PERANCANGAN DAN PEMBUATAN TURBIN AIR KAPLAN SEBAGAI PEMBANGKIT LITRIK TENAGA MIKROHIDRO (BERTITIK BERAT PADA DIMENSI GUIDE VANE)
Oleh : NASRUL SAIYIDIN 2107030045 Dosen Pembimbing : Dr. Ir. HERU MIRMANTO, MT
D3 Teknik esin Fakultas Teknologi Industri Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya 2005
LATAR BELAKANG
1. Masih banyaknya daerah pedalaman yang belum teraliri listrik sama sekali. 2. Ketersediaan sumber energi air yang belum termanfaatkan secara maksimal
Oleh karena itu pemanfaatan sumber energi terbarukan yakni Pembangkit Listrik Tenaga Mikrohidro (PLTMH) sangatlah tepat dalam usaha memanfaatkan ketersediaan sumber energi air yang ada terutama pada daerah pedalaman yang belum terjangkau oleh PLN.
Rumusan Masalah Dengan memperhatikan banyaknya terjunan yang mempunyai head rendah dengan kapasitas yang besar, maka permasalahan yang timbul adalah bagaimana merancang turbin air kaplan yang sesuai dengan kondisi ada.
Batasan Masalah ¾ Jenis turbin air yang dirancang disini adalah jenis propeller atau kaplan dengan head 1,5 meter dan kapasitas 0,0083 m3/s. ¾ Perancangan di titik beratkan pada perancangan dimensi runner dan guide vane. ¾ Aliran fluida dalam keadaan steady flow. ¾ Perancangan tidak termasuk pemilihan material. ¾ Perancangan tidak termasuk saluran intake, sitem pelumasan, interkoneksi jaringan listrik, tinjauan manufaktur dan analisa biaya. ¾ Putaran turbin yang direncanakan 750 rpm.
Tujuan 1. 2. 3. 4.
Perhitungan daya air. Perhitungan daya turbin. Pemilihan jenis turbin. Merancang dimensi turbin, antara lain: Dimensi runner, dimensi guide vane, diameter hub. 5. Menggambarkan hasil perancangan. 6. Pembuatan turbin.
Prinsip Kerja Turbin Air Kaplan
2 3
5
4
1
Spiral casing (rumah spiral)
2
Guide Vane (sudu arah)
3
Blade
4
Runner (sudu gerak)
5
Draft tube (saluran pelepasan)
1
Diagram Alir Tugas Akhir A
MULAI
Perancangan Dimensi Turbin antara lain: 9Dimensi ruang turbin 9Perancangan runner 9Perancangan guide vane
Studi Literatur
Survei Data (Head dan Kapasitas)
Penentuan Jenis Turbin
Pembuatan Turbin TIDAK
Perhitungan Kecepatan Spesifik YA
A
Kesimpulan
SELESAI
Data Awal Perhitungan
Kapasitas (Q) = 30 m3/jam
Head (H) = 1,5 meter
Putaran Turbin = 750 rpm
Perancangan dan Pembuatan Turbin
Perancangan Turbin
Pemilihan Jenis Jeni Turbin
9Perhitungan Daya Air
122,355 Watt 9Perhitungan Daya Turbin
η
0,11 kw
9 Perhitungan Putaran Spesifik Ns =
N P 4
H
5
149,845 rpm
Pemilihan Jenis Jeni Turbin
Kecepatan spesifik turbin kaplan terletak antara 100 - 300 rpm (Turbin Pompa dan Kompresor, Fritz Dietzel: 24)
Perancangan Turbin
Ruang Utama Turbin Kaplan
D
diameter luar runner
B
tinggi guide vane
λ
jarak vertikal runner terhadap sisi dalam guide vane
d
diameter hub
Perancangan Turbin Perancangan Dimensi Ruang Turbin 9Menghitung diameter luar runner (D) : D = (66,76 + 0,136 N S )
H n
0,142 m
9Menghitung tinggi guide vane (B): ⎛ 31,80⎞ ⎟⎟×D B = ⎜⎜0,45− N s ⎠ ⎝
0,034 m
9Menghitung jarak vertikal runner terhadap sisi dalam guide vane (λ) :
λ = 0,25 × D
0,0355 m
9Menghitung diameter hub (d) d
D
= 0 , 70
0,099 m
Perancangan Turbin
Perancangan Guide vane Data awal yang digunakan untuk merancang guide vane antara lain: - Putaran spesifik Ns = 182,8 rpm - Diameter runner D = 0,15 m - Debit Q = 0,0083 m3/s - Head H = 1,5 m - Tinggi guide vane B = 0, 042 m - Jarak vertikal guide vane dan runner = 0, 0375 m
9Menentukan jumlah blade guide vane ⎛1 ⎞ z GV = ⎜ 1000 D + 4 ⎟ ⎝4 ⎠
zGV = 7,98 ≈ 8
9Menghitung diameter inlet guide vane ⎛ 72,17 ⎞ ⎟D F1 = ⎜⎜1,45 + N S ⎟⎠ ⎝
F1 = 0,274m
Perancangan Guide Vane 9
Menghitung diameter outlet guide vane ⎛ 41,63 ⎞ ⎟⎟ D G1 = ⎜⎜1,29 + N S ⎠ ⎝
G1 = 0,222m
9Menghitung jarak antara guide vane pada sisi inlet guide vane t 'inlet =
πF1
t' inlet = 0,107
zGV
9Menghitung jarak antar guide vane pada sisi outlet guide vane t ' outlet =
πG1
t' outlet = 0,087
z GV
9Menghitung kecepatan keliling runner pada diameter terluar U =
2π n R 60
U = 5,574 m
s
Dinyatakan dalam kecepatan spesifik u =
U = 2 gH
5 ,88 m 2 × 9 ,81 m
s
s2
× 1, 5 m
= 1, 027
m s
Perancangan Guide Vane 9Menghitung kecepatan tangensial inlet runner Cu =
ηgH u
C u = 0,48 m
s
9Menghitung kecepatan tangensial outlet guide vane CuO = Cu
D G1
C uO = 0,31 m
s
9Menghitung kecepatan tangensial inlet guide vane C ui = C u
D F1
C ui = 0,26 m
s
Perancangan Guide Vane 9Menghitung kecepatan meridional inlet Cmi =
Q πF1B
C mi = 0,345m / s
9Menghitung kecepatan meridional outlet C mo =
9
Q πG1 B
C mo = 0,276m / s
Menghitung sudut inlet guide vane ⎛ Cui ⎞ ⎟⎟ ⎝ Cmi ⎠
α i = tan −1 ⎜⎜
α i = 37,7 0
9Menghitung sudut outlet guide vane ⎛C α O = tan −1 ⎜⎜ uO ⎝ C mO
⎞ ⎟⎟ ⎠
⎛ 0,31 m ⎞ s ⎟ = α = 48,32 0 α O = tan ⎜⎜ O ⎜ 0,276 m ⎟⎟ s⎠ ⎝ −1
Guide Vane Secara 2 Dimensi
Guide Vane Hasil Perancangan
Guide Vane Hasil Pembuatan
Pembuatan Turbin
Pembuatan Turbin
Pembuatan Turbin
Kesimpulan 1. 2. 3.
4. 5. 6. 7. 8. 9.
Daya air yang dihasilkan sebesar 122,355 watt Daya turbin yang dihasilkan sebesar 0,11 kw Turbin yang dilakukan perancangan adalah turbin jenis propeler atau kaplan dengan putaran spesifik 149,845 rpm. Diameter luar runner (D) 0,142 m dan diameter Hub (d) 0,099 m Jarak vertikal runner terhadap sisi dalam guide vane (λ) 0,0355 m Tinggi guide vane (B) 0,034 m Jumlah blade guide vane 8 buah Diameter inlet guide vane ( F1) 0,274 m Diameter outlet guide vane ( G1) 0,222 m
TERIMA KASIH Mohon saran dan Masukan Untuk Kesempurnaan Tugas Akhir ini
