C
1
adalah kecepatan absolute. U
1
= r
1
ω merupakan kecepatan peripheral dari runner yang berhubungan dengan radius r
1
pada posisi 1. Arah kecepatan ini sama dengan persinggungan pada posisi 1 dari lingkaran.
Jika c
1
dan u
1
diketahui, maka kecepatan v
1
dari partikel air relative terhadap sudu dapat dicari. c
1
merupakan hasil penjumlahan dari v
1
dan u
1
. Jajaran genjang yang tercipta dari ketiga besaran ini disebut diagram kecepatan saat
masuk ke sudu. Partikel air bergerak melewati sudu dan berubah arahnya secara berangsur-
angsur sampai meninggalkan sudu pada posisi 2 seperti yang diperlihatkan gambar 2.10. Pada saat pergerakan ini partikel air mentransfer gaya impuls sesuai
dengan perubahan dari arah vector kecepatan relative v
1
ke vector kecepatan relative v
2
. Nilai dari v
2
tergantung pada energi loss selama pergerakan sudu turbin. Kerugian ini dapat dinyatakan dengan
dimana adalah koefisien
rugi. Dari pengalaman perkiraan nilai = 0,06. Hubungan antara v
1
dan v
2
didapat menurut persamaan Bernoulli : 2.20
Pada kasus ini h
1
= h
2
maka persamaan menjadi 2.21
Dan 2.22
Besar dari kecepatan v
2
hampir sama dengan v
1
dan memiliki arah seperti yang ditunjukkan posisi 2.
Persamaan umum dari daya yang ditransfer adalah : 2.23
Dimana : Q = debit air
u
1
= kecepatan peripheral runner dimana pancaran air menumbuk sudu u
2
= kecepatan peripheral runner saat pacaran air meninggalkan sudu c
u1
= komponen kecepatan absolute dalam arah u
1
c
u2
= komponen kecepatan absolute dalam arah u
2
2.7. Turbin Kaplan
Desain hidrolis dari turbin Kaplan hampir mirip karena arah aliran dari pancaran guide vane adalah radial pada turbin Kaplan dan pada turbin bulb
arahnya kira-kira axial. Ini berarti tidak ada perbedaan yang berarti dari interpretasi dari aliran melalui turbin ini. Oleh karena itu ilustrasi aliran pada
turbin Kaplan juga berlaku untuk turbin Bulb.
Gambar 2.11. Turbin Kaplan http:www.hydroquebec.comlearninghydroelectricitetypes-turbines.html
Aliran fluida dalam ruang kosong antara aliran keluar saluran guide vane ditandai o, dan saluran masuk runner ditandai 1, merupakan pusat pusaran
bebas. Aliran diasumsikan bebas dari rugi-rugi losses sepanjang saluran itu. Hubungan antara komponen rotasi c
u0
dari kecepatan absolute c
o
dan komponen rotasi c
u1
dari kecepatan absolute c
1
adalah
2.24 Kecepatan peripheral u
1
= r
1
ω. Dengan adanya sudut α pada keluaran
guide vane canal dan sudut
2
pada keluaran saluran runner maka dapat digambarkan diagram kecepatan pada masukan dan keluaran runner. Pada gambar
β.5 ditunjukkan tiga perbedaan sudut, ω = ω
normal
, ω ω
normal
and ω ω
normal.
ω = ω
normal
berarti kecepatan rotasi dari turbin menerima energi loss paling rendah pada keluaran yang diwakili dengan
. Ini juga merupakan kondisi kerja untuk turbin yang memperoleh efesiensi hidrolis paling tinggi untuk sudut
guide vane sebesar α
. Daya yang ditransfer aliran dinyatakan dalam persamaan
2.25 Dari gambar 2.5 didapat bahwa kecepatan peripheral u
2
= u
1
, maka persamaan di atas menjadi :
2.26
2.8. Turbin Francis
Gambar 2.6 menunjukkan bagian axial yang melalui sebuah francis turbin dengan guide vane G dan runner R. runner diikatkan pada poros turbin.
Turbin Francis dipasang pada dasar dari sebuah reservoir terbuka yang terisi air sampai level tertentu di atas guide vane. Sudut g
uide vane α
o
diasumsikan tetap dan runner berputar pada kecepatan sudut yang tertentu dan air diisi memenuhi
seluruh ruang pada runner. Melalui guide vane partikel air diasumsikan mengikuti garis pada tengah
saluran guide vane seperti pada gambar 2.6. Guide vane didesain sehingga gerakan partikel air berubah dari arah radial saat masuk guide vane menjadi
komponen kecepatan yang agak besar dengan arah peripheral saat keluar guide vane. Pinggir keluaran dari guide vane ditandai dengan index o, dan kecepatan
