2.3 Rumus-Rumus Perhitungan
Adapun Rumus-rumus yang digunakan dalam menghitung dan menganalisa
unjuk kerja kincir angin ini adalah sebagai berikut:
2.3.1 Daya Angin
Untuk menghitung energi kinetik pada angin secara umum dinyatakan sebagai:
E
k
=
1 2
mv
2
,
dengan: E
k
adalah energi kinetik J. m
adalah massa udara kg. v
adalah kecepatan angin ms.
Daya merupakan energi per satuan waktu, maka dari itu Pers.1 dapat dituliskan:
P
in
=
1 2
v
2
dengan: �
�
adalah daya yang dihasilkan angin, Js watt. ṁ adalah massa udara yang mengalir per satuan waktu, kgs.
v adalah kecepatan angin, ms.
1
2
massa udara yan mengalir per satuan waktu adalah:
ṁ = ρAv,
dengan: ρ adalah massa jenis udara kg
3
A adalah luas penampang yang membentuk sebuah lingkaran m
2
.
Dengan menggunakan Pers.3, maka daya angin P
in
dapat dirumuskan menjadi:
P
in
=
1 2
ρAvv
2
,
yang dapat disederhanakan menjadi : P
in
=
1 2
ρAv
3
,
2.3.2 Torsi Kincir Angin
Torsi adalah gaya yang bekerja pada poros yang dihasilkan oleh gaya dorong pada sumbu kincir dan gaya dorong tersebut akan dikalikan dengan jarak
yang telah ditentukan. Persamaannya adalah: T = rF
,
Hubungan antara F dan r ditunjukan pada Gambar 2.5. 3
4
5
Gambar 2.5. Hubungan antara F dan r.
dengan: T
adalah torsi dinamis yang dihasilkan dari putaran poros Nm. F
adalah gaya pada poros akibat dari puntiran N. r
adalah jarak lengan torsi ke poros m.
2.3.3 Daya Kincir Angin
Daya kincir angin adalah daya yang dibangkitkan oleh rotor kincir angin akibat mendapatkan daya dari hembusan angin. Daya kincir angin tidak sama
dengan daya angin karena daya kincir angin terpengaruh oleh koefisien daya. Daya efektif yang dapat diambil kincir angin adalah sebesar 59. Angka
59 adalah batas Betz. Gambar 2.6 merupakan karakteristik dari beberapa kincir. Betz, 1966
Gambar 2.6. Diagram C
p
vs tsr
untuk berbagai jenis kincir angin yang banyak dikenal
Sumber: Johnson, 2006, hal. 18
Untuk perhitungan daya gerak melingkar dapat dituliskan dengan persamaan:
P = T
ω, dengan:
T adalah torsi dinamis Nm.
ω adalah kecepatan sudut rads. 6
American multiblade
Kecepatan sudut ω didapat dari:
ω = n rpm =
putaran menit
=
2 πn rad
60 s
ω =
n π
30
rads
,
Dengan demikian daya yang dihasilkan oleh kincir dinyatakan dengan persamaan :
P
out
= Tω
atau: P
out
= T
� 30
dengan: p
out
adalah daya yang dihasilkan kincir angin watt. n
adalah putaran poros rpm.
2.3.4 Tip Speed Ratio
Kategori