oleh: aditiya dani churniawan …digilib.its.ac.id/public/its-nondegree-10346-presentation.pdf ·...
TRANSCRIPT
Oleh:Oleh:Oleh:Oleh:ADITIYA DANI CHURNIAWANADITIYA DANI CHURNIAWANADITIYA DANI CHURNIAWANADITIYA DANI CHURNIAWAN
2106030072106030072106030072106030072222
Dosen Dosen Dosen Dosen Pembimbing:Pembimbing:Pembimbing:Pembimbing:Dr. Ir. HERU Dr. Ir. HERU Dr. Ir. HERU Dr. Ir. HERU MIRMANTO,MTMIRMANTO,MTMIRMANTO,MTMIRMANTO,MT
D III TEKNIK MESIN FTI-ITS
Latar Belakang
DIII TENIK MESIN FTI-ITS
• Listrik merupakan kebutuhan utama manusia dalamsegala aktifitas.
• PLTMH merupakan pembangkit listrik yang ramahlingkungan
• Indonesia mempunyai sumber energi air yangsangat besar untuk dimanfaatkan sebagai PLTMH
DIII TENIK MESIN FTI-ITS
Permasalahan bagaimana melakukan perancanganturbin air crossflow yang digunakan sebagaipembangkit tenaga mikro hidro. Berdasarkan kondisiyang ada di lapangan head (H) 10 m dan kapasitas(Q) 4 in.
Rumusan Masalah
DIII TENIK MESIN FTI-ITS
Tujuan
� Pemilihan jenis turbin� Menghitung kecepatan air keluar pipa penstock.� Melakukan perhitungan dimensi turbin antara lain:
diameter luar (D1), diameter dalam (D2), lebar (b)dan jumlah sudu (z)
� Luasan pancaran nozzle.� Perhitungan dan perencanaan diameter poros dan
dimensi pasak, bearing
DIII TENIK MESIN FTI-ITS
Batasan Masalah
�Aliran dalam keadaan steady.�Air dianggap sebagai fluida incompressible (ρ)
konstan.�Tidak ada perubahan energi dalam.�Kapasitas aliran konstan�Bahan pipa penstock PVC (smooth pipe)�Asumsi-asumsi yang diambil:� Efisiensi turbin 80 %� Putaran yang dihasilkan turbin 300 rpm
DIII TENIK MESIN FTI-ITS
Diagram Alir Tugas Akhir
Studi Literatur Survey data di lapangan (head dandiameter pipa penstock)
Penentuan kecepatan awal
Perhitungan Kecepatansesungguhnya
tidak
Perhitungan Daya turbin, dimensi runner, jumlah
sudu
Perhitungan Diameter poros, dimensi pasakdan bearing
ya
kesimpulan
selesai
DIII TENIK MESIN FTI-ITS
PerhitunganPerhitungan kecepatan (V)
� � 7,185 �� �� � ���
Kecepatan air ditentukan
� 0,3164���.��
Hl = Head lossHl = Hlmayor + Hlminor
�� � . �� . ��
2� � �. ��2�
Heff =H-Hl
� � �2. �. ��
tidak
Tabel perhitungan kecepatan
DIII TENIK MESIN FTI-ITS
Perhitungan
Perhitungan kecepatan awal
� � � � Perhitungan Daya Air
!�" � ����Perhitungan Daya Turbin
0.05825 %3�
1,5 &'())
*+ � !�" � ƞ+ 1,2 &'())
DIII TENIK MESIN FTI-ITS
Perhitungan Kecepatan Tangensial Roda Turbin - � �
2 � 3,6 %�
Perhitungan Diameter Luar Turbin (D1)
- � . �2 D1 = 0,23 m
Perhitungan Diameter Dalam Turbin (D2)
�� � �/1.4 D2 = 16.3
DIII TENIK MESIN FTI-ITS
Segi tiga kecepatan
Perhitungan komponen kecepatan padasudu bagian luar
� Perhitungan kecepatan relatif• Kecepatan absolut
• Kecepatan tangensial
0/ � � � 7,185 %�
-/ � 3,6 %�
DIII TENIK MESIN FTI-ITS
Segi tiga kecepatann
Perhitungan Sudut α1
c1 cos α1 = u1 + w1 cos (180-β1)α1 = 34.34
Kecepatan Absolute ke Arah Tangensial (c1u)
c1u = c1 cos α1 c1u = 5,93 m/sec
DIII TENIK MESIN FTI-ITS
Segi tiga kecepatann
c12 = u1
2 + w12 + 2 u1 w1 cos (180 – β1)
w1 = 4,68 m/sec
DIII TENIK MESIN FTI-ITS
Segi tiga kecepatan
Perhitungan Komponen Kecepatan pada Sudu Bagian Dalam
Kecepatan Tangensial (u2)
u2 = 2,57 m/sec
Kecepatan Relatif (w2)
w2 = 9,1732 m/sec
DIII TENIK MESIN FTI-ITS
Segi tiga kecepatan
Kecepatan Absolute
β2 α2 U2
W2 C2
c2 = 9,5253 m/sec
Perhitungan Sudut α2
c2u = u2 = c2 cos α2 α2 = 74,37o
DIII TENIK MESIN FTI-ITS
Perancangan turbin
Perhitungan Jumlah Sudu
Zmin = 2 × π × tan α2α2 = 74,37o
Zmin = 23 buah sudu
Perhitungan Lebar Turbin Dari persamaan Continuitas:
A= 0,01245 m2
A =
Sehingga untuk jumlah sudu Z = 23, maka
B = 39,8 cm
DIII TENIK MESIN FTI-ITS
Gaya yang bekerja
23 � ��40/3 5 0�36F8 � mr.�
Berat Runner
m � ;2 � < � ��� � )=>?@4 � A. )?3=3. B. CD � �EFGH4IJKJ /�/�6
b = Lebar runner 0,398 mr =panjang kelengkungan sudu0,0345mz = jumlah sudu 23 buahtdisk= tebal disk 0,002 mtsudu= tebal sudu 0,002m
DIII TENIK MESIN FTI-ITS
Perancangan turbin
Perhitungan Diameter Poros
dM N 10,2NPsyp. MU� � MV�/WdM N X10,2NPsyp. �MU� � MV�Y/W D (diameter poros) = 1 inc
W (lebar pasak) = 0.25 inc
Perhitungan Dimensi Pasak
F � 2MVdMSyarat supaya pasak aman
ZM [ |ZM| 2MVWLdM [ 0.577 sypNP
L N 2. MV. NPw. dM . syp. 0,577
DIII TENIK MESIN FTI-ITS
Perancangan turbin
Perencanaan Bearing
FF � F�̀ � Fa�FF � �F�̀ � Fa�
FF � 39 lb P � FM X � V � FF � Y � FiP � FM4X � V � FF � Y � Fi6P � 23,4 lb
d (inside diameter) = 40 mm
D (outside diameter) = 90 mm
Jari-jari villet maximum = 0,054 inc
Lebar (B) = 23 mm
Basic Static Load
Ratings (Co) = 2740 lbf
Basic Dynamic Load
Ratings (C) = 5110 lbf
Faktor X = 0,4
V faktor putaran = 1 (ring dalam
berputar)
Fs = 1,5 (Karena beban kejut relatif kecil)
L/�j � CP
U� 10l
60. nL/�j � nCPo
U� 10l
60. nPerhitungan Umur Bantalan
L/�j � 13,9 � 10ljam
DIII TENIK MESIN FTI-ITS
KESIMPULAN
1. Daya air (WHP) sebesar 1,5 Kw.
2. Daya turbin yang dihasilkan sebesar 1,2 Kw.
3. Diameter luar turbin 23 cm dan diameter dalam
turbin 16,3 cm.
4. Sudut kelengkungan sudu β1 = 120° dan β2 =
90°.
5. Lebar turbin (B) 40 cm.
6. Jumlah sudu impeller (z) 23 buah.
7. Berat runner 6,3 kg.
8. Diameter poros 1 in atau 2.54 cm
9. Jam kerja bearing 13,3x106 jam kerja.
DIII TENIK MESIN FTI-ITS