grafik hubungan antara sudut datang air (θ) dengan torsi yang dihasilkan dari setiap putaran turbin yang ditentukan sebagai berikut :

Transkripsi

1 BAB V HASIL DAN PEMBAHASAN Dari data yang diperoleh melalui simulasi dan analisis screw turbin melalui software autodeks CFD 2013 maka data yang didapat dapat di buat menjadi grafik sebagai berikut : 5.1 Pengaruh sudut datang air terhadap RPM turbin Pada simulasi kali ini sudut datang air di variasikan menjadi beberapa macam, antara lain dengan sudut datang air 90 0, sudut 70 0, sudut 50 0, dan sudut θ Berdasarkan Gambar pengolahan 5.1Variasi data sudut hasil datang dari simulasi air pada screw pipa turbin, dapat dibuat grafik hubungan antara sudut datang air (θ) dengan torsi yang dihasilkan dari setiap putaran turbin yang ditentukan sebagai berikut :

2 Torsi RPM 2000 RPM 1500 RPM derajat 50 derajat 70 derajat 90 derajat Gambar 5.2 Grafik Torsi vs Sudut datang air Pada simulasi kali ini akan menghubungkan antara sudut datang air pada pipa dan putaran turbin, untuk putaran turbin dapat ditentukan sesuai kebutuhan generator, untuk turbin air di Indonesia rata-rata memiliki RPM 1500, oleh karena itu pada simulasi kali ini saya variasikan kecepatan putar turbin tersebut menjadi RPM 2000 dan RPM 1000 Pada grafik diatas dapat diketahui bahwa pipa yang menghasilkan torsi paling besar adalah pada pipa dengan sudut datang air 70 0 dengan RPM 1000, dan ketika putaran turbin diturunkan maka torsi yang dihasilkan akan semakin besar. Pada turbin dengan putaran 1000 dan sudut datang air 70 0 didapat torsi sebesar 0,022 Nm. Putaran dan torsi pada turbin ini akan berpengaruh pada efisiensi turbin yang akan didapat.

3 dibawah ini : Dapat dilihat juga dari variasi kecepatan air didalam pipa, seperti gambar Gambar 5. 3 Pipa 90 0 Gambar 5. 4 Pipa 70 0

4 Gambar 5. 5 Pipa 50 0 Gambar 5. 6 Pipa 30 0 Dapat dilihat pada gambar diatas menunjukkan variasi kecepatan air didalam pipa, warna merah menunjukkan bahwa aliran air didalam pipa memiliki kecepatan

5 yang tinggi, semakin terang turun degradasi warna yang ada menunjukkan bahwa kecepatan aliran didalam pipa tersebut juga semakin pelan, dapat dilihat pada gambar tersebut pipa 90 0 memiliki aliran air yang paling tinggi sehingga berpengaruh pada kecepatan turbin yang telah diatur yang menyebabkan torsi yang kecil, pada posisi pipa 50 0 dan 70 0 merupakan posisi pipa paling efektif, dapat dilihat pada gambar tersebut, aliran didalam pipa ccenderung stabil yang menyebabkan putaran turbin juga stabil dan menghasilkan torsi yang besar, dan pada pipa 30 0 aliran air semakin linier sehingga putaran turbin cenderung tinggi yang menyebabkan torsi yang dihasilkan akan semakin kecil. 5.2 Pengaruh posisi turbin terhadap RPM Pada proses simulasi kali ini akan membandingakan torsi turbin yang dihasilkan berdasarkan variasi jarak antara lubang output pada pipa dengan jarak turbin. Jarak turbin yang divariasikan adalah jarak 0, jarak 100 mm, dan jarak 200 mm. Hal ini bertujuan untuk mengetahui posisi tubin mana yang akan menghasilkan torsi paling besar, berikut skema perpindahan jarak turbin terhadapt luabng output elbow Gambar 5.7Variasi jarak turbin dengan lubang output pipa

6 Torsi Dari data yang didapat dapat kita olah menjadi grafik sebagai berikut : pipa 90 derajat pipa 70 derajat pipa 50 derajat pipa 30 derajat s = 0 mm s = 100 mm s = 200 mm Gambar 5.8 Grafik Torsi vs Jarak turbin Grafik diatas merupakan perbandingan torsi dengan jarak turbin pada posisi sudut datang air berada dalam sudut 90 0, 70 0, 50 0, dan 30 0,dan RPM turbin Hal ini diambil pada simulasi pertama menghasilkan torsi sebesar 0,022 Nm. Torsi tersebut merupakan torsi yang paling besar jika dibandingakan dengan jarak lainnya. Dapat dilihat pada grafik diatas torsi yang dihasilkan pada jarak 0 mm akan menghasilkan nilai torsi yang kecil, jika disimulasikan jarak turbin dijauhkan dari lubang output elbow sebanyak 100 mm dan 200 mm maka akan menghasilkan torsi yang berbeda, semakin jauh jarak turbin dari lubang output elbow maka akan semakin besar pula torsi yang dihasilkan, hal ini disebabkan karena air sudah masuk kedalam pipa yang horizontal, sehingga aliran air cenderung lebih tenang yang menyebabkan kecepatan air pada sudut datang pipa sudah tidak lagi berpengaruh.

7 Efisensi (ŋ) 5.3 Pengaruh sudut terhadap efisiensi turbin 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% RPM % Pipa θ = 30 Pipa θ = 50 Pipa θ = 70 Pipa θ = 90 Gambar 5.9Grafik Pengaruh sudut terhadap efisiensi turbin Dapat dilihat dari grafik diatas bahwa sudut 30 0 memiliki efisiensi 60%, pipa 51 0 memiliki efisiensi 73%, pipa 70 0 memiliki efisensi 81%,dan pipa 900 memiliki efisiensi 59%. Efisiensi tersebut didapat dari perbandingan efisiensi turbin dengan efisiensi air, efisiensi turbin didapat dari hasil kali putaran turbin dengan torsi yang didapat dari simulasi, dan efisensi air didapat dari hasil kali massa jenis air (ƿ) dengan debit air(q) dan ketinggian jatuh air (H). Efisiensi tersebut diambil pada simulasi dengan sudut kemiringan air 70 0 dan putaran turbin 2000, hal ini berdasarkan hasil simulasi pertama yang menghasilkan torsi tertinggi adalah pada posisi tersebut

8 efisiensi (ŋ) 5.4 Pengaruh jarak turbin terhadap efisiensi 100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% jarak 0 mm jarak 100 mm jarak 200 mm 0% pipa θ = 90 pipa θ = 70 pipa θ = 50 pipa θ = 30 Gambar 5.10 Grafik Pengaruh jarak turbin terhadap efisiensi turbin Dapat dilihat dari grafik diatas menunjukkan efisiensi tertinggi berada pada turbin dengan jarak 200 mm dari lubang output elbow yaitu sekitar 95 %, dan efisiensi terendah terjadi pada jarak turbin 0 mm dari lubang output elbow yaitu sekitar 81 %. Hal ini disebabkan karena ketika jarak turbin semakin jauh dari lubang output maka torsi yang dihasilkan akan semakin besar pula, dari data yang didapat diketahui torsi terbesar ada pada jarak 200 mm dari lubang output yaitu menghasilkan torsi 0,026 Nm. Dengan putaran yang sama ketika jarak turbin dijauhkan dari lubang output elbow maka yang terjadi adalah torsi yang dihasilkan dari turbin tersebut akan semakin besarl, dapat dilihat dari Gambar 5.7 semakin jauh jarak antara turbin dengan lubang output maka torsi yang dihasilkan akan semakin kecil yang otomatis akan berpengaruh pada efisiensi turbin itu sendiri.