STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH DEPTH TO WIDTH
RATIO HORIZONTAL AXIS WATER TURBINE (HAWT)DENGAN TIPE DRAG PADA ALIRAN DALAM PIPA
TERHADAP POWER GENERATION
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Teknik
Oleh :
RIO JEVRI APDILA NIM: I 1413025
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SEBELAS MARET
STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH DEPTH TO WIDTH
RATIO HORIZONTAL AXIS WATER TURBINE (HAWT)DENGAN TIPE DRAG PADA ALIRAN DALAM PIPA
TERHADAP POWER GENERATION
Disusun Oleh:
Rio Jevri Apdila NIM. I 1413025
Telah dipertahankan dihadapan dosen penguji pada hari …….. , tanggal ….,
1. Dr. Eng. Syamsul Hadi, S.T., M.T. ……….
MOTTO
"Or ang- or ang hebat di bidang apapun bukan bar u beker j a kar ena mer eka t er inspir asi, namun mer eka menj adi t er inspir asi kar ena mer eka lebih suka beker j a. Mer eka t idak meny ia- ny iakan w akt u unt uk menunggu inspir asi." ( Er nest New man)
"Hiduplah seper t i pohon kay u y ang lebat buahny a; hidup di t epi j alan dan dilempar i or ang dengan bat u, t et api dibalas dengan buah." ( A bu Bakar Sibli)
"T iadany a key akinanlah y ang membuat or ang t akut menghadapi t ant angan; dan say a per cay a pada dir i say a sendir i." ( Muhammad A li)
"Or ang- or ang y ang sukses t elah belaj ar membuat dir i mer eka melakukan hal y ang har us diker j akan ket ika hal it u memang har us diker j akan, ent ah mer eka meny ukainy a at au t idak." ( A ldus Hux ley )
HALAMAN PERSEMBAHAN
Dengan segala ker endahan hat i ku per sembahkan t ulisan ini unt uk:
1. K epada bapak ibuku t er cint a y ang t elah member ikan doá r est u,
dan dukungany a.
2. K epada kakaku K hokok Set y a Pambudi y ang selalu
member ikan doá dan dukunganny a.
3. K eluar ga besar semua y ang t elah member ikan bany ak doá dan
dukunganny a sehingga dapat meny elesaikan T ugas A khir ini.
4. K epada St af Dosen dan K ar y aw an Univer sit as Sebelas Mar et
y ang t idak bisa say a sebut kan sat u per sat u y ang t elah
member ikan ilmuny a dan menunt un say a menj adi sar j ana.
5. K epada t eam r iset Pico Hy dr o A r if Hiday at , A lw an Rosy di,
Moch A ziz, Har i Pr aset y o, dan Whonica y ang selama ini selalu
member ikan masukan dan sar an y ang bany ak membant u dalam
peny elesaian T ugas A khir ini.
6. K epada t eman t eman NR 13 y ang selama ini menj adi
keluar ga kedua say a di Univer sit as Sebelas Mar et .
7. K epada T eman t eman y ang t idak dapat say a sebut kan sat u
STUDY EKSPERIMENTAL INF LUENCE DEPTH TO WIDTH RATIO HORIZONTAL AXIS WATER TURBINE (HAWT) TYPE
DRAG IN THE PIPE LINE TO POWER GENERATION Rio Jevri Apdila
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia
Email: Riojevri3@gmail.com
Abstract
High rainfall and building urban areas in indonesia lead to be a
potential aspect to generate electrical energy. In this In this horizontal axis water
turbine (HAWT) was applied in the building pipeline to produce energy. Study
experimental of depth to width ratio of turbine examined in to determine optimum
performance of the turbine. In this experimental study tests were carried out using
test equipment with a head of 2 m and angle of bloking system 30°. Variasi Depth
to width ratio given was 0.06, 0.10, 0.14, 0.18, 0.22, 0.24, 0.27, and 0.29. The most
optimal turbine performance can be seen from the data of volt, power output, and
coefisien power. The most optimal turbine on the variation of the depth to width
ratio is 0.29. The using volt is 8.62 [volt], power output 3.447 [watt] and coefisien
power 2.73x10-2.
Key Word: Turbine, Depth to Width Ratio, Water Turbine, Pico Hydro
STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH DEPTH TO WIDTH
RATIO HORIZONTAL AXIS WATER TURBINE (HAWT)DENGAN TIPE DRAG PADA ALIRAN DALAM PIPA
TERHADAP POWER GENERATION
Rio Jevri Apdila
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta, Indonesia
Email : Riojevri3@gmail.com
Abstrak
Curah hujan tinggi di indonesia dan didukung oleh bangunan bertingkat daerah perkotaan menyebabkan potensi air hujan untuk menghasilkan energi listrik sangat besar. Sebuah horisontal axis water turbin HWAT diaplikasikan dalam pipa untuk menghasilkan energi. Studi eksperimental Depth to width ratio diteliti untuk mengetahui performa optimal sudu turbin. Pada studi eksperimental pengujian dilakukan dengan menggunakan alat uji dengan ketinggian 2 m dan sudut bloking sistem 30°. Variasi depth to width ratio yang diberikan adalah 0,06, 0,10, 0,14, 0,18, 0,22, 0,24, 0,27, dan 0,29. Kinerja turbin paling optimal dapat dilihat dari data Tegangan, Daya output dan coefisien power yang didapatkan. Turbin paling optimal pada variasi Depth to width ratio adalah 0,29 dengan nilai tegangan 8,62 [volt], Daya output 3,447 [watt] dan coefisien power 2,73x10-2.
KATA PENGANTAR
Syukur Alhamdulillah penulis panjatkan ke hadirat Allah SAW, atas rahmat, barokah, dan ridho-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penyusunan laporan tugas akhir “Studi Eksperimental Pengaruh Depth To Width Ratio
Horizontal Axis Water Turbine (HAWT) Dengan Tipe Drag Pada Aliran Dalam
Pipa Terhadap Power Generation” ini dengan baik. Penyusunan tugas akhir ini selain merupakan salah satu persyaratan yang harus dipenuhi untuk menyelesaikan pendidikan tingkat Sarjana pada Fakultas Teknik Jurusan Mesin Universitas Sebelas Maret juga dimaksudkan untuk menambah wawasan di bidang pembangkit listrik tenaga air yang dapat dimanfaatkan untuk mengatasi kebutuhan energi yang sangat besar saat ini.
Pada kesempatan ini ijinkan penulis untuk mengucapkan terima kasih dan ras hormat atas segala bantuan yang telah diberikan kepada penulis sehingga dapat menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini, yaitu kepada:
1. Bapak Dr. Eng. Syamsul Hadi, S.T., M.T. selaku ketua progdi dan dosen
pembimbing I Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret yang telah membimbing dan memberikan motifasi selama menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini.
2. Bapak D. Danardono, S.T., M.T., Ph.D. selaku dosen pembimbing II dalam penyusunan laporan Tugas Akhir yang telah membimbing dan memberikan masukan sehingga penulis dapat menyempurnakan Laporan Tugas Akhir. 3. Seluruh Dosen, Staf, dan karyawan jurusan teknik mesin fakultas teknik
Universitas Sebelas Maret atas jasa – jasanya selama penulis menuntut ilmu. 4. Ibu yang selama ini menjadi seseorang ibu yang selalu memberikan
semangat dalam pembuatan Laporan Tugas Akhir ini.
6. Khokok Setya Pambudi sebagai kakak yang selalu mendukung dalam bidang apapun sehingga penulis dapat menyelesaikan study dan Tugas Akhir ini.
7. Teman – teman Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret sebagai keluarga kedua yang selalu memotifasi untuk segera menyelesaikan Tugas Akhir ini. 8. Semua pihak yang telah banyak memberikan bantuan yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu sehingga mengantarkan mengatarkan penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini.
Dalam penyusunan laporan ini tentunya masih banyak terdapat kekurangan, kesalahan dan kekhilafan karena keterbatasan kemampuan penulis, untuk itu sebelumnya penulis mohon maaf yang sebesar-besarnya. Penulis juga mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak demi perbaikan yang bersifat membangun atas laporan ini.
Akhirnya dengan segala kerendahan hati penulis mengucapkan terima kasih dan semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis maupun kita bersama.
Surakarta, maret 2016
DAFTAR ISI BAB I PENDAHULUAN ... Error! Bookmark not defined.
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... Error! Bookmark not defined. 3.1. Alat dan Bahan ... Error! Bookmark not defined. 3.2. Desain Alat uji ... Error! Bookmark not defined. 3.3. Apparatus Test ... Error! Bookmark not defined. 3.5. Pra-Study ... Error! Bookmark not defined. 3.6. Tujuan Penelitian ... Error! Bookmark not defined. 3.7. Pelaksanaan Penelitian ... Error! Bookmark not defined. 3.8. Diagram Alir Penelitian ... Error! Bookmark not defined. BAB IV ANALISA DATA ... Error! Bookmark not defined.
4.1. Study Simulasi Countur Tekanan dan Kecepatan variasi Depth to Width Ratio Sudu Turbin ... Error! Bookmark not defined. 4.2. Debit Aliran yang Bekerja pada Variasi Kelengkungan Turbin ... Error!
Bookmark not defined.
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Hubungan laju aliran terhadap power yang dihasilkan. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 2 Parameter Desain... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 3 Skema turbine hydro electric jenis Pelton (Dixon and Hall 2013)
... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 4 [a] Francis rotor hydro electric turbine [b] Skema aliran pada
Francis turbine (Dixon and Hall 2013) ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 5 Turbin Crossflow ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 6 Turbin Turgo ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 7 Turbin Francis... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 8 Turbin Kaplan Propeler ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 9 Turbin Pelton ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 10 Pengaplikasian berbagai jenis turbin air berdasarkan Head dan laju
aliran volume. (Dixon and Hall 2013) ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 11 Solid dan hollow Drag-type Turbine (Chen, et al. 2013) ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 2. 12 Variasi power extracted pada Savonius water turbine dan Savonius
wind turbine (Sarma, et al. 2014) ... Error! Bookmark not defined. Gambar 2. 13 Variasi rotor rpm dengan berbagai variasi sudut kelengkungan sudu
(Ahmed, et al. 2013) ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 1 a.) Menentukan sudut busur,b.) Menentukan kelengkungan profil
sudu... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 2 Kedalaman dan lebar sudu turbin. ... Error! Bookmark not defined. Gambar 3. 3 Rotor variasi depth to width ratio. .... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3. 5 Simulasi countur tekanan variasi depth to width ratio. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 3. 6 Simulasi kecepatan depth to width ratio. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4. 1 Simulasi countur tekanan terhadap variasi depth to width ratio.
... Error! Bookmark not defined. Gambar 4. 2 Simulasi kecepatan terhadap variasi depth to width ratio. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4. 3 Grafik perbandingan torsi pada variasi depth to width ratio. .... Error!
Bookmark not defined.
Gambar 4. 5 Grafik debit aliran terhadap variasi depth to width ratio. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4. 6 Turbin variasi depth to width ratio 0,29. ... Error! Bookmark not defined.
Gambar 4. 7 Luas penampang blocking system... Error! Bookmark not defined. Gambar 4. 8 Grafik kecepatan aliran fluida (m/s) pada variasi depth to with ratio.
... Error! Bookmark not defined. Gambar 4. 9 Grafik daya aliran fluida (Watt) pada variasi depth to with ratio.
... Error! Bookmark not defined. Gambar 4. 10 Grafik perbandingan Tip Speed Ratio (TSR) pada variasi depth to
width ratio. ... Error! Bookmark not defined. Gambar 4. 11 countur tekanan terhadap variasi depth to width ratio. ... Error!
Bookmark not defined.
Gambar 4. 12 Simulasi kecepatan terhadap variasi depth to width ratio. ... Error!
Bookmark not defined.
Gambar 4. 13 Grafik power output terhadap variasi depth to width ratio. .... Error!
Bookmark not defined.
Gambar 4. 14 Grafik coefisien power terhadap variasi depth to width ratio. Error! Bookmark not defined.
DAFTAR TABEL
Tabel 4. 1 Hasil simulasi torque variasi depth to width ratio. .... Error! Bookmark
not defined.
DAFTAR PERSAMAAN
DAFTAR NOTASI
� = Electrical current [Ampere]
i = Daya input [Watt]
= Daya output [Watt]
f = Aliran fluida masuk [m3]
f = Debit Over flow [m3/s]
um = Debit pada pompa [m3/s]
� = Waktu yang dibutuhkan air mencapai volume 2 liter [s]
= Kecepatan fluida masuk [m/s]
f = Kecepatan aliran pada Overflow [m/s]
� = Voltage [Volt]
= Kecepatan sudut [rad/s]
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Data Hasil Percobaan ... Error! Bookmark not defined. Lampiran 2 Perhitungan Hasil Percobaan ... Error! Bookmark not defined. Lampiran 3 Perhitungan Luas Penampang 1/3 Diameter Lingkaran Pipa .. Error! Bookmark not defined.
Lampiran 4 Simulasi Kecepatan Turbin Variasi Depth to Width Ratio ... Error! Bookmark not defined.
Lampiran 5 Simulasi Countur Tekanan Variasi Depth to Width Ratio ... Error! Bookmark not defined.
Lampiran 6 Physical Properties of Water (SI Units)Error! Bookmark not
