11
Gambar 2.8 Kincir Angin Poros Vertical sumber:
http:tugasakhirteknik.com
a
b Gambar 2.9 Kincir Angin Poros Vertikal
a Savonius windmill, b Da rriieus windmill. sumber:
http:www.green-living-made-easy.com
2.3 Rumus-Rumus Perhitungan
Berikut ini merupakan beberapa rumus perhitungan yang digunakan dalam analisa perhitungan unjuk kerja kincir angin.
2.3.1 Energi yang terdapat pada Angin
Energi angin adalah energi yang dimiliki angin karena kecepatannya, sehingga energi yang dihasilkan merupakan suatu bentuk energi kinetik. Maka
secara umum energi kinetik dapat dirumuskan sebagai berikut:
12
1
dengan :
E
k
: energi kinetik,
Joule m
: massa, kg
v
: kecepatan angin, ms Dari Persamaan 1, diketahui daya adalah energi tiap satuan waktu Js
sehingga persamaan tersebut dapat ditulis menjadi :
2
dengan :
P
in
: daya yang dihasilkan angin, Js watt : massa udara yang mengalir per satuan waktu, kgs
v
: kecepatan angin, ms massa udara yang mengalir per satuan waktu adalah :
3
dengan : ρ
: massa jenis udara, kgm
3
A
: luasan angin yang ditangkap kincir, m
2
Dengan mensubtitusikan Persamaan 3 ke Persamaan 2, maka dapat diperoleh rumusan daya angin :
13 Yang dapat disederhankan menjadi :
4
Dalam penggunaan secara sederhana dengan mengasumsikan ρ udara : 1,2 kgm
3
maka diperoleh persamaan :
5
2.3.2 Torsi Gaya yang bekerja pada poros ditimbulkan oleh adanya gaya dorong pada
sudu-sudu kincir dikurangi dengan gaya-gaya hambat gaya yang berlawanan arah. Gaya dorong pada sudu ini memiliki lengan atau jarak terhadap sumbu
putaran poros. Hasil kali kedua besaran ini disebut dengan torsi τ. Secara teori dapat dirumuskan :
T = r . F 6
dengan :
T
: torsi akibat putaran poros, Nm
r
: jarak lengan, m
F
: gaya pengimbang, N
2.3.3 Daya Kincir
Daya kincir angin adalah daya yang dihasilkan oleh poros kincir akibat daya angin yang melintasi sudu-sudu kincir. Secara teori daya kincir yang
dihasilkan oleh gerak melingkar pada poros kincir angin dapat dirumuskan :
7
14 dengan :
P
out
: daya yang dihasilkan kincir angin, watt
T
: torsi, Nm ω
: kecepatan sudut, rads Kecepatan sudut adalah jumlah putaran permenit rpm atau juga radian per
second radsec. Konversi satuan yang menghubungkan rpm dan rads adalah 1 rpm =
2π60 rads, maka Persamaan 7 dapat dirubah menjadi :
8
dengan :
n
: putaran poros, rpm
2.3.4 Tip Speed Ratio tsr
