SIMULASI KERJA PLTMH GUNUNG SAWUR MENGGUNAKAN CFD (COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS)
TUGAS AKHIR
Diajukan Kepada Universitas Muhammadiyah Malang Untuk Memenuhi Salah Satu Persyaratan
Akademik Dalam Menyelesaikan Program Sarjana Teknik
Disusun Oleh : M. ALVIN NASSIQIN
201210120311165
JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2017
LEMBAR PENGESAHAN
Diajukan kepada
Universitas Muhammadiyah Malang Sebagai Salah Satu Persyaratan Untuk Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Strata Satu (S1) Jurusan Teknik Mesin
Disusun Oleh Nama : M. Alvin Nassiqin NIM : 201210120311165
Malang, 30 Januari 2017 Yang telah disahkan oleh :
Dosen Pembimbing I Dosen Pembimbing II
Dr. Ir. Suwarsono, MT NIP. 108.9309.0294
Ir. Ali Saifullah, MT NIP. 195712271987031002
Mengetahui
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Ir. Daryono, MT NIP. 108.8909.0124
LEMBAR KONSULTASI / ASISTENSI
Nama : M. Alvin Nassiqin
NIM : 201210120311165
Program Studi : Strata Satu (S1)
Judul : Simulasi Kerja PLTMH Gunung Sawur Menggunakan CFD
(Computational Fluid Dynamic) Pembimbing I : Dr. Ir. Suwarsono, MT
Malang, 25 Januari 2017
Menyetujui
Dosen Pembimbing I
Dr. Ir. Suwarsono, MT NIP. 108.9309.0294
LEMBAR KONSULTASI / ASISTENSI
Nama : M. Alvin Nassiqin
NIM : 201210120311165
Program Studi : Strata Satu (S1)
Judul : Simulasi Kerja PLTMH Gunung Sawur Menggunakan CFD
(Computational Fluid Dynamic) Pembimbing II : Ir. Ali Saifullah, MT
Malang, 25 Januari 2017 Menyetuji
Dosen Pembimbing II
Ir. Ali Saifullah, MT NIP. 195712271987031002
SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT
Yang bertanda tangan dibawah :
Nama : M. Alvin Nassiqin
NIM : 201210120311165
Tempat /Tanggal lahir : Tuban, 25 Oktober 1993
Jurusan : Teknik Mesin
Fakultas : Teknik
Instansi : Universitas Muhammadiyah Malang
Dengan ini menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa :
Sesungguhnya bahwa tugas akhir dengan judul “Simulasi Kerja PLTMH Gunung Sawur Menggunakan CFD (Computational Fluid Dynamics)” yang diajukan untuk memperoleh gelar sarjana S1 pada Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Malang. Sejauh yang saya ketahui bukan merupakan duplikasi (PLAGIASI) dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan dilingkungan Universitas Muhammadiyah Malang atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya saya kutip dan daftar pustaka sebagaimana mestinya.
Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenarnya untuk digunakan sebagaimana mestinya.
Malang, 25 Januari 2017 Yang menyatakan
M. Alvin Nassiqin
KATA PENGANTAR
Puji syukur saya panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang telah memberikan segala barokah dan hidayah serta rahmat-Nya sehingga saya dapat menyelesaikan Tugas Akhir dengan judul “Simulasi Kerja PLTMH Gunung Sawur Menggunakan CFD (Computational Fluid Dynamics)” Saya
menyadari bahwa tanpa bantuan dari berbagai pihak tidak mungkin dapat menyelesaikan pembuatan Tugas Akhir ini.Untuk itu saya mengucapkan terima kasih atas bimbingan dan bantuannya kepada :
1. Kedua Orang Tua dan Saudara-saudari saya yang selalu memberikan do’a dan dukungannya.
2. Bapak Dr. Ir. Suwarsono, MT selaku dosen pembimbing I yang selalu membimbing dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
3. Bapak Ir. Ali Saifullah, MT selaku dosen pembimbing II yang selalu membimbing dalam menyelesaikan tugas akhir ini.
4. Seluruh Dosen dan Staf pengajar di jurusan teknik mesin universitas muhammadiyah malang.
5. Teman-teman teknik mesin angkatan 2012 yang selalu memberikan motivasi dalam penyelesaian tugas akhir ini.
6. Semua pihak yang turut membantu pembuatan tugas akhir ini.
Semoga Tuhan Yang Maha Esa memberikan balasan yang sebesar- besarnya atas segala kemurahan hati dan kebaikan kepada pihak yang telah membantu.
Saya menyadari bahwa dalam pembuatan laporan ini masih banyak kekurangan dan keterbatasan dalam pembuatan Tugas akhir ini, untuk itu saya sangat berterima kasih atas saran dan kritik yang bersifat membangun sehingga dapat meningkatkan kemampuan saya dimasa yang akan datang.
Malang, 25 Januari 2017
Penyusun
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ... i
POSTER ... ii
LEMBAR PENGESAHAN ... iii
LEMBAR ASISTENSI ... iv
LEMBAR PERNYATAAN ... vi
ABSTRAK ... vii
ABSTRACT...viii
KATA PENGANTAR ... ix
DAFTAR ISI ... xi
DAFTAR GAMBAR ...xiv
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 Latar Belakang ... 1
1.2 Rumusan Masalah ... 2
1.3 Tujuan ... 3
1.4 Manfaat ... 3
1.5 Batasan Masalah ... 3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5
2.1 PLTMH ... 5
2.2 Prinsip Kerja PLTMH ... 6
2.2.1 Turbin Air Crossflow ... 7
2.2.2 Segitiga Kecepatan ... 8
2.2.3 Lintasan Arah Aliran Air ... 11
2.2.4 Daerah Aliran masuk Runner ... 12
2.2.5 Menggambar Blade ... 15
2.2.6 Analisa Kerja Turbin ... 17
2.3 Perangkat Lunak CFD ... 21
2.4 Proses Simulasi CFD ... 21
BAB III METODOLOGI PERANCANGAN ... 23
3.1 Diagram alir konsep ... 23
3.2 Parameter alir konsep ... 24
3.2.1 Studi Pustaka ... 24
3.2.2 Pemilihan Turbin ... 25
3.2.3 Pengambilan data ... 25
3.2.4 Perhitungan data teknis ... 27
3.2.5 Penggambaran konstruksi turbin ... 27
3.2.6 Analisa turbin ... 32
3.2.7 Hasil analisa ... 33
BAB IV PERHITUNGAN PERANCANGAN ... 34
4.1 Data Spesifikasi Turbin ... 34
4.1.1 Data Teknis Tentang PLTMH Gunung Sawur ... 34
4.1.2 Perhitungan Data Teoritik ... 34
4.2 Menggambar Geometri Blade Pada Runner ... 36
4.3 Menentukan Syarat Batas... 42
4.3.1 Debit Air Pada Daerah Aliran Masuk Turbin ... 42
4.3.2 Input Data Pada Rumah Turbin ... 45
4.4 Pembahasan Hasil Data Simulasi ... 48
4.4.1 Kecepatan Aliran... 48
4.4.2 Bentuk Aliran ... 50
4.4.3 Momen Torsi ... 52
4.5 Perbandingan Perhitungan data ... 54
BAB V KESIMPULAN ... 55
5.1 Kesimpulan ... 55
5.2 Saran ... 55 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 : Skema PLTMH ... 6
Gambar 2.2. Alur Air Memintas Turbin ... 9
Gambar 2.3. Persilangan Aliran Memintas Turbin ... 10
Gambar 2.4: Lintasan aliran air pada turbin crossflow ... 11
Gambar 2.5: kondisi aliran ideal di inlet ... 12
Gambar 2.6: daerah aliran masuk air dari turbin crossflow. ... 14
Gambar 2.7: segitiga kecepatan dan formula terkait untuk turbin crossflow ... 15
Gambar 2.8: penggambaran blade geometry ... 16
Gambar 2.9 : Grafik hubungan torsi terhadap putaran... 18
Gambar 2.10 : Grafik hubungan head terhadap daya ... 19
Gambar 2.11: Kurva efisiensi turbin crossflow ... 20
Gambar 3.1 : Diagram Alir Konsep ... 24
Gambar 3.2 : Bak penenang PLTMH gunung sawur unit 1... 26
Gambar 3.3 : Turbin crossflow Gunung Sawur ... 26
Gambar 3.4 :Dimensi perancangan Turbin Crossflow PLTMH Gunung Sawur. 27 Gambar 3.5 : Desain konstruksi PLTMH ... 28
Gambar 3.6 : dimensi casing turbin crosslow gunung sawur... 28
Gambar 3.7 : dimensi runner ... 29
Gambar 3.8 : segitiga kecepatan dan formula terkait untuk turbin crossflow ... 30
Gambar 3.9 : penggambaran blade geometry ... 31
Gambar 4.1 : skema torsi turbin ... 35
Gambar 4.2 : segitiga kecepatan dan formula terkait untuk turbin crossflow ... 37
Gambar 4.3 : penggambaran blade geometry ... 38
Gambar 4.4 : Desain blade sesuai perhitungan sudut ... 42
Gambar 4.5 : Boundary bak penampung dan penstok ... 43
Gambar 4.6 : Output simulasi penstock ... 43
Gambar 4.7 : Bilangan Reynold ... 44
Gambar 4.8 : Syarat batas ... 46
Gambar 4.9 : Input Debit ... 46
Gambar 4.10 : Input Tekanan... 47
Gambar 4.11 : Input Putaran ... 47
Gambar 4.12 : kecepatan aliran ditunjukan dengan warna ... 48
Gambar 4.13 : Nilai kecepatan aliran ... 49
Gambar 4.14 : Bentuk Tipe Aliran ... 50
Gambar 4.15 : Tipe aliran fluida ... 51
Gambar 4.16 : Torsi ... 52
Gambar 4. 17 : Tabel Hasil data Daya Poros dan Torsi ... 54
DAFTAR LAMPIRAN
• Daftar Riwayat Hidup
• Gambar - gambar
• Naskah Publikasi
• Power Point Seminar Hasil
DAFTAR PUSTAKA
Anonym.aseppadang.wordpress.com
Anonym.Turbincrosslow.Cink-Hydro-Energy.com/id
Dietzel. F. 1980. Turbin pompa dan kompresor. Jakarta. PT. gelora Aksara Pratama
Digilib.its.ac.id/public/ITS-NonDegree-10346-Presentation.pdf http://en.wikipedia.org/wiki/computational_fluid_dynamics
http:// Iwannirawanumc2009.blogspot.co.id/simulasi-menggunakan-
cfd. 2016
iwanirawanumc2009.blogspot.co.id/2012/02/simulasi-menggunakan-
cfd.Html
Wiranto. A. 1998. Penggerak mula turbin. Bandung. ITB www.agussuwasono.com/ artikel/ teknologi/ mechanical/ 300- karakteristik. turbin-cross-flow/.html 2016
www.mathematik.uni-dortmund.de/~kuzmin/CFDintro/lecture1.pdf www.nzdl.org/ introduction to crossflow turbine theory/2016
