TURBIN  AIR

1.                  Tujuan

1.  Mamahami karakteristik dan prestasi dari Turbin Pelton.

2. Mengetahui jenis-jenis turbin air,pemilihan dan pemakaiannya
3. Mengetahui cara pengujian turbin pelton pada berbagai putaran

2.         Teori

Turbin air digunakan untuk mengubah energi hidro menjadi energi listrik. Beberapa  keuntungan dari penggunaan turbin air diantaranya adalah mempunyai efisiensi yang tinggi, fleksibel dalam operasional, mudah dalam perawatan, tidak ada energi potensial yang terbuang, dan tidak menghasilkan bahan polutan terhadap atmosfer.

Turbin air mempunyai beberapa macam type.

a.       Turbin Impuls (Aksi)

contoh : turbin Pelton.

b.      Turbin Reaksi

contohnya turbin Francis, turbin Propeller dan turbin Kaplan.

Persamaan – Persamaan Relatif

Keluaran diberikan dari kurva hubungan antara keluaran dan head air. Persamaan berikut ini juga merupakan penuntunnya. Persamaan dari keluaran dengan dinding pembatas 90°.

     

dimana :    Q = keluaran (m³/ min)

            K = koefisien buangan

            h  = head air (m)

Besarnya koefisien buangan diperoleh dari persamaan :

     

dimana :  B = lebar dari water way (m), untuk model turbin Francis dalam    percobaan ini  B = 0,6 m

             D =  dalam dari dasar pada titik dinding pembatas = 0,12 m

TURBIN PELTON

Turbin pelton digolongkan ke dalam jenis turbin impuls atau tekanan sama. Karena selama mengalir disepanjang sudu-sudu turbin tidak terjadi penurunan tekanan, sedangkan perubahan seluruhnya terjadi pada bagian pengarah pancaran atau nosel.

Energi yang masuk roda jalan dalam bentuk enrgi kinetik.Pada waktu melewati roda turbin,enegi kinetik dikonversikan menjadi kerja poros dan sebagian kecil energi terlepas dan sebagian lagi digunakan untuk melawan gesekan dengan permukaan sudu turbin.

Instalasi Dan Bagian Utama Turbin Pelton

Turbin pelton biasanya berukuran besar .Hal ini dapat dimaklumi karena dioperasikan pada tekanan tinggi dan perubahan momemtum yang diterima sudu-sudu sangat besar, dengan sendiri struktur turbin harus kuat.

Pada turbin pelton semua energi tinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin telah diubah menjadi energi kecepatan.Seperti terlihat pada gambar.1

Gambar 1 Instalasi dan perubahan energi pada turbin pelton

Tubin pelton terdiri dari dua bagian utama yaitu nosel dan roda jalan(runner). Nosel mempunyai beberapa fungsi yaitu mengarahkan pancaran air ke sudu turbin,mengubah tekanan menjadi enegi kinetik dan mengatur kapasitas air yang masuk turbin.

Jarum yang berada pada nosel bertujuan untuk megantur kapsitas dan mengkonsentrasikan air yang terpancar di mulut nosel.panjang jarum sangat menentukan tingkat konsentrasi air,makin panjang jarum air makin terkonsentasi.

Gambar  2 Penampang nosel dan sudu jalan.

Keterangan  a = nosel  b = jarum nosel 

                    c = sudu  d = pipa saluran

Untuk turbin pelton dengan daya kecil,debit bisa diatur dengan hanya menggeser kedudukan jarum sudu.Untuk instalasi yang lebih besar harus menggunakan dua buah sistem pengaturan atau lebih,seperti pada gambar 2.3

Gambar  3 Pengaturan ganda turbin pelton.

Tujuan pengaturan ini adalah untuk menghindari terjadinya tekanan tumbukan yang besar dalam pipa pesat yang timbul akibat penumpukan nosel secara tiba-tiba ketika beban turbin berkurang dengan tiba-tiba.

Untuk mengurangi putaran turbin pada kondisi atas, pembelok pancaran akan berayun ke depan jarum nosel lebih dahulu sehingga pancaran air dari  nosel berbelok sebagian.

Jumlah nosel tergantung pada bilangan bilangan spesifik n_q turbin pelton.Dimana n_q dirumuskan :

dimana: n = putaran poros turbin (rpm)

             Q = debit aliran (m³/s)

             H = besar head total (m)

Gambar  4  Harga standar untuk perencanaan turbin pelton

Roda jalan berbentuk pelek (rim) dengan sejumlah sudu di sekelingnya. Pelek ini dihubungkan dengan poros dan seterusnya menggerakkan generator. Sudu turbin pelton berbentuk elipsoida yang disebut dengan bucket (sudu) dan ditenganhnya mempunyai splitter ( pemisah air). Bentuk sudu sedemikian dimaksudkan supaya bisa membalikan putaran air dengan baik dan membebaskan sudu dari gaya samping.

3.    Prosedur Percobaan

3.1  Alat Ukur

            Alat ukur yang digunakan dalam pengujian :

a.             Tachometer

b.            Neraca Pegas

c.             Stopwatch

d.            Jangka Sorong

3.2  Prosedur Percobaan

    A.  Prosedur Percobaaan Turbin Pelton

      a.   Letakkan perangkat turbin pelton diatas hidraulich bench dan                          

           hubungkan dengan pipa supply pada hidraulich bench.

Gambar Turbin Pelton

            b.   Longgarkan rem torsi hingga tidak menyentuh supply

Gambar rem torsi

c.    Hidupkan pompa dan buka katup kontrol hidraulich bench sampai   bukaan maksimum.

d.      Atur katup jarum pada model turbin pelton untuk mendapatkan putaran maksimum

Gambar Katup jarum

e.      Catat putaran, laju aliran dan besar head dari pompa.

Gambar Alat Ukur Head

f.       Pasang sabuk pada pulley untuk beberapa kondisi posisi pegas dan catat gaya terukur serta putaran pada posisi tersebut.

g.      Lakukan prosedur yang sama untuk head yang berbeda.

3.3  Pengolahan data

1. Daya air

   P a =  .g. Q . H (watt)

   Dimana:     = massa jenis air (997 kg/m³)

                    H   = head yang terbaca pada pressure gage (m)

                    Q    = debit air m³/s

                    g     = gravitasi  (9,81 m/s²)

Daya ynag dihasilkan pancaran jet adalah

                    Pj =

                    Vj =

Dimana:      Pj = kecepatan pancaran jet (m/s)

                    Cv = koefesien kecepatan nosel (0,97)

2. Kerja mekanik poros

   

                           dimana : F = gaya pada rem torsi (N)

                                               r    = jari – jari pulley (30 mm)

                                               n   = putaran poros pulley (rpm)

3. Effisien turbin

                             %

4. Effisiensi teoritik

                              %

5. Kecepatan spesifik