BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Alat dan Bahan Alat dan bahan yang digunakan untuk melakukan studi eksperimental adalah sebagai berikut: Alat a) Aparatus Test b) Multi Meter c) Alternator d) Pompa Sentrifugal (1 Hp, 600 L/m) e) Bor Tangan f) Tacho Meter g) Gergaji Besi h) Ember 10 liter Bahan a) Pipa PVC ukuran 3 inch b) Pipa PVC ukuran 2 inch c) Flage ukuran 3 inch d) 3D Printing e) UV Glue f) Shock Drat 3 inch g) Foot valve h) Mur dan Baut 3.2. Desain Alat uji Desain sudu turbin mengacu pada beberapa variasi yang telah disimulasikan dan pernah di analisis pada beberapa refrensi terdahulu. Pada desain turbin ini sudut busur mengacu pada nilai 70 (Ahmed, M.R., et al., 2013) dan jumlah sudu 8 buah (Napitupulu, F.H. and Mauritz, F., 2013). Gambar 3. 1 a.) Menentukan sudut busur,b.) Menentukan kelengkungan profil sudu.
Setelah sudut busur dan kelengkungan diaplikasikan, kedalaman dan lebar sudu dari hasil desain diketahui. Nilai kedalaman sudu dibagi dengan nilai lebar sudu digunakan untuk memperoleh nilai depth to width ratio. Gambar 3. 2 Kedalaman dan lebar sudu turbin. Beberapa variasi Drag-type Turbine dijadikan penelitian untuk melihat pengaruh dari depth to width ratio sudu terhadap power yang dihasilkan oleh generator. Rotor di buat dengan menggunakan mesin 3D Printing. a.) b.) c.) d.) e.) f.) g.) h.) Gambar 3. 3 Rotor variasi depth to width ratio. Pelaksanaan studi eksperimental yang dilakukan dengan variasi depth to width ratio sebagai berikut: a) Drag-type Turbine dengan variasi depth to width ratio 0.06 mm. b) Drag-type Turbine dengan variasi depth to width ratio 0.10 mm. c) Drag-type Turbine dengan variasi depth to width ratio 0.14 mm. d) Drag-type Turbine dengan variasi depth to width ratio 0.18 mm.
e) Drag-type Turbine dengan variasi depth to width ratio 0.22 mm. f) Drag-type Turbine dengan variasi depth to width ratio 0.24 mm. g) Drag-type Turbine dengan variasi depth to width ratio 0.27 mm. h) Drag-type Turbine dengan variasi depth to width ratio 0.29 mm. 3.3. Apparatus Test Pelaksanaan penelitian dilakukan menggunakan alat uji yang mempunyai prinsip kerja dengan memindahkan fluida dari bak penampung ke atas sebagai perumpamaan air hujan yang dijatuhkan. Berikut gambar alat uji tersebut: Gambar 3.4 Aparatus test Keterangan 1. Tangki atas 2. Pompa sentrifugal 3. Pipa aliran masuk 4. Tangki bawah 5. Kran pengatur by-pass 6. Alternator AC 7. Rumah turbin 8. Flange 9. Pipa by-pass
3.5. Pra-Study Sebelum melaksanakan eksperiment, pra study digunakan sebagai acuan untuk hasil eksperimen dari pengaruh depth to width ratio turbin mengunakan Ansys. Perbedaan simulasi countur tekanan dan kecepatan variasi depth to width ratio dapat dilihat pada gambar 3.5 sebagai berikut: 0.06 0.10 0.14 0.18 0.22 0.24 0.27 0.29 Gambar 3. 5 Simulasi countur tekanan variasi depth to width ratio. 0.06 0.10 0.14 0.18 0.22 0.24 0.27 0.29 Gambar 3. 6 Simulasi kecepatan depth to width ratio.
Dapat kita lihat dalam simulasi yang dilakukan, terjadi perbedaan countur tekanan dan kecepatan pada masing masing variasi. Countur tekanan dapat kita analisa dengan melihat warna permukaan turbin. Semakin merah warna permukaan turbin menjelaskan bahwa tekanan yang didapatkan turbin semakin besar. Hal ini juga terjadi pada simulasi kecepatan yang kita lakukan. Kecepatan aliran dapat kita analisa dengan melihat arah aliran yang terjadi setelah melewati blocking system. 3.6. Tujuan Penelitian Penelitian ini dilakukan secara eksperimental dengan meneliti variasi depth to width ratio. Sudu yang diinstalasi pada sebuah aparatus test akan dipasang pada sebuah pipa vertikal dengan diameter 82 mm. Pengujian akan menghasilkan beberapa aspek yang dapat diamati yaitu meliputi perbandingan antara Tip Speed Ratio (TSR) dengan koefisien Power (Cp), TSR Koefisien Torsi (CT), pengaruh depth to width ratio sudu terhadap non-dimensioned rpm, dan pengaruh depth to width ratio sudu terhadap daya listrik yang dihasilkan. 3.7. Pelaksanaan Penelitian Langkah-langkah penelitian adalah sebagai berkut: 1. Mengumpulkan dan mempelajari literatur. 2. Menentukan depth to width ratio. 3. Membuat desain rotor dari turbin. 4. Melakukan fabrikasi untuk membuat turbin. 5. Pengujian depth to width ratio. 6. Mengalisa hasil dari pengujian. 7. Kesimpulan.
Diagram Alir Penelitian Mulai Alat Pengujian Horizontal Axis Water Turbine (HAWT) dengan tipe Drag Pengujian: Drag-type Turbine dengan variasi depth to width ratio 0,06, 0,10, 0,14, 0,18, 0,22, 0,24, 0,27, dan 0,29 Pengambilan data: Laju aliran volume pada sisi inlet Kecepatan putar turbin Daya listrik yang dihasilkan oleh turbin Analisis data: Menghitung Tip Speed Ratio (TSR) Menghitung Coefficient of Power (Cp) Menghitung Coefficient of Torque (C T) Non-dimensioned rpm Menghitung daya listrik yang dihasilkan Kesimpulan Selesai