Upload
vokiet
View
252
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
PERANCANGAN MODEL TURBIN PERANCANGAN MODEL TURBIN PELTON DENGAN KAPASITAS Q = 30 PELTON DENGAN KAPASITAS Q = 30 mm33 /hr DAN HEAD EFFEKTIF H = 8 m /hr DAN HEAD EFFEKTIF H = 8 m
Oleh:REDY AULIYA ROIS
Dosen Pembimbing:Dr. Ir. HERU MIRMANTO, MT
REDY AULIYA ROIS2106030081
KONSUMSI ENERGI PRIMER DUNIAKONSUMSI ENERGI PRIMER DUNIA
40%
60%
Batubara
Minyak Bumi
Gas Bumi
HidroTenaga Nuklir
Biomassa
LA
TAR
BE
LA
KA
NG
Source : TotalFinaElf
0%
20%
1900 1950 2000 2050
LA
TAR
BE
LA
KA
NG
KONDISI PEMANFAATAN ENERGI SAAT INI
� Masih sangat tergantung kepada minyak bumi
� Konsumsi terus meningkat dengan pertumbuhan sekitar 7% pertahun
� Masih ada bahan bakar yang
BauranBauran EnergiEnergi (Primer) 2006(Primer) 2006
Gas Alam 28.57%
Panas Bumi 1.32%
Tenaga Air 3.11%
LA
TAR
BE
LA
KA
NG
� Masih ada bahan bakar yang disubsidi
� Ratio Elektrifikasi 65%
� Elastisitas energi sekitar 1,63 (2008)
� Pengembangan dan Pemanfaatan EBT belum optimal
Elastisitas Energi = 1,8
ENERGI NON FOSIL < 5%
Batubara15.34%
Minyak Bumi51.66%
LA
TAR
BE
LA
KA
NG
�Bagaimana dapat merancang model turbin pelton dengan skala laboratorium dengan menggunakan head dan kapasitas yang
RUMUSAN MASALAH
menggunakan head dan kapasitas yang ada yang dihasilkan dari pompa
�Perhitungan energi potensial air terjun�Pemilihan jenis turbin.�Perancangan dimensi utama nosel.
Perancangan dimensi utama runner dan
TUJUAN
�Perancangan dimensi utama runner dan bucket.
�Melakukan pengujian terhadap performansi turbin pelton.
� Head efektif sebesar 8 m dan kapasitas sebesar 30 m3/jam.
� Perancangan di titik beratkan pada perencanaan diameter runner turbin dan nozzle.
BATASAN MASALAH
diameter runner turbin dan nozzle.� Asumsi-asumsi yang diambil:
1. Efisiensi turbin 80%2. Putaran turbin 375 rpm
MULAI
Studi Literatur
Head dan Kapasitas
TIDAK
DIAGRAM ALIR PERANCANGAN TURBIN
Penentuan Jenis Turbin
Perhitungan KecepatanSpesifik
TIDAK
YA
Perencanaan Turbin:�Dimensi utama nozzle�Dimensi utama bucket dan runner
Kesimpulan SELESAI
Pengujian Alat TIDAKPengujian Dengan
Beban Konstan
Pengujian DenganPutaran Konstan
Penagambilan Data� Ketinggian Vnotch� Arus Listrik
Persiapan Alat
MULAI
Studi LiteraturD
iag
ram
Alir
Pen
gu
jian
Ala
t
YA
KesimpulanSELESAI
� Tegangan
Pengolahan Data� Kapasitas� Daya Input� Daya output� Effisiensi
Pembahasan� Diperoleh Grafik Dari Data – data hasil Perhitungan
Dia
gra
m A
lir P
eng
ujia
n A
lat
Kapasitas (Q) = 30 m3/jam
Head effektif = 8 meter
DATA AWAL PERHITUNGAN
Putaran turbin = 375 Rpm
Effisiensi turbin = 80 %
� Perhitungan Daya Air
649,03 Watt
� Perhitungan Daya Turbin
519,23 watt
PERANCANGAN TURBIN
� Perhitungan Putaran Spesifik
7,1 rpmKecepatan spesifik turbin pelton terletak pada 1<ns<15 (Turbin Pompa dan Kompresor, Fritz Dietzel)
� Perhitungan Kecepatan Air di dalam Pipa
V = =V = = 4,1 m/sec
PERANCANGAN DIMENSI NOZZLE
� Perhitungan kecepatan keliling
U = 5,38
� Perhitungan Kecepatan Pancaran Air
Ø (Speed ratio) adalah 0,43 – 0,48 . (PK Nag. 2002)
� Perhitungan Debit Keluaran Nosel
Q’ = 0,00415
� Perhitungan Diameter Pancaran Nosel
= 20,8 mm
(Coeffiient of velocity) adalah 0,97 – 0,99 (PK Nag. 2002)
vk
� Luas Pancaran Air pada Nosel
A = 339 mm2
PERANCANGAN DIMENSI NOZZLE
� Jari – jari Bukaan Nozzle
= (1,35 – 1,55)
= 79 mm
C = 13,27 mm
= 15,08 mm
C =(0,8-0,96)
� Clearence Antara Jarum dengan Nosel
� Jari – Jari Kelengkungan Nozzle
� Direncanakan Panjang nozzle 100 mm
2
D.ω=u D = 193 mm
� Perhitungan Jumlah Bucket
Z = 15 buah
� Perhitungan Diameter Runner
PERANCANGAN DIMENSI BUCKET DAN RUNNER
b = (2,5 – 3,2)
Z = 15 buah
b = 52 mm
� Perhitungan Lebar Bucket
� Perhitungan Panjang Bucket
h = (2,1 – 2,7) h = 49,9 mm
� Perhitungan Diameter Luar Runner= D + 1,2h= 252,8 mm
PERANCANGAN DIMENSI BUCKET DAN RUNNER
� Perhitungan Lebar Bukaan Bucket (Notch) a = (1,2 x ) + 5 mm
= 29,96 mm� Perhitungan Kedalaman Bukaan Bucket � Perhitungan Kedalaman Bukaan Bucket
= 0,35 x = 7,28 mm
�Perhitungan Jarak Bukaan (Notch) denganPusat Pancaran Air
= 22,88 mm� Perhitungan Kedalaman Bucket, t
t = 0,95 x = 19,76 mm
SKET GAMBAR PERANCANGAN TURBIN PELTON
FOTO HASIL PERANCANGAN
PENGUJIAN TURBIN
� Foto Instalasi Turbin Pelton
PENGUJIAN TURBIN
Tacho meter
� Alat Pengujian
Tacho meter
V notch
Amphere meterStavolt
Volt meter
PENGUJIAN TURBIN
� Data Hasil PengujianVariable kapasitasBeban Konstan= 50 watt dengandummy load (heater)
N0 Hvnotch
(m)
Ampere Voltage
(Volt)
1 0.096 0.3 220
2 0.094 0.25 220
3 0.093 0.2 195No
Beban Voltage Ampere Hvnotch
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
Beban
(Watt)
Voltage
(Volt)
Ampere
(A)
Hvnotch
(m)
150 220 0.1 0.087
245 210 0.1 0.0875
340 210 0.1 0.088
435 210 0.1 0.0885
530 218 0.1 0.089
625 218 0.1 0.0895
720 215 0.1 0.09
815 218 0.1 0.091
910 218 0.1 0.0915
Variable loadPutaran Konstan = 1200 Rpm
PENGUJIAN TURBIN
� Data Hasil Perhitungan No
Q th
(m3/s)
P in
(watt)
P out
(watt)
Effisiensi
(%)
10.0040453 334.51 91.66 27.40
20.0038379 285.65 76.38 26.74
30.0037367 263.63 54.16 20.54
40.003637 243.10 35.41 14.56
5
No
Q th P in Effisiensi
Variable kapasitasBeban Konstan= 50 watt dengandummy load (heater)
50.003539 223.96 32.29 14.41
60.0033478 189.58 18.05 9.52
70.0032545 174.18 15.27 8.77
80.0031628 159.87 13.88 8.68
Q th
(m3/s)
P in
(Watt) P out (Watt)
Effisiensi
(%)
10.0031628 159.87 30.55 19.11
20.0032085 166.89 29.16 17.47
30.0032545 174.18 29.16 16.74
40.0033009 181.74 29.16 16.04
50.0033478 189.58 30.27 15.97
60.003395 197.72 30.27 15.31
70.0034426 206.15 29.86 14.48
80.003539 223.96 30.27 13.51
90.0035878 233.36 30.27 12.97
Variable loadPutaran Konstan = 1200 Rpm
30
35
100
120
Grafik Daya - Effisiensi Dengan Beban Konstan
P out (Watt)
Effisiensi (%)
PENGUJIAN TURBIN
� Variable kapasitas dengan Beban Konstan sebesar 50 watt dengandummy load (heater)� Variable kapasitas dengan Beban Konstan sebesar 50 watt dengandummy load (heater)
0
5
10
15
20
25
0
20
40
60
80
0.003 0.00325 0.0035 0.00375 0.004 0.00425
Eff
isie
nsi
(%)
Day
ao
utp
ut
(Wat
t)
Kapasitas m3 /s
20
25
40
50
P o
ut
(Wat
t)Grafik Daya - Effisiensi Dengan Putaran Konstan
Pout (watt)
Effisiensi (%)
PENGUJIAN TURBIN
� Variable load dengan putaran konstan sebesar 1200 rpm� Variable load dengan putaran konstan sebesar 1200 rpm
0
5
10
15
0
10
20
30
10 20 30 40 50
Eff
isie
nsi
(%)
P o
ut
(Wat
t)
Beban Lampu (Watt)
Effisiensi (%)
Poly. (Effisiensi (%))
� Daya air (WHP) yang dihasilkan sebesar 649,03 watt.
� Daya turbin yang dihasilkan sebesar 519,23 watt.
� Dipilih Turbin pelton dengan putaran spesifik 7,1 rpm.
� Dari Hasil Perancangan Turbin Pelton Didapat Dimensi Sebagai Berikut :
KESIMPULAN
� 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.
� Dengan beban konstan, effisiensi dan daya output generator akan semakin meningkat dengan semakin bertambahnya kapasitas .
Dengan putaran poros generator konstan, effisiensi
� Dari Hasil Pengujian Performansi Turbin Pelton Didapat Kesimpulan Sebagai Berikut :
KESIMPULAN
� 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
DIII TEKNIK MESIN FTI-ITS
Mohon Saran dan Masukan Untuk Kesempurnaan
Tugas Akhir ini