4.5. Hasil Penelitian Turbin Angin Savonius Dengan Sudut Pitch Rotor
Aktif
Penelitian yang dilakukan pada posisi sudut pitch rotor aktif atau fleksibel terhadap turbin angin poros vertikal dengan mekanisme pitch pada rotor, telah
dibuat seperti pada Gambar 3.7.c. Didapat hasil pengukuran kecepatan rotor dan pembebanan pada kecepatan angin rata - rata 6 ms dengan frekuensi wind tunnel
33 Hz. Pengujian dilakukan pada pukul 13:30 – 14:20 WIB. Data yang diperoleh
dari pengujian di lapangan seperti pada Tabel 4.9.
4.5.1. Kalkulasi Data Variasi Sudut Pitch Rotor Aktif
Pada variasi sudut pitch rotor aktif kalkulasi data dilakukan untuk
mendapatkan nilai kecepatan sudut dalam rads, torsi T dalam Nm, daya
angin P
in
dan daya turbin P
out
dalam watt, tip speed ratio dan koefisien
daya C
p
dalam . Perhitungan dilakukan satu kali sebagai perwakilan dari setiap kolom pada data Tabel 4.9 sebagai acuan dalam pengolahan data.
Untuk menghitung kecepatan ujung sudu atau kecepatan sudut dapat menggunakan Persamaan 2.11. Perhitungan menggunakan data kecepatan rotor
101 rpm dari Tabel 4.9 nomor 4 empat hasil pengukuran di lapangan pada variasi sudut rotor aktif menjadi
rads 58
, 10
60 101
2 60
2
n
Masih pada data nomor empat pada Tabel 4.7. Perhitungan torsi menggunakan Persamaan 2.10 dengan gaya sebesar 1 N dan panjang lengan torsi
adalah 0,2 m pada mekanisme pembebanan di lapangan, persamaan dapat dituliskan seperti
Nm 2
, 2
, 1
T T
F T
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Daya angin dapat dihitung menggunakan Pesamaan 2.9 dengan massa jenis udara adalah 1,18 kgm
3
, tinggi turbin 0,8 m, diameter turbin yang digunakan adalah diameter maksimal 0,8 m dan kecepatan angin rata - rata 6 ms,
maka persamaan dapat ditulis
watt 56
, 81
6 8
, 8
, 18
, 1
2 1
2 1
3 3
in in
in
P P
Av P
Tabel 4.9 Data pengamatan turbin angin variasi sudut pitch rotor aktif pada kecepatan angin 6 ms
No. Gaya pembebanan, F
Kecepatan rotor, n N
rpm 1.
116 2.
113 3.
111 4.
1,0 101
5. 1,0
98 6.
1,0 100
7. 2,0
89 8.
2,0 90
9. 2,0
92 10.
3,0 82
11. 3,0
77 12.
3,0 77
13. 3,5
75 14.
3,5 78
15. 3,5
76 16.
4,0 70
17. 4,0
69 18.
4,0 67
19. 4,5
62 20.
4,5 62
21. 4,5
62 22.
5,0 57
23. 5,0
54 24.
5,0 58
25. 5,5
47 26.
5,5 46
27. 5,5
47
Dari kecepatan sudut 10,58 rads dan torsi 0,2 Nm yang diperoleh dari perhitungan, maka daya turbin dapat dihitung menggunakan persamaan seperti
pada Persamaan 2.12.
watt 12
, 2
58 ,
10 2
,
out out
out
P P
T P
Untuk mendapatkan nilai tsr dapat dihitung menggunakan Persamaan 2.14. dengan kecepatan sudut yang diketahui adalah 10,58 rads, jari
– jari turbin 0,4 m dan kecepatan angin rata
– rata 6 ms, maka persamaan
71 ,
tsr 6
4 ,
58 ,
10 tsr
tsr
v R
Dari perhitungan daya angin dan daya turbin dapat dihitung juga nilai koefisien daya C
p
menggunakan persamaan seperti pada Persamaan 2.15 dengan P
in
adalah 81,56 watt dan P
out
adalah 2,12 watt maka nila koefisien daya dapat dihitung seperti
59 ,
2 100
56 ,
81 12
, 2
100
p p
in out
p
C C
P P
C
Dari semua kalkulasi yang dilakukan untuk mendapat nilai karakteristik pada variasi sudut pitch rotor aktif, dari data nomor selanjutnya pada data Tabel
4.9 dapat berturut - turut dihitung dengan cara yang sama.
4.5.2. Hubungan Kecepatan Rotor Terhadap Torsi Pada Variasi Sudut Pitch
Rotor Aktif PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
Hubungan kecepatan rotor rpm dengan torsi Nm dapat dilihat dari data hasil kalkulasi Tabel 4.10 dari data tersebut dikelompokan untuk menggambarkan
grafik yang berbentuk linier seperti pada Gambar 4.9 terlihat pada grafik bahwa kecepatan rotor akan mengalami penurunan apabila torsi semakin besar.
Gambar 4.9 Grafik hubungan kecepatan rotor dengan torsi pada variasi
sudut pitch rotor aktif.
4.5.3. Hubungan Koefisien Daya Terhadap Tsr Pada Variasi Sudut Pitch Rotor
Turbin Aktif Hubungan koefisien daya terhadap tsr bertujuan untuk mendapatkan nilai
koefisien daya yang terjadi pada saat pengujian pada variasi sudut Pitch rotor aktif. Hubungan ini juga dapat dikelompokan dari data Tabel 4.10 untuk
menggambarkan sebuah grafik. Data yang telah diolah dengan baik dari tabel tersebut dapat digambarkan sebuah grafik seperti pada Gambar 4.10.
Dari grafik yang telah terbentuk seperti pada Gambar 4.10 hubungan C
p
dengan tsr dapat disimpulkan bahwa nilai C
p max
pada grafik adalah
6767 ,
1 715
, 42
619 ,
51
2
p
C 4.5
Untuk mencari titik optimal maka
d
dC
p
715 ,
42 2
619 ,
51
d dC
p
413 ,
715 ,
42 2
619 ,
51
Tabel 4.10 Hasil kalkulasi data pengamatan variasi sudut pitch rotor aktif pada kecepatan angin 6 ms
No. Gaya
pembebanan, F
Kec. rotor,
n Kecepatan
sudut, ω
Torsi, T
Daya angin,
P
in
Daya rotor,
P
out
Tsr, λ
Koef. daya,
C
p
N rpm
rads Nm
watt watt
1. 116
12,15 81,56
0,81 2.
113 11,83
81,56 0,79
3. 111
11,62 81,56
0,77 4.
1,0 101
10,58 0,2
81,56 2,12
0,71 2,59
5. 1,0
98 10,26
0,2 81,56
2,05 0,68
2,52 6.
1,0 100
10,47 0,2
81,56 2,09
0,70 2,57
7. 2,0
89 9,32
0,4 81,56
3,73 0,62
4,57 8.
2,0 90
9,42 0,4
81,56 3,77
0,63 4,62
9. 2,0
92 9,63
0,4 81,56
3,85 0,64
4,72 10.
3,0 82
8,59 0,6
81,56 5,15
0,57 6,32
11. 3,0
77 8,06
0,6 81,56
4,84 0,54
5,93 12.
3,0 77
8,06 0,6
81,56 4,84
0,54 5,93
13. 3,5
75 7,85
0,7 81,56
5,50 0,52
6,74 14.
3,5 78
8,17 0,7
81,56 5,72
0,54 7,01
15. 3,5
76 7,96
0,7 81,56
5,57 0,53
6,83 16.
4,0 70
7,33 0,8
81,56 5,86
0,49 7,19
17. 4,0
69 7,23
0,8 81,56
5,78 0,48
7,09 18.
4,0 67
7,02 0,8
81,56 5,61
0,47 6,88
19. 4,5
62 6,49
0,9 81,56
5,84 0,43
7,16 20.
4,5 62
6,49 0,9
81,56 5,84
0,43 7,16
21. 4,5
62 6,49
0,9 81,56
5,84 0,43
7,16 22.
5,0 57
5,97 1,0
81,56 5,97
0,40 7,32
23. 5,0
54 5,65
1,0 81,56
5,65 0,38
6,93 24.
5,0 58
6,07 1,0
81,56 6,07
0,40 7,45
25. 5,5
47 4,92
1,1 81,56
5,41 0,33
6,64 26.
5,5 46
4,82 1,1
81,56 5,30
0,32 6,50
27. 5,5
47 4,92
1,1 81,56
5,41 0,33
6,64
Dari Persamaan 4.5 nilai C
p max
pada tsr 0,413 adalah
16 ,
7 6767
, 1
413 ,
715 ,
42 413
, 619
, 51
2
p p
C C
Dari perhitungan pada persamaan yang dihasilkan oleh grafik C
p
dengan tsr maka dapat terlihat bahwa nilai C
p max
7,16 terjadi pada tsr 0,413.
Gambar 4.10 Grafik hubungan koefisien daya dengan tsr pada variasi
sudut pitch rotor turbin aktif.
4.6. Pengaruh Sudut Pitch Rotor Turbin terhadap Kecepatan Rotor dan
Kategori