Betz‟. Daya ekstraksi dari
drag ma chine
dapat ditingkatkan dengan penggabungan
flap
atau dengan memperbaiki konsentrasi aliran angin. Cara memperbaiki
drag machine
memiliki hal yang sama dengan rotor turbin Savonius.
2.7 GAYA AERODINAMIK PADA ROTOR
Ada dua macam gaya yang menggerakan rotor pada turbin angin, yaitu gaya lift dan drag. Gaya lift adalah gaya pada arah tegak lurus arah aliran yang dihasilkan
ketika fluida bergerak melalui benda yang berpenampang airfoil. Jika penampang airfoil menyapu udara dengan kecepatan tertentu maka tekanan udara pada bagian atas
sayap akan lebih kecil dari bagian bawah sayap, hal ini menyebabkan adanya gaya angkat pada sayap tersebut yang disebut gaya lift. Sedangkan gaya drag adalah gaya
hambat yang arahnya berlawanan dengan arah gerak benda. Turbin angin jenis drag umumnya memiliki koefisien daya yang relatif rendah
karena banyak terjadi rugi-rugi yang ditimbulkan oleh turbulensi yang terjadi. Kecepatan putar rotornya juga relatif rendah. Turbin angin jenis lift memiliki
koefisien daya yang relatif besar dan kecepatan sudut rotor yang relatif tinggi dibandingkan dengan turbin angin jenis drag.
Menurut Streeter 1996, hambatan atau
drag
adalah komponen gaya yang sejajar dengan kecepatan mendekati relatif yang dilakukan terhadap benda oleh fluida
yang bergerak. Koefisien hambat berdefinisi :
........................................................................................... 2.33 dimana :
D = gaya drag N
= massa jenis udara ⁄
A = luas penampang
u = kecepatan udara
⁄ Cd
= koefisien hambat
Universitas Sumatera Utara
Tabel 2.1 Koefisien – koefisien Hambat yang Khas Bagi Berbagai Silinder Dalam
Aliran Dua Dimensi
Sumber : Streeter, 1996
Menurut Reksoatmodjo 2005, untuk penerapan teori Betz pada turbine angin Savonius perlu memperhatikan penyimpangan
– penyimpangan dari asumsi – asumsi yang digunakan oleh Betz. Pertama, Betz mengansumsikan jumlah sudu
– sudu turbin tak terhingga, sedangkan pada turbin Savonius jumlah sudu
– sudu hanya dua. Kedua, Betz mengasumsikan aliran udara laminar, sedangkan dalam kenyataannya terutama
pada kecepatan angin pada bilangan
Beaufort
Bn 10 atau 26 ms aliran udara
diperkirakan tidak sepenuhnya laminar sehingga pengaruh bilangan Reynold akan menentukan besar-kecilnya koefisien hambatan
Cd
. Jika sudu – sudu berbentuk
setengah bola
Cd =
1.42 kalau angin berhembus pada sisi cekung dan
Cd
= 0.34 jika angin berhembus pada sisi cembung bilangan Reynold 10
4
N
R
10
6
Hughes dan Brighton, 1967:85 dalam Reksoatmodjo, 2005. Untuk sudu
– sudu berbentuk
Universitas Sumatera Utara
setengah silinder harga – harga itu sama dengan 2.3 dan 1.2 bilangan Reynold 4 x
10
4
Streeter, 1996. Karena adanya perbedaan koefisien hambatan pada sudu
– sudu, maka penerapan teori Betz dilakukan dengan asumsi U = U
1
dan U
2
= C = R kecepatan rotor. Gaya aerodinamik yang bekerja pada sudu
– sudu proporsional dengan U + C
2
pada arah melawan hembusan angin dan U – C
2
pada arah hembusan angin. Dengan demikian daya yang dihasilkan dapat dinyatakan dengan persamaan :
[ ] ............... 2.34
disederhanakan menjadi :
[ ] .......................................... 2.35
tanda minus pada awal persamaan 2.34 dan 2.35 menunjukkan bahwa, daya yang dihasilkan merupakan reaksi terhadap daya angin. Penyelesaian persamaan 2.35
menghasilkan :
[ ]
[ ]
[ ] ..... 2.36
2.8 GENERATOR
