Gambar 4.6 Grafik Putaran Turbin vs Daya Turbin Dari gambar 4.6 putaran turbin vs daya turbin di dapat hubungan antara
putarn turbin rpm dengan daya turbin Watt. Dari grafik di atas di dapat data bahwa daya turbin maksimum didapat pada putaran 286,6 rpm.
4.1.3 Efisiensi Turbin Bukaan Katub 90
o
��
= , .
. , . ,
��
= ,
� = �. ,
� = �. ω =
,
ω = , rads = 4 Nm . 27,80 rads
= ,
20 40
60 80
100 120
100 200
300 400
500
D aya
W at
t
Putaran RPM
Putaran vs Daya
Universitas Sumatera Utara
Sehingga Efisiensi Turbin adalah � =
, , .
�
= 58,94 Tabel 4.12 Tabel Hubungan Antara Beban dengan Efisiensi Turbin pada bukaan
90 .
Beban Efiensi Turbin
0,00 1
5,73 2
11,37 3
16,90 4
22,27 5
27,42 6
32,23 7
36,94 8
41,25 9
44,86 10
48,13 11
50,74 12
53,49 13
56,23 14
57,86 15
58,21 16
58,94
17 55,34
18 54,05
19 51,75
20 48,35
21 45,84
22 41,16
23 37,19
24 35,88
25 32,42
26 28,85
27 25,58
28 19,46
29 10,46
30 0,00
Universitas Sumatera Utara
Dengan cara yang sama seperti diatas, maka diperoleh hasil lengkap perhitungan efisiensi pada tabel 4.12 :
Gambar 4.7 Grafik Efisiensi vs Beban Dari gambar 4.7 Efisiensi vs Beban didapat hubungan antara efisiensi
dengan beban, dimana beban N yang digunakan mulai dari 0 N sampai 30 N turbin berhenti. Dari grafik diatas didapat data bahwa efisiensi
maksimum pada percobaan turbin pelton head 5,21 meter mengunakan satu buah nosel, 26 buah sudu berbentuk mangkok adalah saat beban yang
digunakan 16 N, dikarenakan atas perhitungan daya yang keluar dari dinamo meter pada beban 16 N adalah yang paling besar sebesar 111,20
Watt.
10 20
30 40
50 60
5 10
15 20
25 30
35
E fisi
en si
Beban N
Efisiensi vs Beban
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.8 Grafik Putaran vs Beban Dari gambar 4.8 Putaran Turbin vs Beban, di dapat hubungan antara putaran
turbin dengan beban dimana beban N yang digunakan mulai dari 0 N sampai 30 N turbin berhenti. Sehinga didapat hasil dari grafik di atas
adalah semakin besar beban N yang digunakan semakin kecil putaran turbin rpm yang di peroleh. Dan sebaliknya semakin kecil beban N yang
digunakan semakin putaran turbin rpm yang diperoleh.
Gambar 4.9 Grafik Putaran Turbin vs Daya Turbin
100 200
300 400
500
5 10
15 20
25 30
35
Puta ran R
PM
Beban N
Putaran vs Beban
10 20
30 40
50 60
100 200
300 400
500
D aya
W at
t
Putaran RPM
Putaran vs Daya
Universitas Sumatera Utara
Dari gambar 4.9 putaran turbin vs daya turbin di dapat hubungan antara putarn turbin rpm dengan daya turbin Watt. Dari grafik di atas di dapat
data bahwa daya turbin maksimum didapat pada putaran 265,6 rpm.
4.2 PERHITUNGAN EFISIENSI TURBIN PELTON PADA HEAD 5,21 METER DENGAN MENGGUNAKAN SATU NOSEL BUKAAN
KATUB 60
O
, 75
O
, DAN 90
O
DENGAN MENGGUNAKAN 26 SUDU SETENGAH SILINDER
Kapasitas Aktual pada Head 5,21 meter dengan variasi bukaan katub
60
o
,75
o
, dan 90
o
Bukaan katub 60
o
Q = 0,00303 ⁄ Bukaan katub 75
o
Q = 0,00338 ⁄ Bukaan katub 90
Q = 0,0035 ⁄
Panjang Pipa yang di gunakan pada Head 5,21 meter Panjang Pipa 4 inch = 7,14 meter
Panjang Pipa 2 inch = 0,57 meter Jadi Panjang Total Pipa yang di gunakan adalah 7,71 meter
Head Losses Mayor pada Pipa 4 inch
Menurut Persamaan Umum Hazen Williams[2] ; Katub bukaan 60
o
ℎ = ,
.
, ,
.
,
Dimana ; Q = Debit air
⁄ C = Koefisien Kekasaran Pipa PVC menurut Hazen Williams
130
Universitas Sumatera Utara
D = Diameter Pipa 0,1016 meter L = Panjang Pipa 7,14 meter
ℎ = ,
. ,
, ,
,
,
, ℎ = ,
Dengan cara yang sama didapatkan nilai head losses mayor pada pipa 4 inch dengan variasi bukaan katub 60
o
,75
o
dan 90
o
seperti pada tabel 4.13. Tabel 4.13 Nilai head losses mayor pada pipa 4 inch bukaan katub 60
o
,75
o
dan 90
o
Bukaan katub Q
ℎ
60
o
0.00303 0.0134
75
o
0.00338 0.0164
90
o
0.0035 0.0175
Head Losses Mayor pada Pipa 2 inci
Menurut Persamaan Umum Hazen Williams; Katub bukaan 60
o
ℎ = ,
.
, ,
.
,
Dimana ; L = Panjang Pipa 0,57 meter
D = Diameter Pipa 0,0508
ℎ = ,
. ,
, ,
. ,
,
, ℎ = ,
meter
Universitas Sumatera Utara
Dengan cara yang sama didapatkan nilai head losses mayor pada pipa 2 inch dengan variasi bukaan katub 60
o
,75
o
dan 90
o
seperti pada tabel 4.14. Tabel 4.14 Nilai head losses mayor pada pipa 2 inch bukaan katub 60
o
,75
o
dan 90
o
Bukaan katub Q m
3
s
ℎ
60
o
0.00303 0.0309
75
o
0.00338 0.0378
90
o
0.0035 0.0403
Head Loses Minor pada Pipa 4 inci
ℎ = Σ .
Dimana ; Bukaan katub 60
o
= �
= ,
,
V = 0,374 ⁄
Dengan cara yang sama didapatkan nilai kecepatan pada pipa 4 inch dengan variasi bukaan katub 60
o
,75
o
dan 90
o
seperti pada tabel 4.15. Tabel 4.15 Nilai kecepatan pada pipa 4 inch bukaan katub 60
o
,75
o
dan 90
o
Bukaan katub Q m
3
s V ms
60
o
0,00303 0,374
75
o
0,00338 0,417
90
o
0,0035 0,432
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.16 Head Losses Minor pada Pipa 4 inci N
k ∑k
Elbow 3
0,4 1,2
Tee 1
1,0 1,0
Sisi Masuk 1
0,25 0,25
Sisi Keluar 1
0,04 0,04
Flow meter 1
7 7
9,49
Jadi harga Koefisien Kerugian pipa 4 inci ∑K = 9,49 Sehingga :
Bukaan katub 60
o
ℎ = Σ .
ℎ = , . ,
. , ℎ = ,
Dengan cara yang sama didapatkan nilai head losses minor pada pipa 4 inch dengan variasi bukaan katub 60
o
,75
o
dan 90
o
seperti pada tabel 4.17.
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.17 Nilai head losses minor pada pipa 4 inch bukaan katub 60
o
,75
o
dan 90
o
Bukaan katub Vms
h
m
m
60
o
0,374 0,067
75
o
0,417 0,084
90
o
0,432 0,090
Head Loses Minor pada Pipa 2 inci
ℎ = Σ . Dimana ;
Bukaan katub 60
o
= �
= ,
, V = 1,515 ⁄
Dengan cara yang sama didapatkan nilai kecepatan pada pipa 2 inch dengan variasi bukaan katub 60
o
,75
o
dan 90
o
seperti pada tabel 4.18. Tabel 4.18 Nilai kecepatan pada pipa 2 inch bukaan katub 60
o
,75
o
dan 90
o
Bukaan katub Q m
3
s Vms
60
o
0,00303 1,515
75
o
0,00338 1,69
90
o
0,0035 1,75
Universitas Sumatera Utara
Tabel 4.19 Head Losses Minor pada Pipa 2 inci n
k ∑k
Katup Bola 1
0,05 0,05
Sisi Keluar 1
0,04 0,04
0,09
Jadi harga Koefisien Kerugian pipa 4 inci ∑K = 0,09 Sehingga :
Bukaan katub 60
o
ℎ = Σ .
ℎ = , . ,
. ,
ℎ = , Dengan cara yang sama didapatkan nilai head losses minor pada pipa 2 inch
dengan variasi bukaan katub 60
o
,75
o
dan 90
o
seperti pada tabel 4.20. Tabel 4.20 Nilai head losses minor pada pipa 2 inch bukaan katub 60
o
,75
o
dan 90
o
Bukaan katub Vms
h
m
m
60
o
1,515 0,0105
75
o
1,69 0,0131
90
o
1,75 0,0140
Head Efektif pada instalasi Turbin Pelton
Bukaan katub 60
o
ℎ = , + , − ,
+ , + ,
+ , ℎ
= ,
Universitas Sumatera Utara
Dengan cara yang sama didapatkan nilai head efektif untuk tiap variasi bukaan katub 60
o
,75
o
dan 90
o
seperti pada tabel 4.21. Tabel 4.21 Nilai head efektif bukaan katub 60
o
,75
o
dan 90
o
Bukaan katub
h
eff
m
60
o
5,885 75
o
5,576 90
o
5,495
Efisiensi Turbin �
� =
� ���
x 100
��
= Daya Air watt
��
= . . . ℎ
= Daya turbin watt = �. �
� = �.
Dimana ; � = torsi N.m
F = beban pembebanan diberikan 0 N sampai maksimum l = panjang lengan dinamometer 0,25m
kemudian ω =
Universitas Sumatera Utara
Dimana ; ω = kecepatan sudut rads
n = putaran turbin rpm
4.2.1 Efisiensi Turbin Bukaan Katub 60
