Tabel 4.3 Data percobaan kincir angin dengan pengarah 45 .
No. Posisi blower
Kecepatan angin massa udara
Putaran poros Beban
suhu ms
kgm³ rpm
gram °C
1 5,85
1,18 183,33
430 25,50
2 6,01
1,18 147,90
610 25,60
3 5,98
1,18 128,47
770 26,40
4 5,99
1,18 112,13
860 26,50
5 5,94
1,18 102,47
950 26,30
6 5,86
1,18 94,24
1010 26,20
7 5,98
1,18 89,16
1050 26,90
8 5,87
1,18 80,78
1110 26,60
9 6,00
1,18 79,06
1125 27,20
10 5,93
1,18 74,69
1215 26,60
11
1 5,51
1,18 156,43
200 27,20
12 5,48
1,18 126,80
570 27,10
13 5,57
1,18 106,60
710 27,00
14 5,61
1,18 95,63
830 27,00
15 5,72
1,18 91,28
870 27,50
16 5,62
1,18 79,94
920 27,40
17 5,52
1,17 76,90
970 27,70
18 5,77
1,17 73,78
1020 28,20
19 5,67
1,17 70,80
1035 27,90
20 5,64
1,17 66,48
1095 28,40
21
2 5,32
1,17 144,90
390 28,00
22 5,34
1,17 120,00
570 27,70
23 5,49
1,17 104,80
680 28,00
24 5,39
1,17 89,04
785 28,10
25 5,51
1,17 84,52
840 28,30
26 5,30
1,17 72,23
880 27,90
27 5,30
1,17 68,36
910 27,80
28 5,54
1,18 68,86
980 27,40
29 5,32
1,17 58,33
1000 27,70
30
3 4,78
1,18 126,39
400 27,50
31 4,98
1,18 105,97
560 27,60
32 4,95
1,18 87,35
670 27,60
33 5,05
1,17 79,50
750 27,90
34 5,10
1,17 69,51
800 27,70
35 5,02
1,17 62,75
820 28,50
36 5,01
1,17 58,90
865 27,90
Table 4.3 Data percobaan angin dengan pengarah 45 . lanjutan
No. Posisi blower
Kecepatan angin massa udara
Putaran poros Beban
suhu ms
kgm³ rpm
gram °C
37
4 4,66
1,17 113,83
370 28,40
38 4,67
1,17 92,59
500 28,20
39 4,77
1,17 78,49
600 28,00
40 4,77
1,17 66,37
660 28,00
41 4,77
1,17 59,04
700 28,30
42 4,81
1,17 52,61
765 28,20
43 4,76
1,17 45,12
850 28,40
44
5 4,43
1,17 101,3
360 28,80
45 4,54
1,17 82,26
480 29,60
46 4,29
1,17 58,62
550 29,00
47 4,36
1,17 52,47
600 28,80
48 4,31
1,17 46,41
645 28,80
49 4,40
1,17 44,05
660 28,60
50 4,46
1,17 42,15
680 28,80
51 4,51
1,17 41,06
730 29,60
Contoh perhitungan untuk kincir angin dari tabel diatas ditunjukkan pada Sub Bab 4.2.1.
4.2.1 Perhitungan daya angin
Untuk menghitung daya yang dihasilkan angin dapat dihitung dengan Persamaan 4 pada Sub Bab 2.4.1 yaitu :
�
�
= 0,5. �. �. �
3
dengan : P
a
: daya angin, watt �
: massa jenis udara, kgm
3
A : luas penampang kincir angin yang dilintasi angin, m
2
v : kecepatan angin, ms
nilai massa udara � diketahui dengan cara interpolasi dari tabel massa jenis yang ada pada
lampiran, sebagai contoh perhitungan daya angin dari data Tabel 4.1, dari data suhu udara 29,10
C maka � = 1,17 kgm
3
. Besarnya luas penampang A dapat diketahui dengan persamaan :
A = d . t
dengan : d
: diameter kincir angin, m t
: tinggi kincir angin, m maka dengan diameter kincir angin 0,6 m dan tinggi kincir angin 0,85 m, maka daya angin
P
a
sebesar : P
a
= 0,5 . � . d . t . v
3
P
a
= 0,5 1,17 kgm
3
0,6 m 0,85 m 6,92 ms
3
P
a
= 98,82 W Jadi daya angin P
a
didapatkan sebesar 98,82 watt.
4.2.2 Perhitungan torsi
Untuk mengetahui nilai torsi yang dihasilkan kincir angin dapat dihitung dengan Persamaan 7 pada Sub Bab 2.5.2 yaitu :
T : r . F
dengan : T
: Torsi akibat putaran poros kincir, Nm r
: Jarak lengan ke poros, m F
: Gaya pengimbang, N Untuk gaya pengimbang F dapat dicari dengan persamaan :
F = m . a
dengan : m
: masa yang ditunjukkan pada neraca pegas, kg a
: percepatan gravitasi, ms
2
Dengan jarak lengan 0,2 m dan percepatan gravitasi sebesar 9,81 ms
2
, maka besarnya gaya pengimbang F adalah :
T = r . m . a
T = 0,2 m 0,49 kg 9,81 ms
2
T = 0.96 Nm
Jadi nilai torsi T kincir angin yang didapatkan adalah 0,96 Nm.
4.2.3 Perhitungan daya kincir
Untuk menghitung daya kincir dapat menggunakan Persamaan 6 pada Sub Bab 2.4.2 yaitu :
�
�
= �
2�� 60
dengan : P
k :
daya yang di hasilkan oleh kincir angin, watt T
: torsi kincir angin, Nm n
: putaran poros kincir angin, rpm maka dengan torsi kincir 0,96 Nm dan putaran poros kincir 336,90 rpm besarnya daya kincir
adalah : �
�
= �
�� 30
�
�
= 0,96 Nm
3,14336,90 30
�
�
= 33,9 watt Jadi daya kincir angin P
k
yang dihasilkan adalah 33,9 watt .
4.2.4 Perhitungan tip speed ratio
Untuk mengetahui besarnya perbandingan kecepatan ujung kincir dengan kecepatan angin tau tip speed ratio dapat diketahui dengan Persamaan 8 pada Sub Bab 2.6.2 yaitu :
��� =
�.�.� 30.�
dengan : r
: jari-jari kincir, m
n : putaran poros kincir angin, rpm
v : kecepatan angin, ms
2
maka dengan jari-jari kincir 0,3 m, putaran poros kincir angin 336,90 rpm dan kecepatan angin 6,92 ms
2
adalah :
��� =
�.�.� 30.�
��� =
3,140,3336,90 306,92
��� =
1,53
Jadi besar tsr yang didapatkan sebesar 1,53.
4.2.5 Perhitungan koefisien daya Cp
Untuk mengetahui perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh kincir angin Pk dengan daya yang dihasilkan oleh angin Pa, dapat dicari dengan Persamaan 11 pada Sub
Bab 2.3.5 yaitu : �
�
=
�
�
�
�
100 dengan :
C
p
: koefisien daya, P
k
: daya yang dihasilkan oleh kincir, watt P
a
: daya yang dihasilkan oleh angin, watt
maka dengan daya kincir 33,90 watt dan daya angin 98,82 watt maka besarnya koefesien daya adalah :
�
�
=
�
�
�
�
100
�
�
=
33,90 ���� 98,82 ����
100
�
�
= 34,3 Jadi koefesien daya C
p
yaitu sebesar 34,3.
4.3 Data Hasil Perhitungan
Dengan menggunakan langkah perhitungan seperti pada Sub Bab 4.2 diatas, maka untuk hasil perhitungan dan pengolahan data yang lain dapat disajikan dalam Tabel 4.4 sampai
Tabel 4.6 berikut ini.
Tabel 4.4 Data hasil perhitungan kincir angin tanpa pengarah
No Posisi
blower Torsi
Daya Angin Daya kincir
Koefesien daya tsr
Pa Pk
Cp kg.cm
Nm watt
watt
1 9,80
0,96 98,82
33,90 0,343
34 1,53
2 15,20
1,49 101,52
25,76 0,254
25 0,74
3 18,20
1,79 93,07
31,16 0,335
33 0,77
4 19,60
1,92 90,65
26,12 0,288
29 0,61
5 21,45
2,10 90,75
28,82 0,318
32 0,61
6 21,75
2,13 94,74
32,87 0,347
35 0,68
7 21,90
2,15 91,95
18,14 0,197
20 0,37
8 22,50
2,21 85,82
17,23 0,201
20 0,35
9 22,50
2,21 87,01
22,48 0,258
26 0,46
10 23,10
2,27 90,95
16,68 0,183
18 0,33
11
1 8,30
0,81 68,96
18,54 0,269
27 1,11
12 15,40
1,51 69,48
16,98 0,244
24 0,55
13 16,60
1,63 66,35
13,48 0,203
20 0,41
14 18,00
1,77 63,15
13,85 0,219
22 0,39
15 18,40
1,81 69,34
12,43 0,179
18 0,34
16 18,80
1,84 70,97
12,32 0,174
17 0,32
17 19,00
1,86 70,78
11,88 0,168
17 0,31
18 19,00
1,86 65,07
10,83 0,166
17 0,29
19 2
8,10 0,79
52,81 14,57
0,276 28
0,98 20
14,20 1,39
59,50 14,10
0,237 24
0,52 21
15,60 1,53
52,71 10,73
0,204 20
0,37 22
15,70 1,54
56,78 9,70
0,171 17
0,33 23
16,80 1,65
53,91 9,47
0,176 18
0,30 24
3 8,00
0,78 48,51
12,63 0,260
26 0,88
25 13,00
1,28 44,13
9,72 0,220
22 0,43
26 14,00
1,37 45,21
7,93 0,175
18 0,32
27 14,40
1,41 46,15
6,97 0,151
15 0,28
28 14,70
1,44 45,97
6,98 0,152
15 0,27
29 15,20
1,49 44,46
6,04 0,136
14 0,23
30 4
7,80 0,77
32,97 9,14
0,277 28
0,75 31
9,00 0,88
35,55 8,04
0,226 23
0,55 32
11,20 1,10
34,65 5,89
0,170 17
0,33 33
11,80 1,16
38,42 5,58
0,145 15
0,29 34
12,20 1,20
36,72 4,65
0,127 13
0,23 35
12,60 1,24
36,78 4,48
0,122 12
0,22 36
5 5,20
0,51 27,65
4,80 0,174
17 0,62
37 9,40
0,92 30,02
5,12 0,171
17 0,36
38 9,70
0,95 28,19
4,30 0,152
15 0,30
39 9,80
0,96 29,25
4,59 0,157
16 0,31
40 10,20
1,00 28,02
2,84 0,101
10 0,19
Tabel 4.5 Data hasil perhitungan kincir angin dengan pengarah 30 .
No Posisi
blower Torsi
Daya Angin Daya kincir
Koefesien daya tsr
Pa Pk
Cp kg.cm
Nm watt
watt
1 7,00
0,69 65,85
15,29 0,232
23 1,11
2 9,10
0,89 63,83
14,59 0,229
23 0,82
3 10,20
1,00 62,24
14,49 0,233
23 0,73
4 12,20
1,20 66,70
16,47 0,247
25 0,68
5 13,00
1,28 61,43
16,00 0,260
26 0,64
6 14,40
1,41 61,43
17,19 0,280
28 0,62
7 15,00
1,47 61,72
17,37 0,281
28 0,60
8 16,40
1,61 57,97
17,41 0,300
30 0,56
9 18,00
1,77 62,98
18,20 0,289
29 0,52
10 19,00
1,86 67,43
17,53 0,260
26 0,46
11 19,60
1,92 60,70
15,45 0,254
25 0,41
12
1 7,60
0,75 50,39
12,56 0,249
25 0,92
13 10,00
0,98 50,81
12,95 0,255
25 0,72
14 11,00
1,08 51,83
13,55 0,261
26 0,68
15 12,60
1,24 51,63
14,53 0,282
28 0,63
16 14,00
1,37 51,78
15,40 0,297
30 0,60
17 14,80
1,45 52,07
15,64 0,300
30 0,58
18 15,60
1,53 50,70
15,89 0,313
31 0,56
19 17,20
1,69 51,83
16,30 0,314
31 0,52
20 18,40
1,81 52,09
15,15 0,291
29 0,45
21 20,00
1,96 53,28
13,44 0,252
25 0,37
22
2 7,60
0,75 43,99
11,33 0,258
26 0,86
23 9,20
0,90 43,09
10,94 0,254
25 0,69
24 10,40
1,02 41,72
11,58 0,278
28 0,66
25 11,60
1,14 43,26
12,34 0,285
29 0,62
26 13,40
1,31 42,51
13,57 0,319
32 0,59
27 14,60
1,43 44,28
13,53 0,306
31 0,54
28 16,00
1,57 43,79
13,35 0,305
30 0,48
29 16,60
1,63 44,20
12,35 0,279
28 0,43
30 17,40
1,71 43,81
11,73 0,268
27 0,39
31
3 7,20
0,71 36,45
8,54 0,234
23 0,73
32 8,80
0,86 34,83
9,13 0,262
26 0,65
33 10,20
1,00 35,40
10,11 0,286
29 0,62
34 11,00
1,08 35,60
10,34 0,290
29 0,58
35 12,00
1,18 36,91
10,69 0,290
29 0,55
36 13,60
1,33 36,70
11,55 0,315
31 0,52
37 14,60
1,43 35,84
10,63 0,297
30 0,45
38 15,80
1,55 36,96
9,67 0,262
26 0,38
39 16,80
1,65 36,96
8,58 0,232
23 0,31
Tabel 4.5 Data hasil perhitungan kincir angin dengan pengarah 30 .lanjutan
No Posisi
blower Torsi
Daya Angin Daya kincir
Koefesien daya tsr
Pa Pk
Cp kg.cm
Nm watt
watt
40
4 7,00
0,69 32,08
7,45 0,232
23 0,69
41 8,60
0,84 30,84
8,33 0,270
27 0,63
42 9,60
0,94 31,99
8,82 0,276
28 0,59
43 10,60
1,04 31,71
9,13 0,288
29 0,56
44 12,20
1,20 31,56
9,89 0,313
31 0,52
45 12,60
1,24 32,04
9,46 0,295
30 0,48
46 13,20
1,29 31,63
8,31 0,263
26 0,41
47 14,20
1,39 32,44
8,05 0,248
25 0,36
48 15,00
1,47 31,55
7,64 0,242
24 0,33
49
5 6,80
0,67 26,06
6,56 0,252
25 0,67
50 8,20
0,80 26,78
7,20 0,269
27 0,60
51 9,40
0,92 26,48
7,89 0,298
30 0,58
52 10,20
1,00 26,88
7,84 0,292
29 0,52
53 11,20
1,10 28,37
7,97 0,281
28 0,48
54 11,60
1,14 27,58
6,60 0,239
24 0,38
55 12,80
1,26 28,66
6,59 0,230
23 0,34
56 13,40
1,31 28,29
5,96 0,211
21 0,30
57 14,40
1,41 28,78
5,80 0,202
20 0,27
Tabel 4.6 Data hasil perhitungan kincir angin dengan pengarah 45
No Posisi
blower Torsi
Daya Angin Daya kincir
Koefesien daya tsr
Pa Pk
Cp kg.cm
Nm watt
watt
1 8,60
0,84 60,42
16,19 0,27
27 0,98
2 12,20
1,20 65,49
18,53 0,28
28 0,77
3 15,40
1,51 64,46
20,31 0,32
32 0,67
4 17,20
1,69 64,76
19,80 0,31
31 0,59
5 19,00
1,86 62,98
19,99 0,32
32 0,54
6 20,20
1,98 60,70
19,55 0,32
32 0,50
7 21,00
2,06 64,14
19,23 0,30
30 0,47
8 22,20
2,18 60,93
18,41 0,30
30 0,43
9 22,50
2,21 64,72
18,26 0,28
28 0,41
10 24,30
2,38 62,71
18,63 0,30
30 0,40
11
1 4,00
0,39 50,20
6,42 0,13
13 0,89
12 11,40
1,12 49,50
14,84 0,30
30 0,73
13 14,20
1,39 51,90
15,54 0,30
30 0,60
14 16,60
1,63 53,12
16,30 0,31
31 0,53
15 17,40
1,71 56,11
16,31 0,29
29 0,50
16 18,40
1,81 53,24
15,10 0,28
28 0,45
17 19,40
1,90 50,30
15,32 0,30
30 0,44
18 20,40
2,00 57,56
15,45 0,27
27 0,40
19 20,70
2,03 54,58
15,05 0,28
28 0,39
20 21,90
2,15 53,53
14,95 0,28
28 0,37
21
2 7,80
0,77 45,07
11,60 0,26
26 0,86
22 11,40
1,12 45,71
14,05 0,31
31 0,71
23 13,60
1,33 49,53
14,63 0,30
30 0,60
24 15,70
1,54 46,77
14,35 0,31
31 0,52
25 16,80
1,65 50,02
14,58 0,29
29 0,48
26 17,60
1,73 44,49
13,05 0,29
29 0,43
27 18,20
1,79 44,51
12,77 0,29
29 0,41
28 19,60
1,92 50,90
13,86 0,27
27 0,39
29 20,00
1,96 45,11
11,98 0,27
27 0,34
30
3 8,00
0,78 32,81
10,38 0,32
32 0,83
31 11,20
1,10 37,09
12,19 0,33
33 0,67
32 13,40
1,31 36,28
12,02 0,33
33 0,55
33 15,00
1,47 38,64
12,24 0,32
32 0,49
34 16,00
1,57 39,74
11,42 0,29
29 0,43
35 16,40
1,61 37,80
10,57 0,28
28 0,39
36 17,30
1,70 37,73
10,46 0,28
28 0,37
Table 4.6 Data hasil perhitungan kincir angin dengan pengarah 45 .lanjutan
No Posisi
blower Torsi
Daya Angin Daya kincir
Koefesien daya tsr
Pa Pk
Cp kg.cm
Nm watt
watt
37
4 7,40
0,73 30,31
8,65 0,29
29 0,77
38 10,00
0,98 30,40
9,51 0,31
31 0,62
39 12,00
1,18 32,55
9,67 0,30
30 0,52
40 13,20
1,29 32,49
9,00 0,28
28 0,44
41 14,00
1,37 32,39
8,49 0,26
26 0,39
42 15,30
1,50 33,22
8,27 0,25
25 0,34
43 17,00
1,67 32,31
7,88 0,24
24 0,30
44
5 7,20
0,71 25,89
7,49 0,29
29 0,72
45 9,60
0,94 27,80
8,11 0,29
29 0,57
46 11,00
1,08 23,55
6,62 0,28
28 0,43
47 12,00
1,18 24,69
6,47 0,26
26 0,38
48 12,90
1,27 23,96
6,15 0,26
26 0,34
49 13,20
1,29 25,50
5,97 0,23
23 0,31
50 13,60
1,33 26,54
5,89 0,22
22 0,30
51 14,60
1,43 27,37
6,15 0,22
22 0,29
4.4 Grafik Hasil Perhitungan
Dari data hasil penelitian dan perhitungan, maka dapat dibuat beberapa grafik hubungan antara torsi dan daya kincir, torsi dan putaran poros, serta Cp dan tsr untuk setiap variasi.
4.4.1 Grafik untuk variasi kincir angin tanpa pengarah
a. Grafik Hubungan Putaran Poros dan Torsi
Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan putaran poros rpm dan torsi yang dihasikan kincir angin untuk variasi kincir
angin tanpa pengarah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.1. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa besarnya putaran poros berbanding terbalik dengan torsi yang dihasilkan
sehingga membentuk garis lurus karena merupakan persamaan linier.
Gambar 4.1 Grafik hubungan putaran poros dan torsi untuk variasi kincir tanpa pengarah
b. Grafik Hubungan Daya kincir dan Torsi
Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan daya kincir dan torsi yang dihasikan kincir angin untuk variasi kincir angin tanpa
pengarah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.2. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa hubungan daya kincir dengan torsi yang dihasilkan membentuk kurva polinomial
karena merupakan persamaan kuadrat.
50 100
150 200
250 300
350 400
5 10
15 20
25
P u
ta ra
n p
o ro
s rp
m
Torsi kg.cm
Gambar 4.2 Grafik hubungan daya kincir dan torsi untuk variasi kincir tanpa pengarah
c. Grafik hubungan Cp dan tsr
Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan Cp power coefficient dan tsr tip speed ratio yang dihasikan kincir angin untuk
variasi kincir angin tanpa pengarah, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3. Dari grafik tersebut dapat dilihat bahwa hubungan koefesien daya dengan tsr yang dihasilkan
membentuk kurva polinomial yang mencapai puncak pada koefesien daya 0,33 dengan tsr 1,20.
5 10
15 20
25 30
35 40
5 10
15 20
25
D a
y a
Kin cir
w a
tt
Torsi kg.cm
v=6,77 ms
Gambar 4.3 Grafik hubungan Cp dan tsr untuk variasi kincir tanpa pengarah
4.4.2 Grafik untuk variasi kincir angin dengan pengarah 30
a. Grafik Hubungan Putaran Poros dan Torsi
Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.5 maka dapat dibuat grafik hubungan putaran porosrpm dan torsi yang dihasilkan kincir angin untuk variasi kincir
angin dengan sirip-sirip pengarah bersudut 30 , seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.4.
Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada kecepatan angin 5,94 ms menghasilkan putaran poros kurang lebih 220 rpm dan menghasilkan torsi sebesar 7 kg atau 0,68 Nm.
0,00 0,05
0,10 0,15
0,20 0,25
0,30 0,35
0,40
0,00 0,20
0,40 0,60
0,80 1,00
1,20 1,40
1,60 1,80
Cp
tsr
Gambar 4.4 grafik hubungan putaran poros dan torsi untuk variasi kincir dengan pengarah 30
o
b. Grafik Hubungan Daya Kincir dan Torsi
Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.5 maka dapat dibuat grafik hubungan daya kincir dan torsi yang dihasilkan kincir angin untuk variasi kincir angin
dengan sirip-sirip pengarah bersudut 30 , seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.5. Dari
gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada kecepatan angin 5,94 ms menghasilkan torsi sebesar 7 kg atau 0,68 Nm dan menghasilkan daya kincir sebesar 25 watt.
50 100
150 200
250
5 10
15 20
25
p u
ta ra
n p
o ro
s rp
m
Torsi kg.cm
