HIDROLIKA SALURAN TERTUTUP - sebrian.lecture.ub.ac.idsebrian.lecture.ub.ac.id/files/2017/05/HST-7.pdf · memutar turbin Elevasi muka air di waduk adalah 100m di atas elevasi ujung

HIDROLIKA SALURAN

TERTUTUP-TURBIN-

SEBRIAN MIRDEKLIS BESELLY PUTRA

TEKNIK PENGAIRAN

UMUM

Turbin air telah dikembangkan sejak abad ke-19 dan digunakan secara

luas terutama untuk pembangkit listrik

Di dalam pembangkit listrik, tenaga air digunakan untuk memutar

turbin.

Untuk mendapatkan kecepatan yang besar untuk memutar turbin,

pada ujung pipa diberi curat

UMUM

Dengan menganggap kehilangan tenaga sekunder diabaikan, tinggi

tekanan efektif H adalah sama dengan tinggi statis Hs dikurangi

kehilangan tenaga akibat gesekan hf

H = Hs-hf

Persamaan Turbin Kehilangan tenaga hf menggunakan Darcy-Weisbach

ℎ𝑓 = 𝑓𝐿

𝐷

𝑉2

2𝑔=8𝑓𝐿𝑄2

𝑔𝜋2𝐷5

Dengan 𝑉 =𝑄

𝐴=

𝑄

𝜋𝐷2/4

Maka tinggi tekanan efektif adalah

𝐻 = 𝐻𝑠 −8𝑓𝐿𝑄2

𝑔𝜋2𝐷5

Daya pada curat adalah𝐷 = 𝑄𝐻𝛾 (𝑘𝑔𝑓𝑚/𝑑)dimana :Q : debit aliran (m3/detik)H : tinggi tekanan efektif (m) : berat jenis zat cair (kgf/m3)

Persamaan Turbin

Jika satuan berupa hp (horse power) maka:

𝐷 =𝑄𝐻𝛾

75(ℎ𝑝)

Apabila efisiensi turbin adalah , maka daya yang diberikan turbin

adalah:

𝐷 =𝑄𝐻𝛾𝜂

75(ℎ𝑝)

Sehingga persamaan diatas disubstitusi menghasilkan:

𝐷 =𝑄𝛾𝜂

75𝐻𝑠 −

8𝑓𝐿𝑄2

𝑔𝜋2𝐷5

Soal dan Penyelesaian

Pipa horizontal AB dengan panjang 2000m dan diameternya 50cm

menghubungkan waduk di ujung A dan mesin hidraulis (turbin) di

ujung B

Muka air waduk adalah pada 60m di atas ujung pipa A.

Debit aliran adalah 500 l/d

Hitung daya turbin apabila efisiensinya 90% dan koefisien gesekan

f=0,020

Soal dan Penyelesaian

Diameter pipa D= 50cm = 0,5m

Debit aliran Q = 500 l/d = 0,5m3/d

Panjang pipa L = 2000m

Tinggi energy total (statis) Hs = 60m

Koefisien gesekan f = 0,02

Efisiensi turbin = 90%

Kehilangan tenaga pada pengaliran melalui pipa

ℎ𝑓 =8𝑓𝐿𝑄2

𝑔𝜋2𝐷5=8𝑥0,020𝑥2000𝑥0,52

𝑔𝑥𝜋2𝑥0,55= 26,44𝑚

Soal dan Penyelesaian

Tinggi tekanan netto yang dikeluarkan untuk memutar turbin

𝐻 = 𝐻𝑠 − ℎ𝑓 = 60 − 26,44 = 33,56

Daya yang bisa dibangkitkan oleh turbin:

𝑃 =𝑄𝐻𝛾𝜂

75=0,5𝑥33,56𝑥1000𝑥0,9

75= 201,36ℎ𝑝

Soal dan Penyelesaian - 2 Air dari waduk dialirkan melalui pipa sepanjang 1500m untuk

memutar turbin

Elevasi muka air di waduk adalah 100m di atas elevasi ujung pipa yang

dihubungkan dengan turbin.

Debit aliran adalah 0,1m3/d dan koefisien gesekan f = 0,015

Jika diharapkan daya yang dihasilkan turbin minimal 100hp,

berapakah diameter pipa? Jika efisiensi turbin 90%

Soal dan Penyelesaian - 2

Panjang pipa L = 1500m

Debit aliran Q = 500 l/d = 0,5m3/d

Koefisien gesekan f = 0,02

Tinggi energi total (statis) Hs = 60m

Efisiensi turbin = 90%

Kehilangan tenaga pada pengaliran melalui pipa

ℎ𝑓 =8𝑓𝐿𝑄2

𝑔𝜋2𝐷5=8𝑥0,015𝑥1500𝑥0,12

𝑔𝑥𝜋2𝑥𝐷5=0,018591

𝐷5

Soal dan Penyelesaian - 2

Daya pompa

𝑃 =𝑄(𝐻 − ℎ𝑓)𝛾𝜂

75

100 =0,1𝑥 100 −

0,018591𝐷5 𝑥1000𝑥0,9

75

7500 − 9000 = −1,67319

𝐷5

D=0,257m 0,3m

Berikutnya diperiksan daya yang dihasilkan dengan diameter 0,3m

𝐻 = 100 −8𝑓𝐿𝑄2

𝑔𝜋2𝐷5= 92,35𝑚

𝑃 =𝑄(𝐻 − ℎ𝑓)𝛾𝜂

75= 110,8 ℎ𝑝 > 100 ℎ𝑝