jarak antara sudu dengan saluran keluar ketinggian 4 cm.
Gambar 4.4 Grafik Torsi vs Efisiensi pada jarak antara sudu dengan saluran keluar ketinggian 4 cm
Dari gambar 4.4 Torsi vs Efisiensi di dapat hubungan antara torsi dengan efisiensi, dimana torsi yang digunakan mulai dari 0 sampai 2.43 Nm (turbin berhenti). Dari grafik di atas didapat data bahwa efisiensi maksimum turbin vortex pada jarak antara sudu dengan lubang outlet ketinggian 4 cm adalah sebesar 64.21145 %.
Gambar 4.5 Grafik Torsi vs Kecepatan Sudut (ω) pada jarak antara sudu dengan saluran keluar ketinggian 4 cm.
Dari gambar 4.5 Torsi vs Kecepatan Sudut (ω), di dapat hubungan antara torsi dengan Kecepatan Sudut (ω), dimana torsi yang digunakan mulai dari 0 sampai 2.43 Nm (turbin berhenti). Sehingga didapat hasil dari grafik di atas adalah semakin besar torsi yang digunakan semakin kecil putaran turbin yang diperoleh. Dan sebaliknya semakin kecil torsi yang digunakan semakin besar putaran turbin yang diperoleh.
Gambar 4.6 Grafik Kecepatan Sudut (ω) vs Daya Turbin pada jarak antara sudu dengan lubang buang ketinggian 4 cm.
Dari gambar 4.6 Kecepatan sudut (ω) vs daya turbin di dapat hubungan antara Kecepatan sudut (ω) dengan daya turbin. Dari grafik diatas di dapat data bahwa daya turbin maksimum di dapat pada putaran 6.76146 rad/s.
4.1.3 EFISIENSI TURBIN VORTEX DENGAN JARAK ANTARA SUDU DENGAN LUBANG BUANG KETINGGIAN 6 CM
Daya Air ;
Kecepatan sudut (ω) ; ω = 2
= 6.96033 rad/s
maka daya turbin; PT = T . ω
= 2.07 Nm . 6.96033 rad/s = 14.40789 watt
Sehingga Efisiensi Turbin adalah =
= 76.01503 %
Rumah Turbin Lingkaran
sudu = 2 ,Do = 6 ω (Rad/s) Torsi (N/m) Daya Turbin (Watt) Daya Air (Watt) Efisiensi (%) KETINGGIAN 6 9.974733333 0 0 18.954 0 9.723533333 0.45 4.37559 18.954 23.08531181 9.472333333 0.63 5.96757 18.954 31.48448876 9.116466667 0.9 8.20482 18.954 43.28806584 8.771066667 1.35 11.84094 18.954 62.47198481 8.2896 1.53 12.683088 18.954 66.91509972 7.8186 1.8 14.07348 18.954 74.25071225 6.960333333 2.07 14.40789 18.954 76.0150364 6.102066667 2.25 13.72965 18.954 72.43668883 3.0458 2.34 7.127172 18.954 37.60246914
Tabel 4.4 Hasil perhitungan percobaan pada jarak antara sudu dengan saluran keluar ketinggian 6 cm
Gambar 4.7 Grafik Torsi vs Efisiensi pada jarak antara sudu dengan lubang outlet ketinggian 6 cm
Dari gambar 4.7 Torsi vs Efisiensi di dapat hubungan antara torsi dengan efisiensi, dimana torsi yang digunakan mulai dari 0 sampai 2.34 Nm (turbin berhenti). Dari grafik di atas didapat data bahwa efisiensi maksimum turbin vortex pada jarak antara sudu dengan lubang outlet ketinggian 6 cm adalah sebesar 76.01503 %.
Gambar 4.8 Grafik Torsi vs Kecepatan sudut (ω) pada jarak antara sudu dengan saluran keluar ketinggian 6 cm
Dari gambar 4.8 Torsi vs Kecepatan sudut (ω), di dapat hubungan antara torsi dengan Kecepatan sudut (ω), dimana torsi yang digunakan mulai dari 0 sampai 2.34 Nm (turbin berhenti). Sehingga didapat hasil dari grafik di atas adalah semakin besar torsi yang digunakan semakin kecil putaran turbin yang diperoleh. Dan sebaliknya semakin kecil torsi yang digunakan semakin besar putaran turbin yang diperoleh.
Gambar 4.9 Grafik Kecepatan sudut (ω) Vs Daya turbin pada jarak antara sudu dengan lubang outlet ketinggian 6 cm
Dari gambar 4.9 Kecepatan sudut (ω) Vs Daya turbin di dapat hubungan antara putaran turbin dengan daya turbin. Dari grafik diatas di dapat data bahwa daya turbin maksimum di dapat pada putaran 6.96033 rad/s.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1
KESIMPULAN
Dari uji eksperimental pembangkit listrik mikro hidro menggunakan turbin vortex dengan casing berpenampang Lingkaran yang menggunakan sudu berdiameter 46 cm, Tinggi 90 cm, 3 variasi jarak antara Sudu dan Saluran Keluar dengan Saluran Keluar berdiameter 6 cm. Maka di dapat kesimpulan:
1. Diperoleh tingkat efisiensi maksimum yang terdapat pada jarak antara Sudu dan Saluran keluar Ketinggian 2 cm dengan data sebagai berikut:
a. Efisiensi Maximum = 53.48138 %
b. Daya Turbin = 10.13686 watt
c. Putaran Turbin = 6.6254 rad/s
2. Diperoleh tingkat efisiensi maksimum terdapat pada jarak antara Sudu dan Saluran keluar Ketinggian 4 cm dengan data sebagai berikut:
a. Efisiensi Maximum = 64.21145 % b. Daya Turbin = 12.17064 watt
c. Putaran Turbin = 6.76146 rad/s
3. Diperoleh tingkat efisiensi maksimum terdapat pada jarak antara Sudu dan Saluran keluar Ketinggian 6 cm dengan data sebagai berikut:
a. Efisiensi Maximum = 76.01503 % b. Daya Turbin = 14.40789 watt
5.2
SARAN
1. Untuk rancang bangun pembangkit listrik mikro hidro menggunakan turbin vortex dengan casing berpenampang Lingkaran (dengan spesifikasi :
diameter rumah sudu ( casing) 0,9 meter, tinggi 1meter, dan jumlah sudu 8)
berikutnya di harapkan melakukan penelitian terhadap jumlah sudu. Misalnya dengan membandingkan data yang di hasilkan dengan mengunakan 10 sampai 12 sudu.
2. Untuk rancang bangun pembangkit listrik mikro hidro menggunakan turbin vortex dengan casing berpenampang Lingkaran (dengan spesifikasi;
diameter rumah sudu (casing) 0,9 meter, tinggi 1 meter, dan jumlah sudu 8)
berikutnya di harapkan melakukan penelitian dengan menggunakan casing dengan tinggi 0,4 meter sampai 0,5 meter.
3. Untuk rancang bangun pembangkit listrik mikro hidro menggunakan turbin vortex dengan casing berpenampang Lingkaran (dengan spesifikasi :
diameter rumah sudu (casing) 0,9 meter, tinggi 1 meter, jumlah sudu 8)
berikutnya di harapkan menggunakan peralatan pengujian yang lebih presisi.
DAFTAR PUSTAKA
1. KonzKl.EmmeRossei_110131[1].doc / WWK Energie GmbH
2. M.M Dandekar dan K.N. Sharman, “Pembangkit Listrik Tenaga Air”. UI-Press, Jakarta,1991.
3. Rajput Rames, “A Textbook of Fluida Mechanics and Hydraulic Machine”, Part-II, Rajput. Company, 2000.
4. Sularso, Kiyokatsu Suga,”Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin”, Cetakan ke-sepuluh, Pradnya Paramitha, Jakarta, 2002.
5. Victor.L.Streeter and Benjamin, “Mekanika Fluida”, Erlangga, Jakarta, 1993. 6. Warnik,C.C, “HydroPower Engineering”, Prentice Hall, Inc, New York,1989. 7. http://www.ceb.cam.ac.uk/pages/ofm-facilities-and-equipment.html 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16. 17. 18.http://202.90.195.156/bse/smk/smk12%20TeknikMesinIndustri%20Sunyoto.p dz
