PENGUJIAN PENGARUH VARIASI JUMLAH DAN JARAK ANTAR DISK PADA RANCANG BANGUN TURBIN TESLA DENGAN KAPASITAS AIR KONSTAN

PENGUJIAN PENGARUH VARIASI JUMLAH DAN JARAK ANTAR DISK PADA RANCANG BANGUN TURBIN TESLA DENGAN KAPASITAS AIR KONSTAN SKRIPSI Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

DIUSULKAN OLEH :

YENI MARSIA SEMBIRING (120421029)

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2015

Universitas Sumatera Utara









ABSTRAK

Turbin Tesla merupakan turbin yang memiliki bentuk yang unik dan sifat yang khusus. Adapun sifat yang dimiliki oleh Turbin Tesla adalah mempunyai putaran yang sangat tinggi dalam bentuk yang kecil serta fluida yang beragam dengan memanfaatkan viskositas dan laju aliran fluida dalam gesekan ruang tertentu menjadikan kelebihan Turbin Tesla, tetapi Turbin Tesla mempunyai kelemahan yaitu torsi yang rendah. Umumnya Turbin Tesla menggunakan uap atau udara bertekanan sebagai media penggeraknya, namun pada penelitian ini dicoba untuk aplikasi fluida air dengan head ketinggian sebagai tinggi air jatuhnya dan pegas ukur sebagai torsimeter. Penelitian ini melewati tahap studi literatur untuk menghitung secara teoritis maupun pengujian untuk menghasilkan putaran, torsi, daya dan efisiensi turbin tesla. Dari penilitan didapatkan bahwa untuk turbin tesla dengan tebal dan jarak disk yang berbeda menghasilkan efisiensi maksimum sebesar 16,81 %, daya maksimum sebesar 17,56 pada putaran sebesar 329 rpm dengan beban 60 N. Sedangkan untuk turbin tesla dengan tebal dan jarak disk yang sama menghasilkan efisiensi maksimum sebesar 17,89 %, daya maksimum sebesar 18,69 W pada putaran sebesar 262,6 rpm dengan beban 80 N.

Kata kunci : Turbin Tesla, Turbin Air, disk, celah, daya


KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas karunia-Nya sehingga penulis dapat menyusun dan menyelesaikan tugas skripsi ini dengan baik. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan untuk mancapai gelar sarjana di Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara adapun yang menjadi judul skripsi ini yaitu PENGUJIAN PENGARUH VARIASI JUMLAH DAN JARAK ANTAR DISK

PADA

RANCANG

BANGUN

TURBIN

TESLA

DENGAN

KAPASITAS AIR KONSTAN. Penulis berterima kasih kepada banyak pihak yang telah banyak membantu penulis dalam berbagai hal dalam proses penyusunan skripsi ini. Oleh sebab itu, penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. Bapak Ir. M. Syahril Gultom, M.T, selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan, dan masukan yang positif kepada penulis selama penyusunan skripsi. 2. Bapak Dr. Ing Ikhwansyah Isranuri, selaku ketua Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik USU. 3. Bapak/Ibu Staff Pengajar, Asisten Laboratorium dan pegawai administrasi pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan bekal pengetahuan kepada saya hingga akhir masa study. 4. Ayahanda Suria Sembiring, Ibunda Suyanti Purba, serta adik-adik tercinta Alberto Monas Sembiring dan Amelia Sri Pamela Sembiring yang telah memberikan doa, semangat, dan dukungan selama proses penyusunan skripsi ini. 5. Keluarga Besar Komunitas Sant’Egidio Medan yang telah memberikan doa, semangat dan dukungan selama proses penyusunan skripsi ini.


6. Untuk Thomas Didimus Josen yang telah memberikan doa, semangat dan dukungan dalam banyak hal. 7. Untuk Herry Wibowo Sucipto, S.T yang telah memberikan semangat dan yang telah banyak membantu dalam banyak hal. 8. Untuk teman seperjuangan saya, Dadi Rizaldi, Saur Malau (Tesla Grup) terima kasih atas bantuan, semangat, masukan dan dorongan yang kalian berikan selama dalam bimbingan. 9. Semua pihak yang telah membantu, angkatan 2011, 2012 dan 2013 yang juga banyak membantu memberikan masukan serta memberi semangat kepada penulis. Sebagai manusia yang masih belajar, penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini masih memiliki berbagai kekurangan. Untuk itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari berbagai pihak. Penulis juga mengaharapkan skripsi ini dapat menjadi tambahan pengetahuan bagi pembaca dan bermanfaat untuk kita semua.

Medan,

November 2015

Yeni Marsia Sembiring


DAFTAR ISI

ABSTRAK ......................................................................................... i KATA PENGANTAR .......................................................................................... ii DAFTAR ISI......................................................................................................... iv DAFTAR TABEL ................................................................................................ vii DAFTAR GAMBAR............................................................................................ viii DAFTAR SIMBOL .............................................................................................. ix AKSARA YUNANI .............................................................................................. x BAB I

PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang ....................................................................... 1 1.2 Tujuan Penelitian ................................................................... 2 1.3 Batasan Masalah .................................................................... 3 1.4 Metodologi Penulisan ............................................................ 3 1.5 Sistematika Penulisan ............................................................ 4

BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Tinjauan Umum Turbin Tesla ................................................ 5 2.2 Hukum Mekanika Fluida ....................................................... 7 2.2.1 Sifat Fluida Air ............................................................. 7 2.2.2 Aliran Fluida ................................................................ 9 2.2.3 Persamaan Aliran Fluida ............................................. 11 2.2.4 Head Turbin ................................................................. 12 2.3 Turbin Tesla ........................................................................... 15 2.3.1 Sejarah Turbin Tesla.................................................... 15 2.3.2 Bagian-Bagian Turbin Tesla ........................................ 17 2.3.3 Cara Kerja Turbin Tesla .............................................. 20 2.3.4 Keunggulan Turbin Tesla ............................................ 22 2.4 Dasar Pemilihan Turbin ......................................................... 24 2.4.1 Perhitungan Turbin ...................................................... 24 2.4.2 Karakteristik Gambar Turbin ...................................... 27

BAB III

METODOLOGI DAN ALAT PENELITIAN


3.1 Konsep Dasar Perancangan dan Penelitian ............................... 30 3.1.1 Umum............................................................................. 30 3.1.2 Rancang Bangun Turbin Tesla ....................................... 30 3.1.3 Rancang Bangun Instalasi Perpipaan ............................. 32 3.2 Peralatan Pengujian................................................................... 34 3.2.1 Head Tachometer ........................................................... 34 3.2.2 Meteran .......................................................................... 35 3.2.3 Pegas Ukur .................................................................... 36 3.2.4 Pompa Pengumpan ......................................................... 36 3.3 Pelaksanaan Pengujian .............................................................. 37 BAB IV

BAB V

DATA HASIL PENGUJIAN DAN ANALISA 4.1 Data Hasil Pengujian ................................................................ 41 4.1.1 Pengujian Pada Instalasi Pipa......................................... 41 4.1.2 Perhitungan Pada Turbin Tesla ...................................... 45 4.2 Analisa Data.............................................................................. 51 4.2.1 Untuk Turbin Tesla dengan Tebal dan Jarak Disk yang berbeda (25 disk tebal 2 mm dan 24 celah jarak 1mm) ........................................................................ 51 4.2.2 Untuk Turbin Tesla dengan tebal dan Jarak Disk yang sama (19 disk dengan tebal 2mm dan 18 celah jarak 2 mm) ........................................................................ 55 4.2.3 Perbandingan Variasi Jumlah dan Jarak antar Disk.......... 59 KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ............................................................................. 63 5.2 Saran ....................................................................................... 64

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN


DAFTAR TABEL

4.1 Head loses minor pada pipa 4 inci .............................................................. 43 4.2 Head loses minor pada pipa 2 inci .............................................................. 44 4.3 Pengujian dan perhitungan turbin tesla dengan jumlah dan jarak disk yang berbeda (25 disk 2mm tebal dan 24 celah 1 mm jarak antar disk. ................................................................................ 47 4.4 Pengujian dan perhitungan turbin tesla dengan jumlah dan jarak disk yang sama (19 disk 2mm tebal dan 18 celah 2 mm jarak antar disk) ............................................................................... 50


DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Turbin Tesla yang Pertama Dibuat.................................................... 6 Gambar 2.2 Turbin Tesla Menggunakan Udara Bertekanan ................................ 6 Gambar 2.3 Aliran Laminar .................................................................................. 10 Gambar 2.4 Airan Turbulen .................................................................................. 10 Gambar 2.5 Laju Aliran Massa ............................................................................. 11 Gambar 2.6 Diagram Bernoullu Untuk Turbin Air............................................... 13 Gambar 2.7 Nikola Tesla ...................................................................................... 16 Gambar 2.8 Pengaplikasian Tesla pada Turbin Uap ............................................. 16 Gambar 2.9 Bagian-bagian dari Turbin Tesla ....................................................... 17 Gambar 2.10 Piringan (Disk) Turbin .................................................................... 18 Gambar 2.11 Celah (Space) .................................................................................. 18 Gambar 2.12 Poros................................................................................................ 19 Gambar 2.13 Nosel ............................................................................................... 19 Gambar 2.14 Rumah Turbin ................................................................................. 20 Gambar 2.15 Viskositas Fluida pada Dua Plat ..................................................... 21 Gambar 2.16 Laju Aliram Fluida yang Bekerja pada Turbin ............................... 22 Gambar 2.17 Perbandingan Effisiensi ................................................................. 23 Gambar 3.1 Turbin Tesla sebelum dirakit ............................................................ 31 Gambar 3.2 Turbin Tesla setelah dirakit ............................................................... 31 Gambar 3.3 Instalasi Pipa untuk Turbin Tesla ...................................................... 34 Gambar 3.4 Hand Tachometer .............................................................................. 35 Gambar 3.5 Meteran ............................................................................................. 35 Gambar 3.6 Pegas Ukur ........................................................................................ 36 Gambar 3.7 Pompa Pengumpan ............................................................................ 37


AKSARA YUNANI

LAMBANG

ARTI

η

Efisiensi turbin

%

Ω

Kecepatan sudut

rpm

ω γ (gamma) ρ (rho)

Kecepatan sudut Berat jenis Massa jenis

SATUAN

rad/det N/m3 kg/m3


PENGUJIAN PENGARUH VARIASI JUMLAH DAN JARAK ANTAR DISK PADA RANCANG BANGUN TURBIN TESLA DENGAN KAPASITAS AIR KONSTAN

Recommend Documents