START
STUDI LITERATUR
MENGIDENTIFIKASI PERMASALAHAN
PENGUMPULAN DATA : - Kecepatan Angin - Daya yang harus dipenuhi
PENGGAMBARAN MODEL Pemilihan Pitch Propeller (0,2 ; 0,4 ; 0,6)
SIMULASI CFD -Variasi dimensi blade -Variasi jumlah blade - Menentukan boundary condition -Optimalisasi meshing -Post prosesor
ANALISA ALIRAN FLUIDA PADA PITCH YANG DIPILINH
VALIDASI Optimal Performance
KESIMPULAN
END
NO
Pada tugas akhir ini airfoil yang digunakan adalah tipe airfoil NACA 4412 yang mempunyai pengertian sebagai berikut : 1. Jumlah 4 digit dalam 4412 digunakan untuk dimensi baling-baling (chord) yang kecil dan untuk ukuran panjang di bawah 5 m. 2. Arti dari 4412 adalah sebagai berikut : Angka pertama menunjukkan prosentase chamber maksimum pada chord (panjang airfoil) sebesar 4%. Angka kedua menunjukkan letak chamber maksimum dari leading edge sebesar 40%. Angka ketiga dan keempat menunjukkan prosentase ketebalan maksimum airfoil pada chord (maximum thincknes) sebesar 12%.
Kriteria penting dalam pemilihan airfoil adalah perbandingan koefisiensi lift dengan drag (Cl/Cd), semakin besar Cl/Cd maka untuk kerja rotor makin baik.
Rotor yang berkecepatan rendah memiliki torsi yang tinggi dan Rpm rendah. Sedangkan rotor yang berkecepatan tinggi memiliki torsi yang rendah dan Rpm tinggi. Maka untuk membuat sebuah turbin angin sebagai pembangkit listrik dibutuhkan sebuah turbin angin yang memiliki torsi yang besar sehingga dapat menahan beban berat yang diakibatkan oleh generator dengan Rpm yang besar agar dapat memperoleh daya yang besar pula. Pada tugas akhir ini dipilih variasi blade 2, blade 3 dan blade 5.
Tip speed ratio adalah perbandingan kecepatan angin dengan kecepatan ujung sudu. Tip speed ratio sangat menentukan lebar sudu, semakin tinggi Tip speed ratio yang dipilih maka secara teoritis berdasarkan teori momentum elemen sudu Cp akan semakin tinggi dan sudu akan semakin ramping dan tipis. “The tip speed ratio (TSR), 2 blades (9-10); 3 blades (6-8); 4+ blades (4-6). The higher the tip speed ratio the higher the turbines rotational speed.” Pada tugas akhir ini dipilih variasi TSR sebagai berikut sesuai dengan jumlah blade. Blade 2 : TSR 9, TSR 9.5, TSR 10. Blade 3 : TSR 6, TSR 7, TSR 8. Blade 5 : TSR 4, TSR 5, TSR 6.
Penentuan diameter blade menyesuaikan dengan dimensi squid fishing vessels dengan ukuran 30 GT dengan lebar 5m dan panjang 22,5m. Penentuan diameter ini mempengaruhi bentuk dan Coefficient Performance (CP) dari blade. Pada tugas akhir ini dipilih variasi radius blade sebesar 1m ; 1,25m ; 1,5m.
Putaran TASH yang dihasikan dapat dicari dengan rumus:
n (rad/s) = v (m/s) x { TSR / r (m) } Dimana :
n v TSR r
= Rotational speed (rad/s) = Velocity of air = 3.11 m/s = Tip speed ratio = Radius blade (m)
Untuk menghitung daya yang dapat dihasilkan TASH digunakan rumus : P (kW) = Q (Nm) x 2𝜋 x n (rpm) / 60000 Dimana :
P Q n
= Power (kW) = Torque (Nm) = Rotational speed (rpm)
(1 rad/s = 9.5493 rpm)
Untuk menghitung daya pada generator digunakan rumus : Pout = Pin x h Dimana :
Pout = Power generator (kW) Pin = Power rotor/blade (kW) h = Eficiency generators (93%-97%) = 97%
TASH No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27
Blade (Pcs) 2 2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 3 3 3 3 3 3 3 5 5 5 5 5 5 5 5 5
TSR 9 9 9 9,5 9,5 9,5 10 10 10 6 6 6 7 7 7 8 8 8 4 4 4 5 5 5 6 6 6
Radius (m) 1 1,25 1,5 1 1,25 1,5 1 1,25 1,5 1 1,25 1,5 1 1,25 1,5 1 1,25 1,5 1 1,25 1,5 1 1,25 1,5 1 1,25 1,5
Torque (Nm)
Speed (Rpm)
Power (kW)
534,50 665,30 784,70 423,60 438,40 501,10 378,90 646,70 768,80 1152,80 1145,70 1104,30 959,60 1038,20 1116,70 339,90 426,70 439,30 418,70 489,10 512,90 828,10 856,70 897,10 522,60 623,00 761,20
267,28 213,83 178,19 282,13 225,71 188,09 296,98 237,59 197,99 178,19 142,55 118,79 207,89 166,31 138,59 237,59 190,07 158,39 118,79 95,03 79,20 148,49 118,79 98,99 178,19 142,55 118,79
14,95 14,89 14,64 12,51 10,36 9,86 11,78 16,08 15,93 21,50 17,09 13,73 20,88 18,07 16,20 8,45 8,49 7,28 5,21 4,87 4,25 12,87 10,65 9,30 9,75 9,30 9,46
Power h Generator Gen (kW) 0,97 14,50 0,97 14,44 0,97 14,20 0,97 12,13 0,97 10,05 0,97 9,57 0,97 11,42 0,97 15,60 0,97 15,45 0,97 20,86 0,97 16,58 0,97 13,32 0,97 20,25 0,97 17,53 0,97 15,71 0,97 8,20 0,97 8,23 0,97 7,06 0,97 5,05 0,97 4,72 0,97 4,12 0,97 12,48 0,97 10,33 0,97 9,02 0,97 9,45 0,97 9,02 0,97 9,18
Torque Vs Speed
Speed Vs Power
350
25 y = -0,0823x + 232,21
250 200
Torque Vs Speed
150 Linear (Torque Vs Speed)
100
15
Speed Vs Power
10 Linear (Speed Vs Power)
5
50
0
0 0
500 1000 Torque (Nm)
0
1500
100
200 300 Speed (Rpm)
400
Power Generator
Torque Vs Power 25
25
y = 0,0122x + 3,6746
15
Torque Vs Power
10 Linear (Torque Vs Power)
5 0 0
500 1000 Torque (Nm)
1500
20 Power (kW)
20 Power (kW)
y = 0,0285x + 7,1719
20 Power (kW)
Speed (Rpm)
300
15 10 5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718192021222324252627 Tipe of Blade
Dengan mempertimbangkan kebutuhan daya panerangan pada kapal sebesar 32 KW, maka dipilih tipe blade yang paling otimal untuk mencukupi kebutuhan daya penerangan pada kapal ini yaitu tipe TASH 11 dengan jumlah 3 blade, radius 1.25 m dan TSR 6 yang dapat menghasilkan daya sebesar 16.58 kW. Jadi untuk memenuhi kebutuhan daya penerangan, kapal ini membutuhkan 2 unit TASH. Pgenerators = Protor x h x 2 = 16.58 x 0.97 x 2 = 32.16 kW (Memenuhi)
Pada gambar 5 menunjukkan desain dari simulasi squid fishing vessels pada saat kapal berlayar atau sedang bersandar di pelabuhan. Posisi boom turbin angin sejajar dengan boom yang lain sehingga tidak mengganggu stabilitas kapal dan turbin masih dapat bekerja. Sedangkan pada gambar 6 menunjukkan desain dari simulasi squid fishing vessels pada saat proses penangkapan ikan. Posisi boom pada turbin angin berlawanan dengan boom yang lain. Ini bertujuan untuk menambah stabilitas kapal pada saat menjaring ikan.
Setelah melewati berbagai tahap permodelan dan simulasi maka pada penelitian Tugas Akhir ini dapat diambil kesimpulan bahwa desain blade yang optimal untuk diterapkan pada squid fishing vessels adalah blade dengan jumlah daun 3 buah, nilai dari tip speed rasio 6 dan diameter sebesar 2.5 meter. Dengan demikian penerapan sumber daya alternatif pengganti bahan bakar fosil yang ramah lingkungan pada squid fishing vessels dapat diaplikasikan dengan memasang 2 unit turbin angin sumbu horizontal pada kapal.
