Ady Purnomo- 11301020003

Debit Air Turbin dan Kecepatan Spesifik

Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan secara luas untuk tenaga

industri untuk jaringan listrik. Sekarang lebih umum dipakai untuk generator listrik. Turbin

kini dimanfaatkan secara luas dan merupakan sumber energi yang dapat diperbaharukan.

Kata "turbine" ditemukan oleh seorang insinyur Perancis yang bernama Claude

Bourdin pada awal abad 19, yang diambil dari terjemahan bahasa Latin dari kata "whirling"

(putaran) atau "vortex" (pusaran air). Perbedaan dasar antara turbin air awal dengan kincir air

adalah komponen putaran air yang memberikan energi pada poros yang berputar. Komponen

tambahan ini memungkinkan turbin dapat memberikan daya yang lebih besar dengan

komponen yang lebih kecil. Turbin dapat memanfaatkan air dengan putaran lebih cepat dan

dapat memanfaatkan head yang lebih tinggi. (Untuk selanjutnya dikembangkan turbin

impulse yang tidak membutuhkan putaran air).

Teori pengoperasiannya yaitu Aliran air diarahkan langsung menuju sudu-sudu

melalui pengarah, menghasilkan daya pada sirip. Selama sudu berputar, gaya bekerja melalui

suatu jarak, sehingga menghasilkan kerja. Dalam proses ini, energi ditransfer dari aliran air

ke turbin. Turbin air dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu turbin reaksi dan turbin impuls.

Kepresisian bentuk turbin air, apapun desainnya, semua digerakkan oleh suplai tekanan air.

Tenaga yang didapat dari aliran air adalah,

 

1

Ady Purnomo- 11301020003

 P = η ´ ρ ´ g ´ h ´ i

Dimana

 · P = Daya (J/s or watts)

· η = efisiensi turbin

· ρ = massa jenis air (kg/m3)

· g = percepatan gravitasi (9.81 m/s2)

· h = head (m). Untuk air tenang, ada perbedaan berat antara permukaan masuk

dan keluar. Perpindahan air memerlukan komponen tambahan untuk ditambahkan untuk

mendapatkan aliran energi kinetik. Total head dikalikan tekanan head ditambah kecepatan

head.

· i = aliran rata-rata (m3/s)

Turbin air modern dioperasikan pada efisiensi mekanis lebih dari 90% (tidak

terpengaruh efisiensi termodinamika).

Kecepatan spesifik (ns), menunjukkan bentuk dari turbin itu dan tidak berhubungan

dengan ukurannya. Hal ini menyebabkan desain turbin baru yang diubah skalanya dari desain

yang sudah ada dengan performa yang sudah diketahui. Kecepatan spesifik merupakan

kriteria utama yang menunjukkan pemilihan jenis turbin yang tepat berdasarkan karakteristik

sumber air.

Kecepatan spesifik dari sebuah turbin juga dapat diartikan sebagai kecepatan ideal,

persamaan geometris turbin, yang menghasilkan satu satuan daya tiap satu satuan head.

Kecepatan spesifik tubin diberikan oleh perusahaan (dengan penilaian yang lainnya)

dan dan selalu dapat diartikan sebagai titik efisiensi maksimum. Perhitungan tepat ini

menghasilkan performa turbin dalam jangkauan head dan debit tertentu.

2

Ady Purnomo- 11301020003

, n = rpm

, Ω = kecepatan sudut (radian/detik)

3

ns=n√ PH 5/4

Ns=Ω√P/ ρgH5 /4

Ady Purnomo- 11301020003

Latihan Soal

1. Diketahui data lokasi adalah sebagai berikut :

Q = 300m3/s

H = 12m

η = 0.5

Berapakah besarnya potensi daya ( P ) ?

2. Pusat tenaga koyna dilengkapi dengan 4 unit turbin – turbin dengan batang tegak

disatukan dengan 70.000 KvA, 3 Fase dan 50 Hz.

Generator dilengkapi dengan 10 pasang kutub – kutub. Tinggi tekan perencanaan

kotor adalah 505 m dan daya guna transmisi dari terowongan tekan (head – race

tunnel) dan batang pipa bersama – sama dapat menjadi 94%.

Keempat unit secara bersama – sama akan menghasilkan suatu tenaga dari

348.000 tk pada suatu jaminan daya guna dari 91%

Carilah debit perencanaan dari turbin dan kecepatan spesifiknya.

Jawaban :

1. Dik: Q = 300 m3/s

H = 12 m

η = 0.5

Dit: P

Dij:

P = g . η . H . Q

P = 9,8 m/s2 . 0,5 . 12 m . 300 m3/s

P = 17640 Kw

2. Dik:

1 kVA = 1 Kw

P = 70.000 Kva = 70000 Kw

H = 505 m

f = 50 Hz

4 turbin

Generator dilengkapi dengan 10 pasang kutub

4

Ady Purnomo- 11301020003

Dit: Q dan Ns

Dij:

Mencari nilai Q dengan

P = g . H . Q

70.000 kW = 9,8 m/s2 . 505 m . Q

70.000 kW = 4949 m2/s2 . Q

Q = 70.000 kW / 4949 m2/s2

Q = 14,14 m 3 /s

Jadi, debit perencanaan turbin adalah 14,14 m3/s

Rumus kecepatan spesifik:

Ns = N xP0,5

H 1,25

Ket:

Ns = Kecepatan Spesifik (m.Kw)

N = Kecepatan Putar (rpm)

P = Output Turbin (Kw)

H = Tinggi (m)

Cari dahulu Kecepatan putar dengan rumus dibawah :

N = 120 . fP

Ket :

N = Kecepatan Putar (rpm)

F = frekuensi (Hz)

P = Jumlah kutub

N = 120.50

10

N = 600 rpm

===========

Ns = 600 rpm x 70000kw0,5

505m1,25

Ns = 600 rpm x 0,11

5

Ady Purnomo- 11301020003

Ns = 66 mKw

Jadi, Kecepatan spesifik turbin adalah 66 mKw

6