2.3 Grafik Hubungan Antara Cp Terhadap Tsr
Menurut Albert Betz, ilmuan Jerman, bahwa koefisien daya maksimal dari kincir angin adalah sebesar 59 seperti yang terlihat pada Gambar 2.3. Batas
maksimal tersebut dikenal dengan Betz limit. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada Gambar 2.6.
Gambar 2.6 Grafik hubungan antara C
p
dan TSR untuk berbagai jenis kincir Sumber: gunturcupletz.blogspot.com diakses 21 Februari 2015
2.4 Rumus Perhitungan
Sub – sub bab dibawah ini adalah rumus–rumus yang digunakan untuk
melakukan perhitungan dan analisis kerja kincir angin yang diteliti.
2.4.1 Energi Angin
Angin adalah fluida yang bergerak sehingga memiliki energi kinetik, maka dapat dirumuskan sebagai berikut :
E
k
= 0,5m v 2
1
dengan : E
k
= energi kinetik joule. m = massa udara kg.
v = kecepatan angin ms. Daya adalah energi persatuan waktu, sehingga dapat di tuliskan
sebagai berikut: P
in
=0,5 m v 2
2 dengan:
P
in
= daya angin watt. m = massa udara yang mengalir dalam waktu tertentu kgs.
dengan: m=
ρ A v 3
dengan: ρ = massa jenis udara kgm3.
A = luas penampang yang membentuk sebuah lingkaran m 2
. Dengan menggunakan Persamaan 3 , maka daya angin P
in
dapat dirumuskan menjadi :
P
in
= 0,5 ρAvv2,
yang dapat disederhanakan menjadi :
P
in
= 0,5 ρ A v3
4
2.4.2 Perhitungan Torsi dan Daya
Untuk mengetahui perbedaan unjuk kerja dari setiap sudut kemiringan sudu yang divariasikan, maka perlu mencari torsi dinamis dan
daya yang dihasilkan oleh kincir.
2.4.2.1 Torsi
Torsi merupakan hasil perkalian vektor antara jarak sumbu putar dengan gaya yang bekerja pada titik yang berjarak tertentu dari sumbu pusat.
Pada penelitian ini digunakan mekanisme pengereman, sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut :
T = F r 5
dengan: T = torsi dinamis yang dihasilkan dari putaran poros Nm.
F = gaya pada poros akibat puntiran N. r = jarak lengan torsi ke poros m.
2.4.2.1 Daya kincir
Pada umumnya perhitungan untuk menghitung daya pada gerak melingkar dapat dituliskan sebagai berikut :
P
out
= T ω
6
dengan : T = torsi dinamis Nm.
ω = kecepatan sudut ω didapatkan dari
n rpm =
= n
ω = rads
Dengan ini untuk daya yang dihasilkan oleh kincir dapat dinyatakan dengan persamaan yaitu :
P
out
=T rads
7 dengan :
P
out
= Daya yang dihasilkan kincir angin watt. n = Putaran poros rpm.
2.4.3 Tip Speed Ratio
Tip speed ratio TSR adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu kincir angin dengan kecepatan angin.
Kecepatan di ujung sudu v
t
dapat dirumuskan sebagai : v
t
= 8
dengan : V
t
= kecepatan ujung sudu ω = kecepatan sudut rads.
r = Jari-jari kincir m. sehingga tsrnya dapat dirumuskan dengan :
tsr =
9 dengan :
r = jari – jari kincir m.
n = putaran poros kincir tiap menit rpm. v = kecepatan angin ms.
2.4.4 Koefisiensi Daya
Koefisien daya C
p
adalah pebandingan antara daya yang dihasilkan oleh kincir P
out
dengan daya yang disediakan oleh angin P
in
, sehingga dapat dirumuskan sebagai berikut :
C
p
= 100
10 dengan :
C
p
= koefisien daya . P
out
= daya yang dihasilkan oleh kincir watt. P
in
= daya yang dihasilkan oleh angin watt.
16
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1. Metode Penelitian
Dalam penelitian ini data yang diperlukan dapat diperoleh melalui tiga metode yaitu :
1. Penelitian Kepustakaan Library Research
Penelitian kepustakaan adalah penelitian untuk landasan teori dan tugas akhir dengan cara membaca literatur - literatur yang
berhubungan dengan penulisan tugas akhir ini serta dapat dipertanggungjawabkan kebenarannya.
2. Pembuatan alat
Pembuatan alat uji berupa kincir angin tipe American multi- blade dilakukan sebelum penelitian, kemudian kincir dipasang pada
wind tunnel sederhana beserta motor sebagai sumber angin untuk memutar kincir.
3. Pengamatan secara langsung observasi
Pengamatan dengan metode observasi adalah dengan melakukan pengamatan secara langsung terhadap objek yang diteliti
dalam hal ini adalah kincir angin tipe American multi-blade pada wind tunnel.
Kategori