Oleh: REDY AULIYA ROIS Dosen Pembimbing: Dr. Ir. HERU MIRMANTO, MT

Transkripsi

1 PERANCANGAN MODEL TURBIN PELTON DENGAN KAPASITAS Q = 30 m 3 /hr DAN HEAD EFFEKTIF H = 8 m Oleh: REDY AULIYA ROIS Dosen Pembimbing: Dr. Ir. HERU MIRMANTO, MT

2 KONSUMSI ENERGI PRIMER DUNIA 60% Batubara Minyak Bumi Gas Bumi Tenaga Nuklir Biomas sa Hidro LATAR BELAKANG 40% 20% 0% Source : TotalFinaElf

3 KONDISI PEMANFAATAN ENERGI SAAT INI LATAR BELA AKANG Minyak Bumi 51.66% Bauran Energi (Primer) 2006 Tenaga Air 3.11% Panas Bumi 1.32% Elastisitas Energi = 1,8 Gas Alam 28.57% Batubara 15.34% ENERGI NON FOSIL < 5% Masih sangat tergantung kepada minyak bumi Konsumsi terus meningkat dengan pertumbuhan sekitar 7% pertahun Masih ada bahan bakar yang disubsidi Ratio Elektrifikasi 65% Elastisitas energi sekitar 1,63 (2008) Pengembangan dan Pemanfaatan EBT belum optimal

4 RUMUSAN MASALAH Bagaimana dapat merancang model turbin pelton dengan skala laboratorium dengan menggunakan head dan kapasitas yang ada yang dihasilkan dari pompa

5 TUJUAN Perhitungan energi potensial air terjun Pemilihan jenis turbin. Perancangan dimensi utama nosel. Perancangan dimensi utama runner dan bucket. Melakukan pengujian terhadap performansi turbin pelton.

6 BATASAN MASALAH Head efektif sebesar 8 m dan kapasitas sebesar 30 m 3 /jam. Perancangan di titik beratkan pada perencanaan diameter runner turbin dan nozzle. Asumsi-asumsi yang diambil: 1. Efisiensi turbin 80% 2. Putaran turbin 375 rpm

7 DIAGRAM ALIR PERANCANGAN TURBIN Studi Literatur MULAI Head dan Kapasitas Perencanaan Turbin: Dimensi utama nozzle Dimensi utama bucket dan runner YA Perhitungan Kecepatan Spesifik Penentuan Jenis Turbin TIDAK Kesimpulan SELESAI

8 MULAI Studi Literatur Persiapan Alat Diagram Alir Pen ngujian Alat Pengujian Dengan Beban Konstan Pengujian Alat Penagambilan Data Ketinggian Vnotch Arus Listrik Tegangan Pengolahan Data Kapasitas Daya Input Daya output Effisiensi Pengujian Dengan Putaran Konstan YA TIDAK Pembahasan Diperoleh Grafik Dari Data data hasil Perhitungan SELESAI Kesimpulan

9 DATA AWAL PERHITUNGAN Kapasitas (Q) = 30 m 3 /jam Head effektif = 8 meter Putaran turbin = 375 Rpm Effisiensi turbin = 80 %

10 PERANCANGAN TURBIN Perhitungan Daya Air 649,03 Watt Perhitungan Daya Turbin 519,23 watt Perhitungan Putaran Spesifik 7,1 rpm Kecepatan spesifik turbin pelton terletak pada 1<ns<15 (Turbin Pompa dan Kompresor, Fritz Dietzel) Perhitungan Kecepatan Air di dalam Pipa V = = 4,1 m/sec

11 PERANCANGAN DIMENSI NOZZLE Perhitungan kecepatan keliling U = 5,38 Ø (Speed ratio) adalah 0,43 0,48. (PK Nag. 2002) Perhitungan Kecepatan Pancaran Air k v (Coeffiient of velocity) adalah 0,97 0,99 (PK Nag. 2002) Perhitungan Debit Keluaran Nosel Q = 0,00415 Perhitungan Diameter Pancaran Nosel = 20,8 mm

12 PERANCANGAN DIMENSI NOZZLE Luas Pancaran Air pada Nosel A = 339 mm 2 Jari jari Bukaan Nozzle = (1,35 1,55) = 15,08 mm Clearence Antara Jarum dengan Nosel C =(0,8-0,96) C = 13,27 mm Jari Jari Kelengkungan Nozzle = 79 mm Direncanakan Panjang nozzle 100 mm

13 Perhitungan Diameter Runner D u = ω. 2 Perhitungan Jumlah Bucket PERANCANGAN DIMENSI BUCKET DAN RUNNER D = 193 mm Z = 15 buah Perhitungan Lebar Bucket b = (2,5 3,2) b = 52 mm Perhitungan Panjang Bucket h = (2,1 2,7) h = 49,9 mm

14 Perhitungan Diameter Luar Runner = D + 1,2h = 252,8 mm Perhitungan Lebar Bukaan Bucket (Notch) a = (1,2 x ) + 5 mm = 29,96 mm Perhitungan Kedalaman Bukaan Bucket = 0,35 x = 7,28 mm Perhitungan Jarak Bukaan (Notch) dengan Pusat Pancaran Air = 22,88 mm Perhitungan Kedalaman Bucket, t t = 0,95 x = 19,76 mm PERANCANGAN DIMENSI BUCKET DAN RUNNER

15 SKET GAMBAR PERANCANGAN TURBIN PELTON

16 FOTO HASIL PERANCANGAN

17 Foto Instalasi Turbin Pelton PENGUJIAN TURBIN

18 PENGUJIAN TURBIN Alat Pengujian Tacho meter V notch Volt meter Amphere meter Stavolt

19 PENGUJIAN TURBIN Data Hasil Pengujian N0 Hvnotch (m) Ampere Voltage (Volt) Variable kapasitas Beban Konstan= 50 watt dengan dummy load (heater) Variable load Putaran Konstan = 1200 Rpm No Beban Voltage Ampere Hv notch (Watt) (Volt) (A) (m)

20 PENGUJIAN TURBIN No Data Hasil Perhitungan Variable kapasitas Beban Konstan= 50 watt dengan dummy load (heater) Q th P in Effisiensi (m 3 /s) (Watt) P out (Watt) (%) No Q th (m 3 /s) P in (watt) P out (watt) Effisiensi (%) Variable load Putaran Konstan = 1200 Rpm

21 PENGUJIAN TURBIN Variable kapasitas dengan Beban Konstan sebesar 50 watt dengan dummy load (heater) Grafik Daya - Effisiensi Dengan Beban Konstan P out (Watt) Effisiensi (%) Daya output (Watt) Effisiensi (%) Kapasitas m 3 /s

22 PENGUJIAN TURBIN Variable load dengan putaran konstan sebesar 1200 rpm Grafik Daya - Effisiensi Dengan Putaran Konstan Pout (watt) P out (Watt t) Effisiensi (%) Effisiensi (%) Poly. (Effisiensi (%)) Beban Lampu (Watt)

23 KESIMPULAN Dari Hasil Perancangan Turbin Pelton Didapat Dimensi Sebagai Berikut : Daya air (W HP ) yang dihasilkan sebesar 649,03 watt. Daya turbin yang dihasilkan sebesar 519,23 watt. Dipilih Turbin pelton dengan putaran spesifik 7,1 rpm. Diameter luar runner 25,2 cm dan diameter runner 19,3 cm. Diameter nozzle sebesar 2 cm. Lebar turbin (B) 3 cm. Jumlah sudu / bucket (z) adalah 15 buah.

24 KESIMPULAN Dari Hasil Pengujian Performansi Turbin Pelton Didapat Kesimpulan Sebagai Berikut : Dengan beban konstan, effisiensi dan daya output generator akan semakin meningkat dengan semakin bertambahnya kapasitas. Dengan putaran poros generator konstan, effisiensi generator akan semakin meningkat jika beban bertambah. Sedangkan daya output generator relatif hampir sama dengan bertambahnya beban. Effisisien pada beban 91 watt sebesar 27 %

25 Mohon Saran dan Masukan Untuk Kesempurnaan Tugas Akhir ini DIII TEKNIK MESIN FTI-ITS