perpustakaan.uns.ac.id
digilib.uns.ac.id
BAB III PELAKSANAAN PENELITIAN 3.1 Tempat Penelitian Penelitian dilakukan di Laboratorium Perpindahan Panas Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sebelas Maret Surakarta. 3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat a. Model turbin angin vertikal axis cross flow Ø Membuat model turbin angin dengan spesifikasi sebagai berikut: ·
Panjang poros
: 680 mm
·
Diameter luar turbin
: 400 mm
·
Diameter dalam turbin
: 293 mm
·
Panjang sudu
: 380 mm
·
Profil sudu
: plat melengkung R90
·
Tebal sudu
: 1 mm
·
Jumlah sudu
: 16 buah
·
Material sudu
: plat aluminum
Gambar 3.1 Model turbin angin sumbu vertikal cross flow b. Difusser Difusser terdiri dari dua plat aluminium yang diletakkan di kedua ujung turbin dengan sudut kemiringan 7o terhadap sumbu vertikal. Diantara commit to user
25
perpustakaan.uns.ac.id
26 digilib.uns.ac.id
kedua plat diffuser diletakan sudu pengarah (guide vane) yang dapat diubah posisinya.
Gambar 3.2 Turbin angin yang terpasang diffuser dan sudu pengarah Keterangan gambar: 1. Plat diffuser 2. Sudu pengarah (guide vane) 3. Turbin angin cross flow
c. Sudu pengarah Sudu pengarah yang digunakan hanya sebuah sudu pengarah yang memliki panjang 380 mm dan tinggi 100 mm. Adapun variasi untuk sudu pengarah yang digunakan adalah sebagai berikut: 1. Variasi posisi dan sudut kemiringan sudu pengarah. ·
Sudu pengarah aliran dengan arah horisontal dengan x = 0 dengan variasi sudut kemiringan 30o, 45o, 60o , 75odan 90o
·
Sudu pengarah aliran dengan arah horisontal dengan x = 50 mm dengan variasi sudut kemiringan 30o, 45o, 60o , 75o dan 90o
·
Sudu pengarah aliran dengan arah horisontal dengan x = 100 mm dengan variasi sudut kemiringan 30o, 45o, 60o , 75o dan 90o
·
Sudu pengarah aliran dengan arah horisontal dengan x = 150 mm o o o o o dengan variasi sudut kemiringan commit to user30 , 45 , 60 , 75 dan 90
27 digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
·
Sudu pengarah aliran dengan arah horisontal dengan x = -50 mm dengan variasi sudut kemiringan 30o, 45o, 60o , 75odan 90o
·
Sudu pengarah aliran dengan arah horisontal dengan x = -100 mm dengan variasi sudut kemiringan 30o, 45o, 60o , 75odan 90o
·
Sudu pengarah aliran dengan arah horisontal dengan x = -150 mm dengan variasi sudut kemiringan 30o, 45o, 60o , 75odan 90o
Gambar 3.3 Skema variasi posisi dan sudut kemiringan sudu pengarah 2. Variasi posisi turbin. Variasi letak posisi turbin arah horisontal terhadap cooling tower Untuk menentukan posisi optimal dari turbin terhadap performa turbin angin, dibuat variasi posisi arah horisontal terhadap cooling tower. Dengan mengambil bagian luar turbin titik nol sebagai referensi, variasi posisi arah sumbu x = 0 mm , x = 100 mm , x = 200 mm, x = 300 dan x = 400 mm. Sebagai gambaran, skema dari variasi posisi guide vane 150 mm ditunjukkan pada Gambar 3.4
commit to user
28 digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
Gambar 3.4 Skema variasi posisi turbin pada posisi 0 mm d. Cooling tower Cooling tower digunakan sebagai sumber angin untuk model turbin angin. Model cooling tower skala kecil menggunakan kipas angin atau fan sebagai sumber angin dengan spesifikasi sebagai berikut: Model
: Krisbow APK90-E1
Diameter fan
: 900 mm
Daya
: 630 watt
Tegangan motor fan : 220 volt Kapasitas udara
: 380 m3/menit
commit to user Gambar 3.5 Model cooling tower
29 digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
e. Timbangan tangan digital dan pemberat Timbangan tangan digital digunakan untuk mengukur pembebanan pada poros prony brake.
Gambar 3.6 Timbangan dan beban pemberat f. Busur dan jarum penunjuk Alat yang digunakan untuk mengatur besar sudut guide vane.
Gambar 3.7 Busur dan jarum penunjuk g. Anemometer Anemometer digunakan untuk mengukur kecepatan angin di atas cooling tower sebagai udara keluar.
commit to user
30 digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
Gambar 3.8 Anemometer h. Wattmeter Wattmeter digunakan untuk mengukur konsumsi daya pada fan model cooling tower
Gambar 3.9 Wattmeter i. Tachometer Tachometer digunakan untuk mengukur kecepatan putaran (RPM) dari poros turbin angin.
commit to user Gambar 3.10 Tachometer
31 digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
3.2.2 Bahan Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah angin. 3.3 Prosedur Penelitian 3.3.1 Tahap persiapan 1. Membuat model cooling tower dan turbin angin sesuai dengan desain. 2. Mempersiapkan dan memasang seluruh alat yang akan digunakan sesuai dengan skema.
(a)
(b)
Gambar 3.11 Skema rangkaian eksperimen. (a) Samping (b) Depan Keterangan gambar: 1. Propeller fan 2. Sudu pengarah 3. Diffuser 4. Turbin angin 5. Timbangan digital 6. Beban pemberat
commit to user
32 digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
Gambar 3.12 Instalasi alat penelitian 3.3.2 Tahap pengambilan data ·
Pengambilan data kecepatan pada cooling tower 1. Menyalakan propeler fan dan menunggu selama 3 menit supaya dicapai kondisi steady. 2. Mengukur kecepatan angin dengan anemometer pada satu titik sebanyak 3 kali dalam interval 30 detik kemudian mengambil rata-ratanya. 3. Mencatat kecepatan angin sebagai data kecepatan angin pada titik tersebut. 4. Mengulangi langkah 2 dan 3 untuk mengukur kecepatan angin di setiap titik pada Gambar 3.13.
commit to user
perpustakaan.uns.ac.id
33 digilib.uns.ac.id
Gambar 3.13 Titik-titik pengukuran kecepatan angin dari cooling tower 5. Mengambil nilai rata-rata dari titik-titik pengukuran diatas sebagai nilai kecepatan angin. ·
Pengambilan data konsumsi daya pada cooling tower sebelum dan sesudah terpasang turbin angin. 1. Memasang digital watt meter pada sumber arus (stop kontak). 2. Menyalakan cooling tower dan mencatat konsumsi daya yang tertera pada digital watt meter (data daya sebelum terpasang turbin). 3. Mematikan cooling tower dan memasang turbin angin diatasnya. 4. Menyalakan kembali cooling tower pada kecepatan yang sama dan mencatat konsumsi daya yang tertera pada digital watt meter (data sesudah terpasang turbin angin).
·
Pengambilan data pada model turbin angin tanpa sudu pengarah 1. Memasang posisi turbin angin pada jarak 0 mm terhadap model cooling tower sesuai dengan skema pada Gambar 3.5. 2. Menyalakan propeler fan dan menunggu selama 3 menit supaya dicapai kondisi steady. 3. Mengukur kecepatan putar (RPM) pada poros model turbin angin dengan tachometer. 4. Mengukur besarnya pembebanan pada poros prony brake dengan timbangan digital. 5. Mengukur besar konsumsi daya pada model cooling tower dengan commit to user menggunakan watt meter.
perpustakaan.uns.ac.id
34 digilib.uns.ac.id
6. Mengulangi langkah 1 sampai 4 dengan memodifikasi posisi turbin pada 100 mm, 200 mm, 300 mm dan 400 mm. ·
Pengambilan data pada model turbin angin menggunakan sudu pengarah 1.
Memasang turbin angin pada posisi awal yaitu pada 0 mm
2.
Memasang sudu pengarah pada posisi x = 0 mm dengan kemiringan sudu 30o
3.
Menyalakan kipas cooling tower dan menunggu selama 3 menit supaya dicapai keadaan tunak.
4.
Mengukur kecepatan putar (RPM) pada poros model turbin angin dengan tachometer.
5.
Mengukur besarnya pembebanan pada poros prony brake dengan timbangan digital.
6.
Mengukur besar konsumsi daya pada model cooling tower dengan menggunakan watt meter.
7.
Mengulangi langkah 1 sampai 5 dengan memodifikasi posisi turbin x = 150 mm, x = 300 mm dan x = 450 mm.
8.
Mencatat perubahan data pada setiap perubahan sudu turbin
9.
Memgulangi langkah 1 sampai 7 dengan memodifikasi posisi sudu pengarah pada x = 50 mm, x = 100 cm, x = 150 cm, x = -50 cm, x = -100 mm, x = -150 dan memodifikasi sudut kemiringan sudu pengarah sebesar 45o, 60o, 75o dan 90 o.
10. Mencatat perubahan data pada setiap perubahan posisi sudu pengarah. 3.3.3 Tahap analisis data Dari data yang diperoleh, kecepatan putar poros, pembebanan pada poros prony brake dari berbagai variasi sudu pengarah, selanjutnya dapat dilakukan analisis data yaitu dengan: 1. Menghitung torsi (T) 2. Menghitung daya (watt) 3. Menghitung tip speed ratio (λ) 4. Menghitung koefisien daya (cp) 5. Menganalisa data konsumsi daya sebelum dan sesudah terpasang turbin commit to user
35 digilib.uns.ac.id
perpustakaan.uns.ac.id
Dari perhitungan tersebut dapat dibuat grafik hubungan koefisien daya (cp) terhadap tip speed ratio disetiap variasi sudu pengarah, grafik hubungan variasi sudu pengarah terhadap torsi, kecepatan putar turbin (rpm), koefisien daya (cp) dan konsumsi daya pada model cooling tower. 3.3.4 Diagram alir penelitian Mulai Model cooling tower dan turbin angin skala kecil pada kecepatan rendah
Variasi:
Variasi:
Variasi:
Posisi turbin arah horisontal 0 mm , 100 mm, 200 mm, 300 mm dan 400 mm.
Posisi sudu pengarah 0 mm, 50 mm, 100 mm, 150 mm, -50 mm, -100 mm, -150 mm.
Sudut kemiringan sudu pengarah 30o, 45o, 60o, 75o, 90o
· · · ·
Pengambilan data: Kecepatan angin diatas cooling tower Konsumsi daya sebelum terpasang turbin. Kecepatan putar poros turbin Pembebanan pada poros prony brake Analisis data:
1. Menghitung torsi (T) 2. Menghitung daya (watt) 3. Menghitung tip speed ratio (λ) 4. Menghitung koefisien daya (cp) 5. Menganalisa konsumsi daya pada cooling tower
Kesimpulan
Selesai
commit to user Gambar 3.14 Diagram alir eksperimen
