Unjuk kerja kincir angin poros horizontal empat sudu, berbahan PVC 8 inchi, diameter 1 m, lebar maksimal sudu 14 cm berjarak 20 cm dari sumbu poros

Gratis

0
1
98
2 years ago
Preview
Full text

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

  Yogyakarta,18 Mei 2017 INTISARI Kebutuhan akan energi listrik di Indonesia terus meningkat pada setiap tahunnya, hal ini terjadi dikarenakan pertambahan jumlah penduduk yang semakinbanyak, perkembangan teknologi dan hal ini menyebabkan persediaan minyak Kincir angin yang dipakai dalam penelitian ini adalah kincir angin propeler empat sudu poros horizontal berdiameter 1 M, berbahan PVC 8 inchi. Agar mendapatkan daya kincir, torsi, koefisien daya maksimal dan tip speed ratio pada kincir, maka poros kincir angin dihubungkan ke mekanisme pembebanan lampu yang berfungsi untuk memberikan beban pada kincir angin saat berputar.

KATA PENGANTAR

  Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas kasih, berkat, dan anugerah-Nya, sehingga dalam penyusunan dan penulisan skripsi yangberjudu : “Unjuk Kerja Kincir Angin Poros Horizontal Empat Sudu, BerbahanPVC 8 Inchi, Diameter 1 M, Lebar Maksimal Sudu 14 Cm Berjarak 20 Cm DariSumbu Poros ini dapat diselesaikan seperti yang diinginkan atau diharapkan ” , penulis. 53 Tiga Variasi Kecepatan Angin 4.4.5 Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Listrik untuk ke TigaVariasi Kecepatan Angin .............................................................

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang Masalah

  Kincir angin akan memanfaatkan energi angin, lalu angin akan membuat sudu dan porosberputar lalu poros menggerakan generator yang pada saat putaran tinggi akan menghasilkan listrik. Koefisien daya yang maksimal ini akan meningkatkan jumlah watt (daya) yang dihasilkan agar mendapatkan jumlah Akan perbaiki jika ada kerusakan dan juga masalah yang menyebabkan kincir angin tidak menghasilkan tegangan listrik yang diinginkan akan diselesaikan ataudiuraikan.

1.4 Batasan Masalah

  Model kincir angin dibuat tipe horizontal axis wind turbine (HAWT) dengan bahan PVC 8 inchi, dengan diameter 1 m, lebar maksimum 14 cm denganjarak 20 cm dari pusat poros. Kincir angin yang digunakan dalam penelitian berjumlah empat sudu, berat persudu 500 gram.

BAB II DASAR TEORI

2.1 Angin

  Pada bagian ini akan membahas beberapa hal tentang angin yang menjadi bagian penting dalam penelitian dan juga sebagai energi alternatif yang mudah didapatkan dimana saja. Tentunya akan dimanfaatkan, sehingga menjadi energi listrik yang akan digunakan untuk kebutuhan sehari 2.1.1 Pengertian Angin Angin adalah suatu udara yang bergerak diakbiatkan oleh rotasi yang terjadi pada bumi serta perbedaan pada tekanan udara di sekitarnya.

2.1.3 Jenis – jenis Angin

  Angin Laut dan Angin DaratAngin laut adalah angin yang tiupannya yang berasal dari arah laut ke darat, dimana pada umumnya terjadi disaat siang hari tepatnya pada pukul 09.00 - 16.00. Angin Muson BaratAngin muson barat adalah angin yang berhembus dari Benua Asia (musim dingin) ke Benua Australia (musim panas) dan mengandung curah hujan yangbanyak di indonesia bagian barat, hal ini disebabkan karena ingin melewati tempat yang luas, seperti perairan dan samudra dapat dilihat pada gambar 2.9.

2.2 Kincir Angin

  Kincir angin pada awalnya ditemukandi Belanda dan Denmark yang pada waktu itu banyak digunakan untuk irigasi, menumbuk hasil pertanian, dan pembangkit tenaga listrik. Berdasarkan posisi porosnya kincir angin dibedakan menjadi dua jenis, yaitu : kincir angin poros horizontal dan kincir angin poros vertikal.

2.2.1 Kincir Angin Poros Horizontal

  Kincir Angin Poros Horizontal atau propeler adalah kincir angin yang memiliki poros utama sejajar dengan tanah dan arah poros utama dapat memutar o 360 agar dapat menyesuaikan dengan arah angin. Ada beberapa jenis Kincir Angin Poros Horizontal yang sudah umum dikenal dan dikembangkan diseluruh dunia, yang ditunjukan pada gambar 2.11dan 2.12 : A.

2.2.2 Kincir Angin Poros Vertikal

  Kincir Angin Poros Vertikal atau Vertikal Axis Wind Turbin(VAWT) adalah Kincir Angin yang posisi porosnya tegak lurus dengan arah angin atau kincir jenis ini dapat mengkonversi tenaga angin darisegala arah kecuali arah angin dari atas atau bawah. 2.3 Grafik Hubungan Antara Cp Terhadap TSR Menurut Albert Betz adalah seorang Ilmuan Jerman bahwa koefisien daya maksimal dari Kincir Angin adalah sebesar 59% seperti yang terlihat pada Gambar 2.15 Albert Betz menamai batas maksimal tersebut dengan Betz limit.

2.4.1 Daya Angin

  2 E k = m v (1) k dengan E adalah energi kinetik (J), m adalah massa udara (kg), dan v adalah kecepatan angin (m/s). v (2) in dengan P adalah daya yang dihasilkan angin J/s (watt), m adalah massa udara yang mengalir persatuan waktu (kg/s), dan v adalah kecepatan angin (m/s).massa udara yang mengalir persatuan waktu adalah : (3) m = ρ .

2.4.2 Torsi Kincir Angin

  Torsi adalah gaya yang bekerja pada poros yang dihasilkan oleh gaya dorong pada sumbu kincir, dimana gaya dorong ini memilki jarak terhadap sumbuporos yang berputar, dengan persamaan sebagai berikut : 2.4.3 Tip Speed Ratio (TSR) Tip Speed Ratio (TSR) adalah perbandingan antara kecepatan ujung sudu Kincir Angin yang berputar dengan kecepatan angin. Kecepatan sudut (ω) didapat dari :� � � .π ω = � / ik Dengan ini untuk daya yang dihasilkan kincir dapat dinyatakan dengan persamaan (7), yaitu : � .out Mekanis P = (9) T � / ik dengan P out adalah daya yang dihasilkan oleh kincir angin (watt), dan n adalah putaran poros (rpm).

2.5 PVC

  Polimer tersebut apabila dipanaskan akan meleleh (melunak), dan dapat dilebur untuk dicetak kembali (didaur ulang). PVC diproduksi dengan cara polimerisasi adisi yaitu polimer yang terbentuk melaluireaksi dari berbagai monomer .

2.5.1 Penyusun PVC

  Sifat gas klorine yang reaktif ini digunakan dalamberbagai industri kimia, antara lain sebagai perantara dalam sintesis berbagai B. EthyleneEthylene adalah hidrokarbon dengan rumus C 2 H 4 dan merupakan gas yang mudah terbakar.

2.5.2 Penggolongan Polimer

  Jumlahnya yang terbatas dan sifat polimeralam yang kurang stabil, mudah menyerap air, tidak stabil karena pemanasan dan sukar dibentuk menyebabkan penggunaanya amatterbatas. Polimer ini cukup mahal dan canggih dengansifat mekanik yang unggul dan daya tahan yang lebih baik.

BAB II I METODE PENELITIAN

3.1 Diagram Penelitian

  Langkah - langkah kerja dalam melakukan penelitian ini meliputi perancangan Kincir (sudu) hingga analisis data dan dinyatakan dalam bentukgambar diagram alur metode penelitian seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.1 berikut ini : MulaiPerancangan Kincir Angin propeller dengan empat sudu poros horizontal menggunakan mal yang digambar terlebih dulu diatas karton. Pengambilan data untuk mengetahui rpm, kecepatan angin, gaya pengimbang, tegangan, arus dan data pembebanan menggunakan lampu pada saat Kincir Angin berputar.

3.1.1 Perlakuan Metode Penelitian

  Kincir yang sudah jadi dipasang pada wind tunnel dan motor listrik sebagai sumbertenaga untuk memutar fan blower yang menghasilkan tenaga angin untuk memutar kincir. Metode observasi ini dilakukan dengan mengamati secara langsung terhadap objek yang diteliti yaitu Kincir Angin jenis propeler pada wind tunnel.

3.2 Alat dan Bahan

  3.3 Desain Kincir Desain Kincir Angin yang dibuat seperti yang ditunjukan pada Gambar 3.14, gambar tersebut menunjukan bahwa Kincir Angin yang dibuat dengan panjangdiameternya berukuran 1,3 m dengan lebar maksimum sudu 14 cm. 3.4 Pembuatan Sudu Kincir Angin Pembuatan sudu Kincir Angin merupakan suatu proses yang dilakukan secara bertahap dan dengan desain kincir atau sket yang sudah dibuat sebelumnya,ukuran, bentuk yang sudah ditentukan, agar pada saat pembuatan sudu dapat langsung diterapkan sebagai mana desain atau sket ditentukan.

3.4.1 Alat dan Bahan dalam Pembuatan Sudu

  Dalam pembuatan sudu kincir dilakukan dengan proses bertahap, serta membutuhkan alat dan bahan untuk pebuatan sudu tersebut. Alat dan bahan yang Tabel 3.1 Alat dan Bahan dalam Pembuatan Sudu.

3.4.2 Proses Pembuatan Sudu

  Pembuatan lubang baut pada sudu dilakukan agar sudu dapat dikaitkan dengan plat L yang menghubungkan sudu pada poros,pembuatan lubang menggunakan Bor dengan diameter lubang baut 10 mm. Pemasangan Sudu Kincir AnginPemasangan sudu kincir angin dilakukan pada dudukan sudu, sebelum sudu dipasang pada dudukannya terlebih dahulu sudu kincir angindipasang ke plat L terlebih dahulu menggunakan dua baut yang berdiameter 10 mm, setelah pemasangan plat pada sudu kincir anginbarulah dipasang pada dudukan sudu.

3.5 Langkah Penelitian

  Pada percobaan pertama Kincir Angin empat sudu akan berputar dengan kecepatan angin 8,3 m/s, untuk percobaan kedua Kincir Angin empat suduakan diputar dengan kecepatan angin 7,2 m/s, dan percobaan terakhir Kincir Angin akan diputar pada kecepatan angin 6,1 m/s. Jika kecepatan angin dan variasi beban telah sesuai dengan yang diinginkan, maka pengukuran dapat dilakukan dengan membaca massapengimbang yang terlihat dari timbangan digital.

BAB IV ANALISIS DATA DAN PEMBAHASAN

4.1 Data Hasil Pengujian

Data hasil pengujian adalah data Tabel 4.1 Data Pengujian Kincir Angin Empat Sudu dengan Variasi Kecepatan Angin 8,3 m/s. NOKec, Angin rata - rataPutaran kincir Tegangan ArusGaya Pengimbang m/s n (rpm) Volt Ampere F (gram)1 8,3 564 36,80 0,00 80 2 8,3 555 35,43 0,15 1103 8,3 547 34,70 0,30 140 4 8,3 532 33,46 0,42 1605 8,3 522 32,33 0,58 210 6 8,3 499 31,50 0,71 2507 8,3 482 30,51 0,80 300 8 8,3 472 28,48 1,09 3409 8,3 453 27,71 1,17 370 10 8,3 429 26,30 1,20 380 11 8,3 416 25,59 1,28 390 12 8,3 398 24,79 1,36 42013 8,3 389 23,89 1,48 440 14 8,3 379 22,60 1,60 47015 8,3 350 21,48 1,67 490 16 8,3 335 21,17 1,73 500 Tabel 4.2 Data Pengujian Kincir Angin Empat Sudu dengan Variasi Kecepatan Angin 7,2 m/s. NOKec, Angin rata - rataPutaran kincir Tegangan ArusGaya Pengimbang m/s n (rpm) Volt Ampere F (gram)1 7,2 555 36,41 0,00 70 2 7,2 530 34,40 0,16 1103 7,2 511 31,60 0,31 150 4 7,2 502 31,18 0,45 1805 7,2 490 30,99 0,54 200 6 7,2 470 28,35 0,72 2407 7,2 434 27,72 0,88 290 8 7,2 420 26,82 1,00 3209 7,2 393 26,67 1,05 350 10 7,2 380 25,64 1,15 380 11 7,2 370 24,30 1,25 400 12 7,2 365 23,59 1,35 42013 7,2 358 22,57 1,41 440 14 7,2 340 21,33 1,54 46015 7,2 320 20,75 1,66 470 16 7,2 310 20,04 1,70 48017 7,2 294 19,78 1,75 490 18 7,2 263 19,33 1,80 51019 7,2 227 18,70 1,88 515 Tabel 4.3 Data Pengujian Kincir Angin Empat Sudu dengan Variasi Kecepatan Angin 6,1 m/s. NOKec, Angin rata - rataPutaran kincir Tegangan ArusGaya Pengimbang m/s n (rpm) Volt Ampere F (gram)1 6,1 416 27,09 0,00 70 2 6,1 395 26,15 0,1690 3 6,1 380 25,99 0,26 130 4 6,1 365 24,50 0,37 170 5 6,1 354 23,55 0,46 1906 6,1 337 22,70 0,50 210 7 6,1 320 21,40 0,60 2208 6,1 314 20,98 0,73 260 9 6,1 288 19,50 0,80 280 10 6,1 267 18,50 0,90 310 11 6,1 258 17,26 1,06 33012 6,1 245 16,50 1,23 350 13 6,1 235 15,31 1,35 37014 6,1 217 14,48 1,39 400 15 6,1 209 13,99 1,48 42016 6,1 190 12,10 1,59 440 17 6,1 180 11,99 1,69 46018 6,1 175 11,55 1,79 480 19 6,1 164 10,70 1,90 490

4.2 Pengolahan Data dan Perhitungan

  4.2.3 Perhitungan Daya Kincir Mekanis Sebagai contoh perhitungan diambil data dari tabel pengujian 4.1 pada pengujian diperoleh variasi kecepatan angin 8,3 m/s, putaran poros (n) sebesar555 rpm, dan torsi dari perhitungan yang telah dilakukan sebelumnya disub bab4.2.2 sebesar 0,29 N.m, maka besaranya daya kincir dapat dihitung : P out = T x ω �.out P = 0,29 x �. 4.2.6 Perhitungan Koefisien Daya (Cp) Sebagai contoh perhitungan koefisien daya (Cp) hasil dari perhitungan diatas yaitu, daya angin pada sub bab 4.2.1 sebesar 246 Watt dan daya dihasilkanoleh Kincir Angin pada sub bab 4.2.3 sebesar 16,17 Watt, maka koefisien daya(Cp) dapat dihitung : � C p = �� , C p = p C = 0,06 Jadi koefisien daya yang diperoleh sebesar 0,06.

4.3 Data Hasil Perhitungan

  Parameter yang sudah di dapat setelah melakukan penelitian lalu diolah dengan menggunakan software Microsoft Excel agar dapat menampilkan grafikhubungan antara putaran poros dengan torsi, grafik hubungan antara koefisien daya dengan tip speed ratio (TSR) dan grafik hubungan antara daya dengan torsiyang dihasilkan oleh ketiga variasi kecepatan angin. Data hasil perhitungan pada ketiga variasi kecepatan angin tersebut dapat dilihat pada tabel 4.4, 4.5 dan tabel 4.6.

4.4 Grafik Hasil Perhitungan

  Grafik 4.4.1 Grafik Hubunga Antara Torsi dan Daya pada Variasi Kecepatan Angin 8,3 m/s Data dari tabel 4.4 perhitungan empat sudu variasi kecepatan angin 8,3 m/s, yang sudah diperoleh setelah melakukan perhitungan sebelumnya digunakan out untuk membuat grafik hubungan antara Torsi (N.m) dan Daya (P ). 4.4.4 Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Mekanis untuk ke Tiga Variasi Kecepatan Angin Data dari tabel 4.4, 4.5 dan 4.6 yang sudah diperoleh setelah melakukan perhitungan sebelumnya digunakan untuk membuat grafik hubungan antara DayaKincir (P out Mekanis) dan Torsi (N.m).

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  ➢ Daya Mekanis terbesar yang dihasilkan oleh Kincir Angin EmpatSudu pada variasi kecepatan angin 8,3 m/s daya maksimal yang dicapai sebesar 49,41 Watt. ➢ Daya Listrik terbesar yang dihasilkan oleh Kincir Angin EmpatSudu pada variasi kecepatan angin 8,3 m/s daya maksimal yang dicapai sebesar 38,01 Watt.

DAFTARA PUSTSKA

  Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Listrik pada Variasi Kecepatan Angin 7,2 m/s. Grafik Hubungan Antara Torsi dan Daya Mekanis pada Variasi Kecepatan Angin 6,1 m/s.

Dokumen baru

Download (98 Halaman)
Gratis

Tags