Unjuk kerja kincir angin jenis " WEPOWER " sudu pipa pvc dengan variasi kemiringan sudu.

Gratis

1
3
78
2 years ago
Preview
Full text

ABSTRAK

  Hasil penelitian menunjukkan bahwa koefisien daya maksimal diperoleh dengan kincir angin jenis WePowerdengan variasi kemiringan sudu 80˚, yaitu 5,5 % pada tip speed ratio (tsr) 0,34 menghasilkan daya 23,03 watt pada kecepatan angin 15,11 m/s dengan torsi 0,76 Nm. Hasil penelitian menunjukkan bahwa koefisien daya maksimal diperoleh dengan kincir angin jenis WePowerdengan variasi kemiringan sudu 80˚, yaitu 5,5 % pada tip speed ratio (tsr) 0,34 menghasilkan daya 23,03 watt pada kecepatan angin 15,11 m/s dengan torsi 0,76 Nm.

TUGAS AKHIR

  Hasil penelitian menunjukkan bahwa koefisien daya maksimal diperoleh dengan kincir angin jenis WePowerdengan variasi kemiringan sudu 80˚, yaitu 5,5 % pada tip speed ratio (tsr) 0,34 menghasilkan daya 23,03 watt pada kecepatan angin 15,11 m/s dengan torsi 0,76 Nm. Variasi kincir angin jenis WePower dengan kemiringan sudu 70˚ menghasilkan koefisien daya maksimal 4,2 % pada tip speed ratio0,21menghasilkan daya 17,4 watt pada kecepatan angin 15,24 m/s dengan torsi 0,72 Nm.

KATA PENGANTAR

  56 Gambar 4.9 Grafik Grafik hubungan Cp dan tsr untuk variasi kincir dengan jumlah sudu 6 buah dan kemiringan sudu80˚........................................................57 Gambar 4.10 Grafik perbandingan putaran poros dengan torsi dari ketiga variasi kemiringan sudu kincir................................................................... Data percobaan kincir angin dengan kemiringan sudu dengan sudut 60 ˚.............................................................................................................39 Tabel 4.2 Data percobaan kincir angin dengan kemiringan sudu dengan sudut 70 ˚..............................................................................................................

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

  Model kincir angin yang digunakan adalah kincir angin poros vertikal dengan diameter 45 cm dan tinggi 60 cm dengan jumlah sudu 6 buah. Variasi yang digunakan adalah variasi sudu dengan kemiringan sudu60˚,70˚ dan 80˚ 1.4 Manfaat Penelitian Manfaat dari penelitian ini adalah : 1.

BAB II STUDI PUSTAKA

2.1 Energi Angin

  Angin adalah salah satu bentuk energi yang sangat berlimpah tersedia di alam, Pembangkit Listrik Tenaga Angin mengkonversikanenergi angin menjadi energi listrik dengan menggunakan turbin angin atau kincir angin. Agustus 2013Angin kelas 3 adalah batas minimum untuk menggerakan sebuah kincir angin dan angin kelas 8 adalah batas maksimum energi angin yang dapatdimanfaatkan untuk menghasilkan energi listrik.

2.2 Kincir Angin

  Kincir angin adalah sebuah alat yang digerakkan oleh tenaga angin yang digunakan untuk menkonversi energi kebentuk energi yang lain. Kini kincir angin lebih banyak digunakan untuk memenuhikebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi Berdasarkan posisi porosnya, kincir angin dibedakan menjadi dua kelompok utama, yaitu kincir angin poros horizontal dan kincir angin porosvertikal.

2.2.1 Kincir Angin Poros Vertikal

  Kincir angin poros vertikal atau Vertical Axiz Wind Turbine(VAWT) adalah salah satu jenis kincir angin yang posisi porosnya tegak lurus dengan arah datangnya angin atau dengan pengertian lain kincir jenisini dapat mengkonversi tenaga angin dari segala arah. Sudu yang mampu mendapatkan energi angin dinamakan downwind dan sudu yang menolak angin dinamakan upwind, sudu bagian ini cenderung menghambat putaran poros.

2.2.2 Kincir Angin Poros Horizontal

  Kincir angin poros horizontal atau Horizontal Axis Wind Turbine(HAWT) adalah jenis kincir angin yang poros utamanya sejajar dengan arah datangnya angin. Beberapa jenis kincir angin poros horosontal antara lain : American windmill, cretan sail windmill, Dutch four arm dan Rival calzoniI, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2.6.

2.3 Rumus-Rumus Perhitungan

Dalam penelitian kerja kincir angin sangat diperlukan beberapa rumus perhitungan, antara lain sebagai berikut.

2.3.1 Energi dan Daya Angin

  � � dengan : Ek : energi kinetik, Joule m : massa udara, kgv : kecepatan angin, m/s Dari Persamaan (1), didapat daya yang dihasilkan angin adalah energi kinetik angin tiap satuan waktu (J/s) sehingga persamaan tersebut dapatditulis menjadi : 2 = 0,5 . � � dengan : Pa : daya yang dihasilkan angin, J/s (watt) �̇ : massa udara yang mengalir per satuan waktu, kg/s v : kecepatan angin, m/s ρ : massa jenis udara, kg/� 3 A : daerah sapuan kincir angin, � 2v : kecepatan angin, m/s Dengan cara mensubtitusikan Persamaan (3) ke Persamaan (2), maka dapat diperoleh rumusan daya angin :� � = 0,5 .

2.3.2 Daya Kincir Angin

  Daya kincir angin adalah suatu daya yang dihasilkan kincir angin akibat adanya kerja yang dilakukan oleh sudu dengan cara mengkonversienergi kinetik angin menjadi energi potensial. Pada suatu penelitian yang dilakukan oleh seorang insiyur dariJerman yang bernama Albert Betz telah ditemukan efisiensi maksimum Gambar 2.7 Grafik hubungan koefisiensi daya dan tip speed ratio maksimal beberapa jenis kincir (Sito,E.P..2012) Secara teori daya kincir yang dihasilkan oleh gerak melingkar pada poros kincir angin dapat dirumuskan := � � .

2.3.3 Torsi Kincir Angin

  Gaya yang bekerja pada poros baik itu jenis kincir angin poros horizontal ataupun kincir angin poros vertikal, ditimbulkan karena adanyagaya dorong pada sudu-sudu kincir dikurangi dengan gaya-gaya hambat(arah putaran yang berlawanan). F (7) dengan : T : torsi akibat putaran poros, Nm r : jari-jari puli yang 1 sistem dengan poros, m F : gaya yang diberikan pada kincir, N 2.3.4 Tip Speed Ratio (tsr)Tip speed ratio adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu kincir angin yang berputar dengan kecepatan angin yang melewatinya sudu ujung sudu tersebut, tsr dapat dirumuskan : 2 .

BAB II I METODE PENELITIAN

3.1. Diagram Alir Penelitian

  Langkah kerja dalam penelitian kerja ini dapat dilihat dari gambar 3.1 diagram alir penelitianMulai Konsultasi dan studi pustakaPerancangan kincir angin jenis“Wepower” Pembuatan kincir angin jenis “Wepower”Pengambilan data Pengolahan dataPembahasan dan Pelaporan Selesai Gambar 3.1. BlowerBlower adalah alat yang digunakan untuk menggerakan udara yang ada di dalam terowongan angin dan didepan mulut terowongan angin,sehingga angin dapat berhembus dengan kecepatan tertentu.

3.5. Variabel Penelitian

Beberapa variabel penelitian yang harus ditentukan terlebih dahulu sebelum penelitian dilaksanakan adalah :

1. Variasi sudut kemiringan : kincir angin dengan kemiringan sudu 60˚,70˚ dan 80˚

  Variasi kecepatan angin : setiap variasi sudut kemiringan sudu diikuti 4 variasi kecepatan angin. Hal yang pertama kalidilakukan adalah memasang kincir angin yang akan di uji di dalam terowongan angin.

3.6. Langkah – Langkah Percobaan

  Pengaturan kecepatan angin dilakukan dengan cara membuka sedikit demi sedikit triplek yang ada di mulut terowonganangin, sehingga mencapai kecepatan angin yang diinginkan(lihat Gambar 3.17) Gambar 3.17. Setelah kecepatan angin yang diinginkan tercapai pengambilan data dimulai dari pembacaan kecepatan angin pada layaranemometer, pembacaan temperatur udara, pengukuran putaran poros kincir dengan takometer, dan yang terakhir pembacaanbeban untuk penghitungan torsi dinamis pada neraca pegas.

3.7 Langkah Pengolahan Data

Apabila data telah diperoleh dengan mengikuti langkah-langkah diatas, maka data-data yang telah diperoleh akan diolah sebagai berikut : ρ) dan dengan diketahui luasan sapuan angin kincir ( A ) maka daya angin ( ) dapat� � dicari dengan persamaan (4) b) Apabila beban pengimbang ( F) dan lengan ayun (r) akan dapat digunakan untuk mencari torsi dinamis ( ) dengan persamaan ( 7 )� � c) Apabila data putaran poros telah diketahui ( n ) dan torsi dinamis telah didapat ( ) maka persamaan (6) dapat digunakan untuk mencari daya� � kincir ( )� � d) Dengan membandingkan kecepatan keliling diujung sudu dan kecepatan angin, maka tip speed ratio dapat dicari dengan Persamaan(8 atau persamaan 9). e) Dari data daya kincir (Pk) dan daya angin (Pa) maka power coefficient dapat diketahui dengan Persamaan (10).

BAB IV PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

  Untuk setiap variasi kemiringan dilakukan rata-rata empat kalivariasi kecepatan angin, dengan cara membuka penutup dari triplek yang telah kami buat yang berada di mulut trowongan angin kurang lebih 5 cmuntuk setiap perubahan posisi. Posisi 0 berarti penutup yang telah kami buat tidak digeser, posisi 1 berarti triplek telah digeser 5 cm, posisi 2 berartitriplek telah di geser lebih jauh dari yaitu kurang lebih 10 cm dan begitu pula untuk posisi 3.

4.2.1. Perhitungan Daya Angin

  Untuk mengetahui daya yang dihasilkan angin dapat dicari dengan persamaan 4 pada sub Bab 2.3.1. � 3 ������ :Pa : Daya angin (watt)� : Massa jenis udara kg/� 3 A : daerah sapuan kincir angin, � 2 v : kecepatan angin, m/s ˚C maka � = 3 1,16 kg/ besarnya luas sapuan kincir (A) diketahui dengan persamaan :� A = d .

3 Pa = 0,5

  ρ . � 3 3 Pa = 0,5.

4.2.2. Perhitungan Torsi

  Untuk mengetahui perhitungan torsi pada kincir angin dapat dicari dengan persamaan 8 pada sub Bab 2.2.3. a dengan : m : massa yang ditunjukkan pada neraca pegas, kg 2a : percepatan gravitasi, �/� maka dengan jarak lengan 0,2 m, massa 0,32 kg dan percepatan gravitasi 2 9,81 besarnya gaya pengimbang (F) :�/� T = r .

4.2.3. Perhitungan Daya Kincir

  Untuk menghitung daya yang dihasilkan kincir angin dapat dicari denganPersamaan 6 pada Sub Bab 2.3.2 yaitu : 2. 60 dengan : Pk : daya yang dihasilkan kincir, watt T : torsi kincir angin, Nm n : putaran poros kincir, rpmMaka dengan nilai torsi 0,627 N.m dan putaran poros 289,6 rpm besar daya kincir adalah : 2.

60 Pk = 19,01 watt

Sehingga didapatkan daya kincir angin (Pk) sebesar 19,01 watt

4.2.4. Perhitungan tip speed ratio

  Untuk mengetahui besarnya perbandingan kecepatan ujung kincir dengan kecepatan angin atau tip speed ratio dapat dicari dengan Persamaan 9pada Sub Bab 2.3.4 yaitu : �.�.� Tsr = 30 . � dengan : r : jari-jari kincir, m n : putaran poros, rpmv : kecepatan angin, m/s maka dengan jari-jari kincir 0,225 m, putaran poros 289,6 rpm dan kecepatan angin 15,21 m/s besarnya tip speed ratio adalah : Tsr =�.�.� 30 .

4.2.5. Perhitungan koefisien daya (Cp)

Cp =� Untuk mengetahui perbandingan antara daya yang dihasilkan oleh kincir angin (Pk) dengan daya yang dihasilkan oleh angin (Pa), dapat dicaridengan Persamaan 10 pada Sub Bab 2.3.5 yaitu : � dengan :Pk : daya yang dihasilkan kincir, wattPa : daya yang dihasilkan angin, watt maka dengan daya kincir 19,01 watt dan daya angin 551,0353watt besarnyakoefisien daya adalah : Cp = �� �� Cp =19,01 551,0353 Cp = 0,034 Sehingga didapatkan nilai Cp sebesar 0,034 ��

4.3. Data Hasil Perhitungan

  Dengan menggunakan langkah perhitungan seperti Sub Bab 4.2, maka untuk hasil pengolahan dan perhitungan data yang lain disajikan dalam Tabel4.4 sampai Tabel 4.6. Tabel 4.4.

4.4. Grafik Hasil Perhitungan

Dari data hasil penelitian dan perhitungan, maka dapat dibuat beberapa grafik hubungan antara torsi dan daya kincir, torsi dan putaran poros, serta Cpdan tsr untuk setiap variasi.

4.4.1. Grafik Untuk Variasi Kincir Dengan Kemiringan Sud u 60˚

  Grafik hubungan putaran poros dan torsiBerdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan putaran poros (rpm) dan torsi yang dihasilkan kincirangin untuk variasi kemiringan sudu 60 ˚, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.1. Grafik Hubungan Cp dan tsrBerdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.4 maka dapat dibuat grafik hubungan Cp (power coefficient) dan tsr (tip speed ratio)yang dihasilkan kincir angin untuk variasi kincir angin kemiringan sudu 60 ˚, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.3.

4.4.2. Grafik untuk variasi kincir dengan 6 buah sudu dan kemiringan sudu 70˚

  Grafik Hubungan Daya Kincir dan Torsi Berdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.5 maka dapat dibuat grafik hubungan daya kincir dan torsi yang dihasilkankincir angin untuk variasi kincir angin dengan 6 buah sudu dan kemiringan sudu 70˚, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.5. Grafik Hubungan Putaran Poros dan TorsiBerdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.6 maka dapat dibuat grafik hubungan putaran poros (rpm) dan torsi yang dihasilkankincir angin untuk variasi kincir angin dengan jumlah sudu sebanyak 6 buah dan kemiringan sudu 8 0˚, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.7.

4.4.3. Grafik untuk variasi kincir dengan jumlah sudu 6 buah dan kemiringan sudu 8 0˚

350 300250 200 V= 15,11 m/s 150V= 12,2 m/sm) rp ( n 100 rata u V= 10,27 m/sP

50 V= 8,8 m/s

  Grafik Hubungan Daya Kincir dan TorsiBerdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.6 maka dapat dibuat grafik hubungan daya kincir dan torsi yang dihasilkan kincirangin untuk variasi kincir angin dengan 6 buah sudu dengan kemiringan sudu80˚, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.8. Dari gambar tersebut dapat diketahui bahwa pada kecepatan angin 15,11 m/s kincir angin menghasilkantorsi sebesar 0,76 Nm dan menghasilkan daya kincir sebesar 23,03 watt.

15 Kin

  Grafik Hubungan Cp dan tsrBerdasarkan hasil perhitungan yang ditampilkan pada Tabel 4.6 maka dapat dibuat grafik hubungan Cp (power coefficient) dan tsr (tip speed ratio)yang dihasilkan kincir angin untuk variasi kincir angin dengan jumlah sudu 6 buah dan kemiringan sudu 8 0˚, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4.9. Grafik hubungan Cp dan tsr untuk variasi kincir dengan jumlah sudu 6 buah dan kemiringan sudu8 0˚ Dari data ketiga variasi kincir angin jenis WePower didapat grafik perbandingan putaran kincir dan torsi ketiga variasi seperti yang ditunjukkan pada gambar 4.10.

4.5. Pembahasan

  Pembebanan ini bertujuan untuk Dari grafik Betz Limit diketahui bahwa koefisien daya kincir angin jenis “WePower” tertinggi adalah sebesar 31 %, namun pada penelitian inidata yang diperoleh koefisien daya maksimal dari variasi drajat kemiringan sudu 60˚,70˚ dan 80˚ yaitu 5,5%. Koefisien daya yang dihasilkan belum cukup maksimal karena lebih banyak angin yang masuk ke sudu down winddari pada angin yang masuk pada sisi up wind dan berat dari kincir yang kami buat tidak sebanding dengan luasan sapuan angin, sehingga daya yang dimiliki oleh ketiga kincir yang kami buat belum memuaskan.

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

  Koefisien daya maksimal yang dihasilkan kincir angin dengan jumlah sudu 6 buah dan kemiringan sudu 60˚ adalah sebesar 1,22 % dengan nilai tsr 0,18. Dengan melihat dari gambar grafik 4.11 maka dapatdisimpulkan kincir angin WePower dengan jumlah sudu 6 buah dan kemiringan sudu 80˚ memiliki Cp dan tsr yang terbaik.

5.2. Saran

  Kepresisian dalam pemasangan kincir angin perlu diperhatikan untuk mendapatkan hasil yang akurat. Untuk penelitian selanjutnya khusus untuk kincir angin poros vertikal lebih memperhatikan bearing yang ada pada dudukan poros kincirkarena adanya keausan pada bearing tersebut.

DAFTAR PUSTAKA

  pada : http://20314950-D 1341- SkenarioKebijakan- full text_2pdf (diakses 25 Agustus 2013) Daryanto. Unjuk Kerja Model Kincir Angin Savonius Dua Tingkat Dengan Sirip-Sirip Pengarah Pada Lingkar Terluar Kincir Mahasiswa Program Studi Teknik MesinJurusan Teknik Mesin Fakultas Sains Dan Teknologi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Dokumen baru

Tags

Dokumen yang terkait

Unjuk kerja kincir angin poros horisontal 4 sudu berbahan pipa PVC 8” dengan variasi kemiringan sudu.
0
4
69
Pengaruh jumlah sudu terhadap unjuk kerja kincir angin propeler dari bahan pipa PVC.
0
0
56
Unjuk kerja kincir angin jenis " WEPOWER " sudu pipa pvc dengan variasi kemiringan sudu.
0
2
78
Unjuk kerja kincir angin Magwind dengan variasi bentuk sudu.
0
0
62
Unjuk kerja kincir angin jenis " WEPOWER " sudu pipa pvc dengan variasi jumlah sudu.
0
0
68
Unjuk kerja kincir angin poros horisontal 4 sudu berbahan pipa PVC 8” dengan variasi kemiringan sudu
0
0
67
Pengaruh jumlah sudu terhadap unjuk kerja kincir angin propeler dari bahan pipa PVC
1
45
55
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
Efek variasi tinggi ujung sudu terhadap unjuk kerja kincir angin propeler dari bahan pipa PVC - USD Repository
0
0
61
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN MAGWIND DENGAN VARIASI BENTUK SUDU
0
0
61
Unjuk kerja kincir angin jenis \" WEPOWER \" sudu pipa pvc dengan variasi kemiringan sudu - USD Repository
0
0
77
Unjuk kerja kincir angin jenis " WEPOWER " sudu pipa pvc dengan variasi kemiringan sudu - USD Repository
0
0
77
UNJUK KERJA KINCIR ANGIN POROS HORISONTAL BERBAHAN PVC DENGAN VARIASI KEMIRINGAN SUDU
0
0
58
UNJUK KERJA MODEL KINCIR ANGIN WEPOWER DENGAN ENAM SUDU PIPA PVC DAN DENGAN BESAR SUDU BERVARIASI
0
0
73
Show more