Unjuk kerja model kincir angin american multi-blade sembilan sudu dengan tiga variasi pitch angle.

Gratis

1
10
66
2 years ago
Preview
Full text

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

  Data yang diperoleh dari penelitian kemudian diolahuntuk mencari hubungan antara koefisien daya maksimal dan tip speed ratio optimal pada setiap variasi pitch angle, kemudian membandingkan dan mencariunjuk kerja terbaik dari model kincir angin dari ketiga variasi pitch angle tersebut. Data yang diperoleh dari penelitian kemudian diolahuntuk mencari hubungan antara koefisien daya maksimal dan tip speed ratio optimal pada setiap variasi pitch angle, kemudian membandingkan dan mencariunjuk kerja terbaik dari model kincir angin dari ketiga variasi pitch angle tersebut.

UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN AMERICANMULTI-BLADE SEMBILAN SUDU DENGAN

  Desain kincir angin yang baik harus terus diteliti dan dikembangkan untuk meningkatkan efisiensi pemanfaatan konversi energi angin, untuk itu penelitianini ditujukan untuk membuat model kincir angin American mutli-blade sembilan sudu dan mencari unjuk kerja terbaik dari tiga variasi pitch angle model kincir. Data yang diperoleh dari penelitian kemudian diolahuntuk mencari hubungan antara koefisien daya maksimal dan tip speed ratio optimal pada setiap variasi pitch angle, kemudian membandingkan dan mencariunjuk kerja terbaik dari model kincir angin dari ketiga variasi pitch angle tersebut.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJIKATA PENGANTAR

  10 p Gambar 2.6 Grafik hubungan antara koefisien daya (C ) dengan tip speed ratio (tsr) dari beberapa jenis kincir angin .................................. 24 Gambar 3.8 Kincir angin yang terpasang pada tiang penahan kincir dan poros utama kincir didalam wind tunnel .....................................

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Sudut pada sudu – sudu turbin (pitch angle) dapat mempengaruhi unjuk kerja sebuah kincir angin, jika pitch angle ditetapkan pada harga yang paling baik,kincir angin akan mampu mengkonversi energi angin secara maksimal, maka dari itu penulis ingin meneliti unjuk kerja terbaik dari kincir angin jenis American multi-blade dengan tiga variasi pitch angle. Karakteristik setiap jenis kincir angin dapatdipengaruhi oleh beberapa faktor, salah satunya adalah desain dari kincir angin itu sendiri, maka dari itu desain kincir angin yang baik harus terus dikembangkanuntuk meningkatkan efisiensi pemanfaatan energi angin sebagai salah satu energi alternatif yang ramah lingkungan.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Konsep Dasar Angin

  Angin adalah udara yang bergerak horisontal melintasi permukaan bumi, pada dasarnya angin terjadi karena adanya perbedaaan tekanan udara diantara duakawasan, angin selalu bergerak dari tempat bertekanan tinggi ke tempat bertekanan rendah. Perbedaan tekanan tersebut terjadi karena adanya perbedaanpemanasan oleh sinar matahari pada permukaan bumi, maka kecepatan angin di setiap daerah dapat berbeda Angin tidak mengalir secara smooth diatas permukaan bumi, selama bergerak angin mengalami beberapa hambatan yang disebut gesekan.

2.2 Kincir Angin

Kincir angin (windmill) adalah mesin yang digunakan untuk mengkonversikan energi angin kedalam bentuk energi yang lain, yang kebanyakan dalam bentuk Berdasarkan kedudukan poros yang digunakan, turbin angin dibedakan dalam dua jenis, yaitu : HAWT (horizontal axis wind turbine) yakni turbin anginbersumbu horisontal dan VAWT (vertical axis wind turbine) yakni turbin angin bersumbu vertikal.

2.2.1 Kincir Angin Poros Horisontal

  Turbin angin HAWT memiliki poros utama sejajar denganpermukaan tanah dan arah poros utama sesuai dengan arah angin. Upwind dan downwind (sumber: www.cleanenergybrands.com)Beberapa jenis kincir angin poros horisontal yang telah banyak dikenal diantaranya ditunjukan pada Gambar 2.2 dan Gambar 2.3.

2.2.2 Kekurangan dan kelebihan Kincir Angin Poros Horisontal

  Kincir angin poros horisontal memilki beberapa kelebihan jika dibanding dengan kincir angin poros vertikal, beberapa kelebihan yang dimiliki oleh kincirangin poros horisontal adalah sebagai berikut : 1. 9 Kincir angin poros horisontal adalah kincir angin yang paling umum digunakan sebagai pembangkit listrik tenaga angin, akan tetapi kincir angin poroshorisontal masih memiliki beberapa kekurangan jika dibanding dengan kincir angin poros vertikal.

2.2.3 Kincir Angin Poros Vertikal

  Kincir angin poros vertikal atau Vertical Axis Wind Turbine (VAWT) adalah salah satu jenis kincir angin yang posisi porosnya tegak lurus denganarah angin atau dengan kata lain kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin dari segala arah kecuali arah angin dari atas atau bawah. Kincir jenisini menghasilkan torsi yang lebih besar dari pada kincir angin poros horisontal, terutama pada kincir angin poros vertikal jenis Savonius yang seringdimanfaatkan sebagai pengangkat air.

2.2.4 Kekurangan dan kelebihan Kincir Angin Poros Vertikal

  Pada umumnya kincir angin poros vertikal menghasilkan torsi yang lebih besar dibanding dengan kincir angin poros horisontal, oleh karena itu kincir anginporos vertikal lebih cocok dimanfaatkan sebagai penggerak mekanis. Tinggi dan swept area kincir angin sumbu vertikal lebih terbatas 12 dibanding dengan kincir angin sumbu horisontal.

4. Dipasang ditempat rendah maka faktor keselamatan perlu diperhatikan

2.3 Grafik Hubungan Antara C p Terhadap Tsr

  Dari gambar 2.5 dapat dilihat bahwa koefisien daya maksimal yang dapat dihasilkan oleh kincir angin ideal adalah sebesar 59%, sedangkan kincir angin American multi-blade memiliki koefisien daya (C p ) maksimal sebesar 15%. Gambar 2.6 Grafik hubungan antara koefisien daya (C p ) dengan tip speed ratio (tsr) dari beberapa jenis kincir angin.

2.4 Rumus Perhitungan

Berikut ini adalah rumus – rumus yang digunakan untuk melakukan perhitungan dan analisis unjuk kerja kincir angin yang diteliti.

2.4.1 Energi Angin

  ω = kecepatan sudut didapatkan dari = n rpm ω = =(7) ω = Dari persamaan diatas, daya yang dihasilkan oleh kincir dapat dinyatakan dengan persamaan : P out =T rad/s (8) dengan: out P = Daya yang dihasilkan kincir angin (watt). 2.4.6 Koefisiensi Daya Koefisien daya (C p ) adalah pebandingan antara daya yang dihasilkan oleh kincir (P out ) dengan daya yang disediakan oleh angin (P in ), sehingga dapatdirumuskan sebagai berikut: 17Cp = 100%(11) dengan: Cp = koefisien daya (%).

BAB II I METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Diagram Penelitian

  Langkah kerja dalam penelitian ini meliputi perancangan kincir hingga analisis data, pembahasan, serta pembuatan laporan. Langkah kerja tersebutdisajikan dalam bentuk diagram alir yang ditampilkan pada Gambar 3.1.

3.2 Bahan Pembuatan Model Kincir Angin

  Model kincir angin American multi-blade dibuat dari bahan – bahan yang murah dan sederhana. Plat aluminium dengan ketebalan 1 mm untuk membuat sudu kincir angin dengan diameter 80 cm.

3.3 Alat – Alat Pembuatan Model Kincir Angin

  Adapun beberapa peralatan yang digunakan dalam pembuatan model kincir angin adalah sebagai berikut : 20 Gambar 3.2 Mesin penekuk plat 6. Obeng dan kunci pas.

3.4 Alat – Alat Pengujian dan Alat Bantu Pengukuran

  Blower akan menyedot udara luar dan mengalirkannya melalui terowongan angin, kemudian anginyang dihasilkan oleh blower akan memutar kincir angin. Gambar dari terowongan angin yang dilengkapi blower ditunjukkan pada Gambar 3.3.

2. Anemometer

  Mekanisme pengereman Mekanisme pengereman atau alat ukur gaya tangensial terdiri dari piringan yang terhubung dengan poros utama kincir angin, penjepit karet yangdigunakan untuk pengereman, dan tali yang terhubung ke neraca pegas. Alat ini berfungsi sebagai pengerem atau penghambat putaran kincir yang dilakukan untuk pengambilan data putaran kincir (rpm) dan pembebanan(gram/N).

5. Neraca pegas

  Neraca pegas adalah alat yang digunakan untuk pengukuran pembebanan yang diberikan pada saat pengereman. Alat ini dapat membaca bebandalam satuan gram dan Newton serta memiliki range 0 – 1.000 gram dengan subdivision 10.

6. Tiang penahan kincir

  Kincir angin yang terpasang pada tiang penahan kincir dan poros utama kincir dapat dilihat pada Gambar 3.8. Gambar 3.8 menunjukkan kincir angin yang terpasang pada tiang penahan kincir dan poros utama kincirdidalam terowongan angin.

3.5 Prosedur Pembuatan Model Kincir Angin

  Sudumodel kincir angin yang sudah dipotong dapat dilihat pada Gambar 3.9. Gambar 3.9 Sudu model kincir angin jenis American multi-blade yang digunakan dalam penelitian 4.

3.6 Variabel Penelitian

  Variabel penelitian yang dilakukan dalam penelitian ini adalah sebagai berikut: 1. Variasi pitch angle yaitu 10 o , 20 o , dan 30 o .

3.7 Variabel yang diukur

  Untuk mencapai tujuan penelitian, parameter yang harus diukur dalam penelitian unjuk kerja model kincir angin American multi-blade sembilan suduadalah : 1. Kecepatan angin, v (m/s).

3.8 Parameter yang dihitung

  Parameter yang dihitung untuk mendapatkan karakteristik kincir angin yang diuji dalam penelitian ini adalah : in 1. ) Daya angin (P 2.

4. Tip speed ratio (tsr)

3.9 Langkah Percobaan

  Menyambungkan model kincir angin dengan poros utama kincir agar kincir angin terhubung ke sistem pengereman. angle model kincir dan memasang model kincir angin pada terowongan angin, tiga kali pada setiap variasi beban yang diberikan.

3.10 Langkah Pengolahan Data

  Data yang diperoleh dari hasil pengukuran diolah melalui beberapa tahapan berikut :1. in ) digunakan data kecepatan angin (v) Untuk mengetahui daya angin (P dan luasan kincir angin (A) dengan menggunakan Persamaan (2).

2. Torsi (T) dapat diperoleh menggunakan data dari beban pegas (gr) dan dari panjang lengan torsi sepanjang 0,2 m dengan memakai Persamaan (5)

3. Data putaran poros (n) dan hasil perhitungan torsi (T) dapat digunakan

  Tip Speed Ratio (tsr) dapat dicari dengan membandingkan kecepatan keliling ujung sudu kincir angin (ω) dan kecepatan angin (v), dengan menggunakan Persamaan (10).p 5. ) dapat dicari dariUntuk mengetahui koefisien daya kincir angin (C perbandingan daya kincir angin (P out ) dan daya angin (P in ) dengan menggunakan Persamaan (11).

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Percobaan

  adalah 348 rpm tanpa dilakukan pembebanan pada kecepatan angin 8.67 m/s, dan model kincir angin ini masih mampu berputar pada putaran poros sebesar 19rpm dengan beban yang diberikan sebesar 3,43 N. o 10 Pada Tabel 4.1 dapat dilihat bahwa putaran poros maksimal yang dihasilkan oleh model kincir angin American multi-blade sembilan sudu dengan pitch angle Tabel 4.1 Data percobaan dengan pitch angle 10 F (N) 32 Tabel 4.2 Data Percobaan dengan pitch angle 20 No.

4.2 Perhitungan

Langkah-langkah perhitungan diambil dari contoh sampel yang dapat dilihat pada Tabel 4.3 dan pada data ke-14.

4.2.1 Perhitungan Daya Angin

Daya yang dihasilkan angin pada model kincir angin American multi-blade sembilan sudu dengan luas penampang (A) = 0,50265 � dapat dicari dengan menggunakan Persamaan (4).

3 P in =

  22,97 rad/s= 29,29 watt 4.2.3 Tip Speed RatioTip speed ratio (tsr) diperoleh dari perbandingan antara kecepatan ujung kincir angin dengan kecepatan angin yang dapat dicari dengan menggunakanPersamaan (10) : πrtsr = π , . , / = 1,03 4.2.4 Koefisien Daya Koefisien daya (C p ) adalah perbandingan antara daya yang dihasilkan model kincir angin dengan daya angin yang dapat diketahui dengan menggunakanPersamaan (11) : �C p = %�� , = %, = 14 % 3 394 0,98 0,20 41,29185,58 Gaya,F (N) Torsi,T (Nm)Kec.

4.3 Data Hasil Perhitungan

  Parameter yang diperoleh dari penelitian diolah dengan menggunakan (watt) tsrC p Microsoft Excell untuk mendapatkan nilai torsi (T), daya output (P out ) dan daya input (Pin ), kecepatan sudut(ω), koefisien daya (Cp ), serta nilai tip speed ratio (tsr). Hasil perhitungan dapat dilihat pada Tabel 4.4 untuk pitch angle 10 , pitch angle 20 pada Tabel 4.5, dan Tabel 4.6 untuk pitch angle 30 .

4.4 Grafik Hasil perhitungan dan Pembahasan

  Gambar 4.3 menunjukkan grafik hubungan antara koefisien daya (C p ) dan ptip speed ratio (tsr), dari grafik tersebut diperoleh persamaan kuadrat C = - 2 6,1233tsr + 10,549tsr menjelaskan bahwa C Torsi, T (Nm) 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6P utaran Kinc ir,n(r pm) 50 100150 200250 300350 400450 500 Gambar 4.4 Grafik hubungan putaran kincir dengan torsi untuk pitch angle 20 pada kecepatan angin rerata 8,47 m/s ) dan daya input kincir (P in ). Model kincir angin masih dapat berputar pada putaran poros sebesar 34 rpm dan nilai torsiyang dapat dicapai oleh model kincir angin dengan pitch angle 20 adalah sebesar1,47 Nm, dan putaran poros maksimal (tanpa pembebanan) yang dapat dihasilkan kincir adalah sebesar 452 rpm pada kecepatan angin 9,02 m/s.

4.5 Grafik Perbandingan Tiga Variasi Pitch Angle

  Nilai koefisien daya maksimal (C pmax ) dan nilai tip speed ratio (tsr) optimal diperoleh dengan mencari titik puncak dari persamaan kuadrat yang diperoleh dari perhitunganmenggunakan microsoft excel. Unjuk kerja terbaik diperoleh dari model kincir angin dengan pitch angle 30 dengan nilai koefisien daya maksimal (C pmax ) 14,5 %pada tip speed ratio 1,03.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

  Setelah dilakukan pengujian model kincir angin poros horisontal jenis American multi-blade sembilan sudu dengan variasi pitch angle 10 , 20 , 30 dapat diambil kesimpulan sebagai berikut : 1. Telah berhasil dibuat model kincir angin poros horisontal jenis Americanmulti-blade sembilan sudu berbahan aluminium dengan diameter 80 cm dan telah digunakan dalam pengujian.

2. Unjuk kerja optimal yang dapat dicapai model kincir angin dengan pitch

  Model kincir angin dengan pitch angle 20 memliliki koefisien daya maksimal 11,5 % pada tip speed ratio optimal 1,09. 3.memiliki unjuk kerja paling baik Model kincir angin dengan pitch angle 30 dibanding dengan pitch angle 10 dan 20 .

5.2 Saran

Setelah dilakukan penelitian ada beberapa hal yang dapat menjadi saran untuk penelitian selanjutnya adalah sebagai berikut:

1. Memperbanyak variasi pitch angle agar mendapatkan unjuk kerja yang lebih baik lagi

  Memastikan alat ukur yang digunakan dalam penelitian dalam keadaan baik dan sudah dilakukan kalibrasi agar mendapatkan data yang akurat danpresisi. Dalam pengambilan data, pastikan poros utama kincir pada wind tunnel terpasang dengan baik, agar putaran kincir yang diuji sama dengan putaranpiringan pada mekanisme pengereman, sehingga data yang diperoleh akurat dan presisi.

Dokumen baru

Tags

Dokumen yang terkait

Unjuk kerja model kincir angin propeler tiga sudu mengerucut dari bahan dasar kayu dengan tiga variasi lapisan permukaan sudu.
0
0
63
Tiga model kincir angin american multi-blade sebelas sudu dari bahan dasar aluminium dengan pitch angle 10, 20 dan 30 derajat.
0
0
65
Unjuk kerja kincir angin propeler tiga sudu lengkung silindris dari bahan dasar kayu dengan tiga variasi permukaan sudu.
0
1
67
Unjuk kerja kincir angin model american multi-blade tiga belas sudu dari bahan aluminium dengan tiga variasi pitch angle.
0
0
59
Unjuk kerja kincir angin propeler dua sudu berbahan dasar triplek dengan tiga variasi permukaan sudu.
0
0
62
Unjuk kerja kincir angin jenis american multibladedari bahan aluminium sepuluh sudu dengan tiga variasi pitch angle.
3
16
66
Kincir angin model american multi-blade delapan sudu dari bahan aluminium dengan tiga variasi pitch angle.
0
0
70
Unjuk kerja model kincir angin American Multi-Blade berbahan aluminium dua belas sudu dengan tiga variasi Pitch Angle.
0
0
66
Unjuk kerja kincir angin jenis " WEPOWER " sudu pipa pvc dengan variasi kemiringan sudu.
1
3
78
Unjuk kerja kincir angin Magwind dengan variasi bentuk sudu.
0
0
62
Unjuk kerja model kincir angin savonius enam tingkat dengan variasi bentuk sudu.
0
0
59
Unjuk kerja model kincir angin propeler tiga sudu datar dengan lima variasi sudut kemiringan sudu - USD Repository
0
0
100
UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN PROPELER TIGA SUDU DATAR DENGAN TIGA VARIASI LEBAR SUDU DAN LIMA VARIASI SUDUT KEMIRINGAN SUDU
0
0
115
UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN SAVONIUS ENAM TINGKAT DENGAN VARIASI BENTUK SUDU
0
0
58
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN MAGWIND DENGAN VARIASI BENTUK SUDU
0
0
61
Show more