RANCANG BANGUN TURBIN TESLA SEBAGAI TURBIN AIR DAN ANALISA PERBANDINGAN VARIASI JUMLAH DISK DAN JARAK ANTAR DISK

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "RANCANG BANGUN TURBIN TESLA SEBAGAI TURBIN AIR DAN ANALISA PERBANDINGAN VARIASI JUMLAH DISK DAN JARAK ANTAR DISK"

Harjanti Sudjarwadi
6 tahun lalu
Tontonan:

RANCANG BANGUN TURBIN TESLA SEBAGAI TURBIN AIR DAN ANALISA PERBANDINGAN VARIASI JUMLAH DISK DAN JARAK ANTAR DISK SKRIPSI Diajukan Untuk Melengkapi

1 RANCANG BANGUN TURBIN TESLA SEBAGAI TURBIN AIR DAN ANALISA PERBANDINGAN VARIASI JUMLAH DISK DAN JARAK ANTAR DISK SKRIPSI Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik OLEH : DADI RIZALDI ( ) DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

10 ABSTRAK Turbin tesla merupakan turbin yang memiliki bentuk yang unik dan sifat yang khusus. Adapun sifat yang dimiliki oleh Turbin Tesla adalah mempunyai putaran yang sangat tinggi dalam bentuk yang kecil serta fluida yang beragam dengan memanfaatkan viskositas dan laju aliran fluida dalam gesekan ruang tertentu menjadikan kelebihan turbin tesla, tetapi turbin tesla mempunyai kelemahan yaitu torsi yang rendah. Umumnya turbin tesla menggunakan uap atau udara bertekanan sebagai media penggeraknya, namun pada rancang bangun ini dicoba untuk aplikasi fluida air dengan head ketinggian sebagai tinggi air jatuhnya. Penelitian ini melewati tahap studi literatur untuk menghitung secara teoritis, tahap perancangan turbin, perancangan poros, perancangan bantalan, perancangan mur dan baut serta performansi turbin tesla yang meliputi putaran, torsi, daya dan efisiensi turbin tesla. Hasil perhitungan secara teoritis didapatkan bahwa untuk turbin tesla dengan tebal dan jarak disk yang berbeda menghasilkan putaran 400 rpm dan daya sebesar 7,519 W serta efisiensi 27,89 %. Sedangkan untuk turbin tesla dengan tebal dan jarak disk yang sama menghasilkan putaran 420 rpm dan daya sebesar 9,418 W serta efisiensi 30,74 %. Kata kunci : Turbin Tesla, Turbin Air, disk, celah, daya

11 KATA PENGANTAR Alhamdulillah, segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT karena atas berkat rahmat-nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Shalawat dan salam penulis ucapkan kepada Nabi Muhammad SAW sebagai pemimpin dari suri tauladan dalam hidup. Skripsi ini berjudul Rancang Bangun Turbin Tesla Sebagai Turbin Air Dan Analisa Perbandingan Variasi Jumlah Disk dan Jarak Antar Disk. Penulis juga tidak lupa mengucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah memberikan dukungan, bantuan, bimbingan, serta saran selama penulis menyelesaikan skripsi ini. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ayahanda Hardja Suhardja, Ibunda Sri Widari, Kakanda Sari Dewi Sundari serta Abangda Yadi Suhendro yang tak pernah putus memberikan kasih sayang, dukungan, doa dan semangat serta moral dan materil bagi penulis. 2. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, M.T, selaku dosen pemimbing. Terima kasih untuk semua hal yang telah Bapak berikan selama membimbing saya. Terima kasih juga untuk saran, komentar, dukungan, perhatian, kesabaran, dan waktu yang Bapak curahkan kepada saya. 3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Terima kasih atas kesempatan yang diberikan kepada saya sehingga saya dapat melanjutkan skripsi saya ini.

12 4. Bapak Prof. Dr. Ir. Bustami Syam, MSME selaku dekan Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Terima kasih juga kepada Bapak sehingga saya dapat aktif kembali sebagai mahasiswa di Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara. 5. Seluruh staf pengajar, Asisten Laboratorium dan pegawai administrasi pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bekal pengetahuan kepada saya hingga akhir masa studi. 6. Buat teman seperjuangan saya, Yeni Sembiring, Saur Malau (Tesla Grup) serta Heri Wibowo, terima kasih atas bantuan, semangat, masukan dan dorongan yang kalian berikan selama dalam bimbingan. 7. Bang Andriyan selaku Asisten Laboratorium Mesin Fluida serta Kak Enny selaku staf di Laboratorium Mesin Fluida, terima kasih atas bantuan, masukan dan dukungannya selama penulis berada di Laboratorium Mesin Fluida. 8. Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini yang tidak bias penulis sebutkan namanya satu per satu. Sebagai manusia yang masih belajar, penulis menyadari bahwa dalam penulisan skripsi ini masih banyak kekurangan. Oleh Karena itu, penulis mohon maaf bila terdapat kesalahan dan kekurangan dalam perancangan dan penelitian serta perhitungan dalam skripsi ini. Semoga skripsi ini bermanfaat bagi berbagai pihak yang berkepentingan dan kemajuan ilmu pengetahuan. Medan, November 2015 Penulis

13 DAFTAR ISI ABSTRAK i KATA PENGANTAR. ii DAFTAR ISI. iv DAFTAR TABEL vii DAFTAR GAMBAR viii DAFTAR SIMBOL.. x AKSARA YUNANI.. xi BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Maksud dan Tujuan Perancangan Batasan Masalah Sistematika Penulisan. 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tinjauan Umum Turbin Tesla Hukum Mekanika Fluida Sifat Fluida Air Aliran Fluida Persamaan Aliran Fluida Head Turbin.. 11

14 2.3 Turbin Tesla Sejarah Turbin Tesla Bagian-Bagian Turbin Tesla Cara Kerja Turbin Tesla Keunggulan Turbin Tesla Metode Perhitungan Dasar Pemilihan Turbin Perencanaan Turbin Perencanaan Poros Perencanaan Bantalan Perencanaan Mur danbaut BAB III METODOLOGI DAN ALAT PENELITIAN 3.1 Konsep Dasar Perancangan Dan Penelitian Umum Rancang Bangun Turbin Tesla Rancang Bangun Instalasi Perpipaan Peralatan Pengujian Hand Tachometer Meteran Pompa Pengumpan Pelaksanaan Pengujian 52

15 BAB IV DATA HASIL PENELITIAN DAN ANALISA 4.1 Data Hasil Perhitungan Perhitungan Pada Instalasi Pipa Perhitungan Pada Turbin Tesla Perhitungan Pada Poros Perhitungan Pada Bantalan Perhitungan Pada Mur Dan Baut Analisa Data.. 66 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Saran 70 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN `

16 DAFTAR TABEL Tabel 2.1. Faktor-faktor koreksi daya (f c ) 33 Tabel 2.2. Data spesifikas bantalan.. 38 Tabel 2.3. Faktor-faktor V, X, Y dan Xo, Yo Tabel 2.4. Dimensi Ukuran standar ulir kasar metris (JIS B 0205) 44 Tabel 4.1. Tabel pengujian dan perhitungan turbin tesla dengan tebal dan jarak disk yang berbeda.. 66 Tabel 4.2. Tabel pengujian dan perhitungan turbin tesla dengan tebal dan jarak disk yang sama... 67

17 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1. Turbin tesla yang pertama dibuat.. 5 Gambar 2.2. Turbin tesla menggunakan udara bertekanan... 5 Gambar 2.3. Aliran laminar.. 9 Gambar 2.4. Aliran turbulen... 9 Gambar 2.5. Lajualiran massa Gambar 2.6. Diagram bernoulli untuk turbin air Gambar 2.7. Nikola Tesla. 15 Gambar 2.8. Pengaplikasian tesla pada turbin uap.. 15 Gambar 2.9. Bagian-bagian dari tubin tesla. 16 Gambar Piringan (disk) turbin Gambar Celah (space) Gambar Poros (shaft) 18 Gambar Nosel Gambar Rumah turbin (casing). 19 Gambar Viskositas fluida pada dua plat Gambar Laju aliran fluida yang bekerja pada turbin Gambar Perbandingan efisiensi.. 22 Gambar Sistem kordinat yang digunakan di seluruh analisis Gambar Pelumasan bantalan luncur.. 37 Gambar Macam-macam bantalan gelinding 39 Gambar Baut penjepit 42 Gambar Jenis-jenis kerusakan pada baut.. 43

18 Gambar Macam-macam mur 43 Gambar 3.1. Turbin tesla sebelum dirakit 47 Gambar 3.2. Turbin tesla setelah dirakit. 47 Gambar 3.3. Instalasi pipa untuk turbin tesla. 50 Gambar 3.4. Hand Tachometer Gambar 3.5. Meteran.. 51 Gambar 3.6. Pompa Pengumpan. 57 Gambar 4.1. Poros Gambar 4.2. Komponen bantalan gelinding 64 Gambar 4.3. Grafik hubungan putaran vs torsi 67 Gambar 4.4. Grafik hubungan putaran vs efisiensi. 67 Gambar 4.5. Grafik hubungan putaran vs daya Gambar 4.6. Grafik hubungan daya vs efisiensi. 69

19 DAFTAR SIMBOL SIMBOL ARTI SATUAN m Massa kg g Kecepatan gravitasi bumi = 9,81 m/detik z Selisih ketinggian m p Tekanan absolut N/m 2 v Kecepatan m/detik Hl Head loses pada pipa m Heff Head efektif m Q Debit aliran m 3 /detik v Kecepatan aliran m/detik A Luas penampang pipa m 2 n Kecepatan turbin rpm P Daya turbin kw H Tinggi air jatuh m d Diameter pancaran air nosel m u Kecepatan tangensial m/detik b Tebal disk m C Koefisien kerugian pipa - hff Head losses mayor m hmm Head losses minor m Ƭ Torsi Nm

20 AKSARA YUNANI LAMBANG ARTI SATUAN ηη Efisiensi turbin % Ω Kecepatan sudut rpm ω Kecepatan sudut rad/detik γ (gamma) Berat Jenis N/m 3 ρ (rho) Massa Jenis kg/m 3

dokumen-dokumen yang mirip

PENGUJIAN PENGARUH VARIASI JUMLAH DAN JARAK ANTAR DISK PADA RANCANG BANGUN TURBIN TESLA DENGAN KAPASITAS AIR KONSTAN

PENGUJIAN PENGARUH VARIASI JUMLAH DAN JARAK ANTAR DISK PADA RANCANG BANGUN TURBIN TESLA DENGAN KAPASITAS AIR KONSTAN SKRIPSI Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik DIUSULKAN OLEH