Download - Turbin Prancis

Transcript
Page 1: Turbin Prancis

Oleh:TRISNA MANGGALA Y

2107030056Dosen Pembimbing:

Dr. Ir. HERU MIRMANTO, MT

D III TEKNIK MESIN FTI-ITS

RANCANG BANGUN DRAFT TUBE,TRANSMISI DAN PENGUJIAN TURBIN AIR FRANCIS DENGAN

KAPASITAS 500 L/MIN DAN HEAD 3,5 M

Page 2: Turbin Prancis

contents

Pendahuluan1Diagram Alir Tugas Akhir2Data Awal Perhitungan3

Perancangan dan Pembuatan Turbin4Kesimpulan6

Page 3: Turbin Prancis

Latar Belakang

Pada kehidupan modern sekarang inilistrik menjadi kebutuhan wajib yang harusdi penuhi

Namun sebagian besar energi yang dihasilkan berasal dari bahan bakar fosil

Indonesia memiliki potensi energiterbarukan yang sangat besar termasuksumber air yang dapat di manfaatkansebagai PLTMH

Page 4: Turbin Prancis

Perumusan Masalah

Mengingat banyak terjunan yang mempunyai

head rendah dengan kapasitas sedang, maka

permasalahan yang timbul adalah bagaimana

merancang sebuah model turbin yang sesuai

dengan kondisi tersebut.

Page 5: Turbin Prancis

Tujuan Perancangan

melakukan perancangan dan pembuatan turbin

Francis yang di operasikan dengan kapasitas sebesar 500

L/min dan tinggi jatuh air 3,5 meter dengan komponen-

komponen utama turbin francis yang akan dirancang

adalah :

Perancangan Draft Tube

Perencanaan Pasak

Perencanaan Pulley dan Belt

Pengujian Performasi

Pembuatan Turbin Francis

Page 6: Turbin Prancis

Batasan Masalah

Aliran fluida Steady flow

Incompresiblle flow

Turbin francis yang di rencanakan

menggunakan head 3,5 meter dan debit 500

L/min.

Perancangan tidak termasuk saluran intake,

sitem pelumasan, interkoneksi jaringan listrik,

tinjauan manufaktur dan analisa biaya.

Putaran turbin yang direncanakan 2250 rpm.

Page 7: Turbin Prancis

contents

Pendahuluan1Diagram Alir Tugas Akhir2Data Awal Perhitungan3

Perancangan dan Pembuatan Turbin4Kesimpulan5

Page 8: Turbin Prancis

Diagram Alir Tugas Akhir

Mulai

Studi literatur

Mengecek data turbin yang di gunakan

Penentuan jenis turbin

Perhitungan putaran spesifik

Tidak

Ya

A

Perencanaan dan perancangan turbin:Perancangan draft tubePerencanaan pasak Perencanaan Pulley dan belt

Pengujian performasi turbin francis

Kesimpulan

Selesai

A

Page 9: Turbin Prancis

contents

Pendahuluan1Diagram Alir Tugas Akhir2Data Awal Perhitungan3

Perancangan dan Pembuatan Turbin4Kesimpulan5

Page 10: Turbin Prancis

Data Awal Perhitungann

T )

Kapasitas (Q) = 500 L/min

Head (H) = 3,5 meter

Putaran Turbin (n) = 2250 rpm

Effisiensi Turbin (ƞT) = 80%

Massa jenis air(ρ) = 996,4 Kg/m3

PerancanganDan

PerencanaanTurbin

Page 11: Turbin Prancis

contents

Pendahuluan1Diagram Alir Tugas Akhir2Data Awal Perhitungan3

Perancangan dan Pembuatan Turbin4Kesimpulan5

Page 12: Turbin Prancis

Perancangan dan PembuatanTurbin

Perancangan draft tube2Perencanaan pasak3Perencanaan puley dan belt4

Pengujian performasi6

Pemilihan jenis turbin1

Pembuatan turbin5

Page 13: Turbin Prancis

Pemilihan jenis turbin

Perhitungan Daya Air

284,98 Watt

Perhitungan Daya Turbin

227,9844 Watt

Perhitungan Putaran Spesifik

80,25

Page 14: Turbin Prancis

Ns = 80,25

Turbin Air Francis

kecepatan rencah

Putaran

Spesifik Jenis Turbin

4 s/d 35 Pelton dengan 1 nozzle

17 s/d 50 Pelton dengan 2 nozzle

24 s/d 70 Pelton dengan 4 nozzle

80 s/d 120 Francis, kecepatan rendah

120 s/d 220 Francis, kecepatan normal

220 s/d 350 Francis, kecepatan tinggi

350 s/d 430 Francis ekspres

300 s/d 1000 Propeler dan Kaplan

Nechleba, Miroslav. 1957. Hydraulic Turbine Their Design and

Equipment. Czeckoslovakia: Artia Pragu.

Page 15: Turbin Prancis

Perancangan dan PerencanaanTurbin

Perancangan draft tube2Perencanaan pasak3Perencanaan puley dan belt4

Pengujian performasi6

Pemilihan jenis turbin1

Pembuatan turbin5

Page 16: Turbin Prancis

Perancangan draft tube

Diameter keluaran turbin

130mm

Ns = 80,25

Nechleba, Miroslav. 1957. Hydraulic Turbine Their

Design and Equipment. Czeckoslovakia: Artia Pragu.

Q’max = 0,257

Page 17: Turbin Prancis

Putaran Spesifik

224,42 rpm

Dimensi Draft Tube

Warnick,C.C. 1984. Hydropower Engineering. New Jersey: Prentice Hall Inc, Englewood Cliffs

Page 18: Turbin Prancis

N = 318 mm

O = 190 mm

P = 162 mm

T = 190 mm

U = 46 mm

Q = 89 mm

R = 208 mm

V = 175 mm

S = 624 mm

Z = 362 mm

Page 19: Turbin Prancis

Gambar Draft tube hasil perancangan

Page 20: Turbin Prancis

Perancangan dan PerencanaanTurbin

Perancangan draft tube2Perencanaan pasak3Perencanaan puley dan belt4

Pengujian performasi5

Pemilihan jenis turbin1

Tahap-tahap pengujian5

Page 21: Turbin Prancis

Perencanaan pasak

Torsi

0,97 Nm

Diameter Poros

Dsh =15 mm

Gaya yang di akibatkan torsi

192,33 N

Page 22: Turbin Prancis

Karena diameter poros 15 mm atau (9/15 inch) maka pasak memiliki dimensiW = H = 1/8 inch = 0,003175 m.

Deutschman, Aaron D., Michels, Walter J. and Wilson, Charles E. Machine Design theory and practice.

Page 23: Turbin Prancis

L = 0,034 cm

Tinjauan pasak terhadap tegangan geser

Tinjauan pasak terhadap tegangan kompresi

L = 1,7 cm

Dari perhitungan di atas maka di dapatkan pasak dengan panjang(L) 1,7 cm, Lebar (W) 0,3175cm, Tinggi (H) 0,3175 cm

Page 24: Turbin Prancis

Perancangan dan PerencanaanTurbin

Perancangan draft tube2Perencanaan pasak3Perencanaan puley dan belt4

Pengujian performasi6

Pemilihan jenis turbin1

Pembuatan turbin5

Page 25: Turbin Prancis

Perencanaan puley dan belt

Data-data yang ada:

Daya turbin (NT) = 0,30 HP

= 0,228 kW

Putaran turbin (n1) = 2250 rpm

Data-data yang di rencanakan:

Jarak sumbu antar poros (C) = 500 mm

Diameter pulley yang di gerakkan (D1)= 60 mm

Diameter pulley penggerak(D2) = 200 mm

Page 26: Turbin Prancis

Dengan daya turbin sebesar 0,228 kW dan putaran turbin 2250 rpm maka di dapatkan V-belt tipe A dengan dimensiLebar (b) = 13 mmTebal (h) = 8 mmLuas (A) = 0,81 cm2

Suhariyanto, Hadi, Syamsul. 2002. Diktat Elemen Mesin II. Surabaya : Program Studi D3 Teknik Mesin ITS

Page 27: Turbin Prancis

Belt

L = 1250 mm

Panjang belt

V = 80,11 m/s

Kecepatan keliling belt

1 putaran/s

Jumlah putaran belt per detik

16,8 N/cm2

Tegangan akibat beban

Page 28: Turbin Prancis

Fkeliling = 0,341 N

Gaya keliling belt

1 buah

Jumlah belt

42,53kg/cm2

Tegangan maksimum pada belt

H = 8574,262 jam

operasi

Umur belt

Page 29: Turbin Prancis

163,2o

Sudut kontak

FRmax = 1,5. FR 0,111 N

Gaya tarik belt

Page 30: Turbin Prancis

Pulley

Dari tabel A.9(lampiran) , Dengan sabuk V-belt tipe A maka didapat data – data

sebagai berikut :

e = 12,5 mm l = 16 mm φo = 36o– 40o

c = 3,35 mm s = 10 mm

Suhariyanto, Hadi, Syamsul. 2002. Diktat Elemen Mesin II. Surabaya : Program Studi D3 Teknik Mesin ITS

Page 31: Turbin Prancis

Dout = D+ 2.c

Dout= 207mm

Dimensi pulley penggerak

Din = Dout+ 2.e

Din= 182 mm

Dout= 67 mm

Dimensi pulley yang di gerakkan

Dout= 42 mm

Page 32: Turbin Prancis

Perancangan dan PerencanaanTurbin

Perancangan draft tube2Perencanaan pasak3Perencanaan puley dan belt4Pembuatan turbin5

Pemilihan jenis turbin1

Pengujian performasi6

Page 33: Turbin Prancis

Pembuatan turbin francis

Page 34: Turbin Prancis

Pemasangan pada frame pengujian

Page 35: Turbin Prancis

Perancangan dan PerencanaanTurbin

Perancangan draft tube2Perencanaan pasak3Perencanaan puley dan belt4Pembuatan turbin5

Pemilihan jenis turbin1

Pengujian performasi6

Page 36: Turbin Prancis

Pengujian performasi

Mengukur putaran turbin dengan tachometer

Mengukur volt dan ampere dengan Digital multimeter

Pengambilan data

Page 37: Turbin Prancis

Mengukur kapasitas dengan H-Vnotch

Page 38: Turbin Prancis

pengujian

Page 39: Turbin Prancis

Hasil Pengujian Performansi

No H-Vnotch

(m)

Voltage

(volt)

Arus

(ampere)

1 0,098 170 0,1

2 0,094 100 0,1

3 0,090 70 0,1

Hasil pengujian dengan beban lampu sebesar 10 watt:

Pengujian dengan variabel kapasitas

Dalam perhitungan data hasil pengujian ini di gunakan data no 1 sebagai contoh

Page 40: Turbin Prancis

Qact = 0,006m3 /s

Perhitungan kapasitas theoritis

28,27 watt

Perhitungan daya input turbin

19,12 watt

Daya output generator

67,65%

Effisiensi

Page 41: Turbin Prancis

data hasil perhitungan dan grafik:

No Qth

(m3/s)

Pin

(watt)

Pout

(watt)

Effisiensi

(%)

1 0,006023629 28,27 19,12 67,65

2 0,00542766 20,68 11,25 54,39

3 0,004868546 14,93 7,87 52,76

0

10

20

30

40

50

60

70

80

0

5

10

15

20

25

0.09 0.092 0.094 0.096 0.098

Eff

isie

nsi

(%

)

Po

ut (W

att)

kapasitas (m 3/s)

Grafik Daya-Effisiensi Dengan beban

konstan

Pout effisiensi

Page 42: Turbin Prancis

Hasil pengujian dengan variabel beban:

Pengujian dengan variabel beban

Dalam perhitungan data hasil pengujian ini di gunakan data no 1 sebagai contoh

No Beban

(watt)

Voltage

(volt)

Arus

(Ampere)

H-Vnotch

(m)

1 25 73 0,1 0,0225

2 20 92 0,1 0,0224

3 15 120 0,1 0,0223

4 10 150 0,2 0,0222

5 5 170 0,2 0,0221

Page 43: Turbin Prancis

Dengan cara penghitungan yang sama di dapatkan data hasilperhitungan dan grafik:

No Beban

(watt)

Qth

(m3/s)

Pin

(watt)

Pout

(watt)

Effisiensi

(%)

1 25

0.00542766 20.683419 19.125 92.46537052 20

0.005573167 22.3918753 19.6875 87.92251523 15

0.005720989 24.2213127 20.25 83.60405684 10

0.005871139 26.1789025 20.8125 79.50104115 5

0.006023629 28.2721604 21.375 75.6044099

0

5

10

15

20

25

0

20

40

60

80

100

5 10 15 20 25

Po

ut (w

att)

Eff

isie

nsi

(%

)

beban lampu (watt)

Grafik Daya-Effisiensi Dengan kapasitas Konstan

effisiensi Pout

Page 44: Turbin Prancis

contents

Pendahuluan1Diagram Alir Tugas Akhir2Data Awal Perhitungan3

Perancangan dan PembuatanTurbin4Pembuatan dan PengujianTurbin5

Kesimpulan6

Page 45: Turbin Prancis

Kesimpulan

Hasil perancangan draft tube :N = 318 mm

S = 624 mm

O = 190 mm

T = 190 mm

P = 162 mm

U = 46 mm

Q = 89 mm

V = 175 mm

R = 208 mm

Z = 362 mm

Hasil perencanaan pasak:Panjang = 1,7 cmLebar = 0,3175cmTinggi = 0,3175cm

Warnick,C.C. 1984. Hydropower Engineering. New Jersey: Prentice Hall Inc, Englewood Cliffs

Page 46: Turbin Prancis

Hasil perencanaan pullay dan belt:V-Belt:

tipe = ADimensi:

Lebar = 13mmTebal = 8mmLuas = 0,81 cm2

pulley:Dimensi pulley penggerak:

Dout =207mmDin = 182mm

Dimensi pullay yang di gerakkan:Dout =67mmDin = 42mm

Pengujian performasi:Pengujian Dengan Variable Kapasitas:

Pin tertinggi sebesar 28,27 watt pada Q = 0,0060 m3/sPout tertinggi sebesar 19,12 watt Q = 0,0060 m3/sEffisiensi tertinggi sebesar 67,65% pada Q = 0,0060 m3/sPengujian Dengan Variable beban:

Pin tertinggi =130,89 watt pada beban 5wattPout tertinggi sebesar 21,37 watt pada beban 5wattEffisiensi tertinggi sebesar 19,97% pada beban 25 watt

Page 47: Turbin Prancis

Mohon saran dan masukan untuk kesempurnaan tugas akhir ini