1. tujuan - mesin.pnj.ac.id turbin air kaplan.pdf · konservasi momentum sudut. properti ini, di...

LABORATORIUM KONVERSI ENERGI

JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI JAKARTA

JOBSHEET TURBIN AIR (FRANCIS)

JOB SHEET 2 PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA

AIR 200 MENIT

1. TUJUAN

1. Setelah mempelajari dan melakukan percobaan turbin francis diharapkan

mahasiswa dapat Menjelaskan fungsi dan cara kerja turbin francis.

2. Menghitung analisa tanpa dimensi, menghitung unit kecepatan, laju

aliran, torsi dan daya.

3. Karakteristik efisiensi turbin pada kecepatan poros yang berubah.

4. Memahami efek pembebanan yang terjadi, terhadap putaran

2. DASAR TEORI

Air merupakan salah satu sumber energi alternatif sebagai pengganti sumber

energi konvensional yang ramah lingkungan dan posiif untuk pengembangannya.

Besarnya daya yang dihasilkan tentunya tidak sebesar dengan daya yang

dihasilkan dari sumber ernergi konvensional, namun banyak pihak yang

mengembangkan energi alternatif hingga hasil dari koversi energi alternatif tersebut

dapat mencukupi kebutuhan energi semua orang. Pengembangan yang sudah

berjalan hingga saat ini yakni PLTA. Pada pembangkit tersebut terdapat peralatan

mesin konversi fluida yakni, turbin air. Turbin air adalah turbin dengan air sebagai

fluida kerja. Air mengalir dari tempat tinggi menuju ke tempat yang lebih rendah.

Dalam hal ini air tersebut memiliki energi potensial. Dalam proses aliran di dalam

pipa energi potensial berangsur-angsur berubah menjadi energi kinetik. Di dalam

turbin energi kinetik air diubah menjadi energi mekanis, di mana air memutar roda

turbin. Dan salah satu dari Turbin yang akan di bahas adalah Turbin Francis






AIR 200 MENIT

2.1. Turbin Francis

Turbin Francis adalah jenis turbin air yang dikembangkan oleh James B.

Francis. Ini adalah reaksi aliran batin turbin yang menggabungkan aliran radial

dan aksial konsep.

Turbin Francis adalah turbin air yang paling umum digunakan saat ini. Mereka

beroperasi dalam kisaran kepala sepuluh meter untuk beberapa ratus meter

dan terutama digunakan untuk produksi listrik. Turbin Francis adalah turbin

reaksi, yang berarti bahwa perubahan fluida kerja tekanan ketika bergerak

melalui turbin, melepaskan energi. Sebuah tingkap diperlukan untuk

mengendalikan aliran air. Turbin terletak antara sumber air tekanan tinggi dan

keluar air tekanan rendah, biasanya di dasar bendungan.

Inlet adalah berbentuk spiral. Panduan vanes tangensial air langsung ke roda

turbin, yang dikenal sebagai pelari. Aliran radial ini bekerja pada baling-baling

pelari, menyebabkan pelari berputar. Panduan baling-baling (atau gerbang

kecil) dapat disesuaikan untuk memungkinkan operasi turbin efisien untuk

berbagai kondisi aliran air.

Ketika air bergerak melalui jari-jari pelari yang berputar menurun, lebih bekerja

pada pelari. Untuk analogi, bayangkan mengayunkan bola tergantung pada

tali di dalam lingkaran, jika tali ditarik pendek, bola berputar lebih cepat karena

konservasi momentum sudut. Properti ini, di samping tekanan air, membantu

Francis dan lainnya ke dalam aliran air memanfaatkan energi turbin efisien.

Dan turbin francis merupakan jenis yang paling popular digunakan di Industri






AIR 200 MENIT

2.2. Bagian-bagian Turbin Francis

Turbin francis yaitu turbin yang memiliki 3 bagian utama yaitu rumah

turbin (casing), sudu gerak (runner) dan sudu pengarah (nozzle) yang

mengelilingi runner dimana semua komponen tersebut terbenam ke

dalam air. Turbin francis digunakan untuk memanfaatkan energi

potensial pada ketinggian menengah (dari beberapa puluh meter

sampai 100 m). Selain itu turbin francis dapat menghasilkan kecepatan

putaran poros tinggi yang biasanya digunakan untuk menggerakkan

generator.






AIR 200 MENIT

Gambar 2 Turbin francis

2.3. Parameter Pengukuran

o Daya Hidrolik, NH (W)

𝑵𝑯 = 𝝆.𝒈.𝑸.𝑯

H = Hs + Hd

𝜌 = densitas air pada temperatur air tersebut (kg/m3)

g = percepatan gravitasi pada tempat percobaan (m/s2)

Q = laju aliran air (m3/s)

H = tinggi tekan (m)

o Daya Turbin, NT (W)

𝑵𝑻 = 𝝉.𝝎

𝑵𝑻 = (𝟐.𝜫.𝒏.𝝉) / 𝟔𝟎

n = putaran (rpm)

𝜏 = torsi (Nm)






AIR 200 MENIT

o Efisiensi Turbin, η (%)

η = ( NT / NH ) × 100 %

Untuk berbagai kondisi kerja mesin, harga dari parameter tersebut akan

bervariasi menunjukan kemampuan kerja mesin untuk suatu daerah kerja tertentu.

2.4. Parameter Tanpa Dimensi

o Unit Kecepatan,

𝑵𝟏𝟏 = (𝒏.𝑫) / √𝑯

o Unit Kapasitas Air

𝑸𝟏𝟏 = 𝑸 / (𝑫𝟐 . √𝑯)

o Unit Torsi

𝑻𝟏𝟏 = 𝝉 / (𝑫𝟐 . √𝑯)

o Unit Daya

𝑵𝑷𝟏𝟏= 𝑷𝟑 / (𝑫𝟐 . √𝑯𝟐)

o 𝑬𝒇𝒇𝒊𝒔𝒊𝒆𝒏𝒔𝒊 𝑮𝒆𝒏𝒆𝒓𝒂𝒕𝒐𝒓 = (𝑷𝒐 𝑮𝒆𝒏𝒆𝒓𝒂𝒕𝒐𝒓 / 𝑵𝒑) 𝒙 𝟏𝟎𝟎%

o 𝑬𝒇𝒇𝒊𝒔𝒊𝒆𝒏𝒔𝒊 𝑺𝒚𝒔𝒕𝒆𝒎 = (𝑷𝒐 𝑮𝒆𝒏𝒆𝒓𝒂𝒕𝒐𝒓 / 𝑵𝑯) 𝒙 𝟏𝟎𝟎%

o

3. JOBSHEET TURBIN AIR FRANCIS

Safety Requirement

Earplug






AIR 200 MENIT

Safety Shoes

Daftar Peralatan

No. Alat Jumlah

1. Unit Turbin Air Francis 1

2. Tachometer 1






AIR 200 MENIT

STANDAR PROSEDUR PENGOPERASIAN

Langkah Kerja Keterangan

1. Mempersiapkan

peralatan

2. Nyalakan dengan

membuka kunci

incoming supply






AIR 200 MENIT

3. Setelah membuka

kunci, tekan

hingga on

4. Operasikan motor

listrik, agar

pompa

mendapatkan daya






AIR 200 MENIT

5. Atur sudut

propeller pompa

6. Masukan beban

pada pompa

hingga posisi

pompa seimbang






AIR 200 MENIT

7. Atur tekanan low

dengan menekan

tombol low pada

panel

8. Perhatikan dan

catat data yang

tercatat di alat

ukur pada pompa

dan turbin






AIR 200 MENIT






AIR 200 MENIT

9. Mengulangi

langkah

sebelumnya

dengan

pengaturan

tekanan pada

kenaikan skala

tertentu.

Perhatikan dan

catat data yang

tercatat di alat

ukur






AIR 200 MENIT

10. Atur sudut

propeller pompa

dengan sudut

pompa berbeda

11. Setelah selesai

matikan pompa

dengan menekan

tombol stop, tekan

off dan mengunci

incoming supply

kembali






AIR 200 MENIT






AIR 200 MENIT

TUGAS

1. Buatlah grafik hubungan antara daya pompa dengan debit !

2. Buatlah grafik hubungan antara daya turbin dengan debit !

3. Buatlah grafik hubungan antara effisiensi hidrolik dengan debit !

4. Buatlah grafik hubungan antara putaran generator dengan debit !

5. Buatlah grafik hubungan antara tegangan dengan debit !

6. Buatlah grafik hubungan antara arus dengan debit !

7. Buatlah grafik hubungan antara torsi dengan debit !






AIR 200 MENIT

TABEL PENGISIAN DATA PRAKTIKUM

A. PERCOBAAN I

No. α

Pompa

Dh

(Watt)

Ds

(Watt)

η

pompa

(%) Q

(l/s)

Q

(m3/s)

N

(rpm)

Hin

(m)

Hout

(kg/cm2)

Hout

(m) m (kg)

1

2

3

No. Α

Turbin

Dh

(Watt)

Ds

(Watt) η (%)

Hin

(m)

Hout

(m)

n

(rpm)

ω

(rad/s)

τ

(Nm)

1

2

3






AIR 200 MENIT

B. PERCOBAAN II

No. α

Pompa

Dh

(Watt)

Ds

(Watt)

η

pompa

(%) Q

(l/s)

Q

(m3/s)

N

(rpm)

Hin

(m)

Hout

(kg/cm2)

Hout

(m) m (kg)

1

2

3

No. Α

Turbin

Dh

(Watt)

Ds

(Watt) η (%)

Hin

(m)

Hout

(m)

n

(rpm)

ω

(rad/s)

τ

(Nm)

1

2

3

1. tujuan - mesin.pnj.ac.id turbin air kaplan.pdf · konservasi momentum sudut. properti ini, di...

Documents