Oleh:Oleh:Oleh:Oleh:ADITIYA DANI CHURNIAWANADITIYA DANI CHURNIAWANADITIYA DANI CHURNIAWANADITIYA DANI CHURNIAWAN

2106030072106030072106030072106030072222

Dosen Dosen Dosen Dosen Pembimbing:Pembimbing:Pembimbing:Pembimbing:Dr. Ir. HERU Dr. Ir. HERU Dr. Ir. HERU Dr. Ir. HERU MIRMANTO,MTMIRMANTO,MTMIRMANTO,MTMIRMANTO,MT

D III TEKNIK MESIN FTI-ITS

Latar Belakang

DIII TENIK MESIN FTI-ITS

• Listrik merupakan kebutuhan utama manusia dalamsegala aktifitas.

• PLTMH merupakan pembangkit listrik yang ramahlingkungan

• Indonesia mempunyai sumber energi air yangsangat besar untuk dimanfaatkan sebagai PLTMH

DIII TENIK MESIN FTI-ITS

Permasalahan bagaimana melakukan perancanganturbin air crossflow yang digunakan sebagaipembangkit tenaga mikro hidro. Berdasarkan kondisiyang ada di lapangan head (H) 10 m dan kapasitas(Q) 4 in.

Rumusan Masalah

DIII TENIK MESIN FTI-ITS

Tujuan

� Pemilihan jenis turbin� Menghitung kecepatan air keluar pipa penstock.� Melakukan perhitungan dimensi turbin antara lain:

diameter luar (D1), diameter dalam (D2), lebar (b)dan jumlah sudu (z)

� Luasan pancaran nozzle.� Perhitungan dan perencanaan diameter poros dan

dimensi pasak, bearing

DIII TENIK MESIN FTI-ITS

Batasan Masalah

�Aliran dalam keadaan steady.�Air dianggap sebagai fluida incompressible (ρ)

konstan.�Tidak ada perubahan energi dalam.�Kapasitas aliran konstan�Bahan pipa penstock PVC (smooth pipe)�Asumsi-asumsi yang diambil:� Efisiensi turbin 80 %� Putaran yang dihasilkan turbin 300 rpm

DIII TENIK MESIN FTI-ITS

Diagram Alir Tugas Akhir

Studi Literatur Survey data di lapangan (head dandiameter pipa penstock)

Penentuan kecepatan awal

Perhitungan Kecepatansesungguhnya

tidak

Perhitungan Daya turbin, dimensi runner, jumlah

sudu

Perhitungan Diameter poros, dimensi pasakdan bearing

ya

kesimpulan

selesai

DIII TENIK MESIN FTI-ITS

PerhitunganPerhitungan kecepatan (V)

� � 7,185 �� �� � ���

Kecepatan air ditentukan

� 0,3164���.��

Hl = Head lossHl = Hlmayor + Hlminor

�� � . �� . ��

2� � �. ��2�

Heff =H-Hl

� � �2. �. ��

tidak

Tabel perhitungan kecepatan

DIII TENIK MESIN FTI-ITS

Perhitungan

Perhitungan kecepatan awal

� � � � Perhitungan Daya Air

!�" � ����Perhitungan Daya Turbin

0.05825 %3�

1,5 &'())

*+ � !�" � ƞ+ 1,2 &'())

DIII TENIK MESIN FTI-ITS

Perhitungan Kecepatan Tangensial Roda Turbin - � �

2 � 3,6 %�

Perhitungan Diameter Luar Turbin (D1)

- � . �2 D1 = 0,23 m

Perhitungan Diameter Dalam Turbin (D2)

�� � �/1.4 D2 = 16.3

DIII TENIK MESIN FTI-ITS

Segi tiga kecepatan

Perhitungan komponen kecepatan padasudu bagian luar

� Perhitungan kecepatan relatif• Kecepatan absolut

• Kecepatan tangensial

0/ � � � 7,185 %�

-/ � 3,6 %�

DIII TENIK MESIN FTI-ITS

Segi tiga kecepatann

Perhitungan Sudut α1

c1 cos α1 = u1 + w1 cos (180-β1)α1 = 34.34

Kecepatan Absolute ke Arah Tangensial (c1u)

c1u = c1 cos α1 c1u = 5,93 m/sec

DIII TENIK MESIN FTI-ITS

Segi tiga kecepatann

c12 = u1

2 + w12 + 2 u1 w1 cos (180 – β1)

w1 = 4,68 m/sec

DIII TENIK MESIN FTI-ITS

Segi tiga kecepatan

Perhitungan Komponen Kecepatan pada Sudu Bagian Dalam

Kecepatan Tangensial (u2)

u2 = 2,57 m/sec

Kecepatan Relatif (w2)

w2 = 9,1732 m/sec

DIII TENIK MESIN FTI-ITS

Segi tiga kecepatan

Kecepatan Absolute

β2 α2 U2

W2 C2

c2 = 9,5253 m/sec

Perhitungan Sudut α2

c2u = u2 = c2 cos α2 α2 = 74,37o

DIII TENIK MESIN FTI-ITS

Perancangan turbin

Perhitungan Jumlah Sudu

Zmin = 2 × π × tan α2α2 = 74,37o

Zmin = 23 buah sudu

Perhitungan Lebar Turbin Dari persamaan Continuitas:

A= 0,01245 m2

A =

Sehingga untuk jumlah sudu Z = 23, maka

B = 39,8 cm

DIII TENIK MESIN FTI-ITS

Gaya yang bekerja

23 � ��40/3 5 0�36F8 � mr.�

Berat Runner

m � ;2 � < � ��� � )=>?@4 � A. )?3=3. B. CD � �EFGH4IJKJ /�/�6

b = Lebar runner 0,398 mr =panjang kelengkungan sudu0,0345mz = jumlah sudu 23 buahtdisk= tebal disk 0,002 mtsudu= tebal sudu 0,002m

DIII TENIK MESIN FTI-ITS

Perancangan turbin

Perhitungan Diameter Poros

dM N 10,2NPsyp. MU� � MV�/WdM N X10,2NPsyp. �MU� � MV�Y/W D (diameter poros) = 1 inc

W (lebar pasak) = 0.25 inc

Perhitungan Dimensi Pasak

F � 2MVdMSyarat supaya pasak aman

ZM [ |ZM| 2MVWLdM [ 0.577 sypNP

L N 2. MV. NPw. dM . syp. 0,577

DIII TENIK MESIN FTI-ITS

Perancangan turbin

Perencanaan Bearing

FF � F�̀ � Fa�FF � �F�̀ � Fa�

FF � 39 lb P � FM X � V � FF � Y � FiP � FM4X � V � FF � Y � Fi6P � 23,4 lb

d (inside diameter) = 40 mm

D (outside diameter) = 90 mm

Jari-jari villet maximum = 0,054 inc

Lebar (B) = 23 mm

Basic Static Load

Ratings (Co) = 2740 lbf

Basic Dynamic Load

Ratings (C) = 5110 lbf

Faktor X = 0,4

V faktor putaran = 1 (ring dalam

berputar)

Fs = 1,5 (Karena beban kejut relatif kecil)

L/�j � CP

U� 10l

60. nL/�j � nCPo

U� 10l

60. nPerhitungan Umur Bantalan

L/�j � 13,9 � 10ljam

DIII TENIK MESIN FTI-ITS

KESIMPULAN

1. Daya air (WHP) sebesar 1,5 Kw.

2. Daya turbin yang dihasilkan sebesar 1,2 Kw.

3. Diameter luar turbin 23 cm dan diameter dalam

turbin 16,3 cm.

4. Sudut kelengkungan sudu β1 = 120° dan β2 =

90°.

5. Lebar turbin (B) 40 cm.

6. Jumlah sudu impeller (z) 23 buah.

7. Berat runner 6,3 kg.

8. Diameter poros 1 in atau 2.54 cm

9. Jam kerja bearing 13,3x106 jam kerja.

DIII TENIK MESIN FTI-ITS