BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang Turbin berasal dari kata turbo yang diartikan sebagai sesuatu yang berputar. Turbin air didefinisikan sebagi alat yang digunakan untuk merubah energi dan fluida yang mengalir menjadi energi mekanik yang berguna untuk membangkitkan energi atau penggerak alat lain. Penggunaan turbin air dalam system pemmbangkit tenaga listrik, saat ini masih dominant dalam pemakaian kita harus memilih dan menentukan karakteristik turbin air sesuai dengan kondisi dan dimana fluida mengalir tempat dipasang turbin air. Sama halnya dengan turbin uap dan gas banyak factor yang mempengaruhi turbin air disamping pengembangan teori dan penelitian, ternyata adanya inisiatif mendorong perkembangannya. Turbin air merupakan turbin denganiar sebagai fluida kerja dan mengalir dari tempat yang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah. Dalam hal ini air memiliki energi potensial yang berangsur-angsur diubah menjadi energi kinetic. Dalam turbin energi kinetic air diubah menjadi energi yang dapat memutar turbin. 1.2. Tujuan Praktikum Dalam pengijian turbin ini bertujuan antara lain : a. Untuk mengetahui prestasi kerja turbin air b. Untuk mengetahui hubungan parameter-parameter turbin : Pada variasi kecepatan putar : Head terhadap putaran (H vs n)
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Turbin berasal dari kata turbo yang diartikan sebagai sesuatu yang
berputar. Turbin air didefinisikan sebagi alat yang digunakan untuk merubah
energi dan fluida yang mengalir menjadi energi mekanik yang berguna untuk
membangkitkan energi atau penggerak alat lain.
Penggunaan turbin air dalam system pemmbangkit tenaga listrik, saat ini
masih dominant dalam pemakaian kita harus memilih dan menentukan
karakteristik turbin air sesuai dengan kondisi dan dimana fluida mengalir tempat
dipasang turbin air. Sama halnya dengan turbin uap dan gas banyak factor yang
mempengaruhi turbin air disamping pengembangan teori dan penelitian, ternyata
adanya inisiatif mendorong perkembangannya.
Turbin air merupakan turbin denganiar sebagai fluida kerja dan mengalir
dari tempat yang lebih tinggi ke tempat yang lebih rendah. Dalam hal ini air
memiliki energi potensial yang berangsur-angsur diubah menjadi energi kinetic.
Dalam turbin energi kinetic air diubah menjadi energi yang dapat memutar turbin.
1.2. Tujuan Praktikum
Dalam pengijian turbin ini bertujuan antara lain :
a. Untuk mengetahui prestasi kerja turbin air
b. Untuk mengetahui hubungan parameter-parameter turbin :
Pada variasi kecepatan putar :
Head terhadap putaran (H vs n)
Daya terhadap putaran (N vs n)
Efisiensi terhadap putaran ( vs n)
Pada variasi kecepatan putar :
Head terhadap kapasitas (H vs Q)
Daya terhadap kapasitas (N vs Q)
Efisiensi terhadap kapasitas ( vs Q)
BAB II
2
LANDASAN TEORI
2.1. Pengertian Umum Turbin Air
Turbin air adalah turbin dengan air sebagai fluida kerja. Air mengalir dari
tempat yang lebih tinggi menuju yang lebih rendah. dalam hal ini air memiliki
energi potensial. Dalam proses ini aliran dalam pipa energi potensial berangsur
berubah-ubah menjadi energi kinetic. Di dalam turbin energi kinetic, air diubah
menjadi mekanik, di mana air memutar turbin.
2.2. Klasifikasi Dan Jenis Turbin Air
Pada dasarnya turbin air di bedakan menjadi dua golongan utama yaitu
dipandang dari segi pengubahan momentum fluida kerjanya, yaitu :
- Turbin Implus (Turbin Pelton)
- Turbin reaksi (turbin Francis, Kaplan Dan Propeller)
-
a. Turbin Pelton
Turbin ini termasuk dalam turbin implus karena aliran air yang keluar
dari nozzle tekanannya sama dengan tekanan atsmofir seluruhnya. Maka di
sebut juga turbin tekanan sama. Turbin ini di pakai untuk turbin jatuh yang
besar. Bentuk sudu turbin terdiri dari dua bagian simetris ini dinaikkan supaya
dapat membalikkan pancaran air dengan baik dan membebaskan dari gaya-
gaya samping. Tidak semua sudu menerima pancaran air hanya sebagian saja
dan segera berganti tergantung dari sisi pada posisi sudu. Jumlah nozzle
tergantung kapasitas air, tiap turbin bias di lengkapi 1-6 nozzel.
Ukuran-ukuran utama turbin pelton :
D = diameter linkungan sudu yang kena pancaran
D = diameter nozzle
N = kecepatan putar roda turbin
Berikut ini gambar dari turbin pelton
b. Turbin Kaplan
Turbin ini dipakai untuk turbin yang jauh rendah, menurut
kontruksinya turbin ini dibagi menjadi dua yaitu turbin Kaplan bila satu yang
dapat digerakkan dengan otomatis dan turbin baling-baling dengan rotor tetap.
Sudu roda pada turbin kaplan mempunyai kontruksi yang dapat di gerakkan.
Turbin ini mempunyai rumah turbin sehingga aliran air melalui aksial pada
selubung silinder. Turbin kaplan kebanyakan berjenis poroskorosital dan
bagian peralatannya dipasang pada satu garis.
4
Gambar Turbin Kaplan
c. Turbin Tabung Kaplan.
Untuk pusat tenaga listrik dengan tinggi air jatuh yang kecil banyak
menggunakan turbin tabung kaplan, karena turbin ini hanya memrlukan
sedikit tempat dan pada saat pembebanan penuh rendemennya mencapai 3 %
lebih baik dari turbin lain. Ciri turbin ini adalah turbin dengan generator
mempunyai poros yang horisontal. Sehingga aliran hampir berbentuk garis
lurus, mulai dari masuk sudu penggerak memulai turbin dan terus ke p-ipa
isap, hal ini yang menentukan rendemen turbin.
d. Turbin Francis
Turbin ini memakai proses tekanan lebih pada saat air masuk roda
jalan, sebagi dari energi jatuh telah bekerja dalam sudu pengarah diubah
menjadi kecepatan arus masuk. Sisa energi tinggi jatuh di gunakan pada suatu
jalan dengan maksimal. Pada sisi luar roda jalan terdapat tekanan yang rendah
dan kecepatan aliran yang tinggi dari dalampipa isap. Kecepatan aliran akan
berkurang namun tekanannya akan kembali naik. Sehingga air dapat di alirkan
lewat saluran dengan tekanan yang seperti pada gambar berikut :
Gambar Turbin Francis
2.3. Teori Hidrodinamika
Air yang mengalir mempunyai energi yang dapat dimanfaatkan untuk
memutar roda turbin. Karena itu pusat tenaga listrik dibangun diatas sungai-
sungai dan gunung-gunung dengan memanfaatkan arus yang deras sebagai
penggerak turbin untuk mendapatkan daya listrik yang besar. Dengan
menggunakan rumus mekanika fluida maka daya turbin, luas penampang lintang,
saluran dan bagian dalam turbin lainnya dapat ditentukan.
2.3.1. Persamaan Bernnoulli
Pernyataan energi dari air menyatakan bahwa suatu bentuk energi dapat
diubah dari satu bentuk lain. Dari persamaan dan prinsip kekalan energi pada
aliran fluida. Energi yang dimiliki oleh suatu fluida yang mengaliryang terdiri dari
energi dalam dan energi akibat tekanan. Kecepatan dan kedudukan dalam aliran
prinsip dapat di hasilkan dengan persamaan sebagi berikut : ( energi bagian I +
6
energi yang di tambahkan + energi yang hilang + energi yang diambil + energi II
)
Persamaan ini untuk aliran mantap, fluida tidak kompresible yang
perubahan energi yang didalamnya bias di abaikan, maka persamaan diatas
disederhanakan menjadi :
2
222
11
211
.2.2
.2.z
g
v
g
pHHHz
gg
pA ++=−−+++
ρν
ρ
Persamaan diatas di kenal dengan persamaan Bernoulli.
2.3.2. Persamaan Kontinuitas.
Persamaan ini dihasilkan dari prinsip kekekalan massa, untuk aliran
mantap fluida yang melalui semua bagian dalam arus fluida persatuan waktu
adalah sama hal ini dapat di ekspansikan sebagi berikut :
1 . A1 . v1 = 2 . A2 . v2
1 . g . A1 . v1 = 2 . g . A2 . v2
Untuk fluida imcompresible 1 = 2 sehingga persamaan tersebut menjadi :
Q = A1 . v1 . = A2 . v2 kostan (m3/det)
Dimana :
A1 dan v2 luas penampang pipa 1 dan 2
V1dan A2 kecepatan rata-rata pada aliran pipa 1 dan pipa 2
Untuk aliran mantap incompressible 2 dimensi, maka :
An1 . v1 = An2 . v2 = An3 . n3 = kecepatan.
Untuk aliran mantap 3 dimensi :
L
PvP
zvP
yvP
x .
..
..
..
. γγ
γγ
γγ
γγ =++
2.3.3. Bilangan Reynolds
Bilangan Reynolds yang tidak berdimensi menyatakan perbandingan gaya
inersia terhadap gaya-gaya kekentalan (viscositas) untuk pipa-pipa bundar yang
mengalir penuh :
)2(...
rV
v
dVatau
dVRe ππ
ρ ==
Dimana :
V = Kecepatan rata-rata (m/dt)
V = Kekentalan kinematik (m3/dt)
= Kerapatan massa fluida (kg/m3)
= Kekentalan mutlak
D = Diameter (m)
Untuk irisan-irisan yang tidak bundar, perubahan irisan terhadap keliling yang
basah disebut dengan jari-jari hidrolik (k) digunakan dalam bilangan reynold,
persamaan tersebut menjadi :
v
VRe
).2( π=
2.3.4. Persamaan Energi
Arus air yang mengalir menjadi energi air, energi ini dapat diubah ke
bentuk lain yaitu energi potensial dan diubah menjadi energi listrik. Kekekalan
energi adalah apabila arus air dalam alirannya dilewatkan dalam turbin air, maka
energi yang ada dalam air diubah menjadi energi bentuk lain.
Bentuk energi saat dalam keadaan standart :
energi tempat : mg2 dalam (kg M2/dt2)
energi kecepatan : mc2 dalam (mm)
8
energi tekanan : mp/ dalam (nm)]
sehingga energi yang dikandung air menjadi :
ρpmcm
zgmw.
2
...
2
++=
2.3.5. Energi Zat Cair, Sifat Dan Bentuk Energinya.
Energi air terjadi bila air tersebut mengalir secara mantap dan bentuk
energinya adalah head yang dapat dikonversikan ke bentuk lain. Aliran air
mempunyai sifat-sifat sebagai berikut :
Kerapatan massa (p) = m/v ……(kg/m3)
Kerapatan relative (RPB)
Berat jenis () = . g …….(N/m3)
Viscositas : merupakan sarat zat menentukan besarnya daya tahan terhadap