PERANCANGAN MODEL TURBIN PELTON DENGAN KAPASITAS Q = 30 m 3 /hr DAN HEAD EFFEKTIF H = 8 m Oleh: REDY AULIYA ROIS 2106030081 Dosen Pembimbing: Dr. Ir. HERU MIRMANTO, MT
KONSUMSI ENERGI PRIMER DUNIA 60% Batubara Minyak Bumi Gas Bumi Tenaga Nuklir Biomas sa Hidro LATAR BELAKANG 40% 20% 0% 1900 1950 2000 2050 Source : TotalFinaElf
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
RUMUSAN MASALAH Bagaimana dapat merancang model turbin pelton dengan skala laboratorium dengan menggunakan head dan kapasitas yang ada yang dihasilkan dari pompa
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.
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
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
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
DATA AWAL PERHITUNGAN Kapasitas (Q) = 30 m 3 /jam Head effektif = 8 meter Putaran turbin = 375 Rpm Effisiensi turbin = 80 %
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
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
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
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
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
SKET GAMBAR PERANCANGAN TURBIN PELTON
FOTO HASIL PERANCANGAN
Foto Instalasi Turbin Pelton PENGUJIAN TURBIN
PENGUJIAN TURBIN Alat Pengujian Tacho meter V notch Volt meter Amphere meter Stavolt
PENGUJIAN TURBIN Data Hasil Pengujian N0 Hvnotch (m) Ampere Voltage (Volt) 1 0.096 0.3 220 Variable kapasitas Beban Konstan= 50 watt dengan dummy load (heater) 2 0.094 0.25 220 3 0.093 0.2 195 4 0.092 0.15 170 5 0.091 0.15 155 6 0.089 0.1 130 7 0.088 0.1 110 8 0.087 0.1 100 Variable load Putaran Konstan = 1200 Rpm No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Beban Voltage Ampere Hv notch (Watt) (Volt) (A) (m) 50 220 0.1 0.087 45 210 0.1 0.0875 40 210 0.1 0.088 35 210 0.1 0.0885 30 218 0.1 0.089 25 218 0.1 0.0895 20 215 0.1 0.09 15 218 0.1 0.091 10 218 0.1 0.0915
PENGUJIAN TURBIN No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 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) (%) 0.0031628 159.87 30.55 19.11 0.0032085 166.89 29.16 17.47 0.0032545 174.18 29.16 16.74 0.0033009 181.74 29.16 16.04 0.0033478 189.58 30.27 15.97 0.003395 197.72 30.27 15.31 0.0034426 206.15 29.86 14.48 0.003539 223.96 30.27 13.51 0.0035878 233.36 30.27 12.97 No 1 2 3 4 5 6 7 8 Q th (m 3 /s) P in (watt) P out (watt) Effisiensi (%) 0.0040453 334.51 91.66 27.40 0.0038379 285.65 76.38 26.74 0.0037367 263.63 54.16 20.54 0.003637 243.10 35.41 14.56 0.003539 223.96 32.29 14.41 0.0033478 189.58 18.05 9.52 0.0032545 174.18 15.27 8.77 0.0031628 159.87 13.88 8.68 Variable load Putaran Konstan = 1200 Rpm
PENGUJIAN TURBIN Variable kapasitas dengan Beban Konstan sebesar 50 watt dengan dummy load (heater) Grafik Daya - Effisiensi Dengan Beban Konstan 120 100 35 30 P out (Watt) Effisiensi (%) Daya output (Watt) 80 60 40 25 20 15 10 Effisiensi (%) 20 5 0 0 0.003 0.00325 0.0035 0.00375 0.004 0.00425 Kapasitas m 3 /s
PENGUJIAN TURBIN Variable load dengan putaran konstan sebesar 1200 rpm Grafik Daya - Effisiensi Dengan Putaran Konstan 50 25 40 20 Pout (watt) P out (Watt t) 30 20 10 15 10 5 Effisiensi (%) Effisiensi (%) Poly. (Effisiensi (%)) 0 0 10 20 30 40 50 Beban Lampu (Watt)
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.
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 %
Mohon Saran dan Masukan Untuk Kesempurnaan Tugas Akhir ini DIII TEKNIK MESIN FTI-ITS