PERANCANGAN DAN PEMBUATAN TURBIN AIR KAPLAN SEBAGAI PEMBANGKIT LITRIK TENAGA MIKROHIDRO ( BERTITIK BERAT PADA DIMENSI RUNNER ) Oleh: ASHARI DIDIK H 2107030023 Dosen Pembimbing: Dr. Ir. HERU MIRMANTO, MT D III TEKNIK MESIN FTI-ITS
Latar Belakang Listrik merupakan kebutuhan manusia dalam berbagai aktivitas namun di Indonesia masih banyak terdapat desa-desa terpencil yang masih belum dialiri listrik PLTMH merupakan pembangkit listrik yang ramah lingkungan Indonesia mempunyai sumber energi air yang sangat besar untuk dimanfaatkan sebagai PLTMH DIII TENIK MESIN FTI-ITS
Rumusan Masalah Mengingatbanyak terjunan yang mempunyai head rendah dengan kapasitas yang cukup besar, makapermasalahan yang timbul adalah bagaimana merancang sebuah model turbin yang sesuai dengan kondisi tersebut DIII TEKNIK MESIN FTI-ITS
Tujuan Perhitungan daya air Perhitungan daya Turbin Pemilihan jenis turbin Merancang dimensi turbin, antara lain: Dimensi Ruang Turbin, Dimensi runner, dll Menggambarkan hasil perancangan Pembuatan turbin DIII TEKNIK MESIN FTI-ITS
Batasan Masalah Jenis turbin air yang dirancang disini adalah jenis propeller atau kaplan dengan head1,5 meter dan kapasitas 0,0083 m3/s Perancangan di titik beratkan pada perancangan dimensi runner Aliran fluida dalam keadaan steady flow Perancangan tidak termasuk pemilihan material Perancangan tidak termasuk saluran intake, sitem pelumasan, interkoneksi jaringan listrik, tinjauan manufaktur dan analisa biaya Putaran turbin yang direncanakan 750 rpm DIII TEKNIK MESIN FTI-ITS
Prinsip Kerja Turbin Kaplan 1 Spiral casing (rumah spiral) 2 Guide Vane (sudu arah) 3 Blade (daun atau pisau) 3 4 5 2 1 4 Runner (sudu gerak) 5 Draft tube (saluran pelepasan)
Diagram Alir Tugas Akhir MULAI Studi Literatur Survei Data (Head dan Kapasitas) Perancangan Dimensi Turbin antara lain: Dimensi ruang turbin Perancangan runner Perancangan guide vane Penentuan Jenis Turbin Pembuatan Turbin Perhitungan Kecepatan Spesifik YA TIDAK Kesimpulan SELESAI
Data Awal Perhitungan Kapasitas (Q) = 30 m 3 /jam Head (H) = 1,5 meter Perancangan Turbin Putaran turbin = 750 rpm
Pemilihan Turbin Perhitungan Daya Air (WHP) WHP = ρ. g. Q. H 122,355 Watt Perhitungan Daya Teoritis Turbin (N hp ) N T T WHP = η 1000 0,11 kw Perhitungan Putaran Spesifik (N s ) N s = N H P 4 5 149,845 rpm Kecepatan spesifik turbin kaplan terletak antara 100-300 rpm (Turbin Pompa dan Kompresor, Fritz Dietzel: 24)
Pemilihan Turbin Pemilihan Turbin
Dimensi Ruang Turbin D diameter luar runner B tinggi guide vane λ jarak vertikal runner terhadap sisi dalam guide vane d diameter hub www.themegallery.com
Menghitung diameter luar runner(d) Perancangan Dimensi Ruang Turbin Perancangan Dimensi Ruang Turbin D = ( 66,76 + 0,136 N ) S H n 0,142 m Menghitung tinggi guide vane(b) 31,80 B = 0,45 D N s 0,034 m Menghitung jarak vertikal runnerterhadap sisi dalam guide vane (λ) λ = 0, 25 D 0,0355 m
Perancangan Dimensi Ruang Turbin Menghitung diameter hub (d) d D = 0,70 0,099 m Tabel HubunganN s, d/d Sumber: Miroslav Nechleba (1957)
Segitiga Kecepatan Pada Runner dan Guide vane
Perancangan Runner Menghitung jari-jari potongan ke-1(r 1 ) R R r X ( 1 1) 1 = r + R1 = 0, 0495 m Menghitung kecepatan sudut (ω) 2π ω = n rad 60 ω = 78,5 s Menghitung kecepatan keliling (U 1 ): U = ω 1 R 1 U = 1 3, 886 m s
Perancangan Runner Menghitung kecepatan keliling spesifik (u ) u 1 = U 1 2 gh u1 = 0, 716 m s Menghitung kecepatan meridian (C m ) C m Q = 2 2 m π ( R r ) C m = 1, 02 s Menghitung kecepatan meridian spesifik (c m ) c m = C m 2. g. H c m = 0, 188 Menghitung kecepatan indikatif spesifik(c i ) m s c 2 i =ηh + c 2 2 c i = 0, 967 m s
Segitiga Kecepatan Penggambaran Segitiga Kecepatan Menggunakan Metode Braun
Perancangan Runner Tabel Komponen untuk penggambaran segitiga kecepatan R(m) u 1 =u 2 c m c i 0,0495 0,716 0,188 0,967 Gambar segitiga kecepatan pada potongan ke-1
w 2 = w 1 Penentuan Profil Potongan Blade Perancangan Runner Dari gambar segitiga kecepatan potongan ke-1 didapat data sebagai berikut: R(m) u 1 =u 2 c m c i ω ω 1 ω 2 β 0 β 1 ο β 2 0 0,0495 0,716 0,188 0,967 0,4436 0,2074 0,7403 25 65 15 o α Menentukan = 39,55 Menentukan lattice angle Menentukan sudut bilah ( ) 0 0 0 90 β = 90 20 = β 70 0 ( β o ) = 90 α 0 β 0 + β = 104,95
Perancangan Runner Menghitung panjang chord (l) l = ( z r 2πR1 + 1) sin β l = 0, 046 m Menghitung jarak antar blade atau pitch (t ) t ' 2π R 1 = t'= 0, 052m z r
Penggambaran Profil Potongan Blade Perancangan Runner Tabel Komponen untuk penggambaran profil potongan blade β 0 β 1 ο β 2 0 l(m) 25 65 15 0,046 Gambar profil potongan blade pada potongan ke-1
Perancangan Runner Tabel Ringkasan Hasil Potongan Blade ke-1 sampai ke-4 Potongan R(m) u 1 =u 2 c m c i ω ω 1 ω 2 β 0 β ο 1 β 0 2 l(m) t'(m) 1 0,0495 0,716 0,188 0,967 0,4436 0,2074 0,7403 25 65 15 0,046 0,052 2 0,0549 0,794 0,188 0,967 0,5442 0,2951 0,816 20 40 13 0,0493 0,0575 3 0,0603 0,873 0,188 0,967 0,6434 0,4041 0,893 17 28 12 0,0544 0,0631 4 0,656 0,949 0,188 0,967 0,7375 0,5106 0,9674 15 22 11 0,0595 0,0687
Gambar Blade dan Runner Hasil Rancangan
Pembuatan Turbin
Pembuatan Turbin
Pembuatan Turbin
Kesimpulan Daya Air ( WHP) yang dihasilkan sebesar 122,355 Watt Daya Turbin ( N T )yang dihasilkansebesar 0,11 Kw Turbin yang dilakukan perancangan adalah turbin jenis propeler atau kaplan dengan putaran spesifik 149,845 rpm. Diameter luar runner (D) 14,2 cm dan diameter Hub (d) 9,9 cm Tinggi Guide Vane (B)3,4 cm Jarak vertikal runner terhadap sisi dalam guide vane (λ) 3,55 cm Jumlah blade (Z r ) 6 buah
Terima Kasih! Mohon Saran dan Masukan Untuk Kesempurnaan Tugas Akhir ini DIII TEKNIK MESIN FTI-ITS