pengaruh ukuran dan jarak nozzle pada putaran...

PENGARUH UKURAN DAN JARAK

NOZZLE PADA PUTARAN SUDU

TERHADAP DAYA LISTRIK

TURBIN PELTON

Oleh : Rendi Yusuf

Dosen Pembimbing : Dr. Rr. Sri Poernomo Sari ST., MT.

Latar Belakang

o Upaya mengurangi penggunaan energi fosil

dengan cara menggunakan energi terbarukan

(renewable energy).

o Untuk memanfaatkan energi potensial air

sebagai energi listrik tenaga air, agar lebih

efisien dan ramah lingkungan.

Pembatasan Masalah

o Analisis yang dilakukan adalah menganalisa

pengaruh putaran sudu, debit aliran, kecepatan

aliran dan laju aliran fluida Turbin Pelton

terhadap daya listrik yang dihasilkan.

o Gesekan dan getaran yang terjadi antara

bearing dengan poros sudu Turbin Pelton

serta pada kedua nozzle diabaikan.

o Kekarasan, friksi dan kapitasi pada dinding

nozzle abaikan.

Tujuan Penelitian

o Mengetahui pengaruh ukuran dan jarak

nozzle pada putaran sudu terhadap daya

listrik Turbin Pelton dengan menghitung

debit aliaran fluida (Q), kecepatan aliran

fluida (v), laju aliran fluida (ṁ), jenis aliran

fluida (Re) dan Arus listrik (A).

Diagram Alir Cara Kerja Turbin Pelton

Bak Penampung Air

Pompa Sentrifugal

Pipa saluran air

Bukaan Katup

Nozzel

Sudu Turbin

Gambar Desain Perangkat Pengujian Turbin Pelton

Diagram Alir Proses Pengujian dan Analisis Data pada Turbin Pelton

Pengambilan Data Secara Langsung Dengan Menggunakan Alat Ukur

Melakukan Analisis Dengan Menggunakan Perhitungan Matematis

Input Dapat Dari Hasil Perhitungan

Selesai

Perhitungan Matematis Mengenai : Putaran Poros Sudu (RPM), Volume (V), Debit Aliran (Q),

Kecepatan Aliran (v), Laju Aliran Massa (ṁ), Jenis Aliran Fluida (Re) dan Daya Listrik (P)

Hasil Analisis

Data

Mulai

TIDAK

YA

Pengambilan Data Langsung dengan Menggunakan Alat Ukur

oVolume

oPutaran Sudu

oArus Listrik

Perhitungan Debit Aliran Fluida

Q = V

t

= 0,5 L = 0,16 L/s = 0,00016 m3/s

3 s

Dimana : 1 L = 0,001 m3

Grafik Hubungan Antara Debit Aliran Fluida Terhadap Putaran Sudu Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 3 mm

Grafik Hubungan Antara Debit Aliran Fluida Terhadap Putaran Sudu Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 5 mm

Grafik Hubungan Antara Debit Aliran Fluida Terhadap Putaran Sudu Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 3 dan 5 mm

Perhitungan Kecepatan Aliran Fluida

v = Q

A

Dimana : A = πr2

Maka A = 3,14 x (1,5x10-3 m)2 = 0,47x10-5 m2

jadi v = 0,16x10-3 m3/s

0,47x10-5 m2 = 0,34 m/s

Grafik Hubungan Antara Debit Aliran Fluida Terhadap Kecepatan Aliran fluida Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 3 mm

Grafik Hubungan Antara Debit Aliran Fluida Terhadap Kecepatan Aliran fluida Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 5 mm

Grafik Hubungan Antara Debit Aliran Fluida Terhadap Kecepatan Aliran fluida Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 3 dan 5 mm

Perhitungan Laju Aliran Massa Fluida

ṁ = ρair x A x v

= 1000 kg/m3 x 0,47x10-5 m2 x 0,34 m/s

= 0,00016 kg/s

Grafik Hubungan Antara Kecepatan Aliran Fluida Terhadap Laju Aliran Massa Fluida Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 3 mm

Grafik Hubungan Antara Kecepatan Aliran Fluida Terhadap Laju Aliran Massa Fluida Turbin Pelton Pada Diameter 5 mm

Grafik Hubungan Antara Kecepatan Aliran Fluida Terhadap Laju Aliran Massa Fluida Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 3 dan 5 mm

Perhitungan Nilai Bilangan Reynold

Re = v x D

v

= 0,34 m/s x 3x10-3 m= 698 (Aliran laminar)

1,46x10-5 m2/s

Dimana :

• Aliran Laminar : Bilangan Reynold < 2300

• Aliran Transisi : 2300 < Bilangan Reynold < 4000

• Aliran Turbulen : Bilangan Reynold > 4000

Perhitungan Daya Listrik

P = V . I

= 12 V x 0,125 A = 1,5 Watt

Dimana : P = daya, watt

V = tegangan, volt

I = arus, ampere

Grafik Hubungan Antara Daya Listrik Terhadap Putaran Sudu Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 3 mm

Grafik Hubungan Antara Daya Listrik Terhadap Putaran Sudu Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 5 mm

Grafik Hubungan Antara Daya Listrik Terhadap Putaran Sudu Turbin Pelton Pada Diameter Nozzle 3 dan 5 mm

Kesimpulan

1. Pada debit aliran fluida setiap perbedaan ukuran nozzle maka akan memiliki

perbedaan pula pada titik maksimal debit aliran dalam hal bukaan katup. Pada

diameter nozzle 3 mm diketahui bahwa nozzle dibukaan katup 750 debit aliran fluida

yaitu sekitar 0, 32x10-3 m3/s dengan putaran yang dihasilkan sekitar 332 RPM. Untuk

diameter nozzle 5 mm, debit aliran tertinggi yang dihasilkan terjadi pada bukaan

katup 900 menghasilkan debit aliran sekitar 0,48x10-3 m3/s dengan hasil putaran 640

RPM. Dengan menggunakan kombinasi antara nozzle 3 mm dan 5 mm tersebut debit

aliran fluida tertinggi 0,76x10-3 m3/s dihasilkan pada bukaan katup 850 menghasilkan

putaran sebesar 1009 RPM. Hal ini membuktikan semakin besar debit aliran fluida

semakin besar pula putaran yang dihasilkan untuk memutar sudu Turbin.

2. Untuk kecepatan fluida diketahui bahwa semakin besar diameter nozzel dan debit

aliran fluida yang dihasilkan, maka kecepatan aliran fluida tersebut akan semakin

kecil.

Kesimpulan

3. Dalam hal laju aliran massa fluida berbanding terbalik

dengan kecepatan fluida, yaitu semakin besar diameter

nozzle digunakan dan debit aliran fluida yang dihasilkan,

maka semakin besar pula laju aliran massa fluida yang

diperoleh. Hasil tertinggi dari laju aliran massa fluida

yaitu 0,753 kg/s.

4. Dari nilai bilangan reynold yang ada, hal yang mempengaruhi

besar kecilnya bilangan Reynold adalah dari kecepatan fluida

dan diameter nozzle. Semakin besar kecepatan aliran fluida

& diameter nozzle, maka alirannya cenderung Turbulen,

namun hasil pengambilan data pada Turbin Pelton semua jenis

aliran fluida bersifat Laminar.

Kesimpulan

5. Daya listrik yang dihasilkan dengan menggunakan nozzle 3 mm terjadi

pada bukaan katup 750 dengan daya listrik sebesar 1,6 Watt. selanjutnya

pada nozzle 5 mm daya listrik tertinggi yang dihasilkan terjadi pada

bukaan katup 900 dengan daya listrik sebesar 2,1 watt. Hasil maksimal

nya terjadi pada kombinasi nozzle 3 mm dan 5 mm yaitu pada bukaan

katup 850 dengan hasil daya listrik sebesar 2,7 watt. Meskipun memliki

persemakin besar ukuran diameter nozzle berpengaruh terhadap

besarnya debit aliran fluida, kecepatan fluida, laju aliran fluida dan

putaran poros turbin sehingga semakin besar pula input daya listrik

yang akan tercipta pada Turbin Pelton ini.

SEKIAN

DAN

TERIMAKASIH