Design Winglet Blade And Sistem Controller Wind Turbine Dalam
mendesain blade dibutuhkan panjang Chrod disetiap section, twist
angle, pitch angle dan profil airfoil sebagai variabel untuk
membuat blade, faktor yang penting dari mendesain blade adalah
mengetahui panjang karakteristik dari blade dapat di gambarkan
sebagai berikut
Jadi dari seketsa tersebut, panjang blade yang optimum
memberikan pengaruh gaya-gaya yang akan dikonversi menjadi Daya
turbin adalah 126 cm, sedangkan bagian struktural sebagai akar
kekuatan blade sebesar 35 cm Besarnya HUB dapat dicari degan
menggunakanL HUB = 0.1 x R L = panjang (m)R = jari-jari blade
(m)profil airfoil yang akan digunakan pada setiap section dalam
blade adalah yang memiliki Gaya lift yang tinggi pada kecepatan
angin rendah, karena input dari kecepatan angin hanya berkisar
antara 4-6 m/s, oleh karena itu perlu mencari jenis airfoil
tersebut pada database
3.1. Desain SuduDari penjelasan diatas dapat dibuat rancangan
turbin dengan mengasumsikan Tempertaur lingkungan diabaikan karena
perubahan temperatur di wilayah Bantul tidak terlalu besar sehingga
berpengaruh kecil pada (massa jenis fluida), maka dapat ditulis
sebagai berikutPangin = anginA V3 Pturbin = anginR2V3Cpket
:Kecepatan angin = V = 4-6 m/sKerapatan udara = = 1,225 kg/m3Daerah
sapuan = A = R2Jari-jari blade = R
Dengan nilai koefisien power (Cp) sebesar 0,45. Koefisien power
(Cp) adalah perbandingan antara daya ideal yang dapat diserap oleh
turbin dengan daya realnya. Pada turbin angin daya ideal yang bisa
diserap hanyalah 59% dari bezt Limit. Dari rumus diatas dapat
dilihat bahwa semakin besar Luas penampang atau Swept area maka
semakin besar daya yang dikeluarkan maka kami membuat Rmax = 3/2=
1,5mPturbin = .1,225 . 3,14 . 1,52 .53 .0.45Pturbin = 243,4
wattDaya output yang kan dikonvert dari mekanik ke elektrik dengan
menggunakan generator dengan effisisensi() 0,9 adalahPelectrik =
0,9 . Pturbin = 219 watt
Tip Speed Ratio (TSR)Tip speed ratio adalah perbandingan dari
kecepatan ujung blade yang berputar dengan kecepatan dari aliran
udara.Gambar 3.1.b Kurva perbandingan Cp, CT dan untuk berbagai
jenis turbin angin
Dari gambar kurva diatas dapat dilihat bahwa turbin dengan
jumlah blade 3 memiliki koefisien yang paling besar dengan TSR(tip
speed ratio) max 4-5. Dari konsep di atas, maka kami memilih jumlah
sudu sebanyak tiga buah. Untuk pemilihan TSR dapat menggunakan
grafik diatas atau dengan menggunakan persamaan TSR max yaitu :
Rumus : = 4 / B = 4,2 ket: B = jumlah sudu yang akan digunakan
yaitu tiga buah.
untuk mendesain blade dibutuhkan pemilihan kecepatan angin
rata-rata agar desain blade maximal mengkonversi angin pd kecepatan
tersebut, sedangkan dalam memperkirakan kekuatan blade dapat
menggunakan kecepatan angin maximum atau lebih agar struktur blade
tetap awet meskipun dalam kondisi kecepatan angin yang besar. Maka
dapat diketahui bahwa kecepatan angin rata-rata adalah 5m/s
sedangkan maximum dapat diambil 15m/s. Untuk mengetahui kecepatan
pada tip blade dapat dicari dengan rumus :
= Maka : =
= kecepatan sudut (rad/s)R = Jari jari blade (m)V= kecepatan
angin (m/s) R = kecepatan tip blade (m/s)= TSR (tip speed
ratio)
karena R adalah kecepatan blade pada ujung maka dapat dicari
distribusi kecepatan blade pada setiap radius, untuk mengetahui
kecepatan blade pada daerah root maka
r = x R ket : r = kecepatan putar blade pada jari-jari tertentu
(m/s)
dari data R dapat dicari rotasi per menit (RPM) pada blade
dengan rumus R =sehingga RPM =
sehingga dengan persamaan diatas dapat dilihat nilai r di root
dan tip blade serta RPM pada range kecepatan angin 4m/s - 15 m/s
seperti pada tabel berikut V angin R (150cm) (tip) r (24cm)
(root)RPM
416,83,2107,006369
5214133,757962
625,24,8160,509554
729,45,6187,261146
833,66,4214,012739
937,87,2240,764331
10428267,515924
1146,28,8294,267516
1250,49,6321,019108
1354,610,4347,770701
1458,811,2374,522293
156312401,273885
DesainDari informasi diatas dapat diambil data kecepatan angin 5
m/s untuk pembuatan blade karena pengambilan rata-rata kecepatan
angin pada area bantul berkisar antara 4-6 m/s, maka dari seketsa
awal dapat diambil range jari-jari pada blade yang memberikan
pengaruh aerodynamic
Sehingga blade akan dianalisa pada posisi Xi dan Xj yaituXi =
0,24 mXj = 1,5 mUntuk menganalisa aliran pada blade dapat dengan
menggunakan Renolds Number yaituRe = Ket : - viskositas absolut
fluida dinamis = 1,79 10-5 - kerapatan (densitas) fluida = 1,225
kg/m3Vs- kecepatan resultan fluida (m/s)l- lebar karakteristik pada
blade (chord ) (m)
untuk mengetahui kecepatan resultan antara kecepatan angin dan
kecepatan putaran blade maka dapat dihitung dengan penjumlahan
vektor yaitu
Gambar Segitiga kecepatan
Vrr
V
V result = Ket : = inflow angle (derajat)
Sehingga didapatkan hasil sebagai berikut
r(m)V angin(m/s) r (m/s)Vresultan (m/s)Re (degree)
0,2453,366,02408561839,4256,0989
0,354,26,52993167032,1149,96974
0,3655,047,09940872878,0144,77173
0,4255,887,71844579232,6540,37585
0,4856,728,37606185983,3136,651
0,5457,569,06386293043,8433,47968
0,658,49,77548100348,830,76272
0,6659,2410,50607107848,728,41895
0,72510,0811,25195115505,426,38287
0,78510,9212,01026123289,724,60188
0,84511,7612,7787913117923,03374
0,9512,613,55581139155,321,64444
0,96513,4414,33993147204,620,4064
1,02514,2815,13005155315,519,29719
1,08515,1215,92528163478,718,29842
1,14515,9616,7248817168717,3949
1,2516,817,5282617993416,57401
1,26517,6418,33493188214,715,82521
1,32518,4819,14446196524,815,13962
1,38519,3219,95651204860,814,50975
1,44520,1620,77079213219,713,9292
1,552121,58703221598,713,3925
Maka dari hasil tersebut aliran pada blade saat kecepatan 5 m/s
termasuk aliran laminar (Re