Job 1 Turbin Francis

Praktikum Mesin Konversi Energi  1

PERCOBAAN 3 TURBIN FRANCIS 3.1. 3.1. TU TUJU JUAN AN PERC PERCOB OBAA AAN N Setelah mempelajari dan melakukan percobaan,mahasiswa percobaan,mahasiswa diharapkan dapat : 1. Menjelaska Menjelaskan n fungsi fungsi turbi turbin n franci francis s 2. Menjelaska Menjelaskan n cara cara kerja kerja turbin turbin francis francis 3. Menjelaska Menjelaskan n karakterist karakteristik ik turbin turbin yang diuji yaitu yaitu meliputi meliputi : a.

Karakteristik ti tinggi te tekanan da dan ka kapasitas aliran.

b.

Karakteristik efesiensi yang sama ama pada kecepatan yang bervariasi.

c.

Menyelidiki kavitasi.

d.

Menghitung u un nit ke kecepa epatan, ka kapasitas,torsi d da an da daya (a (analisa dimensional)

e.

Menganalisa hasil percobaan.

f.

Mengukur ke kerugian me mekanis tu turbin (b (bantalan da dan ai air ga gap).

3.2. TEORI DA DASAR  Turbin yang akan digunakan digunakan adalah turbin Francis. Francis. Turbin ini merupakan turbin reaksi. Untuk itu tekanan setelah turbin harus dicek terus-menerus karena tekanan yang terlalu rendah dapat menyebabkan timbulnyagravitasi.

Turbin Francis 09 051

342

Praktikum Mesin Konversi Energi  2

Gambar 3.1Irisan perspektif suatu turbin Francis Keterangan gambar : 1.

Roda jalan

17. Tuas

2.

Cincin Libirin

3.

Cincin labirin kontra

19. Cincin hantaran

4.

Cincin jat arang

20. Roda penghantar

5.

Pipa kuras

21. Tutup turbin

6.

Pengumpul minyak yang berputar

22. Tabung blok

18. Batang penggerak

bantalan atas 7.

Blok bantalan roda bantalan

8.

23. Cincin penutup tengah

bantalan penghantar

24. Cincin penutup

roda pengarah 9.

Saluran aliran kompressor

25. Daun susu

pengarah 10. Bordes pelayanan

26. tutup turbin bawah

atau cicin roda pengarah 11. Poros turbin

27. Saluran udara pipa isap

12. Kopling

28. Pipa isap

13. Poros hantar

29. Rumah keong

14. Tabung penutup poros

Turbin Francis 09 051

30. Sudu pengarah

342

Praktikum Mesin Konversi Energi  3

15. Titik tangkap servomotor

31. Cincin sudu

penyangga 16. Cincin pengatur

3.2.1.

Parameter Penting Yang Perlu Diamati Dan

Diukur 1.

Kapasitas laju aliran, Q (m 3 /s)

Ini merupakan laju aliran atau debit yang dihasilkan pompa aksial. 2. Tinggi tekanan,H (m) Selisi netto tinggi tekanan air masuk dan keluar turbin.

 Ps Cs 2   Pd  Cd 2  H =  +  Zs +  −   g  +  Zd  2 g    g  2  g      Dengan : P = tekanan statis (N/m) Z = perbedaan beda meter tekanan dari garis datum (m) C = kecepatan air (m/s)  Tanda s (suction) dan d ( dischange) menunjukkan masukan dan keluaran rumah-rumah turbin. 3.

Daya hidrolik, PH(W)

Daya hidrolik ke turbin dapat di hiutng dari : Ph = ρ.g Q.H (W) Dengan :

ρ = kecepatan aliran pada temperatur tersebut (kg/m3) g = percepatan grafitasi tempat percobaan (m/s2) Q = laju aliran air (M3/s) H = tinggi tekanan (m). Turbin Francis 09 051

342

Praktikum Mesin Konversi Energi   4

4.

Daya poros turbin, P T (W)

Ini merupakan keluaran daya mekanis turbin. NT = T.ω (W)

ω

2π .n

=

60

(rad/s)

dengan :  T = torsi (Nm) n = putaran (rpm)

5.

Efesiensi turbin

Efesiensi turbin:

η T =

 Np  N  H 

 x100% =

T ω  ρ .qgH 

X 100 %

Untuk berbagai kondisi kerja mesin,harga parameter tersebut akan berfariasi dan menunjukkan kemampuan kerja mesin untuk daerah kerja tertentu.

6.

Daya Listrik Pl =

(Watt)

3 V .I  cosϕ 

V = tegangan listrik (Volt) I = Arus (A) 7.

Efisiensi Generator  η G

8.

=

 P l   P T 

=

 P l   P  H 

(%)

 x 100 %

Effisiensi system η G

η G

η  s

(%)

 x 100 %

9. Satuan kecepatan Turbin Francis 09 051

342

Praktikum Mesin Konversi Energi  5

(NH )=

nD  H 

Dengan: n

= Kecepatan putaran (rpm)

D = diameter luas turbin (M)untuk turbin Francis yang di gunakan pada

pengujian ini :

D = 0,236(m). H = tinggi tegangan (mH2O) 10.

Unit kapasitas air, Q H

QH = -

Q  D 2  H 3

Dengan Q = laju aliran air (m3/s)

11.

Satuan Torsi,

TH =

T   D 3  H 

Dengan T = torsi (Nm) D = diameter roda turbin 12.

Satuan daya,

PH =

 Ps  D 2  H 3

Dengan Ps = Daya poros ( watt) .

Turbin Francis 09 051

342

Praktikum Mesin Konversi Energi  6

3.3.

GAMBAR PERCOBAAN

Turbin Francis 09 051

342

Praktikum Mesin Konversi Energi  7

1). Sudu runner 2).

Pita krown

3).

Poros

4).

Pipa spiral

5).

Ring

6).

Sudu

pengarah 7 / 8).

Pendukung

9).

Pipa keluaran

10).

Penutup

11).

Bantalan

12).

Ujung turbin.

Gambar 3.2 Rangkaian instalasi turbin Francis.

Instalasi

pengujian

turbin

Francis

di

tunjukkan

seperti

gamnbar diatas, lengkap dengan spiral casing, draft tube, dan guide vane yang dapat di gerakkan. Katub kupu-kupu dengan diameter

400mm

terpasang

pada

keluaran

pompa

untuk

mengatur alitran pada sistem. Katup ini dioperasikan secara manual. Katup kupu-kupu trpasang

pada

lain dengan diameter 350

pipa sebelum pompa. Katup

ini

mm

berfungsi

mengendalikan tekanan isap dan di operasikan secara manual.  Turbin di hubungkan dengan dinamometer (generator AC).

3.4. ALAT DAN BAHAN A. Peralatan umum Peralatan utama turbin Francis yaitu : Turbin Francis 09 051

342

Praktikum Mesin Konversi Energi  8

1. Turbin Francis dengan pompa aksial. 2. Orifice 3. Manometer ( meter tekanan ) 4. Meter torsi 5. Meter kecepatan B. Persiapan percobaan 1. Memeriksa kedudukan alat ukur tepat pada posisinya 2. Mengecek angka nol pada setiap meter. 3. Mengkalibrasi matar torsi 4. Memeriksa

rangkaian

listrik

sudah

selesai

dengan

gambar rangkaian pengujian atau belum 5.

Membuat tabel pengujian.

3.5. PROSEDUR PENGUJIAN 1.

Mengkalibrasi torsi meter.

2.

Semua saklar pemasok sumber dalam posisi “ON”

-

Pemasok daya utama ke panel ON

-

Kunci saklar pemasok daya masukan ON

-

Saklar isolator ON

-

Memeriksa semua hubungan rangkaian listrik apakah sudah tepat. 3.

Membuka lebar-lebar katup masukan pompa. 4. Menutup rapat-rapat katup keluaran pompa. 5. Menjalankan pompa dengan kecepatan rendah,setelah

beberapa

detik

kemudian

memutuskan

hubungan

dan

kemudian menekan saklar kecepatan tinggi. 6. Mengatur

sudu pompa pada posisi sesuai yang di

kehendaki.

Turbin Francis 09 051

342

Praktikum Mesin Konversi Energi  9

7. Mengatur sudu pengarah (guide vane) turbin Francis pada

posisi yang di kehendaki. 8. Membuka katup keluaran pompa dengan pelan sampai

katup mulai berputar dan katup terus

di buka sampai

kecepatan 900 rpm. 9. Menghubungkan saklar pemasok eksitasi dan saklar beban. 10. Memberikan pembebanan yang kecil ke generator. 11. Mengatur

potensiometer

eksitasi

sehingga

tegangan

keluaran turbin di dapat 300V. Pembacaan ini akan tertulis pada keluaran generator ( 0 – 500 V). Sementara tegangan di naikkan sampai 380V kecepatan turbin akan turun, maka dari itu perlu mengatur katup keluaran. 12. Mengatur katup keluaran pompa sampai terbuka penuh.

Pada saat bersamaan i generatordibeban sampai maksimum ( sesuai dengan plat nama generator ). Dengan pembebanan maksimum putaran turbin akan menurun. 13. Mencatat data yang di perlukan seperti yang di tunjukkan

pada lembar pengujian. 14.

Menaikkan

kecepatan

turbin

dengan

menurunkan

beban

generator. 15.

Mengulangi langkah 14 sampai putaran turbin maksimum.

Turbin Francis 09 051

342

Praktikum Mesin Konversi Energi  10

1.7. HASIL PERCOBAAN.  Tabel 1.1.

Hasil percobaan turbin Francis dengan kondisi

putaran bervariasi tanp beban

No

Q

Hs

( ltr/dt

( mH2

k)

O)

Hd

 T

( mH2O ( Nm )

)

N

Vg1

Vg2

( rp

(V

(V

m)

)

)

Vg3 (V)

Ig1

Ig2

Ig3

(A

(A

(A

)

)

)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Turbin Francis 09 051

342

Praktikum Mesin Konversi Energi  11

 Tabel 1.2.

Hasil percobaan turbin Francis dengan kondisi

putaran bervariasi berbeban

No

Q

Hs

Hd

( ltr/dt

( mH2

k)

O)

 T

( mH2O ( Nm )

)

N

Vg1

Vg2

( rp

(V

(V

m)

)

)

Vg3 (V)

Ig1

Ig2

Ig3

(A

(A

(A

)

)

)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10  Tabel 1.3.

Hasil percobaan turbin Francis dengan kondisi

putaran tetap berbeban

No

Q

Hs

( ltr/dt

( mH2

k)

O)

Hd

 T

( mH2O ( Nm )

)

N

Vg1

Vg2

( rp

(V

(V

m)

)

)

Vg3 (V)

Ig1

Ig2

Ig3

(A

(A

(A

)

)

)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1.8ANALISA DATA PERCOBAAN 1.8.1 Perhitungan data hasil percobaan putaran variabel tanpa beban. Untuk data no…….

Turbin Francis 09 051

342

Praktikum Mesin Konversi Energi  12

Turbin Francis 09 051

342

Praktikum Mesin Konversi Energi  13

1.8.2

Perhitungan data hasil percobaan Turbin Francis

pada putaran variabel berbeban untuk data no. …

Turbin Francis 09 051

342

Praktikum Mesin Konversi Energi  14

1.8.3

Perhitungan data hasil percobaan Turbin Francis

pada putaran tetap berbeban untuk data no. ….

Turbin Francis 09 051

342

Praktikum Mesin Konversi Energi  15

1.9. TABEL HASIL ANALISA DATA 1.9.1 Tabel hasil analisa data percobaan Turbin Francis pada Variabel Putaran tanpa beban No

Q (m3/dt k)

 T (Nm)

Ph (Watt)

Ps (Watt)

Pl (Watt)

η T

ηG

ηs

(%)

(%)

(%)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1.9.1 Tabel hasil analisa data prcobaan Turbin Francis pada Variabel Putaran dengan beban No

Q (m3/dt k)

 T (Nm)

Ph (Watt)

Ps (Watt)

Pl (Watt)

η T

ηG

ηs

(%)

(%)

(%)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 Turbin Francis 09 051

342

Praktikum Mesin Konversi Energi  16

10

1.9.2 Tabel hasil analisa data prcobaan Turbin Francis pada Variabel Putaran dengan beban No

Q (m3/dt k)

 T (Nm)

Ph (Watt)

Ps (Watt)

Pl (Watt)

η T

ηG

ηG

(%)

(%)

(%)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

2.9 GRAFIK  

Untuk Putaran Variabel tanpa beban

Turbin Francis 09 051

342

Praktikum Mesin Konversi Energi  17

Gambar 2.1 Grafik hubungan antara Daya Hidrolik dengan Efisiensi  Turbin pada putaran variabel tanpa beban. 

Untuk Putaran Variabel dengan beban

Gambar 2.2 Grafik hubungan antara Daya Hidrolik dengan Efisiensi  Turbin pada putaran variabel dengan beban.



Untuk Putaran Variabel dengan beban

Turbin Francis 09 051

342

Praktikum Mesin Konversi Energi  18

Gambar 2.3 Grafik hubungan antara Daya Poros dengan Efisiensi Overall pada putaran tetap dengan berbeban. 1.11 KESIMPULAN

Turbin Francis 09 051

342