BAB I PENDAHULUAN
Turbin adalah mesin penggerak, dimana energi fluida kerja dipergunakan langsung untuk memutar roda turbin. Putaran turbin akan mennghasilkan daya, besarnya putaran roda turbin tergantung dari beberapa faktor seperti : a. kecepatan kecepatan atau tekanan tekanan air yang yang diperoleh diperoleh dari letak letak ketinggia ketinggian n air (H). (H). b. bentuk / jumlah sudu dan jarak radius roda turbin turbin serta jarak nosel kesudu. aya yang dihasilkan turbin yang berkenaan dengan faktor!faktor tersebut diatas dapat disebut sebagai prestasi mesin turbin, untuk mengetahui seberapa besar prestasi turbin perlu dilakukan pengujian. Hal ini menjadi sangat penting karena turbin turbin itu sendiri sendiri nantiny nantinyaa akan akan diguna digunakan kan untuk untuk berbag berbagai ai keperl keperluan uan,, seperti seperti misalnya :generator pembangkit listrik, pompa, baling!baling dan sebagainya. Proses untuk mendapatkan suatu prestasi turbin tersebut dapat di"ujudkan dengan telah dirancang dan dibuatnya suatu alat praktikum turbin pelton dalam Teknologi Indonesia. #epert skal skalaa labo laborat rator oriu ium m uji uji prest prestasi asi mesin mesin Institut Teknologi #epertii
layakny layaknyaa turbin turbin sesungg sesungguhn uhnya ya secara secara umum umum dan khususn khususnya ya pada pada alat alat yang yang digunakan sebagai sarana praktikum, maka perlu dilakukan suatu pengujian untuk mendap mendapatk atkan an unjuk unjuk kerja kerja atau prestas prestasii dan kapasit kapasitasny asnya. a. $erdas $erdasarka arkan n hasil hasil pengujian akan diperoleh gambaran yang pasti apakah alat tersebut sesuai dengan spesifikasi yang diharapkan.
TUJUAN PERCOBAAN
%.
&engetahui cara pengujiaan Turbin Pelton.
'.
&encari karakteristik dari Turbin Pelton antara lain: a.
arakteristik output, yaitu daya output pada tekanan air berubah!ubah.
b.
arakteristik output, yaitu daya output pada flo"rate air berubah!ubah.
c.
fisiensi turbin.
1
BAB II TEORI DASAR 2.. Penge!tian Tu!"in
Turbin adalah salah satu dari mesin tenaga atau penggerak mula yang perinsip kerjanya mengubah tenaga *luida / air menjadi suatu tenaga mekanaik. Pada turbin energi fluida kerja dimanfaatkan secara langsung untuk memutar roda turbin. *luida kerja turbin dapat berupa gas, uap dan air. $agian turbin yang berputar dinamakan rotor atau roda turbin, sedangkan bagian yang tidak bergerak/ berputar dinamakan stator atau rumah turbin. +oda turbin terletak di dalam rumah turbin dan roda turbin memutar poros daya yang menggerakkan atau memutar bebannya. i dalam fluida kerja mengalami proses ekspansi, yaitu proses penurunan tekanan dan mengalir secara kontinu.
2.2. #o$%onen&ko$%onen Tu!"in 2.2.. Stato!
#tator turbin terdiri dari dua bagian, yaitu casing dan sudu diam ( fixed blade). amun untuk tempat kedudukan sudu!sudu diam yang pendek dipasang diapragma. a.
Casing
Casing atau shell adalah
suatu
"adah
berbentuk
menyerupai
sebuah tabung dimana rotor ditempatkan. Pada ujung casing terdapat ruang besar mengelilingi poros turbin disebut exhaust hood , dan diluar casing dipasang bantalan yang berfungsi untuk menyangga rotor. ". Sudu Teta% ' fixed blade(
#udu merupakan bagian dari turbin dimana kon-ersi energi terjadi. #udu terdiri dari bagian akar sudu, badan sudu dan ujung sudu. #udu kemudian dirangkai sehingga membentuk satu lingkaran penuh. #udu!sudu tetap dipasang melingkar pada dudukan berbentuk piringan yang disebut diapragma. Pemasangan sudu!sudu tetap ini pada diapragma
2
menggunakan akar berbentuk T sehingga memberi posisi yang kokoh pada sudu.
2.2.2. Roto!
+otor adalah bagian yang berutar terdiri dari poros dan sudu!sudu gerak yang terpasang mengelilingi rotor. umlah baris sudu gerak pada rotor sama dengan jumlah baris sudu diam pada casing. Pasangan antara sudu diam dan sudu gerak disebut tingkat ( stage). a. Po!os
Poros dapat berupa silinder panjang yang solid (pejal) atau berongga (hollow). Pada umumnya poros turbin sekarang terdiri dari silinder panjang yang solid. #epanjang poros dibuat alur!alur melingkar yang biasa disebut akar (root ) untuk tempat dudukan, sudu!sudu gerak (moving blade). ". Sudu )e!ak ' Moving Blades(
dalah sudu!sudu yang dipasang di sekeliling rotor membentuk suatu piringan. alam suatu rotor turbin terdiri dari beberapa baris piringan dengan diameter yang berbeda!beda, banyaknya baris sudu gerak biasanya disebut banyaknya tingkat. *. Bantalan ' Bearing (
$antalan berfungsi sebagai penyangga rotor sehingga membuat rotor dapat stabil/lurus pada posisinya didalam casing dan rotor dapat berputar dengan aman dan bebas. danya bantalan yang menyangga turbin selain bermanfaat untuk menjaga rotor turbin tetap pada posisinya juga menimbulkan kerugian mekanik karena gesekan. #ebagai bagian yang berputar, rotor memiliki kecenderungan untuk bergerak baik dalam arah radial maupun dalam arah aksial. arena itu rotor harus ditumpu secara baik agar tidak terjadi pergeseran radial maupun aksial yang berlebihan. omponen yang dipakai untuk keperluan ini disebut bantalan (bearing ).
2.+. Jenis Tu!"in Se*a!a U$u$ 2.+.. Tu!"in Ua%
3
Turbin uap adalah suatu alat yang memanfaatkan uap sebagai fluida untuk memutar turbin dengan pembakaran eksternal. idalam turbin uap pengubahan tenaga di dasarkan atas kecepatan uap. #ecara sederhana prinsip kerja turbin uap yaitu: mula!mula uap diekspansikan di dalam pipa pemancar, yaitu dengan jalan merubah tekanan uap yang tinggi menjadi kecepatan uap yang sangat cepat. engan kecepatan uap ini, digunakan untuk mendorong sudu jalan.. 2.+.2. Tu!"in )as
Turbin gas adalah suatu alat yang memanfaatkan gas sebagai fluida untuk memutar turbin dengan pembakaran internal. idalam turbin gas energi kinetik dikon-ersikan menjadi energi mekanik melalui udara bertekanan yang memutar roda turbin sehingga menghasilkan daya. #istem turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin gas. nergi ditambahkan di arus gas di pembakar, di mana udara dicampur dengan bahan bakar dan dinyalakan. Pembakaran meningkatkan suhu, kecepatan dan -olume dari aliran gas. emudian diarahkan melalui sebuah penyebar (nozzle) melalui baling!baling turbin, memutar turbin dan mentenagai kompresor. nergi diambil dari bentuk tenaga shaft, udara terkompresi dan dorongan, dalam segala kombinasi, dan digunakan untuk mentenagai pesa"at terbang, kereta, kapal, generator, dan bahkan tank. 2.+.+. Tu!"in Angin
Turbin angin adalah kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. ini turbin angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip kon-ersi energi dan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui yaitu angin. Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah mengubah energi mekanis dari angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan listrik. 2.+.,. Tu!"in Ai!
Turbin air dikembangkan pada abad %0 dan digunakan secara luas untuk tenaga industri untuk jaringan listrik. Turbin air aliran kedalam mempunyai susunan mekanis yang lebih baik dan semua turbin reaksi modern menggunakan
4
desain ini. Putaran massa air berputar hingga putaran yang semakin cepat, air berusaha menambah kecepatan untuk membangkitkan energi. Pada umumnya semua turbin air hingga akhir abad %0 (termasuk kincir air) merupakan mesin reaksi, tekanan air yang berperan pada mesin dan menghasilkan kerja. #ebuah turbin reaksi membutuhkan air yang penuh dalam proses transfer energi. liran air diarahkan langsung menuju sudu!sudu melalui pengarah, menghasilkan daya pada sirip. #elama sudu berputar, gaya bekerja melalui suatu jarak, sehingga menghasilkan kerja. alam proses ini, energi ditransfer dari aliran air ke turbin. Turbin air dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu turbin reaksi dan turbin impuls. epresisian bentuk turbin air, apapun desainnya, semua digerakkan oleh suplai tekanan air.
2.,. #lasi-ikasi Tu!"in
da banyak jenis dari turbin, namun berdasarkan penurunan tekanan dapat dibagi atas : 2.,.. Tu!"in Reaksi
Turbin reaksi digerakkan dengan air, yang merubah tekanan sehingga mele"ati turbin dan menaikkan energi. Turbin reaksi harus menutup untuk mengisi tekanan air (pengisap) atau mereka harus sepenuhnya terendam dalam aliran air. Pada turbin jenis ini, proses ekspansi (penurunan tekanan) fluida terjadi pada sudu!sudu pengarah (tetap) dan sudu!sudu penggerak (jalan). 1ontohnya : Turbin *rancis, Turbin aplan dan Turbin Propeller. a.
Tu!"in !an*is
Turbin francis merupakan jenis turbin merupakan jenis turbin tekanan lebih. #udunya terdiri atas sudu pengarah dan sudu jalan, yang keduanya terendam dalam air. Perubahan energi terjadi seluruhnya dalam sudu pengarah dan sudu gerak, dengan mengalirkan air ke dalam sebuah terusan atau dile"atkan ke dalam dengan mengalirkan air ke dalam sebuah cincin yang berbentuk spiral atau rumah keong. ".
Tu!"in #a%lan
Turbin aplan merupakan turbin tekanan yang spesial. #udu jalannya kemurniannya kecil dan pada saluran sudu jalan belokannya
5
kecil. #udu jalan dapat diatur saat bekerja, kedudukannya dapat diatur dan disesuaikan dengan tinggi jatuh air sehingga sesuai untuk pusat tenaga air pada aliran sungai. #udu roda jalan turbin aplan mirip roda propeller, yang letak sudunya terpisah jauh satu sama lainnya. *. Tu!"in Propeller
Pada
dasarnya
turbin
propeller
terdiri
dari
sebuah propeller (baling!baling), yang sama bentuknya dengan baling! baling kapal laut, yang dipasang pada tabung setelah pipa pesat. Turbin propeller biasanya mempunyai tiga sampai enam sudu, biasanya tiga sudu untuk turbin yang mempunyai head sangat rendah dan aliran air diatur
oleh
sudu
statis atau wicket gate yang dipasang
tepat di
hulu propeller . Turbin propeller ini dikenal sebagai fixed blade axial flow turbine karena sudut sudu rotornya tidak dapat diubah. fisiensi operasi turbin pada beban sebagian ( part-flow) untuk turbin jenis ini sangat rendah.
2.,.2. Tu!"in I$%uls
Turbin impuls merubah aliran semburan air. #emburan turbin membentuk sudut yang membuat aliran turbin. Hasil perubahan momentum (impuls) disebabkan tekanan pada sudu turbin. #ejak turbin berputar, gaya berputar melalui kerja dan mengalihkan aliran air dengan mengurangi energi. #ebelum mengenai sudu turbin, tekanan air (energi potensial) dikon-ersi menjadi energi kinetik oleh sebuah nosel dan difokuskan pada turbin. Tidak ada tekanan yang dirubah pada sudu turbin, dan turbin tidak memerlukan rumahan untuk operasinya. Hukum kedua e"ton meng2ambarkan transfer energi untuk turbin impuls. Turbin impuls paling sering digunakan pada aplikasi turbin tekanan sangat. Pada turbin jenis ini, proses ekspansi (penurunan tekanan) fluida terjadi pada sudu!sudu tetap turbin. 1ontohnya : #cre", Turgo, Crossflow dan Turbin Pelton. a.
Tu!"in Tu!go
Turbin Turgo dapat beroperasi pada head 34 s/d 344 m. #eperti turbin pelton turbin turgo merupakan turbin impuls, tetapi sudunya berbeda. Pancaran air dari no5el membentur sudu pada sudut '4 o.
6
ecepatan putar turbin turgo lebih besar dari turbin Pelton. kibatnya dimungkinkan transmisi langsung dari turbin ke generator sehingga menaikkan efisiensi total sekaligus menurunkan biaya pera"atan. ".
Tu!"in Crossflow
#alah satu jenis turbin impuls ini juga dikenal dengan nama Turbin &ichell!$anki yang merupakan penemunya. #elain itu juga disebut Turbin 6sberger
yang
merupakan
perusahaan
yang
memproduksi
turbin crossflow. Turbin crossflow dapat dioperasikan pada debit '4 liter/sec hingga %4 m3/sec dan head antara % s/d '44 m. Turbin memasukan air ke sudu turbin secara radial. ir dialirkan mele"ati sudu!sudu jalan yang membentuk silinder, pertama!tama air dari luar masuk ke dalam silinder sudu!sudu dan kemudian dari dalam ke luar. adi kerjanya roda jalan turbin ini adalah seperti turbin pelton yaitu hanya sebagian sudu!sudu saja bekerja mebalikkan aliran air. Turbin Crossflow menggunakan
no5el
persegi
panjang
yang
lebarnya sesuai dengan lebar runner . Pancaran air masuk turbin dan mengenai sudu sehingga terjadi kon-ersi energi kinetik menjadi energi mekanis. ir mengalir keluar membentur sudu dan memberikan energinya (lebih
rendah
dibanding
saat
masuk)
kemudian
meninggalkan
turbin. Runner turbin dibuat dari beberapa sudu yang dipasang pada sepasang piringan paralel. *.
Tu!"in Screw
Turbin scre" merupakan pembalikan dari fungsi pompa scre". pompa secre" sendiri ditemukan oleh seorang ilmu"an yunani telah lebih dari '% abad yang lalu dan sampai saat ini pompa ini masih dipakai. pada a"alnya
archimedes
menciptakan
pompa
ini
bertujuan
untuk
mengeluarkan air dari bagian dalam kapal. emudian archimedes sendiri merancang ulang pompa ini untu digunaan untuk menaikkan air dari sungai. d.
Tu!"in Pelton
Turbin Pelton disebut juga turbin impuls atau turbin tekanan rata atau turbin pancaran bebas karena tekanan air keluar nosel sama dengan
7
tekanan atmosfer. alam instalasi turbin ini semua energi (geodetik dan tekanan) dirubah menjadi kecepatan keluar nosel. nergi yang masuk kedalam roda jalan dalam bentuk energi kinetik. etika mele"ati roda turbin, energi kinetik tadi dikon-ersikan menjadi kerja poros dan sebagian kecil energi ada yang terlepas dan ada yang digunakan untuk mela"an gesekan dengan permukaan sudu turbin. #emua energi tinggi dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan. Turbin Pelton biasanya berukuran besar. Hal ini dapat dimaklumi karena turbin tersebut dioperasikan pada tekanan tinggi dan perubahan momentum yang diterima oleh sudu!sudu turbin sangat besar, sehingga dengan sendirinya struktur turbin harus kuat. Pada turbin Pelton, semua energi tinggi temapta dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin telah diubah menjadi enrgi kecepatan. Turbin Pelton terdiri dari dua bagian utama yaitu nosel dan roda jalan (runner ). osel mempunyai beberapa fungsi, yakni mengarahkan pancaran air ke sudu turbin, mengubah tekanan menjadi energi kinetik dan mengatur kapasitas kecepatan air yang masuk turbin. arum yang terdapat pada nosel berguna untuk mengatur kapasitas air dan mengarahkan konsentrasi air yang terpancar dari mulut nosel. Panjang jarum sangat menentukan tingakt konsentrasi dari air, semakin panjang jarum nosel maka air akan emakin terkonsentrasi untuk memancarkan ke sudu jalan turbin. +oda jalan pada turbin berbentuk pelek (rim) dengan sejumlah sudu disekelilingnya. Pelek ini dihubungkan dengan poros dan seterusnya akan menggerakan generator. #udu turbin Pelton berbentuk elipsoida atau disebut juga dengan bucket dan ditengahnya mempunyai pemisah air ( splitter ).
2./. TURBIN PELTON
8
Turbin 7mpuls atau turbin tekanan sama dengan yang dirancang dan dikembangkan pertama kali oleh
Leste! A. Pelton '021&10 ), sehingga
dinamakan Tu!"in Pelton. Turbin Pelton juga dikenal sebagai turbin pancaran bebas, karena aliran yang keluar dari nosel, tekanannya adalah sama dengan tekanan atmosfer di sekitarnya. #emua energi ketinggian tempat ( H ) dan tekanan ketika masuk ke sudu turbin diubah menjadi energi kecepatan. Pancaran air yang keluar dari nosel akan mengenai bagian tengah!tengah penampang sudu yang mempunyai penampang
berbentuk
dimaksudkan agar
ca"an!belah
biasa
elips.
$entuk
membalikkan pancaran
penampang air
demikian
dengan baik
dan
membebaskan sudu!sudu dari gaya samping. engan mengatur pancaran air yang diperoleh akibat ketinggian tempat ( H ) dan tekanan air tertentu, maka akan didapatkan putaran roda turbin dengan kecepatan (u). engan kata lain, berputarnya roda turbin dengan kecepatan (u) ini adalah akibat adanya suatu gaya ( F ) yang bekerja pada roda turbin tersebut yang disebabkan oleh kecepatan semburan air (V) melalui nosel.
)a$"a! . Tu!"in Pelton
$esarnya gaya ( F ) yang diberikan kepada roda Pelton melalui sudu roda turbinnya secara teoritis dapat dituliskan dalam bentuk persamaan sebagai berikut:
9
F ρ ! (V =
−
u )(%
−
)
cos β
Hubungan besarnya gaya ( F ) yang diberikan pada sudu turbin dengan kecepatan linier roda turbin (u) akan diperoleh suatu daya teoritis turbin yang diturunkan dalam bentuk persamaan: " t F .u ρ .!.u ( V =
=
−
u )(%
−
cos β )
dengan: " t
8 daya teoritis yang diberikan pada roda turbin Pelton 9 " .
F
8 gaya air yang diberikan pada roda turbin Pelton 9 " .
ρ
8 massa jenis air 9kg#cm$.
!
8 debit air 9liter#menit .
V
8 kecepatan semburan air 9m#det .
u
8 kecepatan linier roda turbin 9m#det .
cos β 8 sudut ember 8 cos %;<° 8 4,0=.
ari persamaan diatas adalah V (kecepatan semburan air), kalau noselnya sempurna maka seluruh ketinggian (head ) diubah menjadi kecepatan semburan air dengan rumus: V % &' ( g ( H) *#'. amun pada kenyataannya, ada kerugian pada nosel sebesar ' sampai >? yang digunakan oleh koefisien kecepatan (Cv), sehingga: V Cv ( '. g . H )
%/ '
=
dengan: V 8 kecepatan semburan air 9m#det . Cv 8 koefisien kecepatan (+,' - +,.). g 8 gaya gra-itasi (,. m#det '). H 8 tinggi air jatuh ( Head ) 9m. #edangkan kecepatan linier roda turbin (u) seperti terlihat pada gambar %, ditulis dalam bentuk persamaan: u
=
'.π .n.r
dengan:
10
n 8 putaran roda turbin 9rpm. r 8 jari!jari roda turbin 9m. aya teoritis suatu turbin impuls merupakan fungsi parabolik dari kepesatan sudu/ember u dan mencapai maksimum bila dp/du 8 4, atau: u
=
'.π .n.r
% 'V
=
1iri lain dari turbin Pelton adalah layaknya turbin impuls, maka turbin ini mempunyai hulu ( Head ) yang tinggi namun mempunyai kecepatan spesifik (n/) yang relatif rendah. ecepatan spesifik suatu turbin adalah merupakan dasar untuk menentukan besaran!besaran selanjutnya dalam merancang turbin Pelton, seperti miasalnya untuk mendapatkan tinggi air jatuh yang maksimum ( H max), jumlah sudu roda turbin, jumlah nosel, perbandingan diameter lingkaran sudu yang kena pancaran air dengan diameter pancaran air ( 0#d ), randemen (η ) yang diharapkan, kondisi kerja turbin, dll. alam bentuk persamaan kecepatan spesifik turbin (n @) ditulis sebagai berikut:
n/
=
n V H 3 A
dengan: n 8 kecepatan roda turbin yang ditentukan 9rpm. V 8 kapasitas air 9m$ #det . H 8 tinggi air jatuh 9m.
$ila disebutkan, maka kecepatan spesifik (n/) suatu turbin adalah jumlah putaran roda turbin yang bekerja pada tinggi air jatuh ( H 8 % m) dan kapasitas air (V 8 % m#detik ) dengan jumlah putaran yang tertentu (n#menit ). alam keterangan diatas telah dibahas mengenai daya turbin secara teoritis. aya yang dihasilkan dari persamaan tersebut dapat dikatakan sebagai input dari suatu proses. ika daya turbin tadi dihubungkan pada suatu sistem aplikasi (generator listrik, pompa, baling!baling, dll), maka daya turbin akan berubah menjadi daya poros (output). aya poros terjadi karena adanya beban (dari sistem aplikasi) ke poros dinamometer proni ( p). alam bentuk persamaan ditulis sebagai berikut:
11
" p 1 t .ω =
dengan: " p 8 daya poros 9watt . 1t 8 momen puntir 9 "m.
ω 8 kecepatan sudut 8 'π (n#2+ 9rad#det . n 8 putaran poros turbin 9rpm
fisiensi Turbin
η T % " p # " T
2.3. 4ETODE PERCOBAAN 2.3.. Siste$ Tu!"in Pelton
Turbin
Pelton
adalah
merupakan
turbin
air
jenis
impuls yang
memanfaatkan air sebagai fluida kerjanya. *luida ini akan menimbulkan suatu besaran daya setelah memutarkan sudu!sudu roda turbin dengan kecepatan tertentu. Bntuk mengetahui seberapa besar prestasi atau efisiensi daya yang dihasilkan dari perputaran roda turbin yang dipengaruhi oleh kecepatan aliran fluida, maka telah dirancang dan dibuat suatu alat turbin Pelton dalam skala laboratorium (pemodelan). da pun sistem pengujian yang dirancang dan dibuat diperlihatkan dalam bentuk blok diagram.
Hasil akhir yang diperoleh dari sistem pengujian adalah nilai momen puntir (torsi). ilai momen puntir ini diperoleh melalui beberapa tahap, dimulai dari mengaktifkan 3ower 4uppl5, sehingga seluruh sistem yang menggunakan sarana listrik berfungsi, misalnya mulai dari C5clo Converter yang berfungsi untuk mengubah kecepatan putaran motor pompa air sentrifugal, Pompa ir, dan juga panel tampilan R31 dan temperatur. #elanjutnya Pompa ir akan menghisap air dari $ak ir dalam jumlah tertentu yang terbaca melalui +otameter. Pancaran air yang keluar dari nosel akan mengenai +oda Turbin sehingga berputar. Proses pengambilan data dimulai dengan mencatat semua -ariabel yang diperlukan, misalnya kecepatan a"al roda turbin, temperatur air saat masuk dan keluar dari roda turbin, juga harga a"al dari dinamometer . #etelah semua data dicatat, proses
12
pengujian dilakukan yaitu dengan mengaktifkan Bnit +em dengan tekanan tertentu, sehingga poros turbin tidak sampai berhenti. Hal ini dimaksudkan untuk mendapatkan harga kecepatan akhir dari roda turbin yang berguna sebagai salah satu faktor untuk mengetahui efisiensi daya poros turbin tersebut. #elain itu hasil dari pengereman tadi adalah untuk mendapatkan momen puntir (torsi), yaitu dengan mengalikan harga akhir dinamometer dan dengan jarak lengannya.
#istem pengujian Turbin Pelton diperlihatkan pada gambar di ba"ah i ni:
)a$"a!&2. )a$"a! Siste$ Pengu5ian Tu!"in Pelton
2.3.2. P!insi% #e!5a
#eperti telah disinggung di atas sistem pengujian mesin, bah"a hasil akhirnya adalah berupa momen puntir (torsi) dari poros turbin. dapun metoda yang digunakan untuk mendapatkan harga momen puntir tadi, adalah dengan menggunakan metoda dinamometer proni atau gesekan. 2esekan yang dimaksud di sini adalah melakukan cengkeraman atau pengereman terhadap piringan (disc brake) yang diputar oleh poros turbin sehingga terjadi penurunan kecepatan dari sebelumnya. gar dapat mengetahui berapa besarnya gaya sentripetal akibat 13
pengereman ini, unit rem dihubungkan pada alat ukur gaya (dinamometer) oleh lengan dinamometer ( 6). engan mengalikan besar gaya yang terbaca pada dinamometer dengan jarak radius lengan dinamometer, maka diperoleh momen puntir poros. #elanjutnya dengan mengalikan harga momen puntir ( 1 t) ini dengan kecepatan sudut roda turbin ( ω ), akan diperoleh daya poros ( " p). #alah satu dari beberapa parameter lain yang turut berperan terhadap terjadinya daya poros ( " p) adalah besarnya kecepatan aliran fluida. #eberapa besar pengaruh parameter tersebut diatas, maka dilakukan pengujian dengan mengatur kecepatan aliran fluida melalui sarana putaran pompa air sentrifugal yang dikontrol oleh 1yclo 1on-erter.
2.3.+. S%esi-ikasi Alat
+ealisasi rancangan sistem pengujian Turbin Pelton secara fisik memperlihatkan Bnit Turbin Pelton skala laboratorium yang memiliki dimensi keseluruhan yaitu, panjang %<4 cm, lebar >4 cm, dan tinggi dari permukaan lantai %A4 cm. Terdapat > bagian utama (kecuali rangka meja), yaitu mulai dari panel kontrol hingga bak air. Bntuk lebih jelasnya, bagian!bagian tersebut dapat dilihat pada poin 77 yaitu mengenai ata/#pesifikasi &esin.
2.3.,. Langka6&langka6 Pe!*o"aan 7
•
Hubungkan kabel daya pada jala!jala listrik yang telah disediakan
•
6n!kan in-erter dan atur putaran pompa
•
Tentukan tekanan air dari pompa
•
Cakukan pengukuran momen puntir dengan dinamometer
2.8. »
PERHITUN)AN&PERHITUN)AN
aya Teoritis: " T u
8 kecepatan linier roda turbin 9m#det
u
8 ' π n r
n
8 putaran roda turbin 9rpm, lihat takometer
r
8 jari!jari roda turbin 9m
14
»
!
8 debit air 9liter#menit , pengukuran pada rotameter
V
8 kecepatan semburan air 9m#det
V
8 C V &'H)*#'
H
8 3 ' 7 3 *
3 *
8 tekanan air pada udara sekitar
3 '
8 tekanan air pada pompa, liat pada panel indicator(
ρ
8 massa jenis air 9 g#cm$, lihat tabel pada temperatur ruang
g
8 gaya gra-itasi
aya poros: " p " p
8 1t ' π # 2+ n
1t
8 moment puntir dinamometer 9 "m
1t
8 F(6
engan:
»
F
8 gaya pada beban 9 "
6
8 panjang lengan dinamometer (+,*'8 m)
n
8 putaran poros 9rpm takometer
fisiensi turbin: ηt "p
η t 8
"t
15
