14
2.3 Grafik Hubungan Antara Cp dan tip speed ratio TSR
Menurut Albert Betz Ilmuan Jerman bahwa koefisien daya maksimal dari kincir angin adalah sebesar 59 seperti yang terlihat pada Gambar 2.9 Dia
menamai batas maksimal tersebut dengan Betz limit.
Gambar 2.9 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Cp dengan Tips Speed
Ratio TSR dari beberapa jenis kincir. Sumber : www.gunturcuplezt.com diakses Mei 2016.
2.4 Rumus Perhitungan
Berikut ini adalah rumus –rumus yang digunakan untuk melakukan
perhitungan dan analisis kerja kincir angin yang diteliti.
2.4.1 Rumus Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda yang bergerak. Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik, sehingga dapat dirumuskan
menjadi : E
к
= 12 m v
2
1 dengan :
E
к
: Energi kinetik
15
m : Massa kg
v : Kecepatan angin
Daya adalah energi persatuan waktu, sehingga dapat dituliskan dengan rumus sebagai berikut :
Pin = 12 ṁ v
2
2 dengan :
Pin : Daya angin watt
ṁ : Massa udara yang mengalir pada satuan waktu kgs
dimana : ṁ = � A v
3 dengan :
� : Massa jenis udara kgm³
A : Luas penampang kincir m²
Dengan mengunakan persamaan 3, daya angin dapat dirumuskan menjadi Pin = 12
� A v v
2
, yang dapat disederhanakan menjadi : Pin = 12
� A v³ 4
2.4.2 Rumus Perhitungan TSR tip speed ratio
Tip speed ratio adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu kincir angin dengan kecepatan angin. Kecepatan diujung sudu Vt dapat dirumuskan sebagai :
Vt = ω r
5
16
dengan : Vt
: Kecepatan ujung sudu ω
: Kecepatan sudut rads r
: Jari – jari kincir m
sehingga tsr-nya dapat dirumuskan sebagai berikut: 6
dengan : r
: Jari – jari kincir m
n : Putaran poros kincir tiap menit rpm
v : Kecepatan angin ms
2.4.3 Rumus Torsi
Torsi adalah hasil kali dari gaya pemebebanan F dengan panjang lengan torsi l. Perhitungan torsi dapat dirumuskan sebagai berikut :
T = F l 7
dengan : F
: Gaya pembebanan N l
: Panjang lengan torsi ke poros m
2.4.4 Rumus Daya Mekanis
Daya yang dihasilkan kincir Pout adalah daya yang dihasilkan kincir akibat adanya angin yang melintasi sudu kincir. Sehingga daya kincir yang dihasilkan
oleh gerakkan melingkar kincir dapat dirumuskan :
17
P
out
mekanis = T ω
8 dengan :
T : Torsi N.m.
:
kecepatan sudut
rad s
Dengan ini untuk daya yang dihasilkan kincir dapat dinyatakan dengan persamaan 7, yaitu :
9 dengan :
Pout : Daya yang dihasilkan oleh kincir angin watt n
: Putaran poros rpm
2.4.5 Rumus Daya Listrik
Daya Listik adalah daya yang dihasilkan generator. Sehingga daya kincir yang dihasilkan oleh generator dapat dirumuskan :
Pout listrik
=
V . I
10 Dengan :
V : Tegangan Watt
I : Arus ampere
2.4.6 Koefisien Daya
Kategori