� �
2
�
� 2
= �
�
�
��
�
� 1 − �� ……………………………….23
Efisiensi η sebagai rasio energi berdimensi terhadap perubahan
total tekanan, dihitung : � =
� � 2��2
Δp� � � 2��2
……………………………………………24
Untuk mengkarakterisasi aliran melalui turbin bilangan Reynolds Re dihitung dengan menerapkan kerapatan
ρ, viskositas dinamis μ, kecepatan luar v
o
, dan diameter hidrolik = 2b, sesuai untuk aliran melalui lebar saluran persegi panjang Munson, etal, 2002.
�
�
=
��
�
2 �
�
……………………………………………25
Rice 1965 telah mengamati bahwa dengan menurunnya QΩr
o 3
, efisiensi menurun. Perlu dicatat bahwa torsi T dan daya P juga fungsi dari parameter laju aliran sebagai berikut :
� = − �
�
�
�
− �
�
�
�
�� …………………………….26
Secara teori analisis Rice 1965 maka daya turbin tesla adalah : � = ���………………………………………………..27
2.4 DASAR PEMILIHAN TURBIN
2.4.1 Perencanaan Turbin
A. Kecepatan air keluar nosel
� = �
�
�2. �. � ……………………………………...28 Dimana :
V = Kecepatan air keluar nosel mdetik
C
v
= Koefisien kecepatan = 0,97 s.d 0,99 g
= Percepatan gravitasi bumi = 9,81 mdetik
2
H = Head ketinggian air jatuh m
B. Debit aliran air
� = � . � …………………………………………….29 Dimana :
Q = Kapasitas aliran air m
3
detik A
= Luas penampang nosel m
2
=
� 4
�
2
V = Kecepatan air keluar nosel mdetik
C. Kecepatan anguler disk turbin
� =
2 �Ω
60
……………………………………………....30
Dimana : � = Kecepatan anguler disk turbin raddetik
d = Diameter disk turbin m
Ω = Putaran poros turbin rpm
D. Kecepatan tangensial disk turbin
� =
��٠60
……………………………………………….31 atau
� = � . � ………………………………………….......32 Dimana :
v = Kecepatan tangensial disk turbin mdetik
D = Diameter disk turbin m
Ω = Putaran poros turbin rpm ω = Kecepatan anguler disk turbin raddetik
r = Jari-jari disk turbin m
Pada turbin tesla kecepatan tangensial yang terjadi adalah : 1.
Kecepatan tangensial luar �
�
= � �
�
Dimana : v
o
= Kecepatan tangensial luar mdetik ω = Kecepatan anguler disk turbin raddetik
r
o
= Jari-jari luar rpm 2.
Kecepatan tangensial dalam �
�
= � �
�
Dimana : v
i
= Kecepatan tangensial dalam mdetik
ω = Kecepatan anguler disk turbin raddetik r
i
= Jari-jari dalam rpm
E. Torsi turbin
� = − �
�
�
�
− �
�
�
�
� � = �
�
�
�
− �
�
�
�
� � ………...…...33
Dimana : T
= Torsi turbin Nm v
o
= Kecepatan tangensial luar mdetik r
o
= Jari-jari luar m v
i
= Kecepatan tangensial dalam mdetik r
i
= Jari-jari dalam m Q
= Debit aliran air m
3
detik � = Massa jenis air = 1000 kgm
3
F. Efisiensi turbin
� =
� � 2��2
Δp� � � 2��2
=
�
�� � ��
�1−��
Δp� � � 2�� 2
=
�� ����
……………………….35
Dimana : �
= Efisiensi turbin
T = Torsi turbin Nm
Ω = Putaran poros turbin rpm � = Massa jenis air = 1000 kgm
3
g = Percepatan gravitasi bumi = 9,81 mdetik
2
H = Head ketinggian air jatuh m
Q = Kapasitas aliran air m
3
detik
G. Daya turbin
� = ��� ……………………………...……………….34
Dimana : P
= Daya turbin �
= Efisiensi turbin T
= Torsi turbin Nm Ω = Putaran poros turbin rpm
2.4.2 Perencanaan Poros