2.4 Alasan Pemilihan Kincir Angin Propeler
Penentuan jenis kincir angin dalam penelitian ini berupa kincir angin propeler memiliki beberapa alasan, diantaranya:
1. Jenis kincir angin propeler dipilih karena pada umumnya memiliki
kecepatan putar dan tip speed ratio
λ yang lebih tinggi dibandingkan
dengan jenis-jenis kincir lainnya, sehingga cocok digunakan sebagai penggerak generator listrik.
2. Kincir propeler dengan jumlah sudu sebanyak tiga buah dipilih karena
memiliki sifat giroskopik yang lebih baik dibandingkan dengan kincir dua sudu dan lebih efisien dibandingkan dengan kincir empat sudu.
3. Bahan dasar sudu dipilih dari pelat kayu triplek plywood, karena kayu
dipandang cukup kuat, mudah didapat, harganya terjangkau, dan mudah dikerjakan dengan tangan. Sedangkan plat seng sebagai pelapis luar sudu
kincir dipilih karena seng dipandang tahan terhadap cuaca, tahan korosi, mudah didapat, dan cukup murah.
4. Pada umumnya kincir angin jenis propeler memiliki koefisien daya
puncak C
Pmax
yang lebih tinggi dibandingkan dengan jenis-jenis kincir lainnya, yakni diatas harga 0,35.
2.5 Rumus Perhitungan
Nilai karakteristik kincir angin dapat ditelusuri dengan menggunakan persamaan-persamaan berikut:
1. Energi potensial yang terdapat pada angin dapat memutarkan sudu-sudu
yang terdapat pada kincir angin tersebut. 2.
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh suatu benda akibat gerakan benda tersebut, yang dapat dirumuskan:
1
dengan: m adalah massa kg
v adalah kecepatan dari benda yang bergerak ms 3.
Daya angin adalah daya yang dibangkitkan oleh angin pada tiap luasan sudu, yang dapat dirumuskan:
2
dengan : ρ adalah massa jenis udara kgm
3
A adalah luas penampang sudu m
2
v adalah kecepatan aliran angin ms 4.
Tip speed ratio λ adalah perbandingan kecepatan pada ujung-ujung
sudu yang berputar terhadap kecepatan angin,
λ dapat dirumuskan:
3
dengan: r adalah jari-jari lingkaranpenampang sudu kincir m
n adalah putaran kincir rpm PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5. Daya yang dihasilkan kincir P
out
adalah daya yang dihasilkan kincir akibat adanya angin yang melintasi sudu kincir. Daya kincir yang
dihasilkan oleh gerakan melingkar kincir dapat dirumuskan: 4
dengan: T adalah torsi Nm
ω adalah kecepatan sudut raddetik 6.
Torsi T adalah gaya yang bekerja pada poros dihasilkan oleh gaya dorong pada sudu kincir yang dikurangi dengan gaya hambat gaya yang
berlawanan arah. Gaya dorong ini memiliki jarak terhadap sumbu poros kincir yang berputar. Untuk perhitungan torsi dapat dihitung dengan
menggunakan rumus: 5
dengan: F adalah gaya N
r adalah panjang lengan torsi m 7.
Kecepatan sudut kincir ω adalah kecepatan putar kincir dalam satuan radian per detik. Kecepatan sudut dapat dihitung dengan menggunakan
rumus: 6
8. Koefisien daya C
P
adalah bilangan tak berdimensi yang menunjukkan perbandingan antara daya yang dihasilkan kincir dengan daya yang
dihasilkan oleh angin. Nilai dari C
P
dapat dirumuskan: PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
C
P
dari suatu kincir angin juga dapat ditentukan dengan grafik perbandingan antara C
P
dan
λ dari beberapa jenis kincir seperti ditunjukkan
Gambar 2.3.
Gambar 2.3 Grafik Perbandingan C
P
dan
λ dari Beberapa Jenis Kincir.
Sumber: Jhonson, 2006, halaman 18
2.6 Tinjauan Pustaka
Beberapa hasil penelitian dalam satu kelompok dapat dijadikan perbandingan untuk penelitian ini. Dengan menentukan karakteristik yang sama
dalam penelitian berupa persamaan sudut potong, panjang kincir dan lebar ujung sudu namun berbeda dalam besar diameter kerucut, hasil yang dilakukan oleh
Fembri dalam penelitian model kincir angin propeler tiga sudu berbahan kayu berlapis seng dengan sudu-sudu dari belahan dinding kerucut dengan diameter
kecil 15 cm diameter besar 45 cm sepanjang 36,5 cm, memberikan hasil C
pmax
sebesar 24,9 pada λ optimal 3,25 dengan diketahui nilai dari sudut kerucut 44
o
. Fembri, 2015. Dengan karakteristik yang serupa, penelitian Agus dalam model
kincir angin propeler berbahan kayu berlapis seng dari potongan selimut kerucut dengan diameter kecil 15 cm diameter besar 30 cm sepanjang 36,5 cm, diperoleh
C
pmax
sebesar 31,72 pada λ optimal 3,59 dengan diketahui nilai dari sudut
kerucut 23
o
Agus, 2015. Sudut kerucut dalam penelitian merupakan sudut yang diperoleh dari pangkal belahan selimut kerucut. Besar sudut 12
o
dalam penelitian ini diperoleh dari perbandingan diameter kecil kerucut yakni 15 cm, diameter
besar kerucut yakni 22,5 cm dan panjang kerucut yakni 37 cm. Model kincir angin dengan belahan lain yaitu belahan silinder yang telah
diteliti oleh Yulius dengan judul unjuk kerja kincir angin propeler tiga sudu berbahan kayu berlapis seng dengan sudu-sudu dari belahan dinding silinder
memiliki
C
pmax
sebesar 30 pada λ 2,8. Yulius, 2015.
BAB III METODE PENELITIAN
3.1 Diagram Alur Penelitian
Diagram alur penelitian merupakan urutan proses yang dilakukan dalam penelitian ini. Diagram alur penelitian disajikan sebagai berikut:
Gambar 3.1 Diagram Alur Penelitian
Mulai
Perancangan kincir angin poros horisontal
Pembuatan kincir angin poros horisontal dengan bahan kayu ketebalan 3 mm dilapisi seng.
Variasi berupa sudut potong kincir 70
o
, 80
o
, 90
o
dengan bentuk dan ukuran yang sama.
Pengambilan data dengan cara mencari nilai kecepatan angin, putaran poros kincir dan gaya
pengimbang kincir.
Pengolahan data berupa besar daya kincir angin, Koefisien Daya C
P
dan tip speed ratio λ
masing–masing variasi kincir angin.
Analisis, pembahasan data serta pembuatan laporan.
Selesai
15
Kategori