2.3 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Cp dan tips speed ratio TSR
Menurut albert Betz Ilmuan Jerman bahwa koefisien daya maksimal dari kincir angin adalah sebesar 59 seperti yang terlihat pada Gambar 2.8 dan menamai batas
maksimal tersebut dengan Betz limit.
Gambar 2.8 Grafik Hubungan Antara Koefisien Daya Cp dengan
Tips Speed Ratio
TSR dari beberapa jenis kincir.
2.4 Rumus Perhitungan
Berikut ini adalah rumus- rumus yang digunakan untuk melakukan perhitungan dan analisis kerja kincir angin yang teliti.
2.4.1 Rumus Energi Kinetik
Energi kinetik adalah energi yang dimiliki oleh satu benda yang bergerak. Energi yang terdapat pada angin adalah energi kinetik, sehingga dapat dirumuskan
menjadi : = �
1
Keterangan : : Energi kinetik Joule
: Massa kg �
: Kecepatan angin ms Daya adalah energi persatuan waktu, sehingga dapat dituliskan dengan rumus sebagai
berikut : �
�
= ṁ � 2
Keterangan :
P
: Daya angin watt ṁ
: Massa udara yang mengalir pada satuan waktu kgs dimana :
ṁ
=
� � � 3
keterangan : �
: Massa jenis udara kgm³
A
: Luas penampang m² Dengan menggunakan persamaan 3, daya angin dapat dirumuskan menjadi
�
�
=
� � � � , yang dapat disederhanakan menjadi :
�
�
= � � � 4
2.4.2 Rumus Perhitungan TSR
tip speed ratio
Tip speed ratio adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu kincir dengan kecepatan angin. Kecepatan diujung sudu
Vt
dapat dirumuskan sebagai : � = � �
5 Keterangan :
� : Kecepatan ujung sudu
� : Kecepatan sudut rads
� : Jari- jari kincir m
Sehingga TSR- nya dapat dirumuskan sebagai berikut : =
� 6
6
Keterangan :
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 pembebanan
F
dengan panjang lengan torsi
l
. perhitungan torsi dapat dirumuskan sebagai berikut : = �
7
Keterangan : F
: Gaya pembebanan N l
: Panjang lengan torsi poros m
2.4.4 Rumusan 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 : �
� � �
= � 8
Keterangan :
T
: Torsi N.m �
: Kecepatan sudut
rad s
Dengan ini untuk daya yang dihasilkan kincir dapat dinyatakan dengan persamaan 7, yaitu :
�
� � �
= T
� 6
9
Keterangan : �
� � �
: Daya yang dihasilkan oleh kincir angin watt
T
: Torsi N.m
n
: Putaran poros rpm
2.4.5 Rumus Daya Listrik
Daya listrik adalah daya yang dihasilkan generator. Sehingga daya kincir yang dihasilkan oleh generator dapat dirumuskan :
�
� � �
= � � 10
Keterangan :
V
: Tegangan watt
I
: Arus ampere
2.4.6 Koefisien Daya