SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015
Kuta, 29-30 Oktober 2015 | 1351
1 2
3 4
5 6
7 8
9 10
11 12
r
1
r
2
a
SUDU SEGITIGA
POROS TURBIN
ARAH PUTARAN
Sudut antar sudu
t
Jarak antar sudu
Volume sudu
a
Gambar 2. Model Turbin Air Sudu SegitigaJasa et al., 2014
Sedangkan besarnya sudut antar sudu dapat dihitung dengan 2πN = 360N. Misalkan desain turbin air dengan jumlah sudu N sebanyak 32, masing-masing menempati posisi sudut mulai dari 0o sampai
dengan 360
o
. Maka jarak antar sudu dibuat dengan sudut kelipatan 11.25
o
. Nilai sudut 11.25
o
didapatkan dari nilai satu putaran kincir air 360
o
dibagi dengan jumlah sudu N 32.
2.3 Parameter Disain Turbin Model Banki
Turbin Banki terdiri dari dua bagian utama turbin yaitu nozzle dan runner. Nozzle merupakan bagian yang diam sedangkan runner merupakan bagian yang bergerak. Runner dibuat dari dua buah piringan sejajar
yang digabungkan oleh sederetan sudu melengkung di bagian tepi. Teori tentang turbin BankiMockmore and Merryfield, 1949 ditulis pada bulletin series no.25 Engineering Experiment station Oregon state
system of higher Education Februari 1949. Pada penelitian dilakukan eksperimen dengan membuat model analisis matematika dan model eksperimen. Tujuan pembuatan modul eksperimen ini adalah untuk
membandingkan daya keluaran, besarnya efisiensi dan RPM dari setiap model. Data parameter dari modul eksperimen turbin dibuat sama seperti; diameter turbin D
1
, lebar turbin W, jumlah sudu N, debit air Q dan beban generator, kecuali sudut kelengkungan sudu.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Efisiensi turbin sudu segitiga didapatkan dari perbandingan daya keluaran dan daya masukan. Persamaan daya masukan turbin adalah
H Q
g P
in
r 2
Dimana ρ adalah density air kgm
3
, g adalah gaya gravitasi ms
2
, Q adalah debit air m
3
s dan H adalah ketinggian m. Volume air maksimal yang tertahan pada turbin adalah sama dengan luasan LAM
1
m
2
persamaan luasan dikalikan dengan lebar turbin W m didapatkan V
LAM1
m
3
lalu dikalikan dengan kecepatan aliran air saat masuk ke turbin v
1
ms. Dalam hal ini sebanding dengan debit air Q m
3
s dikalikan dengan Hm maka didapatkan persamaan 3
1 2
2 2
1 2
1 in
3 Kecepatan anguler ω dalam rads dari roda dihitung dari jumlah putaran per menit RPM dari
turbin, maka didapatkan 4
SEMINAR NASIONAL SAINS DAN TEKNOLOGI 2015
1352 | Kuta, 29-30 Oktober 2015 Torsi dari poros turbin τ Nm dihasilkan dari gaya F dari air yang menabrak sudu dari turbin N
dan lengan momen m yang mana dalam kasus ini jari-jari roda r. Gaya F adalah sama dengan perbedaan massa yang ditentukan dari beban dua kuadrat waktu sama dengan percepatan gravitasi maka torsi
5 Maka persamaan
6 7
8 Dengan mensubstitusi persamaan 8 dengan persamaan 7 dan persamaan 3 maka didapatkan
persamaan
⎟ ⎠
⎞ ⎜
⎝ ⎛
− +
+ =
1 2
2 2
1 2
1 2
1 3
3 2
8 6
v r
r r
r W
r r
V n
LAM
h 9
Bila persamaan VLAM
3
disubstitusikan kepersamaan 9 untuk turbin sudu segitiga dimana Maka didapatkan
⎟⎟ ⎠
⎞ ⎜⎜
⎝ ⎛
− +
+ −
=
2 2
2 1
2 1
1 2
1 2
2 2
1
3 2
245 .
2 r
r r
r v
N r
r r
r n
h 10
Dimana n adalah RPM putaran per menit yang direncanakan, r
1
jari-jari luar turbinm, r
2
jari-jari dalam turbinm, N adalah jumlah sudu, v
1
adalah kecepatan aliran air saat masuk ke dalam turbin ms.
Efisiensi sebuah turbin Banki dapat dihitung berdasarkan perbandingan daya keluaran dengan daya masukkan. Berikut adalah persamaan daya untuk turbin adalah sebagai berikut :
11
Gambar 3. Diagram kecepatan dari turbin 8599C5= Perera and Borges, n.d.
