416
D. Prinsip Peralian Energi Aliran
Aliran zat cair akan mengalami perubahan energi dai bentuk satu kebentuk lainnya. Pada persamaan Bernoulli terlihat aliran mempunyai
energi tempat, tekan dan energi kecepatan. Proses perubahan energi dari energi aliran menjadi energi mekanik dapat dilihat pada gambar
20.11. Dari gambar tersebut menunjukkan model perubahan ada dua cara yaitu prinsip impuls dan prinsip reaksi.
Prinsip impuls dapat dijelaskan sebgai berikut. Pada gambar 20.11 adalah sebuah papan beroda sehingga dapat berjalan, pada papan
dipasang sudu. Apabila sudu disemprot air, aliran air akan menumbuk sudu dengan gaya impuls F, dan sudu akan terdorong dengan arah yang
sama dengan gaya yang bekerja, maka papan akan berjalan searah gaya F. Jadi gerakan papan searah dengan gaya yang beraksi pada
sudu. Ini adalah prinsip dasar dari turbin impuls.
Gambar 20.11 Prinsip impuls dan reaksi
F F
aksi
F F
reaksi
impuls atau aksi reaksi
c
2
c
1
c
1
c
2
Di unduh dari : Bukupaket.com
417
Gambar 20.12 Prinsip impuls dan reaksi pada roda jalan pelton dan francis
Prinsip reaksi dapat dijelaskan sebagai berikut. Turbin akan berputar karena dilewati air dari bejana, artinya sudu turbin akan bereaksi
dengan gaya yang berlawanan arah dengan gaya yang diberikan aliran air.
E. Daya Turbin
Bila diketahui kapasitas air dan tinggi air jatuh H, dapat ditentukan daya turbin P kW yaitu ;
H g
Q P
⋅ ⋅
⋅ =
ρ [daya potensial air]
dimana P = daya potensial air turbin kW Q = kapasitas atau debit air m
3
dtk g = percepatan gravitasi kgm
2
H = tinggi jatuh air m
c
2
c
1
c
1
c
2
runner turbin francis roda jalan pelton
sudu buket
Di unduh dari : Bukupaket.com
418
massa aliran dapat dihitung dengan persamaan ;
ρ ⋅
=
•
Q m
dimana
•
m = adalah laju aliran masa kgdtk perhitungan daya persamaan di atas dapat diubah menjadi
H g
m P
⋅ ⋅
=
•
atau Y
m P
⋅ =
•
Y = kerja spesifik Jkg H
g Y
⋅ =
Daya potensial air pada instalasi apabila dikalikan dengan efisiensi turbin air terpasang maka daya turbin dengan tinggi jatuh air sebesar H adalah
t
H g
Q P
η ρ
. ⋅
⋅ ⋅
=
dengan
T
η
= efisiensi turbin dari perumusan terlihat bahwa daya turbin sangat bergantung dari besar
kapasitas aliran air dan tinggi jatuh air.
Daya yang dihasilkan dari proses konversi energi pada sudu-sudu turbin adalah :
u u
c u
c u
Q P
2 2
1 1
. .
− = ρ
[daya poros turbin] dengan c
1u
= kecepatan absolut masuk arah u c
2u
= kecpatan absolut ke luar arah u apabila daya potensial air dan daya poros tubin bila disamakan akan
didapat persamaan :
T u
u
H g
Q c
u c
u Q
P η
ρ ρ
⋅ ⋅
⋅ ⋅
= −
=
2 2
1 1
. .
T u
u
H g
c u
c u
η ⋅
⋅ =
−
2 2
1 1
.
T u
u
g c
u c
u H
η
2 2
1 1
. −
=
[head turbin] Secara sederhana dapat dinyatakan bahwa semakin tinggi tinggi
jatuh air, dengan kapasitas aliran sama, akan mempuyai energi potensial
c
1
c
2
u c
2
c
1
= kecepatan absolut masuk u = kecepatan roda turbin
c
2
= kecepatan absolut ke luar
Di unduh dari : Bukupaket.com
419
yang lebih besar dibandingkan dengan tinggi jatuh air yang lebih rendah. Logika tersebut juga berlaku sebaliknya, yaitu untuk tinggi jatuh air yang
sama, energi potensial yang dimiliki akan lebih besar apabila kapasitas aliran air juga besar.
Untuk menentukan luas penampang saluran aliran air masuk turbin dapat dihitung dengan persamaan kontinuitas yaitu ;
v A
Q ⋅
= sehingga
v Q
A =
dimana A = luasan penampang saluaran m
2
v
= kecepatan aliran air mdtk Kecepatan aliran air akan besar pada penampang yang semakin kecil,
pada kapasitas aliran air yang sama. Adapun kecepatan pancaran air yang ke luar dari nosel turbin pelton adalah :
gH c
2
1
=
ms diameter pancaran air
5 ,
54 ,
H Q
d =
m
F. Kecepatan Putar Turbin dan Kecepatan Spesifik
Kategori