5.2 Analisis Data 5.2.1 Perhitungan Daya Angin
Berdasarkan variasi kecepatan angin yang digunakan pada saat pengujian, maka tiap variasi kecepatan angin tersebut dapat ditentukan daya angin teoritis. Temperatur ruangan
pada saat pengujian 30
o
C 303 K, pada tabel karakteristik angin pada lampiran L2 diperoleh kerapatan udara:
⁄ 300
1,1774 303
1,1666 350
0,9980
Untuk kecepatan angin
= 6,0
; luas sapuan
= 1 0,9 = 0,9
; dengan daya:
= . . = 1,1666 0,9 6,0 = 113,393
Tabel 5.13 Daya angin dengan variasi kecepatan angin pengujian u
o
ms P
o
W 6.0
113.393 5.4
82.663 4.8
58.057 4.0
33.598 3.2
17.202
5.2.2 Perhitungan Tip Speed Ratio
Tip speed ratio merupakan rasio kecepatan ujung rotor turbin dengan kecepatan angin yang melalui sudu rotor tersebut. Berdasarkan grafik koefisien daya vs tip speed
ratio pada gambar 2.17, untuk turbin savonius memiliki nilai koefisien daya maksimum pada nilai tip speed ratio berada dibawah 1.
Universitas Sumatera Utara
- Data pengujian enam sudu lurus dengan pembebanan pada kecepatan angin
= 6,0
; putaran poros rotor turbin
= 30,57
, dari data pengujian didapat tip speed ratio:
= 2
60 =
2 30,57 0,5 60 6,0
= 0,267
Hasil perhitungan tip speed ratio pada setiap data dibuat dalam bentuk tabel.
5.2.3 Perhitungan Koefisien Daya
Koefisien daya merupakan perbandingan daya angin yang mampu diekstrak sudu turbin yang diukur dari besarnya energi listrik yang dihasilkan generator dengan daya
angin teoritis. Koefisien daya dikenal juga sebagai keefektifan rotor turbin dalam memanfaatkan energi kinetik angin.
- Data pengujian enam sudu lurus dengan pembebanan pada kecepatan angin
= 6,0
; putaran poros rotor turbin
= 30,57
, daya turbin
= . = 16,13333 x 1,06 = 17,101
. -
Dari hasil perhitungan pada tabel 5.13, daya angin teoritis
= 113,393 W
. -
Maka:
= =
, ,
= 0,1508 = 15,08
Berikut adalah tabel hasil perhitungan nilai tip speed ratio dan koefisien daya hasil pengujian untuk variasi jumlah dan profil sudu dengan menggunakan sudu pengarah.
Universitas Sumatera Utara
5.2.3.1 Hasil perhitungan koefisien daya dan tip speed ratio untuk Sudu Lurus Tabel 5.13 Hasil perhitungan koefisien daya dan tip speed ratio untuk Tiga Sudu
u
o
ms P watt
n rpm Daya Angin
P
o
Koefisien Daya Cp
Tip Speed Ratio
λ 6.0
8.5278 23.61
113.39352 0.075205356
0.206 5.4
5.745 19.58
82.66387608 0.069498314
0.190 4.8
4.1914 20.21
58.05748224 0.072193968
0.220 4.8
3.897733 14.46
58.05748224 0.067135762
0.158 4.0
2.0184 12.36
33.59808 0.060074861
0.162 4.0
1.829333 5.27
33.59808 0.054447556
0.069 3.2
0.315467 3.15
17.20221696 0.018338722
0.052
Tabel 5.14 Hasil perhitungan koefisien daya dan tip speed ratio untuk Empat Sudu u
o
ms P watt
n rpm Daya Angin
P
o
Koefisien Daya Cp
Tip Speed Ratio
λ 6.0
12.76557 30.93
113.39352 0.112577568
0.2699 5.4
9.899767 23.98
82.66387608 0.119759285
0.2325 5.4
7.9235 20.58
82.66387608 0.095852026
0.1995 4.8
5.481 13.46
58.05748224 0.094406436
0.1468 4.8
5.091167 9.46
58.05748224 0.087691827
0.1031 4.0
2.634667 19.28
33.59808 0.078417179
0.2523 4.0
2.5696 10.20
33.59808 0.076480561
0.1335 3.2
0.7002 6.57
17.20221696 0.040704056
0.1075 3.2
0.702367 4.67
17.20221696 0.040830009
0.0764
Tabel 5.15 Hasil perhitungan koefisien daya dan tip speed ratio untuk Enam Sudu u
o
ms P watt
n rpm Daya Angin
P
o
Koefisien Daya Cp
Tip Speed ratio
λ 6.0
17.10133 30.57
113.39352 0.150814027
0.2667 5.4
12.18643 22.49
82.66387608 0.147421509
0.2180 4.8
9.080267 28.18
58.05748224 0.156401317
0.3073 4.0
5.361833 15.67
33.59808 0.159587492
0.2051 3.2
1.438933 9.16
17.20221696 0.083648133
0.1498 3.2
1.458 7.49
17.20221696 0.084756517
0.1225
Universitas Sumatera Utara
5.2.3.2 Hasil Perhitungan koefisien daya dan tip speed ratio untuk Sudu Lengkung Tabel 5.16 Hasil perhitungan koefisien daya dan tip speed ratio untuk Tiga Sudu
u
o
ms P
T
watt n rpm
Daya Angin P
o
Koefisien Daya Cp
Tip Speed Ratio
λ 6.0
3.077667 28.41
113.39352 0.027141469
0.2479 5.4
2.005733 19.72
82.66387608 0.024263722
0.1912 4.8
0.9256 11.68
58.05748224 0.01594282
0.1274 4.0
0.31239 3.70
33.59808 0.009297853
0.0484 3.2
0.00 17.20221696
Tabel 5.17 Hasil perhitungan koefisien daya dan tip speed ratio untuk Empat Sudu u
o
ms P
T
watt n rpm
Daya Angin P
o
Koefisien Daya Cp
Tip Speed Ratio
λ 6.0
4.0584 31.78
113.39352 0.035790405
0.2773 5.4
3.155833 27.52
82.66387608 0.038176692
0.2668 4.8
2.210133 22.83
58.05748224 0.038068019
0.24903 4.0
0.875833 11.57
33.59808 0.026067958
0.1514 3.2
0.393067 4.89
17.20221696 0.022849768
0.0800
Tabel 5.18 Hasil perhitungan koefisien daya dan tip speed ratio untuk Enam Sudu v
ms P
T
watt n rpm
Daya Angin P
o
Koefisien Daya Cp
Tip Speed Ratio
λ 6.0
7.276 28.58
113.39352 0.064165924
0.2494 5.4
4.453167 18.41
82.66387608 0.05387077
0.1785 4.8
2.2112 22.67
58.05748224 0.038086392
0.2472 4.0
0.949 10.35
33.59808 0.028245662
0.1354 3.2
0.4734 5.28
17.20221696 0.027519709
0.0863
Berikut grafik hasil perhitungan koefisien daya dan tip speed ratio untuk variasi jumlah dan profil sudu dengan menggunakan sudu pengarah.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 5.3 Grafik Daya vs Kecepatan Angin dengan variasi Profil dan Jumlah sudu dengan menggunakan sudu pengarah
Gambar 5.4 Grafik Koefisien Daya vs Tip Speed Ratio dengan variasi Profil dan Jumlah sudu dengan menggunakan sudu pengarah
0,02 0,04
0,06 0,08
0,1 0,12
0,14 0,16
0,18
0,1 0,2
0,3 0,4
K o
e fi
si e
n D
aya C
p
Tip Speed Ratio λ
Grafik Koefisien Daya vs Tip Speed Ratio dengan variasi Profil dan Jumlah sudu dan menggunakan sudu pengarah
Enam Sudu Lurus Empat Sudu Lurus
Enam Sudu Lengkung Empat Sudu Lengkung
Tiga Sudu Lurus Tiga Sudu Lengkung
Poly. Enam Sudu Lurus Poly. Empat Sudu Lurus
Poly. Enam Sudu Lengkung Poly. Empat Sudu Lengkung
Poly. Tiga Sudu Lurus Poly. Tiga Sudu Lengkung
2 4
6 8
10 12
14 16
18
0,0 2,0
4,0 6,0
8,0 D
aya w
att
Kecepatan Angin ms
Grafik Daya vs Kecepatan Angin dengan variasi Profil dan Jumlah sudu dan menggunakan sudu pengarah
Enam Sudu lurus Enam Sudu Lengkung
Empat Sudu Lurus Empat Sudu Lengkung
Tiga Sudu Lurus Tiga Sudu Lengkung
Poly. Enam Sudu lurus Poly. Enam Sudu Lengkung
Poly. Empat Sudu Lurus Poly. Empat Sudu Lengkung
Poly. Tiga Sudu Lurus Poly. Tiga Sudu Lengkung
Universitas Sumatera Utara
5.3 Validasi Data Patuh 2008 [3] melakukan penelitian terhadap turbin angin savonius dengan
