4.2 Perhitungan
Langkah-langkah perhitungan dapat dilihat pada contoh sampel yang diambil dari data tabel. Untuk mempermudah penjelasan semua sampel perhitungan yang
digunakan adalah data terakhir nomer 9 dari percobaan kincir dengan pitch angle 10
.
4.2.1 Perhitungan daya angin
Untuk perhitungan daya angin dengan luas penampang swept area sebesar : 0,5026 m
2
dan kecepatan angin rata-rata sebesar 8,6 ms. maka daya angin dapat dicari dengan menggunakan Persamaan4.
= 1
2 . .
= 1,18 kgm3 . 0,5026 m2 . 8,47 ms =180,21 watt
4.2.2 Daya Kincir
Dengan menggunakan Persamaan7 kita dapat menghitung daya yang dihasilkan kincir, tetapi untuk menghitung daya kincir diperlukan menghitung
torsi dan kecepatan sudut terlebih dahulu. Untuk mencari torsi dan kecepatan sudut digunakan Persamaan5 dan 6.
Untuk menghitung torsi terlebih dahulu dicari gaya pengimbang torsi F dimana gaya pengimbang torsi F adalah hasil kali dari beban gram dengan
gaya gravitasi. sedangkan untuk panjang lengan torsi r sebesar 0,2 m.
F = m.g = 0,4 Kg . 9,81 ms
2
= 3,92 N Setelah diketahui besar gaya pembebanan F maka torsi dapat dihitung
dengan Persamaan5. T = F.r
= 3,92 N . 0,2 m = 0,78 N.m
Untuk perhitungan kecepatan sudut ω digunakan Persamaan6, kecepatan putar poros kincir yang dipakai dalam perhitungan adalah rata-rata dari tiga
pengambilan data kecepatan putar poros kincir pada pembebanan yang sama.
= 30
=
, .
=
1,75 rads
Setelah torsi dan kecepatan sudut diketahui maka dengan Persamaan7 bisa didapatkan daya kincir
P
out
= T.ω = 0,78 N.m . 1,75 rads
= 1,37 watt
4.2.3 Tip Speed Ratio
Untuk mengetahui besarnya perbandingan kecepatan ujung kincir dengan kecepatan angin atau tip speed ratio dapat dicari dengan menggunakan
Persamaan8: =
π rn
30
=
π ,
. ,
. ,
rads =
0,083
rads
4.2.4 Koefisien Daya Kincir
Koefisien daya kincir dapat dicari dengan menggunakan Persamaan9, untuk sampel perhitungan koefisien daya kincir adalah sebagai berikut:
= 100
=
, ,
100 =
0,76
4.3 Data Hasil Perhitungan
Setelah semua data hasil percobaan dari ketiga pitch angle sudah diperoleh maka untuk mempermudah perhitungan data dan pembuatan grafik hubungan
digunakan Microsoft excell. Grafik hubungan yang dibuat adalah grafik hubungan besar torsi yang dihasilkan dan kecepatan putar poros Gambar 4.1 , 4.4 , 4.7,
Grafik hubungan besar torsi yang dihasilkan dan daya yang dihasilkan kincir P
out
Gambar 4.2 , 4.5 , 4.8, dan Grafik koefisien daya dan tip speed ratio
Gambar 4.3 , 4.6 , 4.9. Berikut adalah Tabel data hasil perhitungan dari pengambilan data tiap variasi pitch angle.
Tabel 4.4 Data perhitungan kincir dengan pitch angle sudu 10
No. Beban
gram Putaran
kincir, n rpm
Torsi, T N.m
Kecepatan Sudut, ω
rads Daya
angin, P
in
watt Daya
kincir, P
out
watt Tip speed
ratio TSR
koef. Daya Cp
1 349,33
36,58 205,56
1,65 2
50 315,67
0,10 33,06
191,28 3,24
1,53 1,69
3 100
264,00 0,20
27,65 201,41
5,42 1,25
2,69 4
150 250,00
0,29 26,18
180,63 7,70
1,23 4,26
5 200
216,00 0,39
22,62 195,29
8,88 1,04
4,54 6
250 183,00
0,49 19,16
193,05 9,40
0,88 4,86
7 300
139,67 0,59
14,63 190,17
8,61 0,67
4,52 8
350 39,00
0,69 4,08
166,32 2,80
0,19 1,68
9 400
16,70 0,78
1,75 180,21
1,37 0,08
0,76 Tabel 4.5 Data perhitungan kincir dengan pitch angle sudu 20
No. Beban
gram Putaran
kincir, n rpm
Torsi, T N.m
Kecepatan Sudut, ω
rads Daya
angin, P
in
watt Daya
kincir, P
out
watt Tip speed
ratio TSR
koef. Daya C
p
1 453,33
47,47 194,62
2,19 2
50 428,67
0,10 44,89
182,56 4,40
2,11 2,41
3 100
399,67 0,20
41,85 191,50
8,21 1,94
4,29 4
150 370,67
0,29 38,82
195,29 11,42
1,78 5,85
5 200
350,67 0,39
36,72 184,49
14,41 1,72
7,81 6
250 328,33
0,49 34,38
195,51 16,86
1,58 8,63
7 300
315,00 0,59
32,99 203,02
19,42 1,50
9,56 8
350 295,67
0,69 30,96
198,22 21,26
1,42 10,73
9 400
277,33 0,78
29,04 187,10
22,79 1,35
12,18 10
450 245,00
0,88 25,66
193,50 22,65
1,18 11,71
11 500
207,00 0,98
21,68 172,24
21,27 1,04
12,35 12
550 177,67
1,08 18,61
174,52 20,08
0,89 11,50
13 600
141,33 1,18
14,80 169,78
17,42 0,71
10,26 14
650 115,67
1,28 12,11
180,21 15,45
0,57 8,57
15 700
91,67 1,37
9,60 179,57
13,18 0,45
7,34 16
750 44,67
1,47 4,68
161,13 6,88
0,23 4,27
17 800
28,33 1,57
2,97 171,83
4,66 0,14
2,71
Kategori