29
4.2.5. Perhitungan koefisien daya C
p
Untuk mengetahui perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh kincir angin Pk dengan daya yang dihasilkan oleh angin Pa, dapat dicari dengan
Persamaan 10 pada Sub Bab 2.3.5 yaitu :
C
p
= x 100
dengan : P
k
= daya yang dihasilkan kincir watt. P
a
= daya yang dihasilkan angin watt.
maka dengan daya kincir 16,704 watt dan daya angin 129,686 watt besarnya koefisien daya C
p
adalah :
C
p
= x 100
= x 100
= 12,88
Sehingga didapatkan nilai Cp sebesar 12,88 .
30
Tabel 4.1 Data percobaan kincir angin Savonius dengan sudu standard
Posisi No. Kec. Angin v
Putaran Poros n Suhu
Gaya Pengimbang F ms
Rpm C
Kg 1
7,49 206
27,9 0,4
2 7,66
176 27,9
0,52 3
7,67 119
27,9 0,65
4 7,72
66,8 28,1
0,67 5
7,79 58
28,3 0,68
6 7,80
49,8 28,3
0,71 7
7,74 47
28,4 0,71
8 7,87
43,6 28,6
0,72
1 9
6,98 172
28,7 0,38
10 7,03
145 28,8
0,49 11
7,13 82
29 0,55
12 7,11
58,6 29
0,57 13
7,08 45,7
29 0,6
14 7,12
39,8 28,8
0,62 15
7,15 39,1
28,7 0,65
2 16
6,45 138
28,5 0,36
17 6,45
97,1 28,8
0,43 18
6,51 51,1
28,5 0,46
19 6,55
41,2 28,5
0,48 20
6,55 35,8
28,6 0,5
21 6,59
29 28,8
0,52
3 22
5,95 83,3
28,9 0,32
23 6,00
46,6 28,8
0,34 24
6,05 32,2
29,1 0,39
25 6,07
23,8 28,8
0,42 26
6,04 20,6
29 0,43
4 27
5,46 45,7
29 0,26
28 5,47
28,3 28,9
0,3 29
5,51 17,3
29 0,32
panjang lengan torsi 20 cm.
31
Tabel 4.2 Data percobaan kincir angin Savonius dengan sudu modifikasi
Posisi No. Kec. Angin v
Putaran Poros n Suhu
Gaya Pengimbang F ms
Rpm C
Kg 1
7,55 229
28,6 0,41
2 7,62
197 28,5
0,53 3
7,61 169
28,7 0,62
4 7,59
146 28,8
0,69 5
7,35 117
28,8 0,7
6 7,39
81,1 28,9
0,72 7
7,53 64,5
29,2 0,77
8 7,61
55 29,1
0,79
1 9
7,13 218
29 0,39
10 7,29
188 28,8
0,53 11
7,43 162
29 0,63
12 7,38
133 29,1
0,67 13
7,36 64,1
29,1 0,7
14 7,43
57,5 29,3
0,74 15
7,50 49,1
29,7 0,75
2 16
6,71 184
29,6 0,38
17 6,96
155 29,9
0,5 18
6,86 118
29,4 0,56
19 6,88
61,7 29,1
0,57 20
6,86 51,1
29,4 0,61
21 6,93
41,4 29,4
0,63
3 22
6,20 146
29,5 0,35
23 6,31
111 29,8
0,44 24
6,40 73
29,5 0,47
25 6,40
51,5 30,2
0,49 26
6,53 41,4
29,9 0,52
27 6,46
31,9 30,4
0,55
4 28
5,74 108
30,6 0,33
29 5,79
57,4 30,7
0,36 30
5,81 44,2
31,2 0,39
31 5,84
33,5 30,9
0,41 32
5,82 30,8
30,7 0,43
panjang lengan torsi 20 cm.
32
4.3. Data Hasil Perhitungan
Dengan menggunakan langkah perhitungan seperti Sub Bab 4.2, maka untuk hasil pengolahan dan perhitungan data yang lain ditunjukan dalam Tabel 4.3 dan
Tabel 4.4. Tabel 4.3 Data hasil perhitungan kincir angin Savonius dengan sudu standard
Posisi No. Torsi
Daya Angin Daya Kincir Koefisien daya tsr
Kg.cm Nm Pa
Pk Cp
watt watt
1 7,9
0,78 130
16,7 0,13
12,9 1,01 2
10,4 1,02
138 18,8
0,136 13,6 0,84 3
12,9 1,27
139 15,7
0,11 11,3 0,57
4 13,4
1,32 142
9,19 0,07
6,48 0,32 5
13,6 1,33
146 8,1
0,06 5,56 0,27
6 14,1
1,38 146
7,21 0,05
4,94 0,23 7
14,2 1,39
143 6,85
0,05 4,8
0,22 8
14,3 1,4
150 6,41
0,04 4,27
0,2
1 9
7,64 0,75
105 13,5
0,13 12,9
0,9 10
9,8 0,96
107 14,6
0,14 13,7 0,76
11 11,1
1,09 112
9,32 0,08
8,36 0,42 12
11,4 1,12
110 6,86
0,06 6,22
0,3 13
12 1,18
109 5,63
0,05 5,16 0,24
14 12,4
1,22 111
5,06 0,05
4,57 0,21 15
13 1,28
112 5,22
0,05 4,65
0,2
2 16
7,2 0,71
82,4 10,2
0,12 12,4 0,78
17 8,6
0,84 82,5
8,57 0,1
10,4 0,55 18
9,2 0,9
85 4,83
0,06 5,68 0,29
19 9,6
0,94 86,4
4,06 0,05
4,69 0,23 20
10 0,98
86,6 3,67
0,04 4,24
0,2 21
10,4 1,02
88 3,1
0,04 3,52 0,16
3 22
6,4 0,63
64,6 5,47
0,09 8,47 0,51
23 6,8
0,67 66,4
3,25 0,05
4,90 0,28 24
7,8 0,77
68,1 2,58
0,04 3,78
0,2 25
8,4 0,82
68,6 2,06
0,03 3,00 0,14
26 8,6
0,84 67,8
1,82 0,03
2,68 0,13 4
27 5,2
0,51 50
2,44 0,05
4,89 0,31 28
6 0,59
50,3 1,74
0,04 3,47 0,19
29 6,4
0,63 51,3
1,14 0,02
2,22 0,12
33
Tabel 4.4 Data hasil perhitungan kincir angin Savonius dengan sudu modifikasi
Posisi No.
Torsi Daya Angin
Daya Kincir Koefisien daya
tsr Kg.cm
Nm Pa
Pk Cp
Watt Watt
1 8,17
0,8 132
19,2 0,15
14,6 1,11
2 10,6
1,04 136
21,5 0,16
15,8 0,95
3 12,4
1,22 136
21,5 0,16
15,9 0,81
4 13,7
1,34 134
20,6 0,15
15,3 0,71
5 14
1,37 122
16,8 0,14
13,8 0,58
6 14,4
1,41 124
12 0,1
9,64 0,4
7 15,4
1,51 131
10,2 0,08
7,79 0,31
8 15,8
1,55 135
8,92 0,07
6,60 0,27
1 9
7,7 0,76
111 17,2
0,16 15,5
1,12 10
10,6 1,04
119 20,5
0,17 17,2
0,95 11
12,7 1,24
126 21,1
0,17 16,8
0,8 12
13,4 1,31
123 18,3
0,15 14,8
0,66 13
14 1,38
123 9,23
0,08 7,54
0,32 14
14,8 1,45
126 8,73
0,07 6,96
0,28 15
15 1,47
129 7,56
0,06 5,85
0,24
2 16
7,6 0,75
92,7 14,3
0,15 15,4
1 17
9,97 0,98
103 15,8
0,15 15,3
0,81 18
11,1 1,09
98,8 13,5
0,14 13,7
0,63 19
11,4 1,12
100 7,22
0,07 7,21
0,33 20
12,1 1,19
98,9 6,35
0,06 6,42
0,27 21
12,6 1,24
102,1 5,36
0,05 5,24
0,22
3 22
6,9 0,68
72,9 10,4
0,14 14,2
0,87 23
8,8 0,86
77 10,1
0,13 13,06
0,65 24
9,4 0,92
80 7,04
0,09 8,78
0,42 25
9,77 0,96
80,2 5,16
0,06 6,44
0,3 26
10,4 1,02
85,2 4,43
0,05 5,19
0,23 27
10,9 1,07
82,3 3,57
0,04 4,34
0,18
4 28
6,5 0,64
57,6 7,2
0,13 12,49
0,69 29
7,2 0,71
59,4 4,24
0,07 7,14
0,36 30
7,8 0,77
59,6 3,54
0,06 5,94
0,2 31
8,2 0,8
60,9 2,82
0,05 4,64
0,21 32
8,5 0,83
60,3 2,69
0,05 4,46
0,19
34
4.4. Grafik Hasil Perhitungan
Berdasarkan data hasil penelitian dan perhitungan, maka dapat dibuat grafik hubungan antara torsi T dan daya kincir P
k
, torsi T dan putaran poros n, serta Cp dan tsr untuk setiap variasi.
4.4.1. Grafik untuk kincir dengan sudu standard
a. Grafik Hubungan Torsi dan Putaran Poros
Berdasarkan hasil perhitungan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan antara torsi T dan putaran poros n yang dihasilkan kincir angin
Savonius dengan bentuk sudu standard, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1. Grafik hubungan antara torsi dan putaran poros untuk kincir angin Savonius dengan variasi sudu standard
b. Grafik Hubungan Torsi dan Daya Kincir
Berdasarkan hasil perhitungan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan antara torsi T dan daya kincir P
k
yang dihasilkan kincir angin Savonius dengan bentuk sudu standard, seperti yang ditunjukkan pada Gambar
4.2.
35
Gambar 4.2. Grafik hubungan antara torsi dan daya kincir untuk kincir angin Savonius dengan variasi sudu standard
c. Grafik Hubungan C
p
dan tsr Berdasarkan hasil perhitungan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik
hubungan antara C
p
dan tsr yang dihasilkan kincir angin Savonius dengan bentuk sudu standard, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3. Grafik hubungan antara C
p
dan tsr untuk kincir angin Savonius dengan variasi sudu standard
36
4.4.2. Grafik untuk kincir dengan sudu modifikasi
a. Grafik Hubungan Torsi dan Putaran Poros
Berdasarkan hasil perhitungan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan antara torsi T dan putaran poros n yang dihasilkan kincir angin
Savonius dengan bentuk sudu modifikasi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4. Grafik hubungan antara torsi dan putaran poros untuk kincir angin Savonius dengan variasi sudu modifikasi
b. Grafik Hubungan Torsi dan Daya Kincir
Berdasarkan hasil perhitungan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan antara torsi T dan daya kincir P
k
yang dihasilkan kincir angin Savonius dengan bentuk sudu modifikasi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar
4.5.
37
Gambar 4.5. Grafik hubungan antara torsi dan daya kincir untuk kincir angin Savonius dengan variasi sudu modifikasi
c. Grafik Hubungan C
p
dan tsr Berdasarkan hasil perhitungan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik
hubungan antara C
p
dan tsr yang dihasilkan kincir angin Savonius dengan bentuk sudu modifikasi, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.6.
Gambar 4.6. Grafik hubungan antara C
p
dan tsr untuk kincir angin Savonius dengan variasi sudu modifikasi
38
4.5. Pembahasan
Pada tugas akhir ini telah berhasil dibuat model kincir angin Savonius enam tingkat dengan dua buah sudu pada setiap tingkatnya dengan variasi bentuk sudu
yang berbeda antara kincir Savonius yang satu dengan yang lainnya. Berbedanya bentuk sudu diharapkan mampu meningkatkan unjuk kerja kincir. Seperti telah
diketahui sebelumnya bahwa kincir angin berfungsi mengkonversi energi kinetik dari angin. Sudu-sudu kincir mengkonversi energi angin menjadi energi mekanik
yang dapat digunakan untuk berbagai keperluan, salah satunya adalah dengan cara kincir angin dihubungkan dengan generator untuk menghasilkan energi listrik.
Dari hasil penelitian dengan variasi bentuk sudu dapat dilihat pengaruh bentuk sudu terhadap unjuk kerjanya. Kincir angin dengan sudu standard
setengah lingkaran menghasilkan koefisien daya C
p
sebesar 13,7 pada kecepatan angin 7,03 ms. Kincir angin dengan sudu modifikasi tidak setengah
lingkaran menghasilkan koefisien daya sebesar 17,2 pada kecepatan angin 7,29 ms. Dari data tersebut dapat diketahui bahwa bentuk sudu setengah
lingkaran memepunyai koefisien daya yang lebih kecil dari pada bentuk sudu tidak setengah lingkaran.
Perbedaan bentuk sudu ini adalah untuk mengurangi turbulensi angin masuk pada sisi down wind karena akan mengurangi energi angin yang dikonversikan.
Koefisien daya C
p
terbesar dihasilkan oleh kincir dengan sudu modifikasi, karena angin yang masuk ke sudu down wind tidak banyak mengalami turbulensi.
Koefisien daya C
p
terkecil adalah kincir dengan sudu standard, karena angin yang masuk ke sudu up wind banyak mengalami turbulensi.
Berdasarkan grafik Betz Limit diketahui bahwa koefisien daya C
p
kincir angin Savonius tertinggi adalah sebesar 31 , namun pada penelitian ini data
yang diperoleh menunjukkan koefisien daya C
p
yang dihasilkan adalah sebesar 17,22 . Hal ini dimungkinkan karena adanya daya dorong penghambat pada sisi
up wind sehingga angin yang seharusnya bisa dikonversi oleh kincir pada sisi
down wind menjadi tidak maksimal.