Perhitungan Laju Aliran Linier pada Fluida Kompresibel (gas)
TURBIN ALIRAN SILANG DENGAN BUSUR SUDU 74o ...
-
Upload
khangminh22 -
Category
Documents
-
view
0 -
download
0
Transcript of TURBIN ALIRAN SILANG DENGAN BUSUR SUDU 74o ...
TURBIN ALIRAN SILANG DENGAN BUSUR SUDU 74o
YANG DIBUAT DARI PIPA DIBELAH DENGAN
RADIUS SUDU 0,875 INCI DAN JUMLAH SUDU 24
TUGAS AKHIR
Diajukan Untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
Program Studi Teknik Mesin
Oleh :
Nicolaus Setyo Haryanto
NIM : 055214032
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2009
ii
THE CROSSFLOW TURBINE WITH 74° OF CENTRAL ANGLE
THAT MADE FROM CUTTING PIPE LENGHTWISE WITH
RADIUS 0,875 INCH AND 24 NUMBER OF BLADE
FINAL PAPER
Presented as Fulfillment of the Requirements
To Obtain the Sarjana Teknik Degree in
Mechanical Engineering Study Programme
By :
Nicolaus Setyo Haryanto
Student Number : 055214032
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAMME
SCIENCE AND TECNOLOGY FACULTY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2009
iii
TUGAS AKHIR
TURBIN ALIRAN SILANG DENGAN BUSUR SUDU 74o
YANG DIBUAT DARI PIPA DIBELAH DENGAN
RADIUS SUDU 0,875 INCI DAN JUMLAH SUDU 24
Disusun Oleh :
Nama : Nicolaus Setyo Haryanto
Nim : 055214032
Telah Disetujui Oleh :
Yogyakarta, 21 Juli 2009
Pembimbing
Yosef Agung Cahyanta, S.T.,M.T.
iv
TUGAS AKHIR
TURBIN ALIRAN SILANG DENGAN BUSUR SUDU 74o
YANG DIBUAT DARI PIPA DIBELAH DENGAN
RADIUS SUDU 0,875 INCI DAN JUMLAH SUDU 24
Oleh :
Nicolaus Setyo Haryanto
NIM : 055214032
Telah dipertahankan di depan panitia penguji
pada tanggal 15 Juli 2009
dan dinyatakan memenuhi syarat
Susunan Panitia penguji
Ketua : Doddy Purwadianto, S.T., M.T. .........................
Sekretaris : Ir. FA. Rusdi Sambada, M.T. .........................
Anggota : Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T . .........................
Yogyakarta, 21 Juli 2009
Fakultas Sains dan teknologi
Universitas Sanata Dharma
Yogyakarta
Dekan
(Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T.)
v
HALAMAN PERSEMBAHAN
Tugas Akhir ini penulis persembahkan kepada:
Bapak Ibu dan Kakak-kakakku tercinta
Seseorang yang selalu membuatku bersemangat
Teman-teman dan sahabat-sahabatku
yang selalu membantu demi terselesaikannya Tugas Akhir ini
vi
PERNYATAAN
Dengan ini saya menyatakan bahwa dalam tugas akhir ini tidak terdpat karya yang
pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi, dan
sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah
ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu dalam
naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka.
Yogyakarta, 21 Juli 2009
Penulis
Nicolaus Setyo Haryanto
vii
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN
PUBLIKASI KARYA ILMIAH UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Yang bertanda tangan di bawah ini, saya mahasiswa Sanata Dharma :
Nama : Nicolaus Setyo Haryanto
NIM : 055214032
Demi pengembangan ilmu pengetahuan, saya memberikan kepada Perpustakaan
Universitas Sanata Dharma karya ilmiah saya yang berjudul :
TURBIN ALIRAN SILANG DENGAN BUSUR SUDU 74o
YANG DIBUAT DARI PIPA DIBELAH DENGAN
RADIUS SUDU 0,875 INCI DAN JUMLAH SUDU 24
Beserta perangkat yang diperlukan (bila ada). Dengan demikian saya memberikan
kepada Perpustakaan Sanata Dharma hak untuk menyimpan, mengalihkan dalam
bentuk media lain, mengolahnya dalam bentuk pangkalan data, mendistribusikan
secara terbatas, dan mempublikasikan di internet atau media lain untuk kepentingan
akademis tanpa perlu meminta ijin dari saya ataupun memberikan royalti kepada
saya selama masih tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Yogyakarta, 21 Juli 2009
Yang Menyatakan,
Nicolaus Setyo Haryanto
viii
INTISARI Turbin aliran silang banyak digunakan untuk pembangkit listrik skala mikro.
Pembuatan sudu turbin dari plat yang dilengkung sulit dilakukan oleh masyarakat. Geometri sudu turbin aliran silang sebenarnya sama dengan geometri pipa yang dibelah dengan busur tertentu. Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari unjuk kerja turbin aliran silang dengan sudu dari bilah pipa yang digunakan untuk pembangkit listrik.
Peralatan yang digunakan adalah sebuah turbin aliran silang. Sudu turbin dibuat dari pipa dengan diameter 1,75 inci. Diameter roda jalan adalah 98 mm dengan panjang roda jalan 104 mm. Dengan busur sudu 740 dan jumlah sudu pada roda jalan 24 buah. Penelitian dilakukan dengan memvariasikan debit dan tinggi bukaan nosel 9 mm, 14 mm, 19 mm. Untuk menghasilkan listrik, turbin dihubungkan dengan generator. Pengukuran daya yang dihasilkan turbin dilakukan dengan mengukur tegangan dan arus yang dihasilkan generator pada kondisi generator diberi variasi pembebanan dari 10 W, 20 W, 30 W, 40 W, 50 W, 60 W, 70 W, 80 W. Pada setiap pembebanan, putaran turbin diukur dengan tachometer.
Turbin Aliran Silang dengan busur sudu 74o, radius sudu 0,875 dan jumlah sudu 24 mampu menghasilkan daya sebesar 48,1 watt pada variasi tinggi bukaan nosel 9 mm dan debit 8,2 l/det, dan memiliki efisiensi sebesar 19,84 % pada variasi tinggi nosel 14 mm dan debit 9,5 l/det.
ix
KATA PENGANTAR
Puji Syukur penulis panjatkan kepada Allah Bapa yang Maha Kasih dan
Yesus Kristus atas segala berkat dan bimbingan-Nya dalam penyusunan skripsi
berjudul “TURBIN ALIRAN SILANG DENGAN BUSUR SUDU 74o YANG
DIBUAT DARI PIPA DIBELAH DENGAN RADIUS SUDU 0,875 INCI DAN
JUMLAH SUDU 24”.
Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Teknik pada Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi,
Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, sekaligus sebagai wujud harapan dan cita-
cita penulis untuk selalu belajar tanpa batas.
Penyusunan skripsi ini tidak mungkin dapat terlaksana dengan baik tanpa
adanya bantuan dan kerjasama dari berbagai pihak yang terkait. Pada kesempatan ini,
dengan segala kerendahan hati, penulis ingin menyampaikan terima kasih kepada :
1. Bapak Yosef Agung Cahyanta, S.T., M.T, Dekan dan Dosen Pembimbing
Tugas Akhir Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains dan Teknologi Universitas
Sanata Dharma.
2. Bapak Budi Sugiharto, S.T, M.T, Ketua Jurusan Teknik Mesin Fakultas Sains
dan Teknologi Universitas Sanata Dharma.
3. Segenap Dosen di Jurusan Teknik Mesin, yang telah membimbing selama
kuliah di Universitas Sanata Dharma.
4. Kepala Laboratorium Konversi Energi Jurusan Teknik Mesin Universitas
Sanata Dharma yang telah memberikan ijin dan fasilitas yang dipergunakan.
x
5. Kepala Laboratorium Teknik Tenaga Listrik Jurusan Elektro Universitas Sanata
Dharma yang telah memberikan ijin dan fasilitas yang dipergunakan.
6. Segenap karyawan Sekertariat Teknik Universitas Sanata Dharma dan semua
karyawan dan staff Universitas Sanata Dharma.
7. Drs. Dwi Sujoko M.T., Guru STM Pembangunan yang telah membantu dalam
pengelasan roda jalan.
8. Bapak Fs. Sumarno dan Ibu St. Sutinem yang selalu mencurahkan tenaga,
pikiran, kasih sayang, doa serta dukungan dan nasehat dalam segala hal selama
ini.
9. Keluarga besar dan kakak-kakakku yang selalu memberikan dukungan dan
nasehat dalam segala hal selama ini.
10. Agata Novia Adriani yang selalu memberikan dukungan dan semangat selama
ini.
11. Teman-teman kelompok penelitian microhydro yang tidak bisa saya sebutkan
satu persatu yang telah banyak membantu selama pengambilan data dan
penyusunan skripsi.
12. Teman-teman mahasiswa angkatan 2005 khususnya dan semua angkatan
Jurusan Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma serta semua pihak yang tidak
bisa saya sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa penyusunan skripsi ini masih jauh dari
sempurna karena keterbatasan pengetahuan yang dimiliki penulis. Oleh karena itu,
penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca untuk
xi
menyempurnakan skripsi ini. Akhir kata, semoga skripsi ini dapat berguna bagi
pembaca semua.
Yogyakarta, 21 Juli 2009
Penulis
xii
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN JUDUL .............................................................................. i
TITLE PAGE ......................................................................................... ii
HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ................................... iii
HALAMAN PENGESAHAN ................................................................. iv
HALAMAN PERSEMBAHAN ............................................................. v
PERNYATAAN KEASLIAN KARYA. ................................................ vi
LEMBAR PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI
KARYA ILMIAH. .................................................................................. vii
INTISARI ................................................................................................ viii
KATA PENGANTAR ............................................................................ ix
DAFTAR ISI ........................................................................................... xii
DAFTAR TABEL ................................................................................... xv
DAFTAR GAMBAR .............................................................................. xvi
BAB I. PENDAHULUAN ...................................................................... 1
1.1.Latar Belakang Masalah .............................................................. 1
1.2. Rumusan Masalah ...................................................................... 3
1.3. Tujuan Penelitian ....................................................................... 4
1.4. Manfaat Penelitian ..................................................................... 4
BAB II. DASAR TEORI ........................................................................ 5
2.1. Tinjauan Pustaka ........................................................................ 5
2.2. Turbin Air .................................................................................. 7
xiii
2.2.1. Definisi Turbin Air ............................................................ 7
2.2.2. Jenis-Jenis Turbin Air ....................................................... 7
2.3. Turbin Aliran Silang .................................................................. 9
2.3.1. Bagian Turbin Aliran Silang ............................................. 10
2.4. Pergerakan Air Turbin Aliran Silang ......................................... 14
2.5. Perancangan Turbin Aliran Silang ............................................. 15
2.5.1. Segitiga Kecepatan ............................................................ 15
2.5.2. Perhitungan Dimensi Turbin ............................................. 17
BAB III. METODE PENELITIAN ........................................................ 25
3.1. Diagram Alir Penelitian Dan Perancangan ................................ 25
3.2. Bahan Penelitian ........................................................................ 26
3.3. Peralatan Penelitian .................................................................... 26
3.4. Jalannya Penelitian ..................................................................... 26
3.4.1. Persiapan ........................................................................... 26
3.4.2. Pembuatan Kerangka Alat Uji .......................................... 27
3.4.3. Perancangan Roda jalan .................................................... 28
3.4.4. Pembuatan Roda jalan ....................................................... 34
3.4.4.1. Pembuatan Sudu .................................................. 34
3.4.4.2. Pembuatan Piringan Dan Poros Roda jalan ......... 34
3.4.4.3. Perakitan Roda Jalan ........................................... 36
3.4.5. Perakitan Turbin Aliran Silang ......................................... 37
3.5. Uji Prestasi ........................................................................... 39
3.5.1 Cara Kerja Turbin .............................................................. 39
xiv
3.5.2. Langkah Pengambilan Data .............................................. 40
3.5.3. Analisa Data ...................................................................... 41
BAB IV. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ....................... 43
4.1. Hasil Penelitian .......................................................................... 43
4.1.1. Data Hasil Penelitian ......................................................... 43
4.1.2. Perhitungan Data Penelitian .............................................. 45
4.2. Pembahasan ................................................................................ 48
4.2.1. Daya dan Efisiensi Total Turbin Aliran Silang Dengan
Busur Sudu 74o dan Jumlah Sudu 24 ................................ 48
4.2.1.1 Pembahasan Daya Hasil Penelitian ...................... 48
4.2.1.2 Pembahasan Efisiensi Hasil Penelitian ................. 51
BAB V. PENUTUP ................................................................................. 54
5.1. Kesimpulan ...................................................................................... 54
5.2. Saran ................................................................................................. 54
DAFTAR PUSTAKA ............................................................................. 56
LAMPIRAN
xv
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1. Pengelompokan Turbin .......................................................... 8
Tabel 3.1. Perbandingan L/D1 ................................................................. 29
Tabel 4.1. Data Penelitian pada Tinggi Nosel 9 mm dan Debit 8,2 l/det
Tekanan 7,5 Psi ..................................................................... 43
Tabel 4.2. Data Penelitian pada Tinggi Nosel 14 mm dan Debit 10,7 l/det
Tekanan 3,5 Psi ..................................................................... 44
Tabel 4.3. Data Penelitian pada Tinggi Nosel 9 mm dan Debit 7,9 l/det
Tekanan 6 Psi ........................................................................ 44
Tabel 4.4. Data Penelitian pada Tinggi Nosel 14 mm dan Debit 9,5 l/det
Tekanan 3 Psi ........................................................................ 44
Tabel 4.5. Perhitungan pada Tinggi Nosel 9 mm dan Debit 8,2 l/det
Tekanan 7,5 Psi ..................................................................... 46
Tabel 4.6. Perhitungan pada Tinggi Nosel 14 mm dan Debit 10,7 l/det
Tekanan 3,5 Psi ..................................................................... 47
Tabel 4.7. Perhitungan pada Tinggi Nosel 9 mm dan Debit 7,9 l/det
Tekanan 6 Psi ........................................................................ 47
Tabel 4.8. Perhitungan pada Tinggi Nosel 14 mm dan Debit 9,5 l/det
Tekanan 3 Psi ........................................................................ 47
xvi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1. Roda jalan ............................................................................. 10
Gambar 2.2. Alat Pengarah ....................................................................... 11
Gambar 2.3. Rumah Turbin ...................................................................... 11
Gambar 2.4. Generator .............................................................................. 13
Gambar 2.5. Aliran Pergerakan Air pada Turbin Aliran silang ................ 14
Gambar 2.6. Defleksi Pada Pergerakan Air pada Turbin Aliran silang .... 15
Gambar 2.7. Segitiga Kecepatan pada Turbin Aliran silang ..................... 15
Gambar 2.8. Gabungan Segitiga Kecepatan pada Turbin Aliran Silang ... 16
Gambar 2.9. Kelengkungan Sudu ............................................................ 18
Gambar 2.10. Jarak Antar Sudu ................................................................. 19
Gambar 2.11. Alur Pancaran Air................................................................ 20
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian Dan Penelitian .............................. 25
Gambar 3.2. Sudu Yang Sudah Dibelah .................................................. 34
Gambar 3.3. Poros Roda jalan.................................................................. 35
Gambar 3.4 Piringan Setelah Diberi Alur ............................................... 35
Gambar 3.5. Las poros dan piringan ........................................................ 36
Gambar 3.6. Roda jalan Penelitian ........................................................... 36
Gambar 4.1. Grafik Daya vs Putaran Poros Generator dengan tinggi
nosel 9 mm dan variasi debit .............................................. 48
xvii
Gambar 4.2. Grafik Daya vs Putaran Poros Generator dengan tinggi
nosel 14 mm dan variasi debit ............................................ 49
Gambar 4.3. Grafik Efisiensi vs Putaran Poros Generator dengan tinggi
nosel 9 mm dan variasi debit .............................................. 51
Gambar 4.3. Grafik Efisiensi vs Putaran Poros Generator dengan tinggi
nosel 14 mm dan variasi debit ............................................ 51
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi kebutuhan
masyarakat tidak lepas dari energi listrik, karena hampir sebagian besar peralatan
yang digunakan oleh masyarakat pada umumnya menggunakan energi listrik. Listrik
yang digunakan oleh masyarakat dihasilkan dari suatu sistem pembangkit tenaga
listrik antara lain Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA), Pembangkit Listrik
Tenaga Gas Bumi (PLTG), Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), Pembangkit
Listrik Tenaga Diesel (PLTD), Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) dll. Dari
berbagai macam sistem pembangkit listrik yang ada sebagian besar masih tergantung
dengan mengunakan bahan bakar fosil sebagai sumber energi utamanya.
Dari ketergantungan dengan bahan bakar fosil tersebut maka muncul
permasalahan yang dihadapi yaitu semakin menipisnya ketersediaan bahan bakar
fosil yang merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui serta
dampaknya terhadap lingkungan hidup terkait dengan isu pemanasan global. Untuk
mengatasi permasalahan tersebut maka perlu dikembangkan sumber energi alternatif
pengganti bahan bakar fosil yaitu pemanfaatan sumber energi terbarukan seperti
angin, surya, panas bumi dan air.
2
Air merupakan salah satu alternatif sumber energi yang memiliki potensi yang
sangat besar sebagai pengganti bahan bakar fosil. Selain karena jumlahnya yang
tidak terbatas, air juga merupakan sumber energi yang bersih karena tidak
menghasilkan polutan sehingga dapat mengurangi pemanasan global.
Pemanfaatan energi air sebenarnya sudah dilakukan antara lain dengan adanya
PLTA, namun kebanyakan yang digunakan adalah sumber pembangkit tenaga air
dengan kapasitas besar saja. Sedangkan pemanfaatan sumber pembangkit tenaga air
dengan kapasitas kecil belum banyak digunakan. Oleh karena itu perlu
dikembangkan suatu teknologi terapan untuk memanfaatkan potensi tersebut agar
dapat digunakan untuk mencukupi kebutuhan listrik secara swadaya oleh masyarakat
terutama masyarakat kecil yang mengalami kesulitan distribusi listrik.
Turbin aliran silang merupakan salah satu alat pembangkit listrik tenaga air yang
mengkonversi potensi energi air menjadi energi mekanik untuk memutar generator
listrik. Turbin aliran silang banyak digunakan untuk daya yang kecil
(microhydro/picohydro). Sudu turbin aliran silang biasanya dibuat dari plat yang
dilengkungkan. Tentu saja pembuatan sudu tersebut tidak mudah, apalagi bagi
kebanyakan masyarakat. Geometri sudu turbin aliran silang sebenarnya sama dengan
geometri pipa yang dibelah dengan besar sudut busur tertentu. Oleh karena itu, untuk
memudahkan pembuatan maka digunakanlah pipa yang dibelah sebagai sudu turbin.
Pembuatan roda jalan yang mudah akan membuat biaya yang dikeluarkan menjadi
murah. Masyarakat akan dapat membuat sendiri sehingga masyarakat dapat
berswadaya energi listrik. Sampai sekarang ini pemanfaatan pipa dibelah sebagai
3
sudu turbin aliran silang tidak banyak dilakukan sehingga informasi mengenai unjuk
kerjanya kurang diketahui.
1.2 Rumusan Masalah
Sudu turbin aliran silang biasanya dibuat dari plat yang dilengkungkan, tentu
saja pembuatan sudu tersebut sulit untuk dilakukan. Maka dari itu pada penelitian ini
akan dibuat turbin aliran silang dengan sudu dari pipa yang dibelah sebagai
pengganti plat yang dilengkungkan. Turbin akan dibuat dari pipa hitam berdiameter
1,75 inci yang dibelah dengan besar busur sudu 740 dan jumlah sudu 24 buah.
Unjuk kerja turbin aliran silang dipengaruhi oleh banyak parameter lain,
diantaranya adalah jumlah sudu, sudut pancaran air masuk, sudut keluar, posisi
pancaran air masuk, lintasan aliran di dalam turbin, rasio lebar, dan diameter roda
jalan, rasio diameter dalam dan diameter luar serta manufaktur roda jalan maupun
nosel. Pada penelitian ini turbin akan diteliti unjuk kerjanya pada variasi tinggi
bukaan nosel, debit, dan beban generator.
4
1.3 Tujuan Penelitian
a. Membuat turbin aliran silang dengan menggunakan sudu dari pipa yang dibelah
untuk pembangkit listrik.
b. Mengetahui daya dan efisiensi total terbaik dari turbin aliran silang dengan
busur sudu 74o dan jumlah sudu 24.
1.4 Manfaat Penelitian
Hasil penelitian yang dilakukan penulis diharapkan dapat :
1. Menambah kepustakaan teknologi pembangkit listrik tenaga air.
2. Diterapkan di masyarakat yang berada dekat sumber air dan belum mendapat
pasokan listrik sehingga dapat menyediakan energi listrik secara swadaya.
3. Mengurangi ketergantungan terhadap minyak bumi.
4. Membangunkan kepedulian masyarakat terhadap upaya konservasi air.
5
BAB II
DASAR TEORI
2.1 TINJAUAN PUSTAKA
Unjuk kerja turbin aliran silang dipengaruhi oleh banyak parameter antara
lain adalah jumlah sudu, sudut pancaran air masuk, sudut keluar, posisi pancaran air
masuk, lintasan aliran di dalam turbin, rasio lebar, dan diameter roda jalan, rasio
diameter dalam dan diameter luar serta manufaktur roda jalan maupun nosel.
Penelitian tentang turbin aliran silang banyak dilakukan untuk sudu yang
dibuat dari plat yang dilengkung. Turbin aliran silang yang dilengkapi dengan
saluran pengarah di dalam roda jalannya pernah dibuat dan diuji (Olgun, 2000).
Saluran pengarah dibuat dengan tujuan untuk mengumpulkan dan mengarahkan air
yang keluar dari sudu atas agar dapat menuju sudu bawah dengan lebih baik. Tiga
bentuk saluran telah dibuat dan diuji dengan berbagai variasi posisi saluran pengarah
serta variasi bukaan nosel. Penambahan saluran di dalam roda jalan ternyata tidak
menaikkan efisiensi tetapi justru menurunkan efisiensi turbin aliran silang sebesar
5%.
Penelitian terhadap pengaruh perbandingan diameter dalam dan diameter luar
roda jalan juga telah dilakukan (Olgun, 1998). Dalam penelitian ini digunakan 4
buah roda jalan. Roda jalan yang diuji mempunyai jumlah sudu 28 buah, diameter
luar 170 mm, dan lebar 114 mm. Perbandingan diameter dalam dan diameter luar
untuk tiap roda jalan dibuat berbeda. Perbandingan diameter dalam dan diameter luar
6
yang digunakan adalah 0,75, 0,65, 0,58 dan 0,54. Sudut masuk pancaran air dipilih
sebesar 16o. Hasil penelitian menunjukkan bahwa efisiensi tertinggi dicapai pada
perbandingan 0,75 dan terendah pada perbandingan 0,54 dengan perbedaan sebesar
3%. Efisiensi yang biasa dicapai adalah sebesar 72%.
Penelitian terhadap pengaruh sudut nosel menunjukkan bahwa efisiensi akan
semakin besar jika sudut nosel semakin besar (Khosrowpanah, 1988). Penelitian ini
menggunakan 3 buah roda jalan dengan jumlah sudu 20, 15, dan 10 serta 1 buah roda
jalan dengan diameter setengah dari diameter roda jalan yang lain, sedangkan jumlah
sudunya 20. Dari penelitian ini juga didapatkan bahwa efisiensi tertinggi dari tiap
roda jalan dicapai pada kecepatan spesifik yang sama. Semakin banyak jumlah sudu
akan memberikan efisiensi yang semakin tinggi, namun jumlah sudu tersebut ada
batasnya. Untuk sudut nosel tertentu efisiensi maksimum dicapai pada jumlah sudu
tertentu. Ada jumlah sudu optimum untuk sudut nosel tertentu (Joshi, 1995).
Penelitian terhadap penggunaan sudu dari pipa dibelah sebagai pengganti plat
yang dilengkungkan (Sutarja, 2009). Penelitian ini dilakukan untuk mangetahui
unjuk kerja turbin maksimum dengan busur sudu 74º yang dibuat dari pipa dibelah
dengan radius sudu 0,875 dan jumlah sudu 18 buah. Dari penelitian ini diperoleh
daya tertinggi yang dihasilkan adalah 68,9 watt dan efisiensi total tertinggi yang
dihasilkan adalah 17,26 %.
7
2.2 TURBIN AIR
2.2.1 Definisi Turbin Air
Turbin air adalah suatu mesin berputar yang mengkonversi energi dari suatu
gerakan aliran air menjadi energi mekanis. Energi mekanis ini kemudian ditransfer
melalui suatu poros untuk mengoperasikan mesin atau generator. Turbin air
digunakan pada Pembangkit Listrik Tenaga Air (PLTA) untuk mengubah energi
mekanik menjadi energi listrik, dengan memanfaatkan aliran dan tinggi air jatuh. Air
di bawah tekanan tinggi di dalam dam dilepaskan ke dalam suatu saluran dimana
akan menggerakkan impeler turbin sehingga menyebabkan putaran yang cepat. Daya
mekanis ini kemudian ditransfer ke generator oleh suatu poros dan kemudian akan
menghasilkan energi listrik. Pemilihan suatu turbin tergantung pada karakteristik
lokasi, karena menentukan tinggi air jatuh dan kapasitas air. Selain itu pemilihan
turbin juga tergantung dari kecepatan putar yang diminta oleh generator.
2.2.2 Jenis-Jenis Turbin Air
Terdapat berbagai jenis turbin air yang digunakan untuk penyediaan
kebutuhan energi listrik. Turbin air biasanya dikelompokkan berdasarkan kegunaan
tertentu, kapasitas aliran, dan tinggi air jatuh. Oleh karena itu, turbin air
diklasifikasikan berdasarkan beberapa cara. Secara umum turbin air dikelompokkan
menurut tinggi air jatuh (head) dan juga prinsip kerja turbin tersebut merubah energi
air menjadi energi puntir. Berdasarkan klasifikasi ini turbin air dibagi menjadi :
8
a. Turbin Impuls
Turbin impuls adalah turbin tekanan sama karena aliran air yang keluar dari nosel
tekanannya adalah sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi
tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi
kecepatan.
b. Turbin Reaksi
Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya
penurunan tekanan air selama melalui sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan
gaya pada sudu sehingga roda jalan (bagian turbin yang berputar) dapat berputar.
Turbin yang bekerja berdasarkan prinsip ini dikelompokkan sebagai turbin
reaksi. Roda jalan turbin reaksi sepenuhnya tercelup dalam air dan berada dalam
rumah turbin.
Tabel 2.1 Pengelompokan Turbin Head Tinggi Head Sedang Head Rendah
Turbin Impuls Turbin Pelton Turbin Turgo
Turbin Aliran silang Turbin Pelton Multi Jet Turbin Turgo
Turbin Aliran silang
Turbin Reaksi Turbin Francis Turbin Kaplan
9
2.3 TURBIN ALIRAN SILANG
Turbin aliran silang dikembangkan oleh Michell (Australia) dan Bangki
(Honggaria), sehingga turbin ini disebut juga turbin Michell-Bangki. Turbin aliran
silang disebut juga turbin ossberger, yaitu arah aliran masuk air ke sudu turbin secara
radial. Air dialirkan melewati sudu-sudu jalan yang berbentuk silinder, pertama-tama
air dari luar masuk melalui sudu-sudu silinder dan kemudian dari dalam keluar
melalui sudu-sudu. Aliran air yang melewati sudu ada dua tingkatan. Tingkatan
pertama, air masuk melalui sudu atas. Daya yang dihasilkan lebih besar dari tingkat
pertama yaitu 80 % dari tingkat kedua. Tingkat kedua, air keluar melalui sudu bagian
bawah. Daya yang dihasilkan kurang lebih 20% dari daya yang dihasilkan pada
tingkat pertama.
Turbin aliran silang sangat baik digunakan untuk pusat tenaga air yang kecil
dengan daya yang dihasilkan ± 750 KW. Ketinggian head yang bisa digunakan yaitu
diatas 1 m sampai dengan 200 m. Kapasitas aliran air 0,02 m2/detik sampai dengan 7
m2/detik. Kecepatan putaran turbin aliran silang antara 60 rpm sampai 200 rpm. Hal
ini dipengarui oleh diameter roda jalan. Aliran turbin aliran silang sangat besar yaitu
mencapai 87,7 %. Dengan daerah daya turbin yang disebut di atas, turbin aliran
silang cocok digunakan untuk menggerakan penggilingan, penggergaji kayu,
generator listrik kecil, pompa-pompa.
10
2.3.1 Bagian Turbin Aliran Silang
Pada dasarnya turbin aliran silang terdiri dari tiga bagian utama, yaitu:
1. Roda jalan
Roda jalan turbin aliran silang terdiri dari beberapa sudu yang dipasang pada
sepasang piringan paralel.
Gambar 2.1 Roda jalan
2. Alat Pengarah
Alat pengarah pada turbin sering disebut dengan nosel. Nosel pada turbin aliran
silang berbentuk persegi panjang. Ukuran nosel disesuaikan dengan ukuran roda
jalan turbin.
11
Gambar 2.2 Alat Pengarah
3. Rumah Turbin
Rumah turbin digunakan untuk memasang turbin agar dapat berputar. Rumah
turbin dilengkapi dengan bantalan agar poros turbin dapat berputar tanpa adanya
gesekan dan berputar pada posisi yang sama.
Gambar 2.3 Rumah Turbin
Turbin aliran silang dapat digunakan untuk menggerakkan generator listrik
kecil. Untuk itu perlu adanya komponen tambahan yang disebut generator. Generator
berfungsi mengubah tenaga mekanis menjadi tenaga listrik arus bolak-balik.
12
Generator arus bolak-balik sering disebut juga sebagai alternator, generator AC
(alternating current), atau generator sinkron. Dikatakan generator sinkron karena
jumlah putaran rotornya sama dengan jumlah putaran medan magnet pada stator.
Kecepatan sinkron ini dihasilkan dari kecepatan putar rotor dengan kutub-kutub
magnet yang berputar dengan kecepatan yang sama dengan medan putar pada stator.
Generator memiliki 3 bagian yang penting, yaitu :
a. Rotor
Rotor adalah bagian yang berputar yang menjadi satu dengan poros alternator
yang terdapat magnet permanen atau lilitan induksi magnet. Pada rotor
terdapat bagian yang berfungsi sebagai kutub magnet yang terletak pada sisi
luar dari lilitan. Rotor ditumpu oleh dua buah bearing, pada bagian depannya
terdapat puli. Rotor berfungsi menghasilkan medan magnet yang
menginduksikan ke stator.
b. Stator
Stator adalah bagian yang statis pada altenator yang berupa inti besi yang
dibungkus dengan kawat tembaga. Bagian ini berupa lilitan yang berfungsi
untuk menghasilkan arus bolak-balik (AC).
13
c. Dioda
Dioda mengkonversi arus bolak-balik yang dihasilkan oleh pasangan rotor
dan stator menjadi arus searah.
Gambar 2.4 Generator
Besarnya arus yang dihasilkan oleh motor induksi tergantung pada besarnya
putaran alternator dan kekuatan medan magnet. Altenator menghasilkan listrik
dengan prinsip yang sama pada DC generator, yakni adanya arus pengumpan yang
disebut arus eksitasi saat terjadi medan magnet disekitar kumparan. Dari alternator
dapat di ukur arus (I) dan tegangan keluaran (V) yang kemudian digunakan untuk
menentukan besarnya daya yang dihasilkan.
14
2.4 PERGERAKAN AIR TURBIN ALIRAN SILANG
Pada gambar 2.5 diasumsikan bahwa pancaran air dari nosel masuk ke dalam
roda jalan pada titik A dengan membentuk sudut α terhadap kecepatan kelilingnya.
Kecepatan air memasuki roda jalan (V1) dihitung dengan (Mockmore, 1949, hal 6) :
( ) 21
1 2 HgCV ⋅⋅⋅= .......................................................................................2.1
Dengan :
V1 = Kecepatan absolut.
C = Koefisien berdasarkan nosel
α adalah sudut antara kecepatan absolut dengan kecepatan keliling lingkaran
roda jalan dan β adalah sudut antara kecepatan relatif dengan kecepatan keliling
lingkaran roda jalan. Dengan indek 1 menandakan kecepatan masuk dan indek 2
menandakan kecepatan keluar sudu jalan turbin.
Gambar 2.5 Aliran pergerakan air pada Turbin Crossflow
(Sumber : Mockmore, 1949, hal. 6)
15
Alur pergerakan air pada kenyataannya tidak seperti yang terdapat dalam
(gambar 2.5) karena terdapat defleksi sebesar θ seperti dalam (gambar 2.7).
Gambar 2.6 Defleksi pada pergerakan air pada Turbin Aliran silang
(Sumber : Mockmore, 1949)
2.5 PERANCANGAN TURBIN ALIRAN SILANG
2.5.1 Segitiga Kecepatan
Sudut β1 ditentukan oleh nilai α1, V1, dan u1.
Gambar 2.7 Segitiga kecepatan pada Turbin Crossflow
(Sumber : Mockmore, 1949)
16
Jika u1 = ½ V1 cos α1 ................................................................................................2.2
maka tan β2 = 2 tan α1................................................................................................2.3
jika α1 = 16o, maka β1 = 29o, 30o atau 50o atau nilai pendekatan. (Mockmore,
1949, hal 10).
Β2’ adalah sudut sudu keluar sisi atas pada keliling dalam roda jalan. Dengan
asumsi v1 = v2 dan α1 = α2, untuk membuat aliran pancaran air radial maka besarnya
β2’ = 90o.
Gambar 2.8 Gabungan Segitiga Kecepatan Pada Turbin Aliran Silang
(Sumber : Mockmore, 1949)
17
2.5.2 Perhitungan Dimensi Turbin
a. Diameter Luar Roda jalan (D1)
NHD
21
1862 ⋅
= (Mockmore, 1949, hal 14) .........................................................2.4
Dengan :
H = Head ketinggian (inci)
N = Putaran turbin (rpm)
b. Panjang Turbin (L)
( ) 212
12862
144
HgkCH
NQL⋅⋅⋅⋅⋅⋅
⋅⋅= (Mockmore, 1949, hal 15)…….................…2.5
Dengan :
Q = Debit aliran air (cfs).
C = Koefisien nosel.
= 0.98
K = Faktor koreksi.
= 0.087
c. Perbandingan panjang dan diameter turbin
2116,210
H
QDL ⋅=⋅ (Mockmore, 1949, hal 17).....................................................2.6
18
d. Jari-jari kelengkungan sudu (ρ)
1326,0 r⋅=ρ (Mockmore, 1949, hal 15) ............................................................2.7
Dengan :
r1 = jari-jari luar roda jalan (inci)
e. Lebar sudu (a)
117,0 Da ⋅= (Mockmore, 1949, hal 12) .............................................................2.8
Gambar 2.9 Kelengkungan sudu
(Sumber : Mockmore, 1949)
f. Jarak antar sudu (t)
Jarak antar sudu meliputi jarak antar sudu pancaran air masuk (s1), jarak sudu
pancaran air keluar (s2) dan jarak antar sudu (t) (gambar 2.9)
11 Dks ⋅= (Mockmore, 1949, hal 14) ...............................................................2.9
19
⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛⋅=
1
22 r
rts (Mockmore, 1949, hal 11) ............................................................2.10
1
1
sin ⋅=
βs
t (Mockmore, 1949, hal 10) ..............................................................2.11
Gambar 2.10 Jarak antar sudu (Sumber : Mockmore, 1949)
g. Jumlah sudu (n)
tD
n 1⋅= π (Mockmore, 1949, hal 17) ..............................................................2.12
h. Jarak pancaran dari poros (y1) (gambar 2.11)
( )2
945,01986,0
11
dD
ky −⋅−
= (Mockmore, 1949, hal 14) ……….....................2.13
20
i. Jarak pancaran dari keliling dalam (y2 ) (gambar 2.11)
( ) 12 945,01314,0 Dky ⋅⋅−= (Mockmore, 1949, hal 14) ..................................2.14
Gambar 2.11 Alur pancaran air (Sumber : Mockmore, 1949)
j. Efisiensi maksimal turbin
Jika 111 cos21 α⋅⋅= Vu
maka tan β1 = 2 tan α1
ψ = Koefisien empiris yang nilainya sekitar (0,98). (Mockmore, 1949, hal 9).
( ) 122
max cos121 αψε ⋅⋅+⋅⋅= C (Mockmore, 1949, hal 9) ................................2.15
21
k. Nosel
Meliputi penampang nosel (A) dan tinggi pancaran air nosel (so)
1VQA = (Mockmore, 1949, hal 17) ..............................................................2.16
LAso = (Mockmore, 1949, hal 17) .............................................................2.17
l. Sudu pusat sudu jalan
⎟⎠⎞⎜
⎝⎛ +
=
1
21
1
sin
cos21
rr
Tanβ
βδ .................................................................................2.18
m. Perhitungan poros
Urutan dalam menghitung diameter poros yang diperlukan adalah :
• Daya yang akan ditransmisikan ( Pin )
8,8QxHPin = (Mockmore,1949, hal.17).........................................................2.19
Dengan :
Q = Debit air ( cfs )
H = Head (f ), Pin dalam HP
22
• Daya rencana ( Pd )
ind fcxPP = (Sularso, 2004, hal.7)................................................................2.20
fc = Faktor koreksi, Pd dalam HP
• Torsi ( T )
NP
xT d51074,9= ( Sularso, 2004, hal.7).......................................................2.21
Dengan :
Pd = Daya rencana ( kW )
N = Kecepatan putar roda jalan ( rpm ), T dalam kgmm
• Tegangan geser yang diijinkan ( τ )
21xsfsfB
aσ
τ = ( Sularso, 2004, hal.8)............................................................2.22
Dengan :
σB = Kekuatan tarik bahan poros ( kg/mm2 )
sf1 dan sf2 adalah faktor pengaruh, τa dalam kg/mm2
• Diameter minimal poros ( ds )
3/11,5
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡= xTxCxKd bt
as τ
(Sularso,2004,hal.8)..............................................2.23
Dengan :
Kt = Faktor koreksi
Cb = Faktor koreksi akibat pembebanan, ds dalam mm
23
n. Rumus perhitungan untuk pengolahan data
• Daya yang tersedia ( Pin )
Pin = ρ x g x Q x H ( Fritz Dietzel, 1993, hal.2)..........................................2.24
Dengan :
ρ = massa jenis air ( kg/m3 )
g = gaya gravitasi ( m/s2 )
Q = Debit air ( m3/s )
H = Head ( m ), Pin dalam watt
• Daya yang dihasilkan ( Pout )
Pout = V x I....................................................................................................2.25
Dengan :
V = Tegangan terukur ( volt )
I = Arus terukur ( ampere ), Pout dalam watt
• Effisiensi total ( η )
PinPout
=η .......................................................................................................2.26
• Kecepatan spesifik ( nq )
75,0HQ
Nnq = ( Fritz Dietzel, 1993, hal.20 ) ....................................................2.27
24
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Alir Penelitian Dan Perancangan
Gambar 3.1. Diagram Alir Penelitian Dan Perancangan
MULAI
STUDI PUSTAKA
PERANCANGAN TURBIN ALIRAN SILANG
PEMBUATAN TURBIN ALIRAN SILANG
PENELITIAN TURBIN ALIRAN SILANG
PENGAMBILAN DATA
PENGOLAHAN DATA
SELESAI
25
3.2 Bahan Penelitian
Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah:
a. Pipa diameter 1,75 inci , panjang 1 m
b. Plat tebal 15 mm x 100 mm x 100 mm , 2 buah
c. Besi poros diameter 30 mm x 300 mm.
3.3 Peralatan Penelitian
a. Kerangka modul mikrohidro
b. Modul Mikrohidro Cihanjuang
c. Peralatan kerja bangku
d. Alat ukur (roll meter, jangka sorong, siku)
e. Mesin bubut, mill, bor
f. Gergaji besi
g. Las asetelin
3.4 Jalannya Penelitian
3.4.1 Persiapan
Tahap awal dari penelitian ini adalah studi pustaka. Pada tahap ini, bahan-
bahan yang akan digunakan sebagai referensi dikumpulkan. Referensi yang
dikumpulkan berasal dari berbagai sumber, namun kebanyakan berasal dari internet.
Referensi ini berupa hasil penelitian lembaga lain dan buku-buku acuan.
26
3.4.2 Pembuatan Kerangka Alat Uji
Pada tahapan ini dilakukan pembuatan gambar kerja. Sebelum membuat
gambar kerja, terlebih dahulu dilakukan pembuatan sketsa alat. Modul Mikrohidro
dari Cihanjuang juga dipakai untuk melaksanakan penelitian ini. Modul ini
dirangkaikan pada kerangka yang telah dipersiapkan. Roda jalan bawaan dari
Cihanjuang rencananya akan dilepas, dan digantikan dengan roda jalan yang akan
dibuat sendiri. Sedangkan komponen lain seperti rumah roda jalan, generator,
transmisi sabuk dan puli, panel-panel listrik, dan nosel akan dipakai pada penelitian
ini.
Penelitian ini tidak dilakukan di lapangan, melainkan disimulasikan dengan
menggunakan peralatan-peralatan yang telah direncanakan dan dipersiapkan oleh
kelompok studi Rekayasa Tenaga Air. Untuk menggantikan laju aliran sungai,
digunakan pompa berkapasitas 20 l/det dan Head 21 m.
Pompa mengalirkan air yang ditampung pada sebuah bak air kapasitas 240
liter. Air tersebut dipompakan menuju ke nosel melalui pipa penstock berdiameter 2
inci. Untuk mengatur debit dan head masuk nosel, dipasang dua buah kran pada pipa
penstock. Air yang masuk ke nosel akan digunakan untuk memutar roda jalan di
dalam rumah roda jalan, kemudian masuk kembali ke dalam bak penampung. Roda
jalan akan memutar generator yang dihubungkan dengan roda jalan menggunakan
transmisi sabuk dan puli.
Generator berfungsi mengubah energi mekanis menjadi tenaga listrik arus
bolak-balik. Besarnya arus yang dihasilkan oleh generator tergantung pada besarnya
27
putaran generator dan kekuatan medan magnet. Listrik yang dihasilkan oleh
generator kemudian diukur saat pengambilan data.
3.4.3 Perancangan Roda jalan
Untuk pembuatan roda jalan, dipakai sudu dari pipa hitam yang dibelah.
Perancangan dan perhitungannya adalah sebagai berikut:
a. Data perancangan
Head (H) = 4,5 meter = 14,765 ft
Debit (Q) = 8 l/det = 0,283 cfs
Diameter pipa untuk sudu (d1) = 1,75 inci
Koefisien nosel (C) = 0,98
Faktor koreksi (k) = 0,087
Sudut masuk (α1) = 16º
Sudut busur sudu (β2) = 900
Percepatan gravitasi = 32,18 ft/s2
Jumlah Sudu = 24
b. Kecepatan pancaran nosel (V)
HgCV ⋅⋅⋅= 2
765,1418,32298,0 ×××=V
21,30=V ft/s
28
c. Radius sudu (ρ)
15,0 d×=ρ
75,15,0 ×=ρ
875,0=ρ inci
d. Panjang dan diameter roda jalan (LD1)
2
116,210
H
QLD ×=
2
11764,14
283,06,210 ×=LD
51,151 =LD inci
Perbandingan L/D1 yang harganya mendekati 1, digunakan untuk mencari
panjang (L) dan diameter luar roda jalan (D1).
Tabel 3.1 Perbandingan L/D1
L (inci) D1 (inci)
3,97 3,9
4,01 3,86
4,08 3,8
4,14 3,75
4,2 3,7
e. Panjang roda jalan (L)
Dipilih L = 4,01 inci (pada penelitian ini panjang roda jalan 4,095 inci)
29
f. Diameter roda jalan (D1)
Dipilih D1 = 3,86 inci (pada penelitian ini diameter roda jalan 3,858 inci)
g. Kecepatan putar roda jalan (N)
1
21
862D
HN ×=
86,3)765,14(862 2
1×
=N
=N 858,1 rpm
Kecepatan roda jalan di atas adalah kecepatan roda jalan tanpa beban.
h. Lebar nosel (so)
VQA =
21,30
283,0=A
0094,0=A ft2
LAso =
094,41440094,0 ×
=os
33,0=os inci
30
i. Jarak antar sudu pada roda jalan (s1, t)
tD
n 1×=π
nxD
t 1π=
2486,314,3 xt =
5,0=t inci (pada penelitian ini jarak sudu pada roda jalan 0,673 inci)
j. Lebar sudu (a)
117,0 Da ×=
86,317,0 ×=a
656,0=a inci ( dalam penelitian, lebar sudu adalah 0,95 inci )
k. Diameter dalam roda jalan (D2)
aDD ⋅−= 212
( )95,0286,32 ⋅−=D
96,12 =D inci
l. Jarak pancaran air dari pusat poros (y1)
y1 = (0,1986 – 0,945 x k) x D1
= (0,1986 – 0,945 x 0,087) x 3,86
= 0,45 inci
31
m. Daya yang tersedia (Pin)
8,8HQPin
×=
8,8765,14283,0 ×
=inP
475,0=inP HP
n. Daya turbin maksimum (Pturbin, Pd)
η×= inturbin PP
877,0475,0 ×=turbinP
417,0=turbinP HP
Keterangan :
Harga η adalah 0,8-1,2 untuk daya maksimum yang diperlukan (Sularso, hal
7). Dipilih η = 0,877
o. Perhitungan Poros
1. Menghitung torsi :
T = 9,74 x 105 NPd
= 9,74 x 105 858,1
417,0
= 473,2 kgmm
2. Bahan poros :
=Bσ 15 kg/mm2
32
21 SfSfB
a ×=
στ
4315xa =τ
25,1=aτ kg/mm2
3. Diameter poros:
d1 = 31
1,5⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡××× TCK bt
aτ
= 31
2,47315,125,11,5
⎥⎦
⎤⎢⎣
⎡×××
= 14,25 mm ( Diameter poros yang digunakan 25 mm ).
p. Geometri turbin:
Diameter pipa untuk sudu (D1) = 1,75 inci = 44,45 mm
Jari-jari kelengkungan sudu = 0,875 inci = 22,23 mm
Diameter luar turbin (D1) = 3,86 inci = 98 mm
Panjang turbin (L) = 4,094 inci = 104 mm
Lebar sudu (a) = 0,95 inci = 24,13 mm
Diameter dalam (D2) = 1,96 inci = 49,78 mm
Jarak sudu pada piringan (t) = 0,673 inci = 17,09 mm
Diameter poros maksimal = 0,984 inci = 25 mm
Jumlah sudu (n) = 24 buah
Sudut busur sudu (δ) = 740
Sudut masuk pancaran air (α) = 160
33
3.4.4 Pembuatan Roda jalan
3.4.4.1 Pembuatan Sudu
Sudu turbin dibuat dari pipa yang dibelah. Pipa yang digunakan berdiameter
1,75 inci, panjang pipa untuk sudu 104 mm, dan tebal 1,5 mm. Pipa yang akan
dibelah diberi mal dan digaris dengan tujuan untuk memudahkan dalam
pembelahan. Pipa dibelah dengan menggunakan mesin sekrap kemudian dilanjutkan
dengan menggunakan gergaji tangan. Pipa dibelah menjadi tiga bagian dengan besar
busur sudu 740 dan jumlah sudu yang digunakan dalam pembuatan turbin 24 buah.
Gambar 3.2. Sudu (pipa yang Sudah Dibelah)
3.4.4.2 Pembuatan Piringan dan Poros Roda jalan
Pembuatan alat dilanjutkan dengan membuat piringan dan poros roda jalan.
Poros dibuat sesuai rancangan yang telah ditetapkan dengan menggunakan mesin
bubut. Poros dibuat dari besi pejal dengan panjang 290 mm dan diameter 28 mm.
Bagian tengah poros yang digunakan dalam penelitian kali ini dibuat kecil dengan
diameter 9 mm. Hal ini bertujuan untuk menghindari terjadinya pancaran air yang
34
masuk dan keluar dari sudu-sudu turbin terhambat oleh poros yang ditengah-tengah
turbin.
Gambar 3.3 Poros Roda jalan
Sedangkan piringan dibuat 2 buah, satu untuk sebelah kanan, satu untuk
sebelah kiri. Setelah selesai dibentuk, piringan diberi alur berdiameter 2 mm dengan
kedalaman 2 mm sebanyak 24 alur per piringan. Alur-alur ini akan digunakan untuk
mengelas sudu dengan piringan. Untuk mendapatkan alur sesuai dengan geometri
yang diinginkan, pengaluran dilakukan dengan menggunakan mesin CNC.
Gambar 3.4. Piringan Setelah Diberi Alur
35
3.4.4.3 Perakitan Roda Jalan
Setelah selesai pengaluran, piringan dan poros disambung dengan las. Piringan
dipasang berhadapan dengan jarak 104 mm. Pengelasan dilakukan dengan teliti
supaya hasilnya simetris dan tidak oleng.
Gambar 3.5. Las poros dan piringan
Setelah kedua piringan terpasang, sudu-sudu dipasang satu per satu.
Pemasangan dilakukan dengan cara silang menyilang. Setelah satu sudu selesai dilas,
dilanjutkan dengan sudu yang ada di seberangnya. Hal ini dilakukan untuk
menghindari adanya defleksi akibat panas saat pengelasan.
Gambar 3.6. Roda jalan Penelitian
36
Setelah semua sudu dilas, dilakukan finishing dengan gerinda tangan. Sisa-sisa
pengelasan diratakan. Sesudah itu, dilakukan balancing geometri dengan mesin
bubut.
3.4.5. Perakitan Turbin Aliran Silang
Tahap terakhir sebelum pengujian alat dilakukan yaitu perakitan turbin.
Perakitan dilakukan sesuai dengan rancangan yang sudah ditetapkan. Pemasangan
turbin yang tepat dapat menghindari :
1. Ketidaklurusan bahkan pergeseran antara poros turbin dan poros puli turbin
dan juga antara poros generator dengan poros puli generator.
2. Kebocoran antara turbin dan base frame, antara turbin dengan nosel, dan
antara nosel dengan penstock.
3. Sabuk selalu lepas pada saat beroperasi.
Langkah-langkah pemasangan turbin aliran silang :
a. Pemasangan unit turbin dan unit puli turbin
Rumah turbin dipasang pada kerangka dan dudukan yang telah ditetapkan.
Rumah turbin dipasang tepat diatas bak penampungan air. Sebelum pemasangan
rumah turbin pada kerangka, sebaiknya diberi sealan agar tidak terjadi kebocoran
pada sambungan. Setelah rumah turbin dipasang, puli turbin dipasang. Pemasangan
puli harus lurus dengan poros turbin. Tujuannya agar putaran turbin dapat maksimal.
37
b. Pemasangan unit generator dan unit puli generator
Pemasang pertama yang dilakukan yaitu pemasangan puli generator. Puli
generator harus dipasang simetris dengan puli turbin dan puli generator diatur agar
sabuk tidak kendur. Tujuannya agar pada saat puli berputar sabuk tidak lepas.
Generator selanjutnya dipasang. Saat pemasangan generator, poros pada generator
harus lurus seperti rumah turbin dan puli turbin. Jika sudah lurus, generator
dikencangkan dengan pengatur yang ada dan baut dipasang.
c. Pemasangan pompa dan pipa saluran air
Pompa yang digunakan ada dua buah dan dipasang paralel. Pompa dipasang
pada tempat yang telah ditentukan. Saluran hisap pompa harus dipasang sejajar
dengan lubang pada bak penampungan. Saluran buang pipa dibuat dua, satu untuk
masuk nosel dan satu untuk pembuangan ke bak. Pemasangan pipa harus sejajar
dengan masukan nosel dan tegak lurus agar tidak terjadi kebocoran.
d. Pemasangan rangkaian listrik
Rangkaian listrik yang digunakan sederhana, hanya menghubungkan rangkaian dari
generator ke Panel Hubung Bagi (PHB) selanjutnya ke beban. Pemasangan dilakukan
menurut skema yang ada.
38
3.5 Uji Prestasi
Pada tahap ini dilakukan pengambilan data untuk mengetahui unjuk kerja turbin
tersebut. Dalam penelitian ini ada beberapa variable yang di variasikan dan variable
yang dihitung, antara lain :
1. Variabel yang divariasikan :
a. Debit : 7,9 l/det, 8,2 l/det, 9,5 l/det, 10,7 l/det dst.
b. Beban generator : 10 watt, 20 watt, 30 watt, 40 watt dst.
c. Tinggi nosel : 9 mm, 14 mm, 19 mm
2. Varibel yang diukur :
a. Tekanan air
b. Tegangan yang dihasilkan generator
c. Arus yang dihasilkan generator
d. Putaran generator
3.5.1 Cara Kerja Turbin
Turbin aliaran silang akan bekerja jika ada aliran air yang memiliki
ketinggian head seperti aliran sungai atau air terjun. Pada penelitian ini, aliran sungai
akan diganti dengan pompa listrik yang berkapisitas 10 l/det dan head 22 m. pompa
yang digunakan ada dua buah.
Turbin aliran silang yang digunakan dalam penelitian menggunakan sistem
aliran tertutup. Air yang melewati turbin akan digunakan kembali dalam proses
39
selanjutnya. Pompa akan megalirkan air yang ditampung pada sebuah bak dengan
kapasitas 240 liter. Air akan dipompa menuju ke nosel melalui pipa penstock
berdiameter 2 inci. Untuk mengatur debit dipasang dua buah kran pada sisi buang
dan sisi masuk nosel. Sedangkan untuk mengatur nosel menggunakan control yang
terdapat pada rumah turbin.
Air yang masuk ke nosel akan menyembur mengenai sudu-sudu turbin. Air
akan memutar turbin dan akan kembali dalam bak penampungan. Turbin yang
berputar akan menggerakan puli turbin dan selanjutnya akan menggerakan puli
generator dan memutar generator. Generator yang berputar akan menyebabkan
terjadinya perbedaan medan magnet sehingga menghasilkan listrik. Arus listrik akan
disalurkan menuju PHB (Panel hubung Bagi). Dari PHB arus akan dialirkan menuju
beban. Beban akan bekerja jika tegangan yang dihasilkan mencukupi.
3.5.2 Langkah Pengambilan Data
1. Roda jalan dipasang pada alat uji
2. Bak penampungan air diisi
3. Nosel diatur pada bukaan pertama yaitu 9 mm, dengan cara memutar lengan
pengatur di samping atas rumah turbin.
4. Pompa 1 dan pompa 2 dinyalakan
5. Debit air diatur pada 7,9 l/det, dengan mengatur kran pada pipa buangan.
6. Tekanan air diukur dan dicatat
7. Tegangan, arus dan putaran yang dihasilkan generator saat beban 10 watt
diukur
40
8. Langkah 5-7 untuk beban : 10 watt, 20 watt, 30 watt, 40 watt dst, diulangi
9. Langkah 5-8 untuk debit : 8,2 l/det, 9,5 l/det, 10,7 l/det dst.
10. Langkah 3-9 untuk bukaan nosel :14 mm dan 19 mm diulangi
11. Setelah semua selesai, pompa 1 dan pompa 2 dimatikan
3.5.3 Analisa Data
1. Potensi daya air untuk setiap variasi debit dihitung.
2. Daya yang dihasilkan generator untuk setiap variasi debit, bukaan nosel dan
beban generator dihitung.
3. Efisiensi total setiap variasi debit, bukaan nosel dan beban generator dihitung.
4. Analisis dilakukan dengan membuat grafik hubungan antara daya yang
dihasilkan generator dengan putaran generator dan putaran generator dengan
efisiensi untuk setiap variasi debit, bukaan nosel dan beban generator.
41
BAB IV
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
4.1 HASIL PENELITIAN
Pengujian dilakukan dengan menggunakan turbin aliran silang dengan busur
sudu 74o dan jumlah sudu 24 yang dibuat dari pipa dibelah, roda jalan yang
digunakan ini adalah roda jalan yang dibuat oleh peneliti. Data yang diperoleh dari
sarana penelitian adalah dengan variasi tinggi bukaan nosel, debit, dan variasi beban.
4.1.1 DATA HASIL PENELITIAN
Data Penelitian Unjuk Kerja Turbin Aliran Silang Dengan Busur Sudu 74o dan
Jumlah Sudu 24.
Tabel 4.1 Data penelitian dengan tinggi nosel 9 mm dan debit 8,2 l/det. Tekanan : 7,5 Psi
No. Beban Tegangan Arus Putaran Poros (Watt) (Volt) (Ampere) (rpm)
1 10 175 0.08 837.3
2 20 160 0.17 831.1 3 30 155 0.21 824.5 4 40 150 0.25 823.6
5 50 145 0.26 822.7 6 60 140 0.27 822.2 7 70 130 0.32 821.7
8 80 130 0.37 821.1
42
Tabel 4.2 Data penelitian dengan tinggi nosel 14 mm dan debit 10,7 l/det.
Tekanan : 3,5 Psi No. Beban Tegangan Arus Putaran Poros
(Watt) (Volt) (Ampere) (rpm) 1 10 170 0.1 827.1 2 20 155 0.18 819.8 3 30 150 0.21 817.4 4 40 145 0.24 815.2 5 50 140 0.26 812.8 6 60 130 0.29 811.5
Pada tinggi nosel 19 mm bukaan penuh untuk debit 12 l/det dan tekanan
1,5 psi tidak diperoleh data.
Tabel 4.3 Data penelitian dengan tinggi nosel 9 mm dan debit 7,9 l/det.
Tekanan : 6 Psi No. Beban Tegangan Arus Putaran Poros
(Watt) (Volt) (Ampere) (rpm) 1 10 160 0.11 812.7 2 20 145 0.2 801.5 3 30 140 0.24 797.7 4 40 135 0.29 796.2
Tabel 4.4 Data penelitian dengan tinggi nosel 14 mm dan debit 9,5 l/det.
Tekanan : 3 Psi No. Beban Tegangan Arus Putaran Poros
(Watt) (Volt) (Ampere) (rpm) 1 10 150 0.11 798.5 2 20 135 0.2 790.2 3 30 130 0.25 797.8 4 40 130 0.3 785.7
43
Pada tinggi nosel 19 mm bukaan setengah untuk debit 11,2 l/det dan
tekanan 1 psi tidak diperoleh data.
4.1.2 PERHITUNGAN DATA PENELITIAN
Perhitungan Data Penelitian Unjuk Kerja Turbin Aliran Silang Dengan
Busur Sudu 74o dan Jumlah Sudu 24.
• Perhitungan untuk debit 8,2 l/det dan tinggi nosel 9 mm, contoh untuk
beban 10 Watt pada bukaan penuh.
Daya yang dihitung ada dua macam :
• Daya yang tersedia (Pin)
Tekanan pompa = 7,5 Psi
= 5,273025 m H2O
Head (H) = 5,27 m
Debit (Q) = 8,2 l/det
= 0,0082 m3/s
Daya tersedia (Pin) = ρ x g x Q x H
= 1000 x 9,81 x 0,0082 x 5,27
= 424,17 Watt
Kecepatan spesifik (nq)
nq = 75,0
.
HVn
= ( ) 75,027,5
0082,03,837 ×
= 21,79 rpm
44
• Daya yang dihasilkan turbin (Pout)
Arus pengukuran (I) = 0,08 A
Tegangan terukur (V) = 175 Volt
Daya (Pout) = V x I
=175 x 0,08
= 14 Watt
Perhitungan efisiensi total
Efisiensi total (η) = %100×in
out
PP
= %10017,424
14×
= 3,30%
Tabel 4.5 Perhitungan data dengan tinggi nosel 9 mm dan debit 8,2 l/det. Tekanan : 7,5 Psi
No Beban Daya (Pin) Daya (Pout) Efisiensi Total Kecepatan Spesifik (Watt) (Watt) (Watt) (%) (rpm)
1. 10 424.17 14.00 3.30 21.79 2. 20 424.17 27.20 6.41 21.63 3. 30 424.17 32.55 7.67 21.46 4. 40 424.17 37.50 8.84 21.43 5. 50 424.17 37.70 8.89 21.41 6. 60 424.17 37.80 8.91 21.40 7 70 424.17 41.60 9.81 21.38 8 80 424.17 48.10 11.34 21.37
45
Tabel 4.6 Perhitungan data dengan tinggi nosel 14 mm dan debit 10,7 l/det. Tekanan : 3,5 Psi
No Beban Daya (Pin) Daya (Pout) Efisiensi Total Kecepatan Spesifik (Watt) (Watt) (Watt) (%) (rpm)
1. 10 258.30 17.00 6.58 43.55 2. 20 258.30 27.90 10.80 43.16 3. 30 258.30 31.50 12.20 43.04 4. 40 258.30 34.80 13.47 42.92 5. 50 258.30 36.40 14.09 42.79 6. 60 258.30 37.70 14.60 42.72
Pada tinggi nosel 19 mm bukaan penuh untuk debit 12 l/det dan tekanan
1,5 psi tidak diperoleh data sehingga tidak ada perhitungan.
Tabel 4.7 Perhitungan data dengan tinggi nosel 9 mm dan debit 7,9 l/det. Tekanan : 6 Psi
No Beban Daya (Pin) Daya (Pout) Efisiensi Total Kecepatan Spesifik (Watt) (Watt) (Watt) (%) (rpm)
1. 10 326.92 17.60 5.38 24.54 2. 20 326.92 29.00 8.87 24.20 3. 30 326.92 33.60 10.28 24.09 4. 40 326.92 39.15 11.98 24.04
Tabel 4.8 Perhitungan data dengan tinggi nosel 14 mm dan debit 9,5 l/det.
Tekanan : 3 Psi No Beban Daya (Pin) Daya (Pout) Efisiensi Total Kecepatan Spesifik
(Watt) (Watt) (Watt) (%) (rpm) 1. 10 196.57 16.50 8.39 44.47 2. 20 196.57 27.00 13.74 44.01 3. 30 196.57 32.50 16.53 44.43 4. 40 196.57 39.00 19.84 43.76
46
Pada tinggi nosel 19 mm bukaan setengah untuk debit 11,2 l/det dan
tekanan 1 psi tidak diperoleh data sehingga tidak ada perhitungan.
4.2 PEMBAHASAN
4.2.1 Daya dan Efisiensi Total Turbin Aliran Silang Dengan Busur Sudu 74o
dan Jumlah Sudu 24.
A. Pembahasan Daya Hasil Penelitian
Gambar 4.1 Grafik Daya vs Putaran Poros Generator dengan tinggi nosel 9 mm dan variasi debit.
47
Gambar 4.2 Grafik Daya vs Putaran Poros Generator dengan tinggi nosel 14 mm dan variasi debit.
Dari data hasil penelitian dengan menggunakan variasi tinggi bukaan nosel 9
mm dengan variasi debit 8,2 l/det, 7,9 l/det didapat daya maksimal terbesar sebesar
48,1 watt pada variasi tinggi bukaan nosel 9 mm dengan debit 8,2 l/det. Dari data
hasil penelitian dengan menggunakan variasi tinggi bukaan 14 mm dengan variasi
debit 10,7 l/det, 9,5 l/det didapat daya maksimal terbesar sebesar 39 watt pada variasi
tinggi bukaan nosel 14 mm dengan debit 9,5 l/det.
Semakin besar putaran poros, maka daya yang terjadi akan semakin kecil. Hal
ini disebabkan arus yang dihasilkan semakin besar dan terjadi penurunan tegangan
karena bertambahnya beban. Setelah tercapai daya maksimum maka daya akan turun.
Kenaikan dan penurunan daya seperti dasar teori (Mock More, hal 20). Tetapi pada
penelitian ini semakin tinggi putaran yang dihasilkan maka daya yang dihasilkan
semakin kecil, sehingga grafik cenderung menurun dan tidak dapat dilihat adanya
48
kenaikan dan penurunan pada grafik seperti yang terdapat pada grafik Mock More.
Sehingga tidak dapat diketahui putaran optimum yang dapat menghasilkan daya
maksimum pada penelitian. Daya maksimal terhitung merupakan daya terbesar yang
dapat diperoleh pada kondisi penelitian.
Kecepatan spesifik yang dihasilkan oleh turbin aliran silang memenuhi syarat
batas kecepatan spesifik untuk turbin aliran silang. Batas kecepatan spesifik untuk
turbin aliran silang adalah 11 rpm sampai dengan 50 rpm (Fritz Dietzel 1993).
Debit air yang dipakai dalam penelitian ini tidak memenuhi kriteria daerah
penggunaan yang baik untuk turbin aliran silang ini. Debit yang baik adalah 0,02
m3/detik sampai 7 m3/detik (Fritz Dietzel, 1996, hal 38), sedangkan yang dipakai
dalam penelitian masih dibawah 0,02 m3/detik dan debit maksimumnya hanya 0,012
m3/detik. Akibat debit yang digunakan kurang baik maka daya yang dihasilkan relatif
rendah.
Selain itu faktor yang mempengaruhi daya yang dihasilkan adalah rendahnya
putaran generator. Pada spesifikasinya, generator yang digunakan memiliki putaran
kerja 1390 rpm. Tetapi pada penelitian ini generator hanya bekerja pada putaran 750
– 850 rpm, selisih perbedaan putaran kerja generator yang besar antara putaran kerja
pada spesifikasi dengan putaran kerja yang sebenarnya ini menyebabkan daya
keluaran yang terukur dari generator menjadi rendah.
49
B. Pembahasan Efisiensi Total Hasil Penelitian
Gambar 4.3 Grafik Efisiensi Total vs Putaran Poros Generator dengan tinggi nosel 9 mm dan variasi debit
Gambar 4.4 Grafik Efisiensi Total vs Putaran Poros Generator dengan tinggi nosel 14 mm dan variasi debit
50
Dari data hasil penelitian dengan menggunakan variasi tinggi bukaan nosel 9
mm dengan variasi debit 8,2 l/det, 7,9 l/det didapat efisiensi total maksimal terbesar
sebesar 11,98 % pada variasi tinggi bukaan nosel 9 mm dengan debit 7,9 l/det. Dari
data hasil penelitian dengan menggunakan variasi tinggi bukaan 14 mm dengan
variasi debit 10,7 l/det, 9,5 l/det didapat efisiensi total maksimal terbesar sebesar
19,84 % pada variasi tinggi bukaan nosel 14 mm dengan debit 9,5 l/det. Pada
penelitian ini effisiensi total tertinggi dihasilkan pada bukaan nosel 14 mm, karena
pada bukaan nosel 14 mm daya yang tersedia lebih kecil dibandingkan dengan daya
yang tersedia pada bukaan nosel 9 mm sehingga mampu menghasilkan efisiensi yang
lebih tinggi.
Semakin cepat putaran poros maka efisiensi yang dihasilkan semakin kecil.
Hal ini dikarenakan efisiensi bergantung pada daya yang dihasilkan turbin. Semakin
besar daya turbin, maka efisiensi semakin besar. Karena daya yang tersedia tetap
sedangkan daya yang dihasilkan turbin selalu berubah-ubah tergantung pada
kenaikan arus maupun penurunan tegangan. Efisiensi merupakan perbandingan
antara daya yang dihasilkan dengan daya yang tersedia. Efisiensi yang terjadi pada
turbin memiliki batas maksimum. Setelah mencapai batas maksimum, maka efisiensi
akan turun. Kenaikan dan penurunan efisiensi seperti pada dasar teori (Mock More,
hal 21).
Debit air yang dipakai dalam penelitian ini tidak memenuhi kriteria daerah
penggunaan yang baik untuk turbin aliran silang ini. Debit yang baik adalah 0,02
m3/detik sampai 7 m3/detik (Fritz Dietzel, 1996, hal 38), sedangkan yang dipakai
dalam penelitian masih dibawah 0,02 m3/detik dan debit maksimumnya hanya 0,012
51
m3/detik. Akibat debit yang digunakan kurang baik maka effisiensi menjadi rendah.
Selain itu penggunaan motor induksi sebagai generator juga mempengaruhi
rendahnya efisiensi kerja turbin, karena efisiensi kerja motor induksi akan turun jika
beban yang digunakan terlalu kecil. Pada penelitian ini digunakan motor induksi
berdaya 0,5 HP (372 watt) dan beban maksimal yang digunakan hanya 80 watt,
selisih yang besar antara daya motor dengan beban yang digunakan menyebabkan
efisiensi kerja turbin rendah. Rendahnya efisiensi kerja turbin menyebabkan efisiensi
total yang dihasilkan rendah.
52
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Dari hasil pengambilan data penelitian turbin aliran silang dengan variasi
debit, tinggi bukaan nosel dan beban, maka dapat disimpulkan :
1. Turbin aliran silang dengan busur sudu 74o dan jumlah sudu 24 buah,
menghasilkan daya tertinggi sebesar 48,10 watt. Daya paling tertinggi terjadi
pada saat debit sebesar 8,2 l/det dan bukaan tinggi nosel 9 mm.
2. Turbin aliran silang dengan busur sudu 74o dan jumlah sudu 24 buah,
menghasilkan efisiensi total tertinggi 19,84%. Efisiensi paling tinggi terjadi
pada saat debit sebesar 9,5 l/det dan bukaan tinggi nosel 14 mm.
5.2. Saran
Beberapa saran yang penting untuk penelitian pada bidang sejenis dengan
penelitian ini atau yang ingin mengembangkan penelitian ini:
1. Roda jalan hendaknya dibuat sangat rapi dan presisi agar dalam berputar roda
jalan bisa stabil. Bila dimungkinkan pengerjaannya menggunakan CNC agar
diperoleh geometri sesuai perancangan.
2. Konstruksi alat uji turbin sebaiknya dibuat efektif, yaitu dengan cara
dikurangi belokan pipa saluran agar tidak terjadi rugi-rugi yang besar.
53
3. Digunakan flowmeter agar pengukuran debit lebih akurat.
4. Variasi debit, beban, dan bukaan tinggi nosel dalam penelitian ditambah,
untuk mendapatkan hasil yang lebih mendetail.
5. Penggunan alat ukur (tachometer, tang ampere, voltmeter dll) sebaiknya
dikalibrasi dulu sehingga diperoleh data pengukuran yang akurat untuk
penelitian.
6. Menggunakan puli dengan perbandingan yang lebih besar dari perbandingan
puli dalam rangkaian 1:2 menjadi 1:3 untuk mendapatkan daya dan efisiensi
yang lebih besar.
54
DAFTAR PUSTAKA
Dietzel, Fritz. 1996. Turbin Pompa dan Kompresor, cetakan ke-5, Penerbit
Erlangga, Jakarta.
Joshi, C. B., Seshadri, V., Singh, S. N., Parametric Study on Performance of Cross-
Flow, Journal of Energy Engineering, Vol. 121, No. 1, April 1995, pp. 28-45.
Khosrowpanah, S, Fiuzat, A. A., Albertson, M., L., Experimental Study of Cross-
Flow Turbine, Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 114, No. 3, March
1988, pp. 299-314.
Mockmore, CA., 1949. The Banki Water Turbine, Oregon State College.
Olgun, H. 1998. Investigation of the performance of a cross-flow turbine,
International Journal of Energy Research, Volume 22 Issue 11, Pages 935–964.
Olgun , H. 200., Effect of interior guide tubes in cross-flow turbine runner on
turbine performance, International Journal of Energy Research, Volume 24
Issue 11 , September 2000, Pages 935–964.
Sularso. 2004. Dasar Perencanaan dan Pemilihan Elemen Mesin, cetakan ke-11,
Penerbit PT Pradnya Paramita, Jakarta.
Sutarja, Y.E. 2009. Tugas Akhir : Turbin Aliran Silang Dengan Busur Sudu 740
Yang Dibuat dari Pipa Dibelah Dengan Radius Sudu 0,875 . Program Studi
Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma,
Yogyakarta.
Lampiran 1
Data Penelitian Turbin dengan Busur Sudu 74o dan Sudu 24 buah
1. Tinggi bukaan nosel 9 mm dengan variasi debit 8,2 L/s, 7,9 L/s.
a. Debit 8,2 L/s tekanan 7,5 psi
Tekanan : 7,5 Psi
No. Beban Tegangan Arus Putaran Poros
(Watt) (Volt) (Ampere) (rpm)
1 10 175 0.08 837.3
2 20 160 0.17 831.1
3 30 155 0.21 824.5
4 40 150 0.25 823.6
5 50 145 0.26 822.7
6 60 140 0.27 822.2
7 70 130 0.32 821.7
8 80 130 0.37 821.1
b. Debit 7,9 L/s tekanan 6 psi
Tekanan : 6 Psi
No. Beban Tegangan Arus Putaran Poros
(Watt) (Volt) (Ampere) (rpm)
1 10 160 0.11 812.7
2 20 145 0.2 801.5
3 30 140 0.24 797.7
4 40 135 0.29 796.2
Lampiran 2
2. Tinggi bukaan nosel 14 mm dengan variasi debit 10,7 L/s, 9,5 L/s.
a. Debit 10,7 L/s tekanan 3,5 psi
Tekanan : 3,5 Psi
No. Beban Tegangan Arus Putaran Poros
(Watt) (Volt) (Ampere) (rpm)
1 10 170 0.1 827.1
2 20 155 0.18 819.8
3 30 150 0.21 817.4
4 40 145 0.24 815.2
5 50 140 0.26 812.8
6 60 130 0.29 811.5
b. Debit 9,5 L/s tekanan 3 psi
Tekanan : 3 Psi
No. Beban Tegangan Arus Putaran Poros
(Watt) (Volt) (Ampere) (rpm)
1 10 150 0.11 798.5
2 20 135 0.2 790.2
3 30 130 0.25 797.8
4 40 130 0.3 785.7