LOGO
Abdul Qodir Jalali (4211105008)
Analisa Aliran Fluida Pada Turbin
Udara Untuk Pneumatic Wave
Energy Converter (WEC)
Menggunakan Computational
Fluid Dynamic (CFD)
Dosen Pembimbing :
1. Beni Cahyono, ST, MT.
Contents
2. Batasan Masalah
3. Tujuan
4. Metodologi
5. Analisa Awal
6. Analisa Dan Pembahasan
1. Pendahuluan
Pendahuluan
Turbin digunakan mengubah energi yang
dimiliki aliran fluida (udara) yang
dihasilkan oleh
nozzle
menjadi energi
mekanik. Sehingga dilakukan analisa
karakteristik aliran udara terhadap kinerja
turbin berdasarakan pengaruh tekanan,
kecepatan dan kapasitas aliran udara
dengan menggunakan program CFD.
Batasan Masalah
Turbin yang digunakan adalah jenis turbin
curtis.
Jumlah stage yaitu satu.
Nozzle
yang digunakan jenis konvergen.
Dalam analisa dengan program ANSYS, turbin
disimulasikan statis.
Tekanan fluida (udara) yang digunakan sebesar
3 bar.
Tujuan
Melakukan analisa karakteristik aliran udara pada sudu-sudu turbin
Mengetahui unjuk kerja sistem turbin udara tipe curtis dengan fluida kerja udara.
Metodologi
Mulai Identifikasi Dan Perumusan Masalah Studi Literatur Buku Jurnal Tugas Akhir Internet Analisa Awal P turbin ≥ P generator, RPM turbin = 3600 Pembuatan Model A Yes No B C
A B C Meshing Simulasi Model P turbin ≥ P generator, RPM turbin = 3600 Pengumpulan Data
Analisa Data Dan Pembahasan
Kesimpulan
Selesai Yes
Analisa Awal
Meshing
Analisa Awal
www.themegallery.com
Grafik Time on streamline vs tekanan
p1 = 101281 Pa Dimana,
p1 : Tekanan udara keluar nozzle (Pa) po : Tekanan udara (Pa)
Grafik Time on streamline vs kecepatan
c1 = 298 m/s Dimana,
c1 : Kecepatan udara keluar nozzle (m/s)
Asumsi secara teoritis
www.themegallery.com
Grafik Time on streamline vs temperatur udara
Energi tempat + Energi kecepatan + Energi tekanan + Energi Dalam = Konstan
Analisa Dan Pembahasan
Segitiga Kecepatan
c1 = Kecepatan absolut, kecepatan udara yang keluar dari nozzle.
u = Kecepatan keliling blade
w1 = kecepatan relatif terhadap dinding laluan (blade)
c2 = Kecepatan absolut, kecepatan udara yang keluar dari sudu jalan.
w2 = kecepatan relatif terhadap dinding (blade) yang keluar dari sudu jalan (blade)
Analisa Dan Pembahasan
Penentuan u/c1
www.themegallery.com
Koefisien kecepatan (φ) untuk nozzle konvergen
sebagai fungsi tinggi nozzle.
Koefisien kecepatan ψ untuk sudu gerak turbin
Analisa Dan Pembahasan
Penentuan u/c1
ηu = Effisiensi turbin
ψ = Koefisien
kecepatan udara melalui sudu gerak (blade) 0,600 0,650 0,700 0,750 0,800 0,25 0,35 0,45 0,55 0,65 ƞu u/c1 Grafik u/c1 Vs ηu u/c1 Vs Efisiensi
Analisa Dan Pembahasan
Analisa Dan Pembahasan
Analisa Dan Pembahasan
Model nozzlePotong sebagian Model nozzle blade
Analisa Dan Pembahasan
p1 = 102084 Pa
Analisa Dan Pembahasan
c1 = 298 m/s
Analisa Dan Pembahasan
Grafik Time on streamline vs tekanan fluida
Analisa Dan Pembahasan
www.themegallery.com
Data hasil simulasi
Dimana,
p1 : Tekanan udara keluar nozzle (Pa) po : Tekanan udara (Pa)
w2: kecepatan relatif udara terhadap
dinding (blade) yang keluar dari sudu jalan (blade)
Analisa Dan Pembahasan
Data hasil analisaDimana,
v1 : Volume spesifik udara keluar nozzle ρ1 : massa jenis udara keluar nozzle po : Tekanan udara (Pa) p1 : tekanan udara keluar nozzle
w1: kecepatan relatif udara terhadap dinding (blade) yang masuk ke sudu jalan (blade) w2: kecepatan relatif udara terhadap dinding (blade) yang keluar dari sudu jalan (blade)
c1 : kecepatan udara keluar nozzle u : kecepatan turbin
Analisa Dan Pembahasan
Data hasil analisaDimana,
P : Daya maksimum udara Pu : Daya turbin
po : Tekanan udara (Pa) RPMu : RPM turbin
w2t: kecepatan relatif udara terhadap dinding (blade) dengan koefisien secara teoritis (ψ = 0,87) G1 : massa alir udara T : Torsi turbin
Analisa Dan Pembahasan
Data hasil analisaDimana,
Ft : Gaya turbin teori (ψ = 0,87) Tt : Momen turbin teori (ψ = 0,87) RPMt : RPM turbin teori (ψ = 0,87) η : Efisiensi blade
p1/po : Ratio tekanan udara keluar nozzle (p1) terhadap tekanan udara (po)
Analisa Dan Pembahasan
0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 1,3 1,8 2,3 2,8 D ay a (kW ) Tekanan (bar) Tekanan vs DayaTekanan vs Daya (Pu)
Tekanan vs Daya (Put)
0,000 0,500 1,000 1,500 2,000 2,500 0,0250 0,0350 0,0450 0,0550 D ay a (kW ) Massa alir (kg/s)
Massa Alir Vs Daya
Massa Alir vs Daya (Pu)
Massa Alir Vs Daya (Put)
Analisa Dan Pembahasan
0,810 0,820 0,830 0,840 0,850 0,860 0,870 0,880 1 1,5 2 2,5 3 ef fi si en si ( η ) Tekanan (bar)Tekanan (po) vs effisiensi (η)
Tekanan vs η 0,760 0,780 0,800 0,820 0,840 0,860 0,880 0,900 0,920 80,00 130,00 180,00 ψ w1 (m/s) w1 vs ψ w1 vs ψ
Analisa Dan Pembahasan
0,810 0,820 0,830 0,840 0,850 0,860 0,870 0,880 0,0230 0,0280 0,0330 0,0380 0,0430 0,0480 0,0530 η Massa alir (kg/s) Massa alir vs η Massa alir vs η 0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800 1 1,5 2 2,5 3 P1 /Po Tekanan (bar)Tekanan (bar) vs P1/Po
Analisa Dan Pembahasan
www.themegallery.com 0,000 0,100 0,200 0,300 0,400 0,500 0,600 0,700 0,800 1 1,5 2 2,5 3 P1 /Po Tekanan (bar)Tekanan (po) vs p1/po
Po vs P1/Po 0,760 0,780 0,800 0,820 0,840 0,860 0,880 0,900 0,920 1800,00 2300,00 2800,00 3300,00 3800,00 ko ef isi en kecep at an (ψ ) RPM RPM vs koefisien kecepatan (ψ) RPM vs koefisien kecepatan (ψ)
Kesimpulan
Karakteristik aliran udara
Tekanan udara pada nozzle mengalami penurunan dan kecepatan udara meningkat. Sedangkan udara ketika melewati sudu-sudu tekanan relatif sama dan kecepatan udara menurun.
Suhu udara baik pada inlet nozzle maupun saat keluar dari nozzle (pada outlet nozzle) relatif sama.
Dari analisa grafik nilai ratio tekanan keluar
nozzle/tekanan fluida udara (p1/po) terhadap tekanan fluida udara (po) dapat diketahui bahwa semakin tinggi nilai tekanan fluida (po) maka akan semakin rendah nilai
ratio tekanan outlet nozzle/tekanan udara (p1/po). Dapat diketahui juga semakin tinggi derajat kenaikan ratio
tekanan outlet nozzle/tekanan udara (p1/po) dengan berkurangnya nilai tekanan udara (po).
Kesimpulan
Kinerja sistem turbin udara
Dari hasil analisa didapatkan effisiensi maksimum pada turbin terdapat pada tekanan udara 1,4 bar yaitu sebesar 0,874 dan effisiensi minimum pada tekanan udara 3 bar yaitu sebesar 0,814.
Didapatkan effisiensi rata-rata turbin yaitu 0,849
Daya maksimum yang dihasilkan turbin yaitu 1,897 kW dengan 3604,1 RPM.
Nilai koefisien kecepatan pada sudu turbin (ψ) terbesar pada tekanan udara 1,4 bar yaitu sebesar 0,899 dan
minimum pada tekanan udara 3 bar yaitu sebesar 0,733.
Kesimpulan
Dari hasil analisa didapatkan koefisien kecepatan rata-rata pada sudu turbin (ψ) yaitu sebesar 0,846.
Dari grafik tekanan udara (po) terhadap effisiensi dapat disimpulkan berbanding terbalik, akan tetapi pada
tekanan fluida 2,5 bar ke 2,4 bar nilai effisiensi turun dari 0,834 menjadi 0,832. Begitu juga untuk tekanan fluida pada tekanan 1,8 bar ke 1,7 bar nilai effisiensi turun dari 0,872 menjadi 0,869.
