Post on 06-Feb-2016
description
PEMBAHASAN
A. KERUGIAN PADA TURBIN
1. TURBIN AIR
Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) juga mempunyai kelemahan-
kelemahan dalam melayani penguna listrik dalan jumlah besar, antara lain:
1) Konsumen pengguna listrik dalam jumlah besar dan terlalu jauh dari
pusat Pembangkit membutuhkan sarana jaringan tower transmisi
tegangan tinggi yang panjang juga memerlukan sarana traffo peningkat
tengangan yang banyak.
2) Dari sisi keamanan maupun keselamatan terhadap sanara
dan perlengkapan tranmisi harus mendapat perhatian khusus.
3) Bila kita mengalami musim kemarau panjang PLTA yang mengunakan
tenaga air dari danau alam dan danau buatan maka cadanagan air akan
sangat berkurang dan berdampak pada penurunan kuantitas produksi
daya listrik yang disalurkan ke konsuman. Maka hal ini yang dirugikan
adalah konsuman baik rumah tangga maupun pihak industri.
4) Sumber Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) yang menggunakan air
terjun tidak selalu berada dilokasi yang dikehendaki, selain debit airnya
kecil juga berada jauh dari kota sehingga membutuhkan biaya yang
sangat besar.
2. TURBIN ANGIN
a. TASH
1) Menara yang tinggi serta bilah yang panjang sulit diangkut dan juga
memerlukan biaya besar untuk pemasangannya, bisa mencapai 20%
dari seluruh biaya peralatan turbin angin.
2) TASH yang tinggi sulit dipasang, membutuhkan derek yang yang
sangat tinggi dan mahal serta para operator yang terampil.
3) Konstruksi menara yang besar dibutuhkan untuk menyangga bilah-
bilah yang berat, gearbox, dan generator.
1
4) Ukurannya yang tinggi merintangi jangkauan pandangan dan
mengganggu pemandangan.
5) Berbagai varian downwind menderita kerusakan struktur yang
disebabkan oleh turbulensi.
b. TASV
1) Kebanyakan TASV memproduksi energi hanya 50% dari efisiensi
TASH karena drag tambahan yang dimilikinya saat kincir berputar.
2) TASV tidak mengambil keuntungan dari angin yang melaju lebih
kencang di elevasi yang lebih tinggi.
3) Kebanyakan TASV mempunyai torsi awal yang rendah, dan
membutuhkan energi untuk mulai berputar.
4) Sebuah TASV yang menggunakan kabel untuk menyanggahnya
memberi tekanan pada bantalan dasar karena semua berat rotor
dibebankan pada bantalan. Kabel yang dikaitkan ke puncak bantalan
meningkatkan daya dorong ke bawah saat angin bertiup.
3. TURBIN UAP
1) Untuk mengekspansikan uap dibutuhkan peralatan yang khusus yaitu
pipa pemancar
2) Pipa pemancar memerlukan perencanaan yang sangat teliti
3) Karena uap yang di pake untuk mendorong sudu jalan, padahal sudu
jalan hanya merupaklan kepingan yang terbuka, sehingga diperlukan
rumah turbin yang sangat rapat dan kuat, sehingga tidak timbul
kebocoran uap sedangkan pada mesin uap hal tersebut di atas tidak
memerlukan perhatian yang sangat penting.
4. TURBIN GAS
1) Kos bahanapi yang tinggi.
2) Suhu komponennya adalah sentiasa tinggi.
3) Hanya boleh gunakan bahanapi dalam bentuk gas dan cecair sahaja.
Sebab-sebab terjadinya kerugian antara lain:
2
1) Adanya gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian tekanan
(pressure losses) di ruang bakar.
2) Adanya kerja yang berlebih waktu proses kompresi yang menyebabkan
terjadinya gesekan antara bantalan turbin dengan angin.
3) Berubahnya nilai Cp dari fluida kerja akibat terjadinya perubahan
temperatur dan perubahan komposisi kimia dari fluida kerja.
4) Adanya mechanical loss, dsb.
Fenomena Pada Turbin
a. Kavitasi
Salah satu masalah yang sering timbul dalam perawatan turbin yaitu
kavitasi. Kavitasi merupakan peristiwa terjadinya gelembung-gelembung
uap yang kecil (minute microscopic bubbles) di dalam cairan (air) yang
mengalir, dimana tekanan yang trjadi ditempat tersebut sama atau lebih
rendah dari tekanan uap jenuhnya.
Pada saat gelembung-gelembung tersebut sampai pada daerah yang
tekanannya lebih tinggi maka gelembung tersebut akan pecah dan
mengakibatkan lubang-lubang kikisan pada permukaan dinding saluran
hisap bagian atas (draft tube), sudu-sudu, dan rumah turbin. Selain itu juga
akan menimbulkan getaran dan bunyi yang berisik. Kavitasi yang sangat
besar akan menurunkan daya dan efisiensi turbin.
Kavitasi dapat diantisipasi atau dikurangi dengan cara antara lain :
Memasang turbin pada tempat yang cocok, yaitu dengan
memperkecil tinggi hisap agar tekanan air lebih rendah dari
tekanan uap jenuhnya.
Memperbaiki konstruksi dan diusahakan agar tidak terdapat
belokan-belokan yang tajam.
Menggunakan material yang mampu menahan erosi akibat
pengikisan yang ditimbulkan oleh pecahnya gelembung-
gelembung uap yang dibawa oleh air, dan material yang tahan
terhadap korosi.
3
Analisis kavitasi pada turbin reaksi akan dijelaskan
dengan hukum Bernoulli dikerjakan pada Titik 1 dan Titik 2 sebagai
berikut:
Tinggi kecepatan pada titik 1 berbanding lurus dengan tinggi terjun
efektif H. Agar tidak terjadi kavitasi maka tinggi tekanan pada titik 1
harus lebih besar atau sama dengan tinggi tekanan kavitasi. Oleh karena itu,
persamaan ini dapat ditulis sebagai :
dengan Hs adalah tinggi tekanan isap, Hv adalah tinggi tekanan kavitasi,
Hatm adalah tinggi tekanan udara luar, σ adalah sigma turbin atau
koefisien kavitasi, dan H adalah tinggi terjun netto/efektif.
b. Kecepatan Liar (Run Away Speed)
Kecepatan liar yaitu suatu kecepatan yang terjadi akibat pada waktu
turbin bekerja dimana tiba-tiba bebannya dihentikan dengan tiba-tiba.
Dalam hal tersebut timbul gejala bahwa roda turbin akan berputar dengan
sangat cepat.
Kekuatan turbin harus diperhitungkan terhadap kecepatan
liarnyauntuk mencegah terjadinya kerusakan turbin atau generatornya.
Kecepatan liar turbin air dapat dilihat seperti pada tabel 2.2 (ref : Wiranto
Arismunandar)
Kecepatan liar juga dipengaruhi oleh koefisien kavitasi (σ ).
Pengaruh karakteristik kavitasi terhadap kecepatan liarnya sangat kuat
dalam suatu daerah σ tertentu dan juga tergantung dari jenis turbinnya.
Kecepatan liar juga dipengaruhi oleh pembukaan pintu air atau katup, tetapi
kecepatan liar yang maksimum tidak selalu terjadi pada permukaan pintu air
yang maksimum.
Kecepatan liar dapat diantisipasi atau dikurangi dengan cara, yaitu:
pada bagian poros turbin dibuat suatu pengatur kecepatan (governor) yang
dapat meredam putaran liar.
c. Water Hammer
4
Suatu peristiwa di mana timbulnya gelombang bertekanan akibat
dari fluida yang mengalir tiba-tiba berhenti atau arah alirannya berubah
(perubahan momentum). Water hammer juga terjadi akibat katup pada air
keluar turbin di tutup secara tiba-tiba sehingga tekanan di dalam turbin
meningkat. Selain tekanan tinggi juga terjadi gelombang kejut sehingga
menimbulkan suara keras seperti suara menempa / pukulan. Ini dapat
menyebabkan kerusakan pada turbin.
Water hammer dapat diantisipasi atau dikurangi dengan cara, yaitu:
dengan membuat surge tank pada bagian atas dekat sumber air. Surge
tank ini akan menampung air yang membalik pada saat katup ditutup,
sehingga water hammer dapat dihindari.
5
B. DAYA TURBIN
1. TURBIN AIR
Daya yang dihasilkan oleh turbin air dapat dituliskan dengan
persamaan matematis sebagai berikut:
P=ηQHγ=η (Qu D 2√ H ) Hγ
P=(ηγ Qu)D 2 H 3 /2
Akhirnya sapat ditulis sebagai berikut:
Pu=P
D2 H 3/2
2. TURBIN ANGIN
Power Coefficient (Cp) adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan
secara mekanik pada sudu akibat gaya angin terhadap daya yang dihasilkan
oleh gaya lift pada aliran udara. Secara matematis, hubungan ini dapat
dituliskan:
C p=PP0
=
14
ρA (v12−v2
2 ) ( v1+v2 )
12
ρA v3
C p=PP0
=[[1−( v2
v1)
2] [1+v2
v1]]
Dimana:
Cp = koefisien daya
P = daya mekanik yang dihasilkan rotor (watt)
P0 = daya mekanik total yang terkandung dalam angin yang melalui sudu
(watt) ρ = massa jenis udara (kg/m2)
A = luas penampang bidang putar sudu (m2)
v1 = kecepatan aliran udara sebelum melewati sudu rotor (m/s)
v2 = kecepatan aliran udara setelah melewati sudu rotor (m/s)
6
Gambar 13 Pemodelan Betz’ untuk aliran angin
Power coefficient bergantung pada rasio antara komponen energi gerak
putar sudu dan gerak rotasi pada aliran udara. Rasio ini didefinisikan sebagai
kecepatan tangensial sudu rotor terhadap kecepatan angin dan didefenisikan
sebagai tip speed ratio (λ), yang secara umum direkomendasikan pada
kecepatan tangensial dari ujung sudu.
Tip speed ratio, λ=uvw
Dimana:
u = kecepatan tangensial dari ujung sudu (m/s)
vw = kecepatan angin (m/s) atau tip speed ratio,
Tip speed ratio, λ=πdn60 v
dimana d adalah diameter sudu, n adalah putaran rotor atau sudu, dan v adalah
kecepatan angin.
7
Gambar 14 Kurva hubungan Tip speed ratio (λ) terhadap rotor power
coefficient
Secara matematis, besarnya sudu (chord) dapat dinyatakan dengan:
C=16 πR (R
r )9 λ2 B
Dimana C adalah ketebalan sudu, r adalah jari-jari sudu, R adalah jari-
jari total turbin angin, dan B adalah jumlah sudu.
Dengan menggunakan power coefficient CP, daya rotor dapat dihitung
sebagai fungsi dari kecepatan angin.
PR=C pρ2
vw3 A
Atau,
PR=C p ηρ2
vw3 A
Dimana: A = luas sudu
vw = kecepatan angina
CP = koefisien daya rotor
ρ = massa jenis udara
PR = daya rotor
η = Efisiensi elektrik dan mekanik
8
Gambar Kurva hubungan Tip-speed ratio terhadap Rotor power
coefficient
3. TURBIN UAP
Daya yang dihasilkan turbin uap adalah:
WT = ms x (h3-h4)
Daya yang dihasilkan setelah generator adalah:
WTG = WT/ Cos φ
4. TURBIN GAS
Pemasukan panas berlangsung pada tekanan tetap;
qmasuk =mcp(T3−T2)
Pengeluaran panas juga pada tekanan konstan;
qkeluar =mcp(T4−T1)
Sehingga,kerja berguna dapat dirumuskan sebagai berikut;
Wberguna=qmasuk-qkeluar.=mcp(T3-T2)-mcp(T4-T1)
Efisiensi didefinisikan sebagai perbandingan kerja berguna dengan
energi kalor yang masuk,dirumuskansebagaiberikut;
η=Wbergunaqmasuk
=qmasuk−qkeluarqmasuk
9
bisa ditulis dalam bentuk;
Dimana Cp kapasitasjenispadatekanankonstan
ᵧ=CpC
Dapat dilihat dari perumusan diatas, bahwa untuk menaikan efisiensi
turbin gas, kompresor yang di gunakan harus memiliki perbandingan
tekanan P 2P 1
yang tinggi. Sehingga pemakaian bahan bakar lebih sedikit.
Kenaikan perbandingan tekan tidak selamanya menaikan daya turbin, pada
perbandingan tekanan tertentu, daya turbin mencapai maksimum,
selanjutnya daya yang berguna akan kembali turun. Hal ini dikarenakan,
pada perbandingan tekanan yang tinggi diperlukan kerja kompresor yang
besar, padahal kerja kompresor mengambil dari daya turbin. Dengan alasan
tersebut, bisa dipahami kenaikan perbandingan tekanan tidak selalu
menguntungan pada nilai tertentu.
10
C. PERENCANAAN TURBIN AIR
Perancangan Turbin Pelton
PENDAHULUAN
Latar Belakang
Kebutuhan energi listrik dewasa ini kian meningkat, berbagai upaya terus
dilakukan baik dengan mencari potensi energi baru ataupun dengan
mengembangkan teknologinya. Selain dari kebutuhan energi listrik meningkat,
juga terdapat daerah yang kondisi geografisnya tidak memungkinkan jaringan
listrik sampai kepada konsumen. Maka dari permasalahan tersebut dilakukanlah
suatu upaya untuk menyuplai kebutuhan energi listrik dengan memanfaatkan
kondisi dan potensi yang ada pada daerah tersebut. Misalkan ada suatu daerah
yang memiliki potensial air yang headnya mencukupi untuk dibuat pembangkit
listrik, maka didaerah tersebut dapat dipasang pembangkit tenaga listrik yang
menyesuaikan dengan besar kecilnya head yang tersedia. Atau potensi-potensi
alam yang lain yang memungkinkan untuk dibangunnya pembangkit tenaga
listrik.
Dengan keadaan geografis daerah-daerah di Indonesia yang memiliki
potensi air dengan head yang memadai untuk sebuah pembangkit berskala kecil,
maka dengan kondisi tersebut banyak dikembangkan teknologi pembangkit-
pembangkit berskala kecil yang biasa dikenal sebagai Pembangkit Listrik Tenaga
Mikrohidro (PLTMH). Teknologi PLTMH ini terus dikembangkan baik dari segi
peralatannya ataupun dari segi efisiensinya. PLTMH dibuat tergantung dari
seberapa besar head air yang ada dan berapa besar energi listrik yang akan
dihasilkan. Untuk PLTMH kapasitas daya energi listrik yang dihasilkannya
dibawah 100Kw.
Berbagai teknologi pembangkit pun telah banyak diterapkan dalam PLTM
baik dari sisi turbin dan instrumen. Di dalam turbin kita mengenal beberapa jenis
turbin yang di pergunakan, kita dapat mempergunakan turbin francis, Kaplan atau
pelton. Penggunaan turbin tersebut tergantung dari potensi head yang dimiliki.
Seperti dalam hal ini turbin pelton yang menggunakan prinsip impuls memerlukan
11
head yang cukup tinggi. Dikarenakan masih sedikitnya turbin pelton yang
digunakan untuk PLTMH, maka atas dasar inilah turbin ini dibuat untuk
keperluan penelitian lebih lanjut.
Tujuan
Tujuan yang ingin dicapai dalam perancangan ini adalah:
Mengindentifikasi pengaruh perubahan jumlah nozel
Mencermati efisiensi daya turbin pelton
Melihat pengaruh bentuk mangkok terhadap keluaran air
Rumusan Masalah
Pada penelitian ini difokuskan kepada perancangan turbin pelton baik dari
segi bentuk sudu-sudunya, jumlah sudu, head dan debit air yang diperlukan.
Sekaligus menganalisa pengaruh yang terjadi akibat penentuan dari hasil
perancangan terhadap output dayanya sekaligus dengan efisiensi yang terjadi.
Batasan Masalah
Batasan masalah pada tugas akhir ini
o Pengukuran daya turbin yang dihasilkan
o Pengaruh perubahan jumlah nozel terhadap daya yang dihasilkan
o Kapasitas head yang tersedia 30 meter konstan dan debit 0,02 m3/s
Metodologi
Metode penelitian yang dilakukan :
Observasi, yaitu melakukan observasi ke lapangan mengenai peralatan, bahan,
dan komponen yang dibutuhkan dalam pembuatan alat.
Perancangan mangkok turbin pelton
Pembuatan prototipe.
Pengujian lapangan.
DASAR TEORI Turbin Air
12
Turbin air adalah merupakan mesin penggerak yang merubah energi
potensial menjadi energi mekanik dengan air sebagai fluida kerjanya. Menurut
sejarahnya turbin hidrolik sekarang berasal dari kincir-kincir air pada jaman abad
pertengahan yang dipakai untuk memecah batu bara dan keperluan pabrik
gandum. Salah satu kincir air tersebut dapat dilihat di Aungrabad (India) yang
telah berumur 400 tahun-an.
Daya Turbin
Daya turbin air ditentukan oleh besarnya debit air dan tinggi jatuh air (head) serta
efisiensi dari turbin air tersebut. Daya turbin air ditentukan menurut persamaan
sebagai berikut :
Ρ=
Di mana : P : daya turbin (watt)
ρ : massa jenis air (1000 kg/m³)
g : gravitasi (m/s²)
H : head (tinggi jatuh air) (m)
Q : debit (m³/s)
η : efisiensi turbin (%)
Efisiensi Turbin
Efisiensi turbin ditentukan oleh perbandingan daya hidraulik dengan daya poros
turbin.
Dalam bentuk persamaan adalah sebagai berikut :
Di mana : PT : daya poros (watt)
PH : daya hidrauli (watt)
T : torsi (Nm)
ω : kecepatan sudut (rad/s)
Jenis Turbin
13
Pengelompokkan jenis turbin dapat didasarkan dari cara kerjanya, konstruksinya
(susunan poros dan pemasukkan air) dan kecepatan spesifiknya.
Jenis turbin menurut cara kerjanya
Turbin aksi atau turbin impuls
Turbin aksi atau impuls adalah turbin yang berputar karena adanya gaya impuls
dari air. Yang termasuk kedalam turbin jenis ini yaitu turbin pelton.
Turbin reaksi
Pada turbin reaksi air masuk kedalam jaringan dalam keadaan bertekanan dan
kemudian mengalir ke sudu. Sewaktu air mengalir ke sekeliling sudu piringan,
turbin akan berputar penuh dan saluran belakang (tail race) akan terendam air
seluruhnya. Tinggi angkat air sewaktu mengalir ke sekeliling sudu akan diubah
menjadi tinggi angkat kecepatan dan akhirnya berkurang hingga tekanan atmosfer
sebelum meninggalkan pringan turbin. Yang termasuk kedalam jenis ini adalah
turbin francis dan kaplan.
Jenis turbin berdasarkan susunan poros
a. Turbin poros vertikal
Yang termasuk turbin jenis ini adalah turbin propeller dan turbin pelton.
b. Turbin poros horizontal
Yang termasuk turbin jenis ini adalah turbin crossflow, francis dan kaplan.
Turbin Pelton Pengenalan turbin pelton
Turbin pelton merupakan pengembangan dari turbin impuls yang ditemukan
oleh S.N. Knight (1872) dan N.J. Colena (1873) dengan pasang mangkok-
mangkok pada roda turbin. Setelah itu turbin impuls dikembangkan oleh orang
amerika Lester G. Pelton (1880) yang melakukan perbaikan dengan penerapan
mangkok ganda simetris, punggung membelah membagi jet menjadi dua paruh
yang sama yang dibalikan menyamping.
Pada turbin pelton putaran terjadi akibat pembelokan pada mangkok ganda
runner (lih. Gbr) oleh sebab itu turbin pelton disebut juga sebagai turbin pancaran
bebas.
14
Turbin Pelton merupakan suatu jenis turbin yang mengandalkan suatu reaksi
impuls dari suatu daya yang dihasilkan dari daya hidrolisis. Semakin tinggi head
yang dimiliki maka semakin baik untuk turbin jenis ini.
Walaupun ns (kecepatan spesifik) relatif kecil tapi memungkinkan untuk
kecepatan yang tinggi dengan ketentuan jumlah nosel yang banyak dalam
meningkatkan daya yang lebih tinggi. Sehingga jika putaran dari generator yang
dikopel ke turbin semaki tinggi, maka generator yang digunakan akan semakin
murah. Untuk lebih jelasnya bisa dilhat grafik berbagai jenis turbin antara Head
dan ns-nya.
Dalam perancangan turbin pelton telah ada suatu ketentuan yang mengatur
dari desain/rancangan turbin pelton secara baku.intinya kita tinggal menggunakan
beberapa parameter utama untuk menghasilkan dimensi yang lain. Dalam grafik di
bawah ini akan ditunjukkan hubungan antara Head dengan ns juga jumlah nosel
dan kisaran jumlah mangkok (sudu).
15
Tipe turbin pelton
Ada beberapa jenis turbin pelton menurut posisi turbinnya, yaitu :
Turbin Poros Horizontal ; turbin ini digunakan untuk head kecil hingga
menengah. Makin bayak aliran air yang dibagi dalam arti makin banyak nosel
yang digunakan, makin bisa dipertinggi pula pemilihan kecepatan turbin.
Sedangkan makin cepat putaran turbin makin murah harga generatornya. Untuk
dapat menghasilkan daya yang sama 1 group turbin dengan 2 roda akan lebih
murah daripada dengan dua buah turbin yang masing-masing dengan satu buah
roda.
Turbin Poros Vertikal ; Dengan bertambahnya daya yang harus dihasilkan
turbin, maka untuk turbin pelton dilengkapi dengan 4 s/d 6 buah nosel. Sedangkan
penggunaan 1 atau 2 buah pipa saluran air utama tergantung kepada keadaan
tempat dan biya pengadaannya.
Dimensi utama turbin pelton
Standarisasi untuk penentuan suatu turbin pelton telah ditetapkan. Jadi
untuk perancangan turbin pelton ini, cukup mengetahui dimensi dari diameter
nosel (d) dan diameter lingkaran tusuk (Dlt).
Rumus untuk penentuan d dan Dlt :
16
Dimana:
ku : Koefisien kecepatan (0,44-0,46)
Q : Debit (m3/s)
H : Head (m)
Untuk mengetahui dimensi-dimensi lain dari turbin pelton khususnya pada
bagian mangkoknya, dapat diketahui dari dimensi utama yaitu dengan
mempergunakan diameter nosel (d) untuk lebih jelas lihat gambar berikut ini :
L = ( 2,3 – 2,8 ) . d β2I = 30 o - 40 o
B = ( 2,8 – 3,4 ) .d β2II = 20 o - 30 o
T = ( 0,6 – 0,9 ) . d β2III = 10 o - 20 o
a = (0,95 – 1,05 ) . d β2IV = 5 o - 10 o
b = (0,18 – 0,20 ) . d β2V = 0 o - 5 o
β1 = 5 o - 7 o
Kisaran jumlah mangkok
Untuk menentukan kisaran mangkok dapat digunakan persamaan sebagai
berikut :
17
Di mana : Z : Kisaran jumlah mangkok
D lt : Diameter lingkaran tusuk (mm)
d : diameter jet / nosel (mm)
Langkah pemodelan
Rumus-rumus di atas merupakan dimensi sebenarnya untuk turbin pelton
tersebut, karena ada suatu keperluan untuk mengnalisa fenomena turbin pelton hal
yang lebih baik dilakukan langkah pemodelan. Langkah ini di lakukan untuk
mempermudah dan meringankan segala hal. Dengan pemodelan ini dapat
dilakukan bebas dilakukan berbagai kondisi bisa melakukan perubahan Head,
debit dan sebagainya. Yang perlu diingat bahwa pemodelan tidak mengurangi
prisip kerja secara asli dari turbin yang telah kita rancang, karena kita
mempergunakan prisip kesebangunan. Walaupun ukuran lebih kecil tapi pada
dasarnya sama yang penting ns-nya harus tetap sama. Adapun rumus
kesebangunan yang digunakan, yaitu :
Di mana : Dltp : Diamter lingkaran tusuk sebenarnya (mm)
dp : diameter nosel sebenarnya (mm)
Dltm : Diamter lingkaran tusuk model (mm)
dm : diameter nosel model (mm)
Nozzel
Dalam turbin pelton nosel merupakan hal penting dalam proses kerjannya,
karena nosel memiliki fungsi utama dalam meningkatkan daya turbin. Karena
turbin pelton memperoleh daya hidrolis menggunakan prinsip impuls aliran air
dari nosel tersebut. Seperti yang telah dikemukakan di atas perubahan banyaknya
nosel dapat meningkatkan daya yang akan di bangkitkan oleh turbin tersebut.
Suatu nosel mempunyai ukuran tertentu, dalam hal ini diameter nosel
tersebut. Diamater nosel sangat berpengaruh kepada dimensi dari kontruksi turbin
pelton secara keseluruhan (khususnya dalam dimensi sudu). Secara umum rumus
nosel adalah sebagai berikut :
18
dimana :
d : diameter nosel (mm)
PERHITUNGAN DAN HASIL Perhitungan Dimensi Utama
Dalam mencari debit air dalam kasus ini dimisalkan ada suatu potensi air
dengan head 30 m. dari head inilah kita dapat menentukan turbin yang akan
dipakai. Sesuai dengan grafik ditentukan besaran sebagai berikut:
D/d = 60 , jumlah Nozel = 2 buah, didapat Ns (kecepatan spesifik) =6,56
Perhitungan pada Skala sebenarnya
Perhitungan Debit
Pada penentuan debit sesuai rumus yang ada maka kita harus memilih
kecepatan sinkron generatornya sebesar 750 rpm. Maka debit yang dihasilkan
adalah sebagai berikut :
Perhitungan kecepatan pancaran air
Perhitungan ini diperlukan untuk mengetahui berapa kecepatan air dengan
potensi head tertentu, sesuai rumus di atas maka di dapat :
Perhitungan kecepatan keliling optimum Sesuai rumus didapatkan :
19
Perhitungan diameter jet (nozel)
Dari rumus di atas maka dimensi ujung nozel sebagai berikut :
Perhitungan kecepatan diameter lingkaran tusuk
Dengan menggunakan rumus di atas maka dapat diketahui sebgai berikut :
Langkah Pemodelan (Prototype)
Dari perhitungan skala sebenarnya di atas maka dapat dilakukan langkah
selanjutnya yaitu langkah pemodelan. Langkah ini harus memiliki syarat
yaitu harga Ns harus tetap, dan harga lain bebas berekspresi kegiatannya
bersifat laboratorium.
Penskalaan atas dimensi sebenarnya dengan model adalah 1 : 10
Perhitungan diameter jet (nozel)
Dimensi pada skala model dapat diketahui dengan membagi dengan angka
perbandingan 1 : 10
20
Perhitungan kecepatan diameter lingkaran tusuk
Sama halnya dengan yang di atas, Dlt yang didapat :
Dlt model = 1,10795 = 0,1795m atau Dlt model =17.95 mm
Penentuan jumlah mangkok
Dengan mengunakan rumus :
Z = 17,18 buah mangkok, dibulatkan menjadi 17 buah mangkok.
Penentuan dimensi utama mangkok
L = ( 2,5 ) . dmodel β2I = 35 o
L = 41 mm
B = (3,1) . dmodel β2II = 25 o
B = 31,84 mm
T = ( 0,7) . dmodel β2III = 15 o
T = 11,48 mm
a = (1,00 ) . dmodel β2IV = 8 o
a = 16,4 mm
b = (0,19) . dmodel β2V = 4 o
b = 3,11 mm β1 = 6 o
KESIMPULAN
Dari hasil perhitungan suatu potensi air dengan head 30 m, dengan
kecepatan spesifik 6,56, putaran kecepatan sinkron generatornya sebesar
21