Apabila ruas kanan dan kiri dibagi dengan mg, maka persamaan diatas menjadi persamaan tinggi jatuh atau head
Dimana H = tinggi jatuh air atau head total m z = tinggi tempat atau head potensial m
= tinggi tekan atau head tekan m = tinggi kecepatan atau head kecepatan m
2.3.3.2. Daya Yang Dihasilkan Turbin P
Dari kapasitas air V dan tinggi air jatuh H dapat diperoleh Daya air P
a
= Q . g . H
Dimana: P
a
= Daya air kW Q = kapasitas air m
3
detik = kerapatan air kgm
3
g = gaya gravitasi mdetik
2
H = tinggi air jatuh m Dan efisiensi turbin:
= P
t
P
a
Maka daya turbin yang diperoleh P
t =
P
a
P
t
= Q . . g . H . Dimana :
P
t
= Daya TurbinkW = efisiensi turbin
Secara sederhana dapat dinyatakan bahwa semakin tinggi jatuh air, dengan kapasitas aliran sama, akan mempuyai energi potensial yang lebih besar
dibandingkan dengan tinggi jatuh air yang lebih rendah. Logika tersebut juga
Universitas Sumatera Utara
berlaku sebaliknya, yaitu untuk tinggi jatuh air yang sama, energi potensial yang dimiliki akan lebih besar apabila kapasitas aliran air juga besar.
2.3.3.3. Penentuan Luas Penampang Saluran H
Diameter pipa dan luas penampang lintang saluran dalam turbin dapat dihitung dengan menggunakan persamaan kontinuitas. Yang dimaksud dengan
luas penampang lintang saluran adalah suatu luasan permukaan irisan saluran yang dibuat tegak lurus dengan arah aliran cairan.
Q = A .c
n
Dimana : Q = kapasitas air yang mengalir m
3
detik A = luas penampang pipa yang dipakai m
2
C
n
= kecepatan aliran air mdetik Kecepatan aliran air akan besar pada penampang yang semakin kecil,
pada kapasitas aliran air yang sama. Adapun kecepatan pancaran air yang ke luar dari nosel turbin pelton adalah
2.3.3.4. Diameter Dan Lebar Runner
Diameter luar runner dihitung dengan memakai rumus sebagai berikut. u
1
= Maka :
D
1
=
Dimana : D
1
= diameter luar runner m n = putaran turbin rpm
u
1
= kecepatan runner ms
Luas pemasukan aliran adalah hasil kali lebar runner, b , dengan panjang
busur pemasukan, L. Gambar 2.6
Universitas Sumatera Utara
A = b . L
Literatur 9 hal 21 dimana :
A = Luas penampang pipa pancar m
2
b = Lebar pipa pancar m
L = Panjang busur pemasukan m
L ditentukan oleh busur pemasukan,
φ
, dan diameter raner, D
1
= 2.R
1
° °
= 360
. .
1 .
2 φ
π R
L
Literatur 9 hal 21 Dengan tinggi terjun tertentu, luas pemasukan tergantung kepada kebuthan debit
aliran. Q = A .v
Literatur 9 hal 21 dimana:
Q = Debit air atau laju aliran m
3
dtk A
= Luas penampang pipa pancar m
2
v = kecepatan aliran mdtk, tegak lurus terhadap luasan pemasukan
Komponen kecepatan yang berarah tegak lurus terhadap luasan pemasukan adalah komponen kecepatan mutlak di arah bujur, c
m
. Sehingga dengan demikian maka : Q = A . c
m
Literatur 9 hal 21 Komponen kecepatan di arah bujur ini dapat dinyatakan sebagai :
c
m
= c . sin α Literatur 9 hal 21
dimana : Q
= Debit air atau laju aliran m
3
dtk A
= Luas penampang pipa pancar m
2
Universitas Sumatera Utara
c
m
= Komponen kecepatan mutlak di arah bujur c
= Kecepatan mutlak α
= Sudut kecepatan mutlak Bila kecepatan pancar bebas, dengan mengabaikan kerugian tinggi terjun akibat
gesekan aliran, menggantikan kecepatan mutlak, maka : H
g c
c
v
. .
2 =
Literatur 10 hal 77 dimana:
c = Kecepatan mutlak
c
v
= Koefisien kecepatan nosel = 0,70 g
= Percepatan gravitasi mdtk2 H
= Head air m Menggunakan hubungan tersebut diatas, debit air masuk turbin dapat dinyatakan
dengan :
m
c A
Q .
=
m
c L
b Q
. .
=
° °
= 360
. .
. 2
.
1 m
c R
b Q
φ π
Literatur 9 hal 22
° °
= 360
sin .
. .
. 2
.
1
α φ
π
c R
b Q
° °
= 360
sin .
. .
2 .
. .
2 .
1
α φ
π
H g
R b
Q
Universitas Sumatera Utara
Persamaan diatas ini memuat semua besaran yang berpengaruh terhadap debit aliran masuk turbin, yaitu :
b = Lebar pemasukan
R
1
= Jari –jari lingakaran luar raner
φ
= Sudut busur pemasukan H
12
= akar tinggi terjun netto sin α = sinus sudut kecepatan mutlak di sisi masuk raner
Juga menjadi jelas bahwa baik lebar pemasukan maupun jari – jari raner berpengaruh secara linear terhadap besar debit aliran. Dengan kata lain, suatu
turbin dengan lebar pemasukan, b = 300 mm dan diameter raner, D = 400 mm,
mempunyai debit yang sama besar dengan turbin berdiameter, D = 300 mm dengan lebar pemasukan b
= 400 mm. Ini menyebabkan kedua turbin bekerja dengan tinggi terjun dan busur pemasukan bersih yang sama. Walaupun kecepatan
keliling kedua turbin sama, akan tetapi karena berbeda diameter maka kecepatan masing – masing tidak sama.
Gambar 2.6 Luasan Pemasukan Aliran Turbin Aliran Silang
2.3.3.5. Geometri sudu
