Saluran Keluar - METODOLOGI DAN ALAT PENELITIAN

BAB III METODOLOGI DAN ALAT PENELITIAN

3.2.6 Saluran Keluar

Saluran buang terbuat dari akrilik dan diletakkan di bagian tengah dasar rumah turbin. Saluran buang yang digunakan adalah diameter 6 cm.

Gambar 3.5 Saluran Keluar

Talang yang digunakan terbuat dari plastik dengan panjang 2 m. Pipa yang digunakan adalah pipa 2 inchi dengan panjang keseluruhan 3,7 m.

Gambar 3.6 Instalasi Turbin Vortex Tampak Samping.

3.3

Peralatan Pengujian

3.3.1 Hand Tachometer

Alat ini digunakan untuk mengukur putaran (rpm) poros turbin vortex. Dalam uji eksperimental turbin vortex pada debit, hand tachometer yang digunakan adalah Krisbow KW06-303 dengan spesifikasi:

Ketelitian (akurasi) : ± 0,05% + 1 digit

Range : autorange

Sampling time : 0,8 s (over 60 rpm)

Gambar 3.7 Hand Tachometer.

Timbangan Pegas digunakan untuk mengukur besarnya momen puntir (kilogram) yang dihasilkan melalui pulley pada poros dengan cara melingkarkan tali pada pulley kemudian diikatkan ke timbangan pegas. Dalam uji eksperimental turbin vortex pada debit, timbangan pegas yang digunakan adalah PROHEX made in china dengan spesifikasi 25 kilogram.

Gambar 3.8 Timbangan Pegas.

3.3.3 Pulley

Pulley digunakan untuk mengukur besarnya momen puntir yang dihasilkan oleh putaran sudu melalui poros dengan cara dihubungkan ketimbangan pegas menggunakan tali. Dalam uji eksperimental turbin vortex pada debit, pulley yang digunakan memiliki spesifikasi diameter 18 cm.

Gambar 3.9 Pulley.

3.3.4 Pompa

Pompa ini digunakan untuk mengumpankan air dari tempat penampungan bawah ke talang. Dalam uji eksperimental turbin vortex pada debit, pompa pengumpan yang digunakan adalah pompa sentrifugal 2 (dua) inchi dengan daya motor penggerak (P) 0,75 kW, keluaran air maksimal (Omaks) 311 L/min setelah melewati talang sepanjang 2 meter.

3.4 Pelaksanaan Pengujian

Uji eksperimental turbin vortex dengan menggunakan jumlah sudu sebanyak 8 sudu dilakukan di rooftop lantai empat, Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Pengukuran-pengukuran yang dilakukan tehadap penelitian ini meliputi:

1. Pengukuran putaran (rpm) poros turbin vortex dengan menggunakan Hand

Tachometer.

2. Pengukuran momen puntir (kilogram) dengan menggunakan Timbangan

Pegas.

Sebelum dilakukan pengujian turbin vortex dan pengambilan data, terlebih dahulu dilakukan pemeriksaan (checking) terhadap beberapa instalasi dan peralatan, yang meliputi:

1. Pemeriksaan debit air di dalam tempat penampungan bawah.

2. Pemeriksaan pipa penghubung antara pompa pengumpan dan talang. 3. Pemeriksaan poros turbin vortex serta pemberian pelumas pada bearing. 4. Pemeriksaan tali dan pulley.

5. Pemeriksaan pompa pengumpan.

Setelah prosedur pemeriksaan terhadap beberapa instalasi dan peralatan di atas selesai dilakukan dan pemeriksaan dipastikan dalam kondisi standby, maka prosedur pengujian pun dapat dimulai. Adapun prosedur pengujian uji eksperimental turbin vortex dengan jumlah sudu 8 adalah sebagai berikut:

1. Pengujian pertama dilakukan pada rumah turbin (casing) berpenampang lingkaran dengan jumlah 8 sudu.

2. Hidupkan pompa pengumpan.

3. Dilakukan monitoring terhadap ketinggian air di dalam rumah sudu (casing).

4. Setelah ketinggian air di rumah sudu (casing) konstan, maka dilakukan pengujian serta pengambilan data terhadap:

a. Pengukuran putaran (rpm) pada poros Turbin Vortex dengan menggunakan Hand Tachometer.

b. Pengukuran momen puntir (kilogram) dengan menggunakan

Timbangan Pegas.

5. Pengukuran terhadap beberapa variabel di atas dilakukan terhadap ketinggian antara sudu dengan lubang buang dengan jarak 2cm,4cm, dan 6cm dengan diameter saluran keluar 6cm.

6. Setiap pengambilan data dilakukan sebanyak sepuluh kali untuk mendapatkan data pengujian yang lebih akurat.

Besaran-besaran yang diukur dan dicatat meliputi:

1. Putaran poros Turbin Vortex (rpm) 2. Momen Puntir Turbin Vortex (kilogram)

Dari besaran-besaran di atas dapat dihitung besaran turunan lainnya seperti: 1. Torsi Turbin Vortex

2. Daya Turbin Vortex 3. Efisiensi Turbin Vortex

Flowchart Uji Eksperimental Turbin Vortex.

Survey tempat pengujian

akan dilakukan

Rancang bangun instalasi Uji eksperimental turbin vortex

Pengambilan data hasil pengujian Pelaksanaan pengujian Perhitungan dan analisa hasil pengujian Penulisan laporan hasil pengujian

3.5 Penentuan Debit Aliran Air

Debit aliran air dalam rancangan ini ditentukan berdasarkan tekanan pompa air serta luas penampang pipa. Dengan metode uji langsung sebanyak 10 kali. Percobaan Liter/Menit 1 312 2 315 3 313 4 312 5 312 6 307 7 306 8 307 9 312 10 312

Tabel 3.1 Percobaan Aliran Debit Air Berdasarkan Tekanan Pompa Air. Untuk mendapatkan nilai rata-rata debit air, dengan menggunakan rumus : Q = q1 + q2 + q3 +...+ qn

Dimana :

Q = Debit rata-rata (m3/s)

Konversi satuan volume : ( 1 liter = 1 dm³ = 1.000 cm³ = 1.000.000 mm³ = 0.001 m)

Maka : Q = 312 +315 +313+312+312+307+306+307+312+312 = 310,8 liter/menit ≈ 311 ℓ/m = 5,2 ℓ/s = 5,2 dm3/s = 0,0052 m3/s

3.6 Analisa Segitiga Kecepatan

Kecepatan air yang mengalir melalui sudu runner dan kecepatan tangensial akibat perputaran runner akan membentuk hubungan segitiga kecepatan, hubungan segitiga kecepatan ini dapat terjadi pada sisi masuk dan sisi keluar runner. Penggunaaan segitiga kecepatan pada kontruksi runner dapat dilihat pada gambar 3.11 berikut ini :

Keterangan gambar :

U = Kecepatan sekeliling roda jalan

V = Kecepatan absolud fluida

Vw = Kecepatan air memutar roda jalan

Vr = Kecepatan relatif fluida

Vf = Kecepatan aliran

α

= Sudut yang dibuat oleh kecepatan absolud dengan kecepatan tangensial

θ = sudut yang terbentuk oleh kecepatan relatif dengan kecepatann tangensial

V2, Vw2, Vr2, Vf2,β dan ϕ = Nilai- nilai yang sesuai pada sisi keluar. - _{Kecepatan segitiga pada inlet akan menjadi garis lurus di mana :}

Vr1 = V1 – U1 = V1 – U

Vw1 = V1 α = 0 dan θ = 0

- _{Dari segitiga kecepatan pada outlet, dimana :}

Vr2 = KVr1

Dimana, K = sudu gesekan co-efisien, sedikit kurang dari satu. Idealy ketika permukaan casing yang sangat halus dan kerugian energi akibat dampak di splitter diabaikan, k = 1

Kekuatan yang diberikan oleh air dalam arah gerakan diberikan sebagai

F = ρaV1(Vw1 + Vw2)

Energi yang masuk pada inlet adalah dalam bentuk energi kinetik : mV1

Energi kinetik (E.K) dari penampang per kedua = (ρaV1)V1

Efisiensi hidrolik,

ɳh

=

Dari inlet dan outlet segitiga kecepatan : Vw1 = V1

Vr1 = V1 – u1 = V1 – u

Vw2 = Vr2 cos ϕ – u2 = Vr2 cos ϕ – u = KVr1 cos ϕ – u = K(V1 – u) cos ϕ – u

Substitusikan nilai-nilai Vw1 and Vw2 :

ɳh

=

Efisiensi hidrolik akan maksimum untuk memberikan nilai V1:

(ɳh) = 0

= 0

x (V1u – u2) = 0

V1 – 2u = 0 or u =

3.6.1 Analisa Segitiga Kecepatan Pada Sisi Masuk

- _{Kecepatan absolut pada sisi masuk (V}₁₎

V1 =

= 2.70 m/s

- _{Kecepatan sekeliling roda jalan pada sisi masuk (U}₁₎

U1 =

= 1.35

- _{Kecepatan relatif pada sisi masuk (V}_r1₎

Vr1 = V1 – U

= 2.70 – 1.35 = 1.35 m/s

- _{Kecepatan air memutar roda jalan (V}_w1₎

Vw1 = V1 = 2.70 m/s

Karena air bergerak dalam arah yang sama seperti di baling-baling, Oleh karena itu segitiga kecepatan pada sisi masuk akan menjadi garis lurus, seperti pada gambar 3.4

3.6.2 Analisa Segitiga Kecepatan Pada Sisi Keluar

Karena sudu licin, sehingga analisa segitiga pada sisi keluar :

- _{Kecepatan relatif pada sisi keluar (V}_r2₎

Vr2 = Vr1 = 1.35 m/s

- _{Kecepatan sekeliling roda pada sisi keluar (V}₂₎

- _{Kecepatan air memutar roda pada sisi keluar (V}_w2₎

Vw2 = Vr2 cos ϕ – u

= 1.35 cos 60 – 1.35 = - 0.67 m/s

- _{Kecepatan air keluar (V}_f2₎

Vf2 = V2 sin

ϕ

= 2.70 . sin 60 = 2.33 m/s

Dari hasil perhitungan diatas maka dapat digambar segitiga kecepatan pada sisi keluar roda jalan seperti pada gambar 3.4

Gambar 3.12 Segitiga kecepatan pada sisi masuk dan sisi keluar.

Dalam dokumen Rancang Bangun Turbin Vortex Dengan Casing Berpenampang Lingkaran Yang Menggunakan Sudu Diameter 46cm Pada 3 Variasi Jarak Antara Sudu Dan Saluran Keluar (Halaman 52-64)