unjuk kerja turbin uap impuls satu tingkat …repository.usd.ac.id/36095/2/155214125_full.pdf ·...
TRANSCRIPT
i
UNJUK KERJA TURBIN UAP IMPULS SATU TINGKAT
MENGGUNAKAN SATU NOSEL
SKRIPSI
Diajukan sebagai salah satu syarat
guna memperoleh gelar Sarjana Teknik (S.T)
Disusun oleh :
Dewanda Bondan Pamungkas
155214125
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
PERFORMANCE OF ONE STAGE IMPULS
STEAM TURBINE USES ONE NOZZLE
THESIS
Presented as partial fulfillment of the requirment
to obtain the Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering
Presented by :
Dewanda Bondan Pamungkas
155214125
MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM
FACULTY OF SAINS AND TECHNOLOGY
SANATA DHARMA UNIVERSITY
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
vii
ABSTRAK
Turbin impuls adalah turbin yang paling populer penggunaanya untuk daya -
daya yang rendah. Salah satu bentuk sudu pada turbin impuls yang
memungkinkan dan mudah dibentuk adalah menggunakan setengah pipa, yaitu
bentuk mirip pipa yang dipotong pada garis tengahnya.
Pada penelitian ini akan membuat model turbin uap impuls dengan diameter
turbin 27 cm, lebar sudu 2 cm dengan jumlah 65 buah. Untuk mengetahui efek
tekanan uap masuk turbin terhadap unjuk kerja diberikan variasi tekanan uap
masuk turbin sebesar 250.000 Pa (variasi 1), 300.000 Pa (variasi 2), dan 400.000
Pa (variasi 3). Ketiga variasi tersebut diberikan laju alir massa uap masuk turbin
sebesar 0,0026 kg/detik dengan bukaan kran 270°, sudut nosel uap masuk turbin
20° dan pembebanan dengan dinamometer rem tali sebesar 0,3 kg, 0,4 kg ,0,5 kg.
Untuk mengetahui efek laju alir massa uap masuk turbin diberikan variasi laju alir
massa sebesar 0,0020 kg/detik dengan bukaan kran yaitu sebesar 180° (variasi 4),
0,0030 kg/detik dengan bukaan kran 360° (variasi 5). Kedua variasi laju alir
massa uap tersebut diberikan tekanan uap sebesar 300.000 Pa, sudut nosel uap
masuk turbin 20°, dan pembebanan dengan dinamometer rem tali sebesar 0,3 kg,
0,4 kg ,0,5 kg. Untuk mengetahui efek sudut nosel uap masuk turbin diberikan
variasi sudut nosel sebesar 30° (variasi 6), 40° (variasi 7). Kedua variasi tersebut
diberikan tekanan uap masuk turbin sebesar 300.000 Pa, laju alir massa uap
sebesar 0,0026 kg/detik dengan bukaan kran 270°, dan pembebanan dengan
dinamometer rem tali sebesar 0,3 kg, 0,4 kg ,0,5 kg. Untuk dapat mengetahui daya
dan efisiensi yang dihasilkan oleh putaran poros yang disambung dengan
dinamometer rem tali sebagai alat untuk mengetahui nilai torsi dan daya output
suatu mesin. Variabel yang diukur diantaranya tekanan pada upstream orifice
( ), tekanan pada downstream ( ), tekanan uap masuk tubin ( ), suhu uap
masuk turbin ( ), suhu uap keluar turbin ( ), putaran poros turbin ( ), dan
beban pengimbang pada dinamometer rem tali ( ). Secara kesuluruhan, berdasarkan efek tekanan uap masuk turbin, unjuk kerja
terbaik pada variasi tekanan 400.000 Pa, laju alir massa uap sebesar 0,0026
kg/detik dengan bukaan kran 270° dan sudut nosel uap masuk nosel 20° pada
pembebanan 0.5 kg dengan daya output sebesar 16 watt dan efisiensi sebesar 20,4
%. Berdasarkan efek laju alir massa uap masuk turbin dengan bukaan kran, unjuk
kerja terbaik ada pada variasi yang diberikan laju alir massa sebesar 0,0030
kg/detik dengan bukaan kran 360° dengan tekanan uap masuk turbin 300.000 Pa,
sudut nosel uap 20° pada pembebanan 0,4 kg dan 0,5 kg dengan daya output
sebesar 14,5 watt dan efisiensi 15 %. Dan berdasarkan efek sudut nosel uap masuk
turbin, unjuk kerja terbaik ada pada variasi sudut nosel uap masuk 20°, dengan
tekanan uap masuk turbin 300.000 Pa, laju aliran massa uap sebesar 0,0026
kg/detik dengan bukaan kran 270°, pada pembebanan 0,5 kg dengan daya output
sebesar 11,4 watt dan efisiensi 14,4 %.
Kata kunci : Turbin uap, Turbin impuls, Daya, Efisiensi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
viii
ABSTRACT
Impulse turbine is a commonly used turbine for low power consumption
tools. High efficiency turbines are expensive and complex, therefore several
alternatives can be made to simplify production. Half pipe shaped blades are easy
to make, formed by cutting a pipe exactly in half.
This research uses an impulse turbine model with a turbine diameter of 27
cm, blade width of 2 cm and a total of 65 blades. To determine the effects of the
steam pressure in the turbine, the turbine inlet steam pressure is set to 250,000 Pa
(variation 1), 300,000 Pa (variation 2), and 400,000 Pa (variation 3). with a steam
mass flow rate of 0.0026 kg/second and an angle of 20° for the steam nozzle in
the same turbine, loads on the rope brake dynamometer were given with variations
of 0.3 kg, 0.4 kg and 0.5 kg. To determine the effects of the steam mass flow rate
in the turbine, the turbine inlet steam mass flow rate is set to 0,0020 kg/second
(variation 4), 0,0030 kg/second (variation 5). with a pressure value of 300,000 Pa
and an angle of 20° for the steam nozzle in the same turbine, loads on the rope
brake dynamometer were given with variations of 0.3 kg, 0.4 kg and 0.5 kg. To
determine the effects of the steam nozzle angle on the turbine, the angle of the
steam nozzle is set to 30° (variation 6), 40° (variation 7). with a pressure value of
300,000 Pa and a steam mass flow rate of 0.0026 kg/second in the same turbine,
loads on the rope brake dynamometer were given with variations of 0.3 kg, 0.4 kg
and 0.5 kg. Power and efficiency can be calculated by the resulted shaft rotation
with a rope brake dynamometer. Variable measured is on the pressure upstream
orifice ( ), pressure downstream ( ), incoming turbine pressure ( ), incoming
turbine temperature ( ), temperature steam out turbine ( ), turbine shaft
rotation ( ), and digital scales balance reading ( ). Overall, based on the effect of the pressure, high performance is shown in the
pressure variation of 400,000 Pa, mass flow rate of 0.0026 kg/second, and 20°
nozzle angle with 0.5kg load resulting in an output power 16 watt and efficiency
of 20.4%. Based on the effect of the mass flow rate, high performance is shown in
the mass flow rate of 0.0030 kg/second, pressure variation of 300,000 Pa, and 20°
nozzle angle with 0.4kg load resulting in an output power 14,5 watt and efficiency
of 15.0%. Based on the effect of the nozzle angle, high performance is shown in
the 20° nozzle angle, pressure variation of 300,000 Pa, and mass flow rate of
0.0026 kg/second with 0,4 kg and 0.5kg load resulting in an output power 11,4
watt and efficiency of 14.4%.
Keywords: Steam turbine, Impulse turbine, Power, Efficiency
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas
limpahan rahmatNya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan
baik dan tepat pada waktunya.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat wajib bagi setiap mahasiswa Program
Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma,
untuk mendapatkan gelar S1 Teknik Mesin.
Berkat bimbingan, nasehat, dan doa yang diberikan oleh berbagai pihak,
akhirnya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan baik. Oleh karena itu,
dengan segala kerendahan hati dan ketulusan, penulis mengucapkan terima kasih
sebesar - besarnya kepada :
1. Sudi Mungkasi, S.Si., M.Math.Sc., Ph.D., selaku Dekan Fakultas Sains dan
Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
2. Ir. Petrus Kanisius Purwadi, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Mesin,
Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma, Yogyakarta.
3. Stefan Mardikus, S.T., M.T., selaku dosen pembimbing akademik.
4. Ir. F.A. Rusdi Sambada, M.T., selaku dosen pembimbing yang telah
meluangkan waktu, tenaga, pemikiran kepada penulis dengan sangat sabar
sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini dengan lancar.
5. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Kepala Laboratorium Energi Teknik
Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
6. Kelurga tercinta Parnah Riyatno (bapak), Iriyanti (ibu), Devi Widiastuti
(kakak), Ovi Ermawati (kakak), yang selalu memberi semangat dan dorongan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xi
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL .............................................................................................. i
TITLE PAGE ......................................................................................................... ii
LEMBAR PERSETUJUAN ............................................................................... iii
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................. iv
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI .............................................................. v
LEMBAR PERYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ............................... vi
ABSTRAK ........................................................................................................... vii
ABSTRACT ......................................................................................................... viii
KATA PENGANTAR .......................................................................................... ix
DAFTAR ISI ......................................................................................................... xi
DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiii
DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... xiv
BAB 1 PENDAHULUAN ..................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2 Identifikasi Masalah ................................................................................. 2
1.3 Rumusan Masalah .................................................................................... 3
1.4 Batasan Masalah ....................................................................................... 3
1.5 Tujuan Penelitian ...................................................................................... 4
1.6 Manfaat Penelitian .................................................................................... 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................... 6
2.1 Landasan Teori ......................................................................................... 6
2.2 Penelitian Terdahulu yang Pernah Dilakukan ........................................ 28
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ......................................................... 30
3.1 Metode Penelitian ................................................................................... 30
3.2 Deskripsi Alat Penelitian ........................................................................ 31
3.3 Variasi Penelitian ................................................................................... 33
3.4 Prosedur Penelitian ................................................................................. 34
3.5 Variabel yang Diukur ............................................................................. 35
3.6 Komponen Alat Pendukung Penelitian .................................................. 35
3.7 Prosedur Pengolahan Data ...................................................................... 38
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 39
4.1 Hasil Penelitian ....................................................................................... 39
4.2 Data , , , ................................................ 40
4.3 Hasil unjuk kerja .................................................................................... 42
4.4 Efek tekanan uap masuk turbin .............................................................. 44
4.5 Efek laju alir massa uap masuk turbin .................................................... 52
4.6 Efek sudut nosel uap masuk turbin ......................................................... 60
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................. 68
5.1 Kesimpulan ............................................................................................. 68
5.2 Saran ....................................................................................................... 68
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 70
LAMPIRAN ......................................................................................................... 71
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel 3.1 Kombinasi variasi pada model alat turbin uap impuls ......................... 34
Tabel 4.1 Data penelitian efek tekanan uap masuk turbin terhadap unjuk kerja
pada variasi 1, 2, dan 3 ......................................................................... 39
Tabel 4.2 Data penelitian efek laju alir massa uap masuk turbin terhadap unjuk
kerja pada variasi 4, 2, dan 5 ................................................................ 39
Tabel 4.3 Data penelitian efek sudut uap nosel uap masuk turbin terhadap unjuk
kerja pada variasi 2, 6, dan 7 ................................................................ 40
Tabel 4.4 Data model alat turbin uap impuls efek tekanan uap masuk turbin
terhadap unjuk kerja pada variasi 1, 2, dan 3 ....................................... 40
Tabel 4.5 Data model alat turbin uap impuls efek laju alir massa uap masuk
turbin terhadap unjuk kerja pada variasi 4, 2, dan 5 ............................. 41
Tabel 4.6 Data model alat turbin uap impuls efek sudut uap nosel uap masuk
turbin terhadap unjuk kerja pada variasi 2, 6, dan 7 ............................. 41
Tabel 4.7 Data segitiga kecepatan model alat turbin uap impuls efek sudut uap
nosel uap masuk turbin terhadap unjuk kerja pada variasi 2, 6, dan 7 . 42
Tabel 4.8 Data efek tekanan uap masuk turbin terhadap unjuk kerja pada variasi
1, 2, dan 3 ............................................................................................. 42
Tabel 4.9 Data efek laju alir massa uap masuk turbin terhadap unjuk kerja pada
variasi 4, 2, dan 5 .................................................................................. 43
Tabel 4.10 Data efek sudut nosel uap masuk turbin terhadap unjuk kerja pada
variasi 2, 6, dan 7 ................................................................................ 43
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram alir siklus rankine sederhana ............................................... 6
Gambar 2.2 Diagram T-S siklus rankine................................................................ 7
Gambar 2.3 Ketel pipa api ..................................................................................... 9
Gambar 2.4 Ketel pipa air .................................................................................... 10
Gambar 2.5 Air pada fase cair tekan .................................................................... 11
Gambar 2.6 Air pada fase cair jenuh .................................................................... 12
Gambar 2.7 Campuran air dan uap ...................................................................... 13
Gambar 2.8 Uap jenuh ......................................................................................... 13
Gambar 2.9 Uap panas lanjut ............................................................................... 14
Gambar 2.10 Diagram T - v pemanasan air pada tekanan konstan ...................... 14
Gambar 2.11 Orifice corner tap ........................................................................... 16
Gambar 2.12 Segitiga kecepatan turbin tekanan sama......................................... 19
Gambar 2.13 Kurva Ƞ dengan turbin tekanan sama, tanpa memperhatikan
kerugian uap .................................................................................. 20
Gambar 2.14 Kurva Ƞ dengan turbin tekanan lebih, tanpa memperhatikan
kerugian uap .................................................................................. 21
Gambar 2.15 Dinamometer rem tali..................................................................... 22
Gambar 2.16 Dinamometer rem jepit dengan bahan kayu ................................... 23
Gambar 2.17 Dinamometer arus pusaran ............................................................. 24
Gambar 2.18 Dinamometer air tipe gesekan fluida ............................................. 25
Gambar 2.19 Dinamometer air tipe semburan ..................................................... 26
Gambar 2.20 Dinamometer rem kipas ................................................................. 27
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 3.1 Bagian - bagian model alat turbin uap impuls.................................. 32
Gambar 3.2 Timbangan gantung digital .............................................................. 36
Gambar 3.3 Tachometer optik ............................................................................. 36
Gambar 3.4 Pengukur suhu (thermometer) digital dan termokopel ..................... 37
Gambar 3.5 Pressure gauge ................................................................................. 37
Gambar 4.1 Perbandingan efisiensi efek tekanan uap masuk turbin pada variasi
1, 2, dan 3 ........................................................................................ 44
Gambar 4.2 Perbandingan daya output efek tekanan uap masuk turbin pada
variasi 1, 2, dan 3 ............................................................................ 45
Gambar 4.3 Perbandingan daya input efek tekanan uap masuk turbin pada
variasi 1, 2, dan 3 ............................................................................ 46
Gambar 4.4 Perbandingan dengan efek tekanan uap masuk turbin pada
variasi 1, 2, dan 3 ............................................................................ 48
Gambar 4.5 Perbandingan dan dengan efek tekanan uap masuk
turbin pada variasi 1, 2, dan 3 ......................................................... 49
Gambar 4.6 Perbandingan dan dengan efek tekanan uap masuk turbin
pada variasi 1, 2, dan 3 .................................................................... 51
Gambar 4.7 Perbandingan efisiensi efek laju alir massa uap masuk turbin pada
variasi 4, 2, dan 5 ............................................................................ 52
Gambar 4.8 Perbandingan daya output efek laju alir massa uap masuk turbin
pada variasi 4, 2, dan 5 .................................................................... 53
Gambar 4.9 Perbandingan daya input efek laju alir massa uap masuk turbin pada
variasi 4, 2, dan 5 ............................................................................ 55
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
Gambar 4.10 Perbandingan dengan efek laju alir massa uap masuk turbin
pada variasi 4, 2, dan 5 .................................................................. 56
Gambar 4.11 Perbandingan Δp dan dengan ṁ efek laju alir massa uap masuk
turbin pada variasi 4, 2, dan 5 ....................................................... 57
Gambar 4.12 Perbandingan dan dengan efek laju alir massa uap
masuk turbin pada variasi 4, 2, dan 5 ............................................ 59
Gambar 4.13 Perbandingan efisiensi efek sudut nosel uap masuk turbin pada
variasi 2, 6, dan 7 .......................................................................... 61
Gambar 4.14 Perbandingan daya output efek sudut nosel uap masuk turbin pada
variasi 2, 6, dan 7 .......................................................................... 62
Gambar 4.15 Perbandingan daya input efek sudut nosel uap masuk turbin pada
variasi 2, 6, dan 7 .......................................................................... 63
Gambar 4.16 Bagan segitiga kecepatan efek sudut nosel uap masuk turbin pada
variasi 2 ......................................................................................... 64
Gambar 4.17 Bagan segitiga kecepatan efek sudut nosel uap masuk turbin pada
variasi 6 ......................................................................................... 65
Gambar 4.18 Bagan segitiga kecepatan efek sudut nosel uap masuk turbin pada
variasi 7 ......................................................................................... 65
Gambar 4.19 Perbandingan , dan beban 0,3 kg efek sudut nosel uap
masuk turbin pada variasi 2, 6, dan 7 ............................................ 66
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Manusia adalah mahkluk yang mempunyai akal budi yang berpikir terus
menerus untuk mencari sesuatu yang baru oleh sebab itu perkembangan jaman
dan kemajuan teknologi yang semakin meningkat menyebabkan kebutuhan
manusia akan energi juga akan semakin meningkat dibandingkan sebelumnya.
Salah satu energi yang sangat dibutuhkan oleh manusia adalah energi listrik.
Kebutuhan konsumen akan daya listrik ini bervariasi dari waktu ke waktu. Pada
paruh pertama tahun 2018 kenaikan kebutuhan listrik di Indoneisa naik 4,7 % dari
tahun sebelumnya (http://cnnindonesia.com/ekonomi/semester-i-2018-konsumsi-
listrik-tumbuh-47-persen). Salah satu cara dalam menanggulangi masalah ini
adalah meningkatkan ketersediaan energi listrik di Indonesia.
Pada pembangkit listrik tenaga uap (PLTU) energi listrik dihasilkan dari
generator, untuk menggerakan poros generator salah satu alat konversi energinya
adalah turbin uap yang merubah energi potensial yang dimiliki oleh uap dari hasil
pemanasan air menjadi energi mekanik pada poros turbin. Sebelum dirubah
menjadi energi mekanik terlebih dahulu energi potensial uap tersebut dirubah
menjadi energi kinetik dalam nosel maupun sudu – sudu yang ada. Sehingga
energi kinetik yang telah dirubah menjadi energi mekanik tersebut mampu untuk
menggerakan poros turbin.
Kebutuhan konsumen akan daya listrik ini bervariasi dari waktu ke waktu
yang menyebabkan beban mekanis ini menyebabkan perubahan langsung pada
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
kerja yang dilakukan oleh poros turbin. Salah satu jenis turbin yakni turbin impuls
dituntut harus mempunyai kemampuan untuk beroperasi dengan kestabilan yang
cukup dalam jangka waktu yang panjang dari keadaan tanpa beban hingga ke
beban penuh. Padahal dalam pembuatan turbin seperti ini pada kenyataannya sulit
dilakukan, pembuatan turbin dengan efisiensi tinggi lebih cenderung mahal dan
perancangannya rumit, sedangkan perancangan dan pembuatan turbin yang
sederhana serta murah dari segi ekonomis terbukti tidak efisien, hal ini disebabkan
karena adanya hubungan langsung antara unjuk kerja yang dihasilkan dengan
beberapa faktor.
Salah satu faktor yang mempengaruhi unjuk kerja adalah tekanan, laju alir
massa dan sudut nosel uap masuk turbin. Tujuan dari penelitian ini adalah
mengetahui unjuk kerja (efisiensi dan daya). Hasil pengujian diharapkan dapat
menjadi pedoman bagi perbaikan dan penyederhanaan model alat turbin uap
impuls sehingga dapat dipakai secara lebih luas.
1.2 Identifikasi Masalah
Unjuk kerja pada turbin uap salah satunya dapat dilihat dari daya yang
dihasilkan (output), hal yang mempengaruhi daya output adalah torsi dan rpm,
semakin besar torsi dan rpm yang dihasilkan akan menghasilkan daya output yang
semakin baik. Daya yang diberikan (input) juga mempengaruhi daya output yang
dihasilkan turbin uap, semakin besar laju alir massa dan selisih entalpi masuk
turbin dengan entalpi keluar dari turbin yang diberikan, maka akan menghasilkan
daya input yang semakin baik. Sementara itu sudut nosel uap masuk turbin yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
semakin kecil juga akan menghasilkan gaya tangensial yang dihasilkan semakin
besar, dari hasil perkalian gaya tangensial dengan kecepatan keliling turbin juga
akan didapatkan nilai daya output pada turbin. Secara keseluruhan akan diteliti
efek tekanan uap, laju alir massa dan sudut nosel uap masuk turbin terhadap unjuk
kerja model alat turbin uap impuls.
1.3 Rumusan Masalah
Berdasarkan subbab 1.2 (Identifikasi Masalah), maka dapat diketahui
rumusan masalah sebagai berikut :
1. Bagaimana pengaruh tekanan uap masuk turbin terhadap unjuk kerja
model alat turbin uap impuls satu tingkat dengan satu nosel ?
2. Bagaimana pengaruh laju aliran massa uap masuk turbin terhadap unjuk
kerja model alat turbin uap impuls satu tingkat dengan satu nosel ?
3. Bagaimana pengaruh sudut nosel uap masuk turbin terhadap unjuk kerja
model alat turbin uap impuls satu tingkat dengan satu nosel ?
1.4 Batasan Masalah
Batasan masalah pada penilitian ini meliputi :
1. Setiap pengambilan data diberikan asutan awal putaran turbin yakni
dimulai dari 400.000 Pa sampai tekanan variasi yang ditentukan.
2. Setiap pengisian air ke dalam ketel uap yakni, 1,5 liter digunakan untuk 3
kali pengambilan data (satu variasi).
3. Setiap pengambilan data dilakukan maksimal selama 5 detik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
4. Analisis data dilakuakan dengan beberapa asumsi diantaranya tidak ada
kebocoran pipa, suhu pada setiap titik variabel pengukuran dianggap
seragam dalam satu bidang, nilai rpm pada saat pengambilan data
konstan, tekanan uap dan laju alir massa masuk turbin pada setiap variasi
konstan.
5. Uap di setiap masing - masing variasi dalam kondisi panas lanjut.
6. Tekanan uap keluar turbin diasumsikan sama dengan tekanan sekitar
yakni 1 atm.
7. Suhu uap keluar turbin mengalami penurunan sebesar 20°C dari suhu uap
masuk turbin, sesuai dengan perhitungan nilai rata - rata penurunan yang
telah dilakuakan.
1.5 Tujuan Penelitian
Tujuan umum penelitian ini adalah mengetahui unjuk kerja model alat turbin
uap impuls, sedangkan tujuan khusus penelitian ini adalah :
1. Menganalisis efek tekanan uap masuk turbin terhadap unjuk kerja model
alat turbin uap impuls satu tingkat dengan satu nosel.
2. Menganalisis efek laju aliran massa uap masuk turbin terhadap unjuk
kerja model alat turbin uap impuls satu tingkat dengan satu nosel.
3. Menganalisis efek sudut nosel uap masuk turbin terhadap unjuk kerja
model alat turbin uap impuls satu tingkat dengan satu nosel.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
1.6 Manfaat Penelitian
Manfaat dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
1. Menambah referensi bagi peniliti maupun pihak lain yang akan
melakukan penelitian tentang model alat turbin uap impuls satu tingkat.
2. Memberikan gagasan bagi pengembangan ilmu pengetahuan tentang
model alat turbin uap impuls satu tingkat.
3. Menambah pengetahuan masyarakat tentang model alat turbin uap impuls
satu tingkat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Landasan Teori
Turbin uap bersama - sama dengan ketel uap, pompa dan kondensor,
dipadukan untuk membentuk suatu siklus daya uap atau siklus rankine. Siklus ini
menggunakan fluida dalam dua fasa yaitu cairan dan uap. Siklus turbin uap adalah
siklus rankine, yang terdiri dari dua jenis siklus yaitu :
1) Siklus terbuka, dimana sisa uap dari turbin tidak dimanfaatkan lagi, atau
dibuang.
2) Siklus tertutup, dimana uap bekas dari turbin dimanfaatkan lagi dengan
cara mendinginkannya pada kondensor, kemudian dialirkan kembali
kepompa dan seterusnya sehingga merupakan suatu siklus tertutup.
Diagram alir siklus rankine sederhana dapat dilihat sebagai berikut :
Gambar 2.1 Diagram alir siklus rankine sederhana
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
Gambar 2.2 Diagram T-S siklus rankine
Proses termodinamika dalam siklus ini dapat dijelaskan sebagai berikut:
1) Proses 1 - 2 adalah proses adiabatik dimana pompa bekerja, air
dipompakan masuk ke ketel uap hingga mencapai tekanan kerja ketel uap.
Pada pompa terjadi perubahan energi mekanik menjadi energi panas dan
menyebabkan adanya kenaikan suhu. Dalam keadaan perubahan suhu
pada entropi yang tetap (isentropik).
2) Proses 2 - 3 adalah proses pertambahan panas pada tekanan yang sama
(isobarik) di dalam ketel uap air dipanaskan hingga menjadi uap pada
tekanan konstan terhadap fluida.
3) Proses 3 - 4 adalah keadaan adiabatik pada turbin. Uap yang telah
dihasilkan ini akan memutar turbin uap, di dalam turbin uap terjadi
perubahan energi panas yang dibawa uap menjadi energi mekanik berupa
putaran turbin uap. Pada tahap ini uap tersebut diekspansikan pada turbin,
sehingga uap akan mengalami penurunan suhu.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
4) Proses 4 - 1 Setelah uap menggerakkan turbin uap akan masuk ke
kondensor untuk didinginkan dan berubah fasa kembali menjadi air dan
kemudian kembali dimasukkan ke dalam ketel uap.
Dari proses yang terjadi pada siklus turbin uap tersebut maka besar kerja dan kalor
dapat ditentukan pada masing - masing proses untuk tiap satuan massa sebagai
berikut:
1) Kerja pompa
2) Penambahan kalor pada ketel uap
3) Kerja turbin
4) Kalor yang dibuang pada kondensor
Untuk memaksimumkan efisiensi siklus, suhu yang diberikan harus mencapai
setinggi mungkin sedangkan panas yang dibuang harus pada suhu yang serendah -
rendahnya. Tekanan ketel uap yang tinggi akan menaikkan suhu penguapan,
sehingga menaikkan efisiensi siklus.
Ketel uap atau yang biasanya disebut boiler merupakan alat penukar kalor,
dimana energi panas yang dihasilkan dari pembakaran diubah menjadi energi
potensial yang berupa uap. Uap yang dihasilkan dari ketel uap merupakan gas
yang timbul akibat perubahan fase cairan menjadi uap atau gas melalui cara
pendidihan. Zat cair yang dipanaskan akan mengakibatkan pergerakan molekul -
molekul menjadi cepat, sehingga melepas diri dari lingkungannya dan berubah
menjadi uap. Air yang berdekatan dengan bidang pemanas akan memiliki suhu
yang lebih tinggi (berat jenis yang lebih rendah) dibandingkan dengan air yang
bersuhu rendah, sehingga air yang bersuhu tinggi akan naik ke permukaan dan air
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
yang bersuhu rendah akan turun. Peristiwa ini akan terjadi secara terus menerus
(sirkulasi) hingga berbentuk uap. Uap yang dihasikan oleh ketel uap dapat
dimanfaatkan sebagai media penggerak utama turbin uap. Berbagai bentuk ketel
uap telah berkembang mengikuti kemajuan teknologi dan evaluasi dari produk -
produk ketel uap sebelumnya yang dipengaruhi oleh gas buang ketel uap yang
mempengaruhi lingkungan dan produk uap seperti apa yang akan dihasilkan.
Ketel pipa api (fire tube boiler) (Gambar 2.3) dan ketel pipa air (water tube
boiler) (Gambar 2.4) merupakan dua jenis ketel uap penggerak turbin uap.
Gambar 2.3 Ketel pipa api
Ketel uap pipa api konstruksinya terdiri dari sebuah tangki silinder yang berisi air,
di dalamnya terdapat lorong api dan susunan pipa - pipa yang dinamakan pipa api,
dimana pipa - pipa api tersebut dialiri gas panas hasil pembakaran dan panas yang
dihasilkan akan diberikan kepada air di sekelilingnya. Ketel uap lorong api
maupun pipa - pipa api semua berada atau terendam di dalam air yang akan
diuapkan. Fungsi dari pipa - pipa tersebut adalah untuk menambah luas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
permukaan bidang pemanas, dengan demikian akan mempercepat dan
mempertinggi produksi uap di dalam ketel.
Gambar 2.4 Ketel pipa air
Ketel uap pipa air terdiri dari susunan pipa - pipa yang di dalamnya berisi air yang
akan dipanaskan, sedangkan gas panasnya mengitari dari luar pipa - pipa tersebut.
Dengan demikian luas bidang pemanasnya terdapat pada bidang luar pipa, karena
air isian ketel sangat kecil maka dapat membentuk uap dengan lebih cepat. Ketel
ini dipilih jika kebutuhan uap dan tekanan uap yang sangat tinggi seperti pada
kasus ketel untuk pembangkit tenaga listrik.
Uap air adalah jenis fluida yang merupakan fase gas dari air,yang mengalami
pemanasan sampai suhu didih di bawah tekanan tertentu. Uap air tidak berwarna,
bahkan tidak terlihat bila dalam keadaan murni kering. Uap air tidak mengikuti
hukum - hukum gas sempurna, sampai benar - benar kering (kadar uap 100%).
Jika uap air kering dipanaskan lebih lanjut maka menjadi uap air panas (panas
lanjut) dan selanjutnya dianggap sebagai gas sempurna. Titik didih suatu cairan
adalah suhu dimana tekanan uap cairan sama dengan tekanan lingkunagn sekitar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
cairan tersebut. Pada titik ini cairan akan berubah fase menjadi uap. Suhu jenuh
dari air pada tekanan atmosfer adalah 100℃. Pada titik inilah air akan berubah
fase manjadi uap dengan membentuk gelembung - gelembung uap air. Semakin
tinggi tekanan di sekitar air maka semakin tinggi pula titik didihnya, dan apabila
semakin rendah tekanan di sekitar air tersebut maka semakin rendah pula titik
didih air tersebut. Hal tersebut disebabkan karena tekanan air akan mempengaruhi
karakteristik seperti entalpi air, panas laten, dan entalpi uap dari uap air yang
terbentuk pada tekanan tersebut. Air dapat berada pada keadaan campuran antara
cair dan uap. Pada penelitian ini semua kondisi uap saat pengambilan data ada
pada fase uap panas lanjut (Gambar 2.9). Adapun jenis perubahan fase pada zat
murni air yang lain yakni, cair tekan (compressed liquid) (Gambar 2.5), cair jenuh
(saturated liquid) (Gambar 2.6), campuran air uap (liquid uap mixture) (Gambar
2.7), uap jenuh (saturated uap) (Gambar 2.8) dan uap panas lanjut (superheated
uap) (Gambar 2.9). Untuk memudahkan dalam menjelaskan proses ini maka lihat
pada Gambar 2.5 sampai dengan Gambar 2.9, yang pertama merupakan kondisi
cair tekan.
Gambar 2.5 Air pada fase cair tekan
KONDISI 1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
Dimana sebuah alat berupa torak dan silinder yang berisi air pada 200°C dan
tekanan 1 atm. Pada kondisi ini, air berada pada fase cair tekan karena suhu dari
air tersebut masih dibawah suhu jenuh pada saat tekanan 1 atm, kemudian kalor
mulai ditambahkan ke dalam air sehingga terjadi kenaikkan suhu tersebut maka
air secara perlahan berekspansi dan volume spesifiknya meningkat, karena
ekspansi ini maka piston juga secara perlahan mulai bergerak naik, tekanan di
dalam silinder konstan selama proses karena didasarkan pada tekanan atmosfer
dari luar dan berat dari torak. Kemudain cair jenuh, dengan semakin
Gambar 2.6 Air pada fase cair jenuh
bertambahnya jumlah kalor yang dimasukkan ke dalam silinder maka suhu akan
naik hingga mencapai 1.000°C, ada titik ini air masih dalam fase cair, tetapi
sedikit saja ada penambahan kalor maka sebagian air tersebut akan berubah
menjadi uap. Kondisi ini disebut dengan cair jenuh seperti yang ditunjukan pada
Gambar 2.6. Kemudian campuran air uap, saat pendidihan berlangsung tidak
terjadi kenaikan suhu sampai cairan seluruhnya berubah menjadi uap. Suhu akan
tetap konstan selama proses perubahan fase jika suhu juga dijaga konstan, pada
KONDISI 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
Gambar 2.7 Campuran air dan uap
proses ini volume fluida di dalam silinder meningkat karena perubahan fase yang
terjadi, volume spesifik uap lebih besar dari pada cairan sehingga menyebabkan
torak terdorong ke atas (Gambar 2.7). Kondisi uap jenuh, jika kalor terus
ditambahkan maka proses penguapan akan terus berlangsung sampai seluruh
cairan berubah menjadi uap (Gambar 2.8), sedangkan jika sedikit saja terjadi
Gambar 2.8 Uap jenuh
pengurangan kalor maka akan menyebabkan uap terkondensasi. Kemudian
yang terakhir adalah kondisi uap panas lanjut, setelah fluida di dalam silinder
KONDISI 3
KONDISI 4
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
Gambar 2.9 Uap panas lanjut
dalam kondisi uap jenuh maka jika kalor kembali ditambahkan dan tekanan dijaga
konstan pada 1 atm, suhu uap akan meningkat (Gambar 2.9), kondisi tersebut
dinamakan uap panas lanjut karena suhu uap di dalam silinder di atas suhu
saturasi dari uap jenuh pada tekanan 1 atm yakni 1.000°C. Beberapa proses di atas
digambarkan pada suatu diagram T - v seperti pada Gambar 2.10 berikut.
Gambar 2.10 Diagram T - v pemanasan air pada tekanan konstan
KONDISI 5
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Entalpi ( ) adalah penjumlahan dari energi dalam (internal energy) dengan
hasil kali tekanan dan volume sistem. Hukum kekekalan energi menjelaskan
bahwa energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi hanya
dapat diubah dari bentuk energi yang satu menjadi bentuk energi yang lain. Nilai
suatu energi tidak dapat diukur, yang dapat diukur hanyalah perubahan energi
( ). Demikian juga halnya dengan entalpi, entalpi tidak dapat diukur, kita hanya
dapat mengukur perubahan entalpi ( ).
(1)
dengan adalah entalpi, adalah entalpi reaktan (kJ/kg), adalah entalpi
produk (kJ/kg).
Bila produk > h reaktan, maka bertanda negatif, berarti terjadi
pelepasan kalor ke lingkungan.
Bila produk < h reaktan, maka bertanda positif, berarti ada
penyerapan kalor dari lingkungan ke sistem.
Dengan prinsip kesamaan energi, diperoleh rumusan yang menunjukkan
hubungan daya turbin uap dengan perubahan entalpi yakni sebagai berikut :
( ) (2)
dengan adalah daya (kW), ṁ adalah laju alir massa uap (kg/detik), adalah
entalpi uap pada tekanan dan suhu uap masuk turbin uap (kJ/kg), adalah
entalpi uap pada tekanan dan suhu uap keluar turbin uap (kJ/kg).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Orifice adalah salah satu alat yang digunakan untuk mengukur laju alir volum
atau massa fluida di dalam saluran yang tertutup (pipa) berdasarkan prinsip beda
tekanan. Sedangkan orifice plate (sebuah pelat lubang) adalah pelat tipis dengan
lubang di tengah. Hal ini biasanya di tempatkan dalam pipa aliran fluida, dimana
ketika cairan mencapai pelat orifice, dengan lubang di tengah, cairan dipaksa
untuk berkumpul untuk pergi melalui lubang kecil. Jenis orifice yang digunakan
dalam penelitian ini adalah jenis corner tap (Gambar 2.11), jenis orifice yang lain
yakni flange tap, full flow pipe tap, radius tap, dan vena contracta tap.
Gambar 2.11 Orifice corner tap
Corner tap, digunakan pada pipa yang lebih kecil dari 2 inci, lubang pengambilan
tekanan pada flange dekat dengan permukaan pelat orifice. Flange tap, lokasi
pengambilan tekanan berada pada flange 1 inci upstream dan 1 inci downstream,
diukur dari permukaan upstream orifice. Full flow pipe tap lubang pengambilan
tekanan pada upstream berjarak 2,5 D dari permukaan upstream orifice dan
downstream berjarak 8 D dari orifice. Radius tap pengambilan tekanan pada
upstream berjarak 1 D dan downstream 0,5 D dari permukaan upstream orifice.
Vena contracta tap upstream berjarak 0,5 sampai dengan 2 D dan downstream
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
tergantung dari d/D. Sementara itu dalam penilitan yang dilakukuan jenis pelat
orifice yang digunakan berjenis concentric, yakni pelat orifice yang digunakan
untuk fluida yang ideal, tidak mengandung fasa lain dan untuk fluida seperti gas.
Adapaun jenis orifice yang lain adalah eccentric orifice dan segmental. Eccentric
orifice mempunyai profil lubang yang sama dengan concentric orifice, akan tetapi
pada eccentric orifice lubang tidak terletak tepat di tengah. Titik pusat lubang
penghalang tidak satu garis pusat dengan pusat penampang pipa. Pemasangan
lubang yang tidak konsentris ini dimaksud untuk mengurangi masalah jika fluida
yang diukur membawa berbagai benda padat (solid). Sedangkan segmental orifice
didesain untuk fluida dengan kandungan sedimen yang tinggi. Profil dari lubang
segmental orifice. Diameter “D” bagian bawah hampir lurus dengan diameter
dalam dari pipa. Segmental orifice merupakan jenis orifice yang paling sulit dalam
proses manufaktur, diperlukan proses finishing secara manual. Segmental orifice
digunakan terutama pada servis yang sama dengan eccentric orifice, sehingga
kelebihan dan kekurangan adalah kurang lebih sama. Apabila suatu orifice yang
dilewati oleh fluida dengan kecepatan tertentu maka laju alir massa fluida tersebut
dapat dihitung dengan mengukur perbedaan tekanan antara aliran sebelum
melewati orifice yang disebut dengan upstream dan setelah melewati orifice yang
disebut dengan downstream, tingkat laju alir massa dapat dihitung dengan rumus
sebagai berikut :
√
√ (
)
(3)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
dengan ṁ adalah laju alir massa uap (kg/detik), adalah koefisien orifice,
adalah luas area pelat orifice (m²), adalah massa jenis (kg/m³), adalah
perubahan tekanan uap (Pa), adalah diameter pelat orifice (m), adalah
diameter pipa orifice (m).
Turbin uap dapat diartikan sebagai penggerak mula dimana energi potensial
dari suatu fluida diubah menjadi energi kinetik, kemudian dikonversikan menjadi
energi mekanik berupa putaran poros. Energi potensial adalah energi yang
dikandung oleh uap itu sendiri, sedangkan energi kinetik adalah energi yang
dimiliki uap itu sendiri yang bergerak dan dengan bantuan nosel tekanan
kecepatan dapat dinaikan guna memutar roda turbin. Turbin uap impuls dibuat
dalam dua macam kontruksi yakni turbin tekanan sama dan turbin tekanan lebih,
sebelum membahas tentang perbedaan dan bentuk kontruksi turbin sebaiknya
perlu mengenal dan memahami segitiga kecepatan (Gambar 2.12) yang nantinya
untuk proses analisis. Pertama kali uap diekspansikan di dalam sudu pengarah
(nosel) sehingga didapatkan kecepatan uap keluar , nosel tidak bergerak karena
dipasang dan diikat dengan kerangka model alat turbin uap impuls. Akhirnya uap
yang baru keluar dari nosel itu, sampai dan masuk ke dalam saluran sudu turbin
dan menggerakkan serta ikut berputar dengan sudu turbin dengan kecepatan .
adalah kecepatan mutlak masuk sudu turbin, adalah kecepatan keliling sudu
turbin, adalah kecepatan relatif sudut masuk, kecepatan uap ini bekerja di
dalam saluran sudu turbin yang sedang berputar, harganya didapat dari susunan
vektor dan ke . Sudut bebas bisa dipilih, sesudah uap dengan bebas
dari tumbukan masuk ke saluran sudu turbin dengan kecepatan , uap tersebut
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
meninggalkan sudu turbin dengan kecepatan . Untuk mendapatkan segitiga
kecepatan keluar, Sudut harus dipilih dan ditentukan dan pada
digambarkan harganya , dengan demikian baru dapat diperoleh kecepatan
, untuk masuk ke tingkat berikutnya atau dibuang disaluran uap bekas.
Gambar 2.12 Segitiga kecepatan turbin tekanan sama
Arti tanda - tanda yang digunakan dalam segitiga kecepatan keluar, adalah
kecepatan relatif sudut keluar, adalah kecepatan keliling sudu turbin, adalah
kecepatan mutlak keluar sudu turbin. Komponen kecepatan uap digambar ke
dalam arah keliling dan , besarnya komponen ini untuk mendapatkan
harga gaya tangensial yang dihasilkan aliran uap untuk menggerakkan roda turbin,
secara umum ditulis sebagai berikut :
( ) (4)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
dengan adalah gaya tangesnial (N), ṁ adalah laju alir massa uap (kg/detik),
adalah kecepatan uap mutlak masuk turbin dalam arah kecepatan keliling sudu
turbin (m/detik). Untuk mementukan kontruksi turbin bisa dilaksanakan dengan
cepat karena hanya ada dua macam turbin yakni turbin tekanan sama dan turbin
tekanan lebih. Turbin tekanan sama, dalam turbin jenis ini selisih entalpi yang
disediakan harus semuannya diekspansikan di dalam nosel atau harga adalah 0,
di dalam muka dan di bagian belakang terjadi penurunan tekanan. Uap di dalam
sudu turbin tekanannya tetap, sama hanya aliran belok, untuk aliran tanpa gesekan
sama dengan , sudut sudu turbin dibuat sama. Pada turbin tekanan sama ini
tidak terdapat gaya geser aksial yang besar, tetapi yang bekerja pada turbin hanya
sisa gaya geser yang asalnya dari selisih tekanan yang kecil. Untuk kontruksi
turbin tekanan sama efisiensi maksimum jika nilai adalah 0,5 (Gambar
2.13). Turbin tekanan lebih, dalam hal ini tekanan uap sebelum masuk sudu
Gambar 2.13 Kurva Ƞ dengan turbin tekanan sama, tanpa memperhatikan
kerugian uap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
turbin adalah lebih besar daripada tekanan uap sesudah keluar dari sudu turbin,
harga pada tekanan lebih adalah 0,5 yang berarti setangah dari jumlah panas
jatuh bekerja di dalam nosel dan setengahnya lagi bekerja pada sudu turbin.
Besarnya panas jatuh bisa dibagi menjadi yakni panas jatuh di dalam nosel
dan yakni panas jatuh di dalam sudu turbin. Tekanan uap pada saat masuk ke
dalam sudu turbin adalah lebih besar daripada waktu keluar dari sudu turbin,
dengan demikian dalam sudu turbin terdapat tekanan lebih yang mengakibatkan
timbulnya gaya geser aksial yang arahnya searah dengan poros turbin. Untuk
kontruksi turbin tekanan sama efisiensi maksimum jika nilai adalah 1
(Gambar 2.14).
Gambar 2.14 Kurva Ƞ dengan turbin tekanan lebih, tanpa memperhatikan
kerugian uap
Dinamometer merupakan alat pengukur besarnya nilai torsi yang
berhubungan dengan tenaga mekanik. Torsi adalah gaya putar yang dihasilkan
oleh poros engkol atau kemampuan motor untuk melakukan kerja, tetapi disini
torsi merupakan jumlah gaya putar yang diberikan ke suatu mesin terhadap
panjang lengannya. Dalam penelitian ini dinamometer yang digunakan adalah
jenis dinamometer rem tali (dynamometer rope brake) (Gambar 2.15) yang
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
tergolong dalam jenis dinamometer mekanis, selain rem tali yang tergolong dalam
dinamometer mekanis adalah dinamometer rem jepit (dynamomter prony brake)
(Gambar 2.16). Jenis - jenis dinamometer yang lain yakni dinamometer listrik,
yang terdiri dari dinamometer arus pusaran (Gambar 2.17) dan dinamometer
ayunan listrik atau generator, dinamometer hidraulik atau dinamometer air, yang
terdiri dari dinamometer air tipe gesekan fluida (Gambar 2.18) dan dinamometer
air tipe semburan (Gambar 2.19), dan yang terakhir dinamometer udara (Gambar
2.20). Pada dinamometer mekanis penyerapan daya dilakukan dengan
memberikan gesekan mekanis sehingga timbul panas. Panas ini dipindahkan ke
sekeliling (atmosfer) dan kadang - kadang juga didinginkan oleh fluida pendingin
yang lain, misalkan air. Dinamometer rem tali, cara kerja dari rem tali terdiri dari
Gambar 2.15 Dinamometer rem tali
tali di sekeliling roda. Ujung tali yang satu dikaitkan pada suatu timbangan digital
dan ujung yang satunya lagi diberi beban (Gambar 2.15) penyerapan daya
dilakukan oleh tali karena gesekan dengan roda. Dari gambar 2.15, hubungan torsi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
dan daya yang dihasilkan turbin impuls dapat dihitung dengan rumus sebagai
berikut:
(5)
dengan adalah daya (kW), adalah torsi (N.m), adalah putaran (rpm),
adalah konstanta (yang tidak bisa diubah - ubah ). Persamaan tersebut berasal dari
rumus torsi :
( ) (6)
dengan adalah torsi (N.m), adalah berat beban (kg), adalah bacaan
keseimbangan berat beban timbangan (kg), adalah gravitasi (m/s²), dan adalah
jari - jari pulley dinamometer (m). Rem tali sangat sederhana dan mudah dibuat,
tetapi hanya bisa bekerja pada putaran rendah dengan kapasitas penyerapan daya
kecil. Dinamometer jenis mekanis yang lain adalah dinamometer rem jepit.
Gambar 2.16 Dinamometer rem jepit dengan bahan kayu
Dinamometer rem jepit dibuat dalam berbagai model, salah satu diantaranya
terlihat dalam Gambar 2.16. Penyerapan daya dilakukan dengan jalan mengatur
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
gesekan yang terjadi antara balok - balok kayu dengan rotor, dimana
pengaturannya dilaksanakan dengan memutar baut pengatur (c). Rem ini terdiri
dari balok - balok kayu (e) yang dipasang antara rotor dan sabuk baja (b),
sedangkan rotor (a) bekerja pada poros pada dari suatu motor yang tenaganya
akan diuji. Tipe rem jepit biasanya digunakan untuk pengukuran daya yang tidak
terlalu besar dengan putaran poros maksimum 1.000 rpm. Bila putaran tersebut
tinggi, tipe ini harus dikonstruksi dengan sangat hati - hati. Kemudian
dinamometer listrik, Pada dasarnya pengereman yang terjadi pada dinamometer
listrik akibat pemotongan medan magnet oleh pergerakan bahan konduktor.
Gambar 2.17 Dinamometer arus pusaran
Dinamometer arus pusaran terdiri dari suatu rotor yang digerakkan oleh suatu
motor yang tenaganya akan diukur, dan berputar dalam medan magnet. Kekuatan
medan magnetnya dikontrol dengan merubah arus sepanjang susunan kumparan
yang ditempatkan pada kedua sisi dari rotor. Rotor ini bertindak sebagai
konduktor yang memotong medan magnet. Karena pemotongan medan magnet itu
maka terjadi arus dan arus ini diinduksikan dalam rotor sehingga rotor menjadi
panas. Sedangkan dinamometer ayunan listrik atau generator, pada prinsipnya
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
bidang gerak dinamometer ini diputarkan secara terpisah baik dengan
mengutamakan pipa - pipa saluran utama atau baterai yang mempertahankan suatu
tegangan yang konstan. Seluruh mesin ditumpu dengan laher, casing menahan
sebuah lengan torsi untuk menjadikan seimbang torsi mesin. Torsi mesin
disebarkan pada casing oleh daya tarik medan magnet, yang dihasilkan ketika
jangkar sedang berputar dan mengeluarkan tenaga listriknya pada aliran sebelah
luar dinamometer. Tenaga mesin yang diserap akan membangkitkan tenaga listrik
di dalam rangkaian jangkar dan pada saatnya tenaga listrik ini bisa terserap
sepanjang tahanan yang terbuat dari kawat baja atau semacamnya (misal air).
Dinamometer dipasang pada bantalan ayun dan mengukur momen yang
ditimbulkan karena kecenderungan casing berputar. Perhitungan selanjutnya dapat
dihitung memakai rumus seperti dinamometer sebelumnya. Selanjutnya adalah
dinamometer hidraulik atau dinamometer air, dinamometer hidraulik
menggunakan fluida cair untuk mengubah daya mekanis menjadi energi panas.
Fluida yang digunakan biasanya air sehingga dinamometer ini sering disebut
dinamometer air. Dinamometer air tipe gesekan fluida pada dasarnya dnamometer
Gambar 2.18 Dinamometer air tipe gesekan fluida
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
Ini terdiri dari sebuah rotor atau elemen putar dengan kedua belah permukaannya
rata, berputar dalam sebuah casing, kemudian casing tersebut diisi dengan air
selanjutnya air fluidanya disirkulasi secara kontinu. Akibat sirkulasi air tersebut
terjadi pergesekan pada bagian fluidanya. Dinamometer ini bisa bekerja pada
kecepatan beberapa ribu rpm dengan penyerapan daya yang lebih besar bila
dibandingkan dengan tipe dinamometer sebelumnya. Kapasitas dinamometer jenis
ini tergantung pada 2 faktor yaitu kecepatan putaran poros dan tinggi permukaan
air. Penyerapan pada kecepatan tertentu bisa dilakukan dengan pengaturan tinggi
permukaan air pada atau dalam casing. Jumlah air yang bersikulasi harus cukup
banyak agar tidak sampai terjadi uap dibagian manapun dari alat, karena dengan
timbulnya uap tersebut akan mengakibatkan hilangnya beban sesaat ataupun tidak.
Dinamometer jenis air yang lain adalah dinamometer air tipe semburan (agitasi).
Gambar 2.19 Dinamometer air tipe semburan
Bentuk dari dinamometer tipe semburan hampir sama dengan bentuk
dinamometer tipe gesekan fluida, tetapi ada perbedaan diantara kedua bentuk
tersebut yaitu terletak pada cara penyerapan daya. Selain dengan gesekan juga
karena semburan, sehingga dinamometer tipe semburan relatif lebih besar,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
penampang melintang (Gambar 2.19). Dinamometer tipe semburan terdiri dari
sebuah poros yang memegang sebuah rotor dan berputar di dalam casing yang
tidak bisa dimasuki air. Bila rotor digerakan, air disemburkan keluar oleh tenaga
sentrifugal, air yang disemburkan itu ditahan oleh poket - poket casing dan poket -
poket casing ini berfungsi untuk mengembalikan air ke rotor, sehingga air terus
bolak - balik antara poket rotor dan poket casing. Hal ini merupakan proses
turbulensi yang tinggi yang terus terjadi berulang - ulang. Akibat proses turbulensi
maka akan terjadi panas, tetapi panas ini dapat dihilangkan dengan jalan mengatur
luapan air yang terus menerus mengisi bagian belakang poket - poket casing
dengan sebuah pipa karet yang fleksibel, selanjutnya air tidak boleh melebihi
600C rata - rata pengukuran adalah 50 - 100.000 Hp dan bekerja pada kecepatan
50 - 20.000 rpm. Kemudian yang terakhir adalah dinamometer jenis udara. Untuk
menyerap daya yang diukur, dinamometer rem kipas menggunakan udara
atmosfer. Penyerapan daya yang terjadi karena gesekan yang timbul antara udara
dengan sebuah rotor berupa kipas yang berputar. Dinamometer rem kipas dibuat
dalam banyak model (Gambar 2.20). Pengaturan bebannya dilakukan dengan
Gambar 2.20 Dinamometer rem kipas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
merubah radius kipas, ukuran atau sudut kipas. Dengan memasang mesin pada
bantalan ayun, maka reaksi mesin yang timbul karena gesekan yang terjadi antara
rotor dengan udara akan terbaca pada skala.
Secara umum, efisiensi didefinisikan sebagai perbadingan antara output
terhadap input dalam suatu proses. Efisiensi merupakan salah satu persamaan
yang penting dalam termodinamika untuk mengetahui seberapa baik konversi
energi atau proses transfer terjadi. Idealnya, kita mengharapkan agar energi input
dapat diubah seluruhnya menjadi energi output. Pada kenyataannya, hal ini tidak
mungkin dapat dilaksanakan karena adanya berbagai kerugian yang terjadi.
Akibat kerugian - kerugian tersebut, maka energi output yang dihasilkan selalu
lebih kecil dari energi input yang masuk ke sistem. Dalam konteks efisiensi maka
output maupun input harus dinyatakan dalam besaran yang sama seperti rumus
sebagai berikut :
(7)
2.2 Penelitian Terdahulu yang Pernah Dilakukan
Berdasarkan penelitian yang pernah dilakukan, faktor - faktor yang
mempengaruhi efisiensi model alat turbin uap impuls diantaranya pengaruh beban
yang bervariasi, pada kondisi normal turbin memiliki unjuk kerja yang baik pada
beban operasi puncak 400 MW atau lebih, dimana pada beban tersebut konsumsi
kalor turbin atau heat rate turbin cukup rendah berkisar antara 1833,278 –
1871,901 Kcal/kWh. Heat rate tertinggi terjadi bila turbin dioperasikan pada
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
beban rendah 260 MW dengan nilai heat rate mencapai 1958,554 Kcal/kWh
(Soelaima, Sofyan, Novy Priyatnto, 2012). Ukuran diameter nosel berpengaruh
terhadap besarnya debit aliran fluida, kecepatan fluida, laju aliran fluida dan
putaran sudu turbin sehingga semakin besar pula input daya listrik yang akan
dihasilkan dari turbin pelton (Dr. Sri Purnomo Sari, ST., M.T., Rendi Yusuf,
2012). Pengaruh tekanan uap masuk turbin dan variasi pembebanan terhadap
unjuk kerja turbin menunjukan semakin tinggi tekanan masuk turbin dengan
beban tetap maka efisiensi turbin akan semakin baik dan semakin tinggi
pembebanan pada generator pada tekanan yang sama maka efisiensi turbin akan
semakin baik (Dwi Dharma Risqiawan, Ary Bachtiar Khrisna Putra, 2013).
Pengaruh ukuran diameter nosel terhadap daya dan efisiensi kincir air
menunjukan semakin besar ukuran nosel maka daya yang dihasilkan oleh kincir
semakin kecil, daya menurun disebabkan energi kinetik yang dihasilkan air
semakin menurun, hal itu disebabkan energi yang diterima kincir pun tidak
semuanya dapat digunakan dengan maksimal (Hangga Putra Prabawa, Mugisidi,
Moh. Yusuf, dan Oktarina Heriyani, 2016). Pengujian turbin pelton dengan sudu
setengah pipa menunjukan bahwa penggunaan diameter turbin yang semakin
besar dan daya hidrolik yang makin besar memberikan efisiensi lebih tinggi
(Tabah Priangkoso, Ali Mustaqim, Heriyanto, dan Asyadudin Malik, 2017).
Pengaruh variasi ukuran nosel terhadap putaran turbin pelton menunjukan
semakin besar diameter nosel maka laju aliran fluida yang dihasilkan akan
semakin besar tetapi kecepatan aliran fluida semakin kecil (M. Syamsul Arif,
Margianto, Ena Marlina, 2016).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Metode Penelitian
Tahapan untuk mencapai tujuan tersebut dapat dilihat berikut :
Variasi belum
selesai
Studi literatur dan perancangan alat
Pengujian dan perbaikan model alat
Pembuatan alat
Melakukan variasi :
a. Tekanan uap masuk turbin
b. Laju alir massa uap masuk turbin
c. Sudut nosel uap masuk turbin
Penyusunan data penelitian
Pengolahan data penelitian
Analisis, pembahasan,
Kesimpulan dan saran
Penelitian selesai
Pengambilan dan analisis data eksperimen
Penelitian dimulai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Penelitian ini dilakukan dengan metode eksperimen yang didahului dengan
studi literatur dari jurnal mengenai penelitian turbin uap atau pun air jenis impuls
yang pernah dilakukan. Studi literatur tentang teori - teori dasar dilakukan untuk
mendukung hipotesis dan analisis data yang akan dilakukan. Penelitian ini diawali
dengan membuat model alat turbin uap impuls beserta komponen pendukung
lainya. Langkah selanjutnya adalah melakukan pengujian dari alat tersebut untuk
mengetahui kesalahan yang terjadi dan melakukan perbaikan. Setelah langkah
pengujian selesai selanjutnya adalah pengambilan data. Setelah pengambilan data
selesai selanjutnya adalah melakukan pengolahan dan analisis data yang kemudian
disusun untuk menjadi artikel ilmiah dan naskah skripsi.
3.2 Deskripsi Alat Penelitian
Pembuatan model alat turbin uap impuls berdasarkan dasar teori, alat ini
dirancang sebagai alat uji skala laboraturium, yang berarti penggunaan alat hanya
bertujuan untuk penelitian dan pengambilan data. Adapun deskripsi mengenai
model alat turbin uap impuls adalah sebagai berikut :
1. Besar model alat turbin uap impuls keseluruhan 150 cm x 50 cm x 150 cm
2. Bahan bakar yang digunakan adalah gas LPG 12 kg.
3. Tabung ketel uap yang digunakan adalah tabung refrigerant R22, dengan
kapasitas air maksimal 12 liter. Pipa tembaga pada ketel uap yang
digunakan berdiamter 0,5 inci, dengan panjang 1000 cm.
4. Orifice yang digunakan berbahan pipa tembaga dengan diameter 0,5 inci,
panjang keseluruhan 10 cm.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
5. Nosel yang digunakan berdiameter 0,25 inci.
6. Turbin yang digunakan berbahan plat besi dengan tebal 2 cm, diameter 27
cm. Sudu yang digunakan sebanyak 65 buah dengan lebar 2 cm, jarak
antar sudu adalah 1,3 cm.
7. Dinamometer rem tali menggunakan pulley berbahan besi cor dengan
diameter luar 4 cm. Tali yang digunakan berbahan polyester dengan
panjang 150 cm.
Gambar 3.1 Bagian - bagian model alat turbin uap impuls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
3.3 Variasi Penelitian
Dalam dasar teori telah disebutkan bahwa daya merupakan salah satu unjuk
kerja yang dihasilkan alat. Daya diantaranya dipengaruhi oleh tekanan uap masuk
turbin, laju alir massa uap masuk turbin, sudut nosel uap masuk turbin, torsi dan
rpm. Untuk mengetahui unjuk kerja (efisiensi dan daya) pada penelitian ini akan
divariasikan tekanan uap masuk turbin, laju alir massa uap masuk turbin dengan
bukaan kran, dan sudut nosel uap masuk turbin guna mengetahui efeknya terhadap
unjuk kerja yang didapatkan. Kenyataan di lapangan tekanan uap dan laju alir
massa uapnya tidak stabil, sehingga nilai tersebut pada pengambilan data
merupakan nilai rata - rata.
Berikut adalah variasi yang akan dilakukan untuk mengetahui efek tekanan
uap masuk turbin terhadap unjuk kerja, tekanan uap masuk turbin yang diberikan
sebesar 250.000 Pa (variasi 1), 300.000 Pa (variasi 2), dan 400.000 Pa (variasi 3).
Variasi efek laju alir massa uap masuk turbin, diberikan laju alir massa uap masuk
turbin sebesar 0,0020 kg/detik dengan bukaan kran 180° (variasi 4) dan 0,0030
kg/detik dengan bukaan kran 360° (variasi 5). Variasi efek sudut nosel uap masuk
turbin, diatur besar sudut nosel uap masuk turbin sebesar 30° (variasi 6) dan 40°
(variasi 7). Kemudian pada setiap variasi yang dilakukan diberikan variasi
pembebanan pada dinamometer rem tali dengan variasi beban yakni 0,3 kg, 0,4
kg, 0,5 kg. Dalam pelaksanaan pengambilan data, kombinasi variasi dapat dilihat
pada tabel sebagai berikut :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
Tabel 3.1 Kombinasi variasi pada model alat turbin uap impuls
3.4 Prosedur Penelitian
Tahapan pada penelitian ini meliputi :
1. Menyiapkan turbin uap impuls dan ketel uap beserta alat bantu lainya.
2. Mengisi dan memanaskan air sebanyak 2,5 liter pada tabung ketel uap.
3. Mempersiapkan beban yakni 0,3 kg, 0,4 kg, 0,5 kg.
4. Melakukan variasi 1, 2, dan 3 alat.
5. Mencatat variabel - variabel pengukuran.
6. Melakukan pengisian air ke dalam ketel uap sebanyak 1,5 liter.
7. Mempersiapkan beban yakni 0,3 kg, 0,4 kg, 0,5 kg.
8. Melakukan variasi 4 dan 5 alat.
9. Mencatat variabel - variabel pengukuran.
10. Melakukan pengulangan langkah (6 dan 7).
11. Melakukan variasi 6 dan 7 alat.
12. Mencatat variabel - variabel pengukuran.
Tekanan uap (Pa) 250.000 250.000 250.000 300.000 300.000 300.000 400.000 400.000 400.000
Variasi beban (kg) 0,3 0,4 0,5 0,3 0,4 0,5 0,3 0,4 0,5
Laju alir massa uap (kg/detik) 0,0026 0,0026 0,0026 0,0026 0,0026 0,0026 0,0026 0,0026 0,0026
Sudut nosel (°) 20 20 20 20 20 20 20 20 20
Laju alir massa uap (kg/detik) 0,0020 0,0020 0,0020 0,0026 0,0026 0,0026 0,0030 0,0030 0,0030
Variasi beban (kg) 0,3 0,4 0,5 0,3 0,4 0,5 0,3 0,4 0,5
Tekanan uap (Pa) 300.000 300.000 300.000 300.000 300.000 300.000 300.000 300.000 300.000
Sudut nosel (°) 20 20 20 20 20 20 20 20 20
Sudut nosel (°) 20 20 20 30 30 30 40 40 40
Variasi beban (kg) 0,3 0,4 0,5 0,3 0,4 0,5 0,3 0,4 0,5
Tekanan uap (Pa) 300.000 300.000 300.000 300.000 300.000 300.000 300.000 300.000 300.000
Laju alir massa uap (kg/detik) 0,0026 0,0026 0,0026 0,0026 0,0026 0,0026 0,0026 0,0026 0,0026
Kombinasi variasiVariasi tekanan uap masuk turbin
1 2 3
Kombinasi variasi6 7
Kombinasi variasi4 52
2
Variasi laju alir massa uap masuk turbin
Variasi sudut nosel uap masuk turbin
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
13. Melakukan analisis data menggunakan persamaan dan tabel uap A-6.
14. Pengambilan data setiap variasi dilakukan selama 5 detik.
3.5 Variabel yang Diukur
Dalam pengambilan data secara eksperimen, beberapa variabel yang
digunakan akan diukur dan dianalisis. Variabel yang diukur adalah tekanan pada
upstream orifice ( ), tekanan pada downstream ( ), tekanan uap masuk turbin
( ), tekanan uap keluar turbin ( ), suhu uap masuk turbin ( ), suhu uap
keluar turbin ( ), putaran poros turbin ( ), dan beban pada dinamometer rem
tali ( ).
3.6 Komponen Alat Pendukung Penelitian
Alat-alat yang digunakan merupakan alat yang telah dipilih dan disesuiakan
dengan kebutuhan dan kondisi pengujian. Berikut adalah alat - alat pendukung
yang digunakan :
1. Timbangan gantung digital (Gambar 3.2) memiliki akurasi yang tinggi
yakni sampai dengan 10 gram sehingga sangat baik untuk mengukur berat
bersih suatu benda. Meskipun kecil timbangan ini dapat menghitung
beban sampai 40 kg, timbangan ini juga memiliki fitur weight lock
function sehingga dapat menyimpan berat benda yang sudah ditimbang
dan tidak akan lupa.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Gambar 3.2 Timbangan gantung digital
https://www.google.com/search?=timbangan+digital+gantung
2. Tachometer (Gambar 3.3) sebuah alat yang digunakan untuk mengukur
kecepatan putaran dari poros atau piringan, alat ini biasanya menampilkan
rotasi per menit (rpm) pada pengukur skala digital.
Gambar 3.3 Tachometer optik
https://www.google.com/search?safe=tachometergs_limg.1
3. Termokopel (Gambar 3.4) berfungsi untuk mengukur perubahan suhu
pada saat penelitian. Cara kerjanya adalah pada ujung termokopel
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
diletakan (ditempelkan) pada bagian yang akan diukur suhunya, sehingga
suhunya akan tampil pada layar digital.
Gambar 3.4 Pengukur suhu (thermometer) digital dan termokopel https://www.google.com/search?q=termometer+digital+dan+termokopel
4. Pressure gauge (Gambar 3.5) adalah suatu alat pengukur yang digunakan
untuk mengukur tekanan fluida (gas atau cair) dengan pengamatan
langsung. Pressure gauge dipasang dalam tabung tertutup maupun untuk
udara atau gas dalam pipa.
Gambar 3.5 Pressure gauge
https://www.google.com/search?q=manometer&safe
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
3.7 Prosedur Pengolahan Data
Dalam prosedur pengolahan data pada penelitian ini dilakukan 3 analisis
sebagai berikut :
1. Efek tekanan uap masuk turbin terhadap unjuk kerja, maka dilakukan
perbandingan unjuk kerja model alat turbin uap impuls pada variasi 1, 2,
dan 3
2. Efek laju alir massa uap masuk turbin terhadap unjuk kerja, maka
dilakukan perbandingan unjuk kerja model alat turbin uap impuls pada
variasi 4, 2, dan 5.
3. Efek sudut nosel uap masuk turbin terhadap unjuk kerja, maka dilakukan
perbandingan unjuk kerja model alat turbin uap impuls pada variasi 2, 6,
dan 7.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
Pada penelitian ini akan dipaparkan hasil dari pengambilan data yang telah
dilakukan. Pengambilan data dilakukan selama 5 detik sekali dan mengisi air
sebanyak 1,5 liter ke dalam ketel uap setiap 3 kali pengambilan data. Berikut data
penelitian yang diperoleh (Tabel 4.1 – 4.3).
Tabel 4.1 Data penelitian efek tekanan uap masuk turbin terhadap unjuk kerja
pada variasi 1, 2, dan 3
variasi
(kg)
(Pa)
(Pa) (Pa)
(Pa)
(°C)
(°C)
(rpm)
(kg)
1
0,3 189.632 168.948 168.948 100.000 140 120 1.005 0,61
0,4 189.632 168.948 168.948 100.000 128 108 989 0,75
0,5 182.737 162.053 162.053 100.000 121 101 704 1,11
2
0,3 231.000 210.316 210.316 100.000 142 122 1.531 0,64
0,4 224.106 203.421 203.421 100.000 132 112 1.200 0,85
0,5 224.106 203.421 203.421 100.000 125 105 808 1,19
3
0,3 244.790 224.106 224.106 100.000 145 125 1.643 0,75
0,4 237.895 217.211 217.211 100.000 138 118 1.495 0,91
0,5 244.790 224.106 224.106 100.000 131 111 1.010 1,27
Tabel 4.2 Data penelitian efek laju alir massa uap masuk turbin terhadap unjuk
kerja pada variasi 4, 2, dan 5
variasi
(kg)
(Pa)
(Pa) (Pa)
(Pa)
(°C)
(°C)
(rpm)
(kg)
4
0,3 210.316 196.527 196.527 100.000 179 159 1.105 0,60
0,4 203.421 189.632 189.632 100.000 170 150 820 0,84
0,5 210.316 196.527 196.527 100.000 158 138 627 1,14
2
0,3 231.000 210.316 210.316 100.000 142 122 1.531 0,64
0,4 224.106 203.421 203.421 100.000 132 112 1.200 0,85
0,5 224.106 203.421 203.421 100.000 125 105 808 1,19
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
variasi
(kg)
(Pa)
(Pa) (Pa)
(Pa)
(°C)
(°C)
(rpm)
(kg)
5
0,3 258.579 231.000 231.000 100.000 192 172 1.988 0,65
0,4 258.579 231.000 231.000 100.000 182 162 1.358 0,92
0,5 251.685 224.106 224.106 100.000 165 145 1.000 1,20
Tabel 4.3 Data penelitian efek sudut uap nosel uap masuk turbin terhadap unjuk
kerja pada variasi 2, 6, dan 7
variasi
(kg)
(Pa)
(Pa) (Pa)
(Pa)
(°C)
(°C)
(rpm)
(kg)
2
0,3 231.000 210.316 210.316 100.000 142 122 1.531 0,64
0,4 224.106 203.421 203.421 100.000 132 112 1.200 0,85
0,5 224.106 203.421 203.421 100.000 125 105 808 1,19
6
0,3 231.000 210.316 210.316 100.000 142 122 925 0,59
0,4 231.000 210.316 210.316 100.000 137 117 655 0,84
0,5 224.106 203.421 203.421 100.000 131 111 511 1,12
7
0,3 231.000 210.316 210.316 100.000 141 121 805 0,58
0,4 224.106 203.421 203.421 100.000 135 115 630 0,81
0,5 224.106 203.421 203.421 100.000 131 111 405 1,08
4.2 Data , , ,
Tabel 4.1 hingga 4.3 merupakan nilai yang didapat dari data penelitian. Pada
variasi 2, 6, dan 7, terdapat nilai segitiga kecepatan (Tabel 4.7) yang hubunganya
dengan efek sudut nosel uap masuk turbin.
Tabel 4.4 Data model alat turbin uap impuls efek tekanan uap masuk turbin
terhadap unjuk kerja pada variasi 1, 2, dan 3
variasi
(kg) (Pa)
(kg/m³)
(kg/detik)
(kj/kg)
(kj/kg)
(watt)
1
0,3 20.684 0,9170 0,0024 2.750,7 2.716,6 80,4
0,4 20.684 0,9469 0,0024 2.725,8 2.692,2 80,5
0,5 20.684 0,9195 0,0024 2.711,9 2.677,9 80,3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
variasi
(kg) (Pa)
(kg/m³)
(kg/detik)
(kj/kg)
(kj/kg)
(watt)
2
0,3 20.684 1,1071 0,0026 2.751,8 2.720,6 80,8
0,4 20.684 1,1373 0,0026 2.730,7 2.700,4 79,5
0,5 20.684 1,1138 0,0026 2.716,6 2.686,1 79,2
3
0,3 20.684 1,1631 0,0027 2.757,1 2.726,7 80,7
0,4 20.684 1,1409 0,0026 2.743,1 2.712,6 80,2
0,5 20.684 1,2304 0,0027 2.727,0 2.698,3 78,4
Tabel 4.5 Data model alat turbin uap impuls efek laju alir massa uap masuk turbin
terhadap unjuk kerja pada variasi 4, 2, dan 5
variasi
(kg) (Pa)
(kg/m³)
(kg/detik)
(kj/kg)
(kj/kg)
(watt)
4
0,3 13.790 0,9511 0,0020 2.826,6 2.794,4 63,1
0,4 13.790 0,8911 0,0019 2.811,3 2.776,6 65,8
0,5 13.790 0,9796 0,0020 2.786,1 2.752,7 66,4
2
0,3 20.684 1,1071 0,0026 2.751,8 2.720,6 80,8
0,4 20.684 1,1373 0,0026 2.730,7 2.700,4 79,5
0,5 20.684 1,1138 0,0026 2.716,6 2.686,1 79,2
5
0,3 27.579 1,0759 0,0029 2.853,2 2.820,2 97,3
0,4 27.579 1,1009 0,0030 2.832,8 2.800,4 96,6
0,5 27.579 1,1175 0,0030 2.798,6 2.766,7 95,8
Tabel 4.6 Data model alat turbin uap impuls efek sudut uap nosel uap masuk
turbin terhadap unjuk kerja pada variasi 2, 6, dan 7
variasi
(kg) (Pa)
(kg/m³)
(kg/detik)
(kj/kg)
(kj/kg)
(watt)
2
0,3 20.684 1,1071 0,0026 2.751,8 2.720,6 80,8
0,4 20.684 1,1373 0,0026 2.730,7 2.700,4 79,5
0,5 20.684 1,1138 0,0026 2.716,6 2.686,1 79,2
6
0,3 20.684 1,1071 0,0026 2.751,8 2.720,6 80,8
0,4 20.684 1,1292 0,0026 2.741,3 2.710,5 80,6
0,5 20.684 1,1180 0,0026 2.729,0 2.698,3 79,9
7
0,3 20.684 1,0882 0,0026 2.750,0 2.718,1 81,8
0,4 20.684 1,1946 0,0027 2.736,0 2.706,5 79,4
0,5 20.684 1,1180 0,0026 2.729,0 2.698,3 79,8
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Tabel 4.7 Data segitiga kecepatan model alat turbin uap impuls efek sudut uap
nosel uap masuk turbin terhadap unjuk kerja pada variasi 2, 6, dan 7
4.3 Hasil unjuk kerja
Perhitungan unjuk kerja variasi 2, 6, 7 (sudut nosel uap masuk turbin)
dianalisis menggunakan segitiga kecepatan. Berikut tabel hasil perhitungan unjuk
kerja pada model alat turbin uap impuls.
Tabel 4.8 Data efek tekanan uap masuk turbin terhadap unjuk kerja pada
variasi 1, 2, dan 3
variasi
(kg)
(Nm)
(watt)
(%)
1
0,3 0,061 6,4 8,0
0,4 0,069 7,1 8,8
0,5 0,119 8,8 10,9
2
0,3 0,067 10,7 13,2
0,4 0,087 11,0 13,8
0,5 0,134 11,4 14,4
3
0,3 0,088 15,2 18,8
0,4 0,100 15,7 19,5
0,5 0,151 16,0 20,4
0.3 20 24.35 30.89 24.35 1.1071 0.004121 117.6 21.6 97.6 97.6 78.4 110.5 67.2
0.4 20 23.42 28.14 23.42 1.1373 0.004066 113.0 16.9 97.2 97.2 81.9 106.1 72.2
0.5 20 22.11 24.70 22.11 1.1138 0.004109 116.5 11.4 105.9 105.9 95.4 109.5 86.7
0.3 30 33.52 37.84 33.52 1.1071 0.004121 117.6 13.1 106.5 106.5 95.9 101.8 75.7
0.4 30 32.50 35.39 32.50 1.1292 0.004081 114.2 9.3 106.3 106.3 98.6 98.9 80.4
0.5 30 31.89 34.00 31.89 1.1180 0.004101 115.9 7.2 109.7 109.7 103.6 100.4 85.9
0.3 40 43.74 48.06 43.74 1.0882 0.004157 120.7 11.4 112.2 112.2 104.3 92.4 69.7
0.4 40 43.34 47.15 43.34 1.1946 0.003967 104.9 8.9 98.3 98.3 92.0 80.4 62.6
0.5 40 41.89 43.93 41.89 1.1180 0.004101 115.9 5.7 111.6 111.6 107.4 88.8 77.3
2
(°)
Q
(m³/detik)
2
6
7
W1
(m/detik)
W2
(m/detik)
C2
(m/detik)
C1u
(m/detik)
C2u
(m/detik)
U1
(m/detik)
C1
(m/detik)
ρ
(kg/m³)variasi
w
(kg)
α1
(°)
1
(°)
α2
(°)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Tabel 4.9 Data efek laju alir massa uap masuk turbin terhadap unjuk
kerja pada variasi 4, 2, dan 5
variasi
(kg)
(Nm)
(watt)
(%)
4
0,3 0,058 6,7 10,6
0,4 0,085 7,3 11,1
0,5 0,125 8,2 12,3
2
0,3 0,067 10,7 13,2
0,4 0,087 11,0 13,8
0,5 0,134 11,4 14,4
5
0,3 0,069 14,3 14,7
0,4 0,102 14,5 15,0
0,5 0,137 14,4 15,0
Tabel 4.10 Data efek sudut nosel uap masuk turbin terhadap unjuk kerja
pada variasi 2, 6, dan 7
variasi
(kg) (N)
(Nm)
(watt)
(%)
2
0,3 0,460 0,067 10,7 13,2
0,4 0,468 0,087 11,0 13,8
0,5 0,509 0,134 11,4 14,4
6
0,3 0,459 0,057 5,5 6,8
0,4 0,468 0,085 5,9 7,3
0,5 0,484 0,121 6,5 8,1
7
0,3 0,416 0,055 4,6 5,7
0,4 0,384 0,080 5,2 6,6
0,5 0,432 0,114 4,8 6,0
Dari tabel (Tabel 4.8, 4.9, dan 4.10) maka dapat dilihat hasil unjuk kerja tiap
variasi. Pembahasan dibuat berdasarkan tiga parameter yang telah disebutkan
pada subbab 3 (Variasi Penelitian). Berikut analisis tiap variasi yang telah
dilakukan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
4.4 Efek tekanan uap masuk turbin
Perbandingan dilakukan pada variasi 1, 2, dan 3 untuk mengetahui unjuk
kerja turbin yang terbaik. Gambar 4.1 menunjukan efisiensi ( ) tertinggi ada pada
variasi 3 (pada semua variasi beban) sebesar 18,8 % pada variasi beban 0,3kg,
19,5 % pada variasi beban 0,4kg, 20,4 % pada variasi beban 0,5kg. Efisiensi
terendah pada variasi 1 (pada semua variasi beban) sebesar 8 % pada variasi
beban 0,3kg, 8,8 % pada variasi beban 0,4kg, 10,9 % pada variasi beban 0,5kg.
Variasi 2 memiliki efisiensi sebesar 13,2 % pada variasi beban 0,3kg, 13,8 % pada
variasi beban 0,4kg, 14,4 % pada variasi beban 0,5kg. Nilai efisiensi yang
tertinggi akan menunjukan variasi yang paling baik.
Gambar 4.1 Perbandingan efisiensi efek tekanan uap masuk turbin pada variasi 1,
2 , dan 3
Gambar 4.2 Menunjukan hasil daya output ( ) tertinggi ada pada variasi 3
(pada semua variasi beban) sebesar 15,2 watt pada variasi beban 0,3kg, 15,7 watt
8.0 8.8
10.9
13.2 13.8 14.4
18.8 19.5 20.4
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
Ƞ (
%)
1 2 3
Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
pada variasi beban 0,4kg, 16 watt pada variasi beban 0,5kg. Daya output
terendah pada variasi 1 (pada semua variasi beban) sebesar 6,4 watt pada variasi
beban 0,3kg, 7,1 watt pada variasi beban 0,4kg, 8,8 watt pada variasi beban
0,5kg. Variasi 2 memiliki daya sebesar 10,7 watt pada variasi beban 0,3kg,11 watt
pada variasi beban 0,4kg, 11,4 watt pada variasi beban 0,5kg. Nilai daya yang
tertinggi akan menunjukan variasi yang paling baik.
Gambar 4.2 Perbandingan daya output efek tekanan uap masuk turbin pada variasi
1, 2 , dan 3
Gambar 4.1 dan 4.2 menunjukan unjuk kerja masing - masing variasi. Unjuk
kerja terbaik ada pada variasi 3 dan unjuk kerja terendah ada pada variasi 1.
Tinggi atau rendahnya nilai unjuk kerja model alat turbin uap impuls dipengaruhi
oleh beberapa faktor diantaranya adalah (kJ/kg), (rpm), (Nm). Berikut
dijelaskan lebih lanjut mengenai faktor - faktor yang mempengaruhi unjuk kerja
tiap variasi.
6.4 7.1
8.8
10.7 11.0 11.4
15.2 15.7 16.0
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
18.0
P o
ut
(watt
)
1 2 3
Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
Efisiensi merupakan perbadingan antara output terhadap input dalam suatu
proses. Dalam konteks efisiensi maka output maupun input harus dinyatakan
dalam besaran yang sama, dalam penelitian ini yakni daya. Gambar 4.1
menunjukan efisiensi tertinggi adalah pada variasi 3 yakni dengan variasi tekanan
masuk turbin 400.000 Pa pada semua beban, dan turun secara berutan dengan
variasi terendah pada variasi 1 yakni dengan variasi tekanan uap masuk turbin
250.000 Pa, hal ini disebabkan oleh nilai daya output dan daya input yang berbeda
- beda, berikut akan dijelaskan faktor apa saja yang mempengaruhi unjuk kerja.
Pertama adalah pengaruh dari daya input ( ), daya input yang diberikan
turbin diperoleh dari selisih entalpi dan laju alir massa uap persatuan waktu,
karena dalam variasi 1, 2, dan 3 adalah menganalisis efek tekanan uap masuk
turbin maka dalam penelitian ini laju alir massa uap diasumsikan sama dalam
setiap variasi.
Gambar 4.3 Perbandingan daya input efek tekanan uap masuk turbin pada variasi
1, 2, dan 3
80.4 80.5 80.3
80.8
79.5 79.2
80.7
80.2
78.4
77.0
77.5
78.0
78.5
79.0
79.5
80.0
80.5
81.0
P i
n (
watt
)
1 2 3
Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
Gambar 4.3 Menunjukan hasil daya input disetiap masing - masing variasi
yang dihasilkan alat tidak merata, nilai tertinggi ada pada variasi 2 sebesar 80,8
watt pada variasi beban 0,3 kg. Daya input terendah ada pada variasi 3 sebesar
78,4 watt pada variasi beban 0,5 kg. Sedangkan yang lain yakni pada variasi 1
sebesar 80,4 watt pada variasi beban 0,3 kg, 80,5 watt pada variasi beban 0,4kg,
80,3 watt pada variasi beban 0,5 kg. Variasi 2 sebesar 79,5 watt pada variasi
beban 0,4 kg, 79,2 watt pada variasi beban 0,5 kg. Variasi 3 sebesar 80,7 watt
pada variasi beban 0,3 kg, 80,2 watt pada variasi beban 0,4 kg. Nilai daya input
yang tertinggi akan menunjukan variasi yang paling baik, daya input pada alat
menunjukan hasil yang tidak teratur hal ini disebabkan oleh nilai selisih entalpi
masuk turbin dengan entalpi keluar dari turbin ( ), Telah diketahui bahwa
tekanan uap keluar dari turbin ( ) tidak mungkin sama dengan tekanan uap
masuk ke turbin ( ) akan tetapi juga tidak akan sama dengan tekanan di sekitar,
atau bisa dikatakan berada diantara keduanya, begitupun dengan nilai suhu.
Karena keterbatasan alat pada penelitian ini nilai entalpi keluar dari turbin ( )
berdasarkan nilai yang diasumsikan sama dengan tekanan sekitar yakni
100.000 Pa, dan semua suhu uap keluar dari turbin ( ) diasumsikan turun 20
°C dari suhu uap masuk turbin ( ), penurunan nilai suhu didapatkan dari nilai
rata - rata yang dilakukakan. Maka dalam hal ini yang akan dianalisis adalah nilai
entalpi masuk turbin ( ) yang mempengaruhi nilai daya input tidak teratur,
berikut akan dijelaskan hubungan antara dengan .
Gambar 4.4 menunjukan nilai entalpi masuk turbin terhadap daya input. Pada
variasi 1 nilai sebesar 2.750,7 kJ/kg pada variasi beban 0,3 kg, 2.725,8 kJ/kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
pada variasi beban 0,4 kg, 2.711,9 kJ/kg pada variasi beban 0,5 kg. Variasi 2 nilai
sebesar 2.751,8 kJ/kg pada variasi beban 0,3 kg, 2.730,7 kJ/kg pada variasi
beban 0,4 kg, 2.716,6 kJ/kg pada variasi beban 0,5 kg. Variasi 3 nilai sebesar
2.757,1 kJ/kg pada variasi beban 0,3 kg, 2.743,1 kJ/kg pada variasi beban 0,4
kg, 2.727,0 kJ/kg pada variasi beban 0,5 kg.
Gambar 4.4 Perbandingan dengan efek tekanan uap masuk turbin pada
variasi 1, 2 , dan 3
mengindikasikan entalpi , dalam hal ini menyatakan jumlah energi yang
masuk ke turbin. Entalpi merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi nilai
unjuk kerja pada model alat turbin uap impuls, nilai dipengaruhi oleh dua
faktor yakni tekanan uap dan suhu, tekanan uap dan suhu yang tinggi akan
menghasilkan nilai entalpi yang besar, tetapi yang mempengaruhi unjuk kerja
bukan nilai entalpi yang besar melainkan nilai , nilai yang besar akan
menunjukan hasil unjuk kerja yang baik, nilai juga menunjukan energi yang
80.4 80.5 80.3
80.8
79.5 79.2
80.7
80.2
78.4
77.0
77.5
78.0
78.5
79.0
79.5
80.0
80.5
81.0
P i
n (
watt
)
1 2 3
h in (kJ/kg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
terpakai oleh turbin. Kemudian hubungan antara dengan dan akan
ditunjukan pada gambar di bawah ini.
Gambar 4.5 Perbandingan dan dengan efek tekanan uap masuk turbin
pada variasi 1, 2 , dan 3
Gambar 4.5 menunjukan nilai entalpi mengikuti nilai tekanan uap dan suhu
atau berbanding lurus, semakin tinggi nilai tekanan uap dan suhu maka nilai
entalpi juga semakin besar, dalam hal ini berarti nilai dan sangat
mempengaruhi nilai . Gambar 4.5 menampilkan perbandingan disetiap
masing - masing variasi. Nilai tertinggi sebesar 2.757,1 kJ/kg ada pada variasi
3 pada variasi beban 0,3 kg sedangkan nilai terendah sebesar 2.711,9 kJ/kg
ada pada variasi 1 pada variasi beban 0,5 kg, hal ini dikarenakan yang berbeda
- beda sesuai variasi yang diberikan, dalam penelitian ini yang diberikan sama
di setiap variasi tetapi nilai yang dihasilkan mengalami kondisi nilai tertinggi
16
8,9
48
16
8,9
48
16
2,0
53
21
0,3
16
20
3,4
21
20
3,4
21
22
4,1
06
21
7,2
11
22
4,1
06
14
0
12
8
12
1
14
2
13
2
12
5
14
5
13
8
13
1
105
110
115
120
125
130
135
140
145
150
0
50,000
100,000
150,000
200,000
250,000
T i
n (
°C)
p i
n (
Pa)
1 2 3
h in (kJ/kg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
dan terendah atau tidak merata hal ini dipengaruhi oleh , nilai juga
mempunyai pengaruh yang sangat besar, karena faktor keterbatasan model alat
turbin uap impuls, tidak bisa dijaga dengan merata, yang tidak merata
dipengaruhi oleh jumlah air di dalam ketel uap, seperti yang dijelaskan dalam
subbab 3.4 (Prosedur Penelitian) bahwa dalam satu kali pengisian air ke dalam
ketel uap, digunakan untuk melakukan tiga kali pengambilan data, yang dimulai
pada variasi beban 0,5 kg, 0,4 kg dan yang terakhir 0,3kg, sehingga pada waktu
pengambilan data yang pertama dengan yang terakhir akan berbeda karena
jumlah air pada pengambilan data yang pertama lebih banyak daripada jumlah air
pada waktu pengambilan data yang kedua dan ketiga, dalam tekanan yang sama
dengan jumlah air yang berbeda dalam sebuah ketel uap maka suhu yang
dihasilkan juga akan berbeda, semakin sedikit air yang dipanaskan dalam ruangan
tertutup maka semakin tinggi nilai suhu yang dihasilkan.
Faktor yang mempengaruhi efisiensi yang kedua adalah daya output, seperti
yang sudah dijelaskan diatas bahwa daya ouput juga merupakan unjuk kerja yang
dihasilkan oleh model alat turbin uap impuls, perbandingan daya output dan input
yang semakin besar akan mengahasilkan nilai efisiensi yang semakin baik, daya
output dalam penggunaanya yang dapat diukur adalah torsi ( ) dan kecepatan ( )
yang dihasilkan alat. Berikut akan dijelaskan mengenai hubungan dan dengan
model alat turbin uap impuls.
Gambar 4.6 menunjukan nilai rpm dan torsi terhadap daya output. Pada
variasi 1 nilai sebesar 1.005 rpm pada variasi beban 0,3 kg, 989 rpm pada
variasi variasi beban 0,4 kg, 704,4 rpm pada variasi beban 0,5 kg. sebesar 0,061
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
Nm pada variasi beban 0,3 kg, 0,069 Nm pada variasi beban 0,4 kg, 0,119 Nm
pada variasi beban 0,5 kg. Pada variasi 2 nilai sebesar 1.531,3 rpm pada variasi
beban 0,3 kg, 1.200 rpm pada variasi variasi beban 0,4 kg, 808 rpm pada variasi
beban 0,5 kg. sebesar 0,067 Nm pada variasi beban 0,3 kg, 0,087 Nm pada
variasi beban 0,4 kg, 0,134 Nm pada variasi beban 0,5 kg. Pada variasi 3 nilai
sebesar 1.643 rpm pada variasi beban 0,3 kg, 1.495 rpm pada variasi variasi beban
0,4 kg, 1.010 rpm pada variasi beban 0,5 kg. sebesar 0,088 Nm pada variasi
beban 0,3 kg, 0,100 Nm pada variasi beban 0,4 kg, 0,151 Nm pada variasi beban
0,5kg.
Gambar 4.6 Perbandingan dan dengan efek tekanan uap masuk turbin
pada variasi 1, 2 , dan 3
dalam penelitian ini mengindikasikan torsi atau suatu ukuran kemampuan turbin
uap menghasilkan kerja. Besarnya akan berubah - ubah, timbul akibat adanya
gaya tangensial pada jarak dari sumbu putarnya. dalam hal ini dipengaruhi oleh
1,0
05
98
9
70
4
1,5
31
1,2
00
80
8
1,6
43
1,4
95
1,0
10
0.0
61
0.0
69
0.1
19
0.0
67
0.0
87
0.1
34
0.0
88
0.1
00
0.1
51
0.000
0.020
0.040
0.060
0.080
0.100
0.120
0.140
0.160
0
200
400
600
800
1,000
1,200
1,400
1,600
1,800
6.4 7.1 8.8 10.7 11.0 11.4 15.2 15.7 16.0
τ (
Nm
)
n (
rpm
)
1 2 3 P out (watt)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
nilai selisih berat beban ( ) dan bacaan keseimbangan berat beban timbangan ( )
pada dinamometer rem tali, Gambar 4.6 menunjukan bahwa nilai tertinggi di
masing - masing variasi ada pada beban 0,5 kg, hal ini dikarenakan nilai selisih
dan yang semakin besar akan mengahasilkan nilai yang besar, nilai selisih
dan menunjukan besar beban putar yang dialami oleh turbin. Sementara itu
juga mempengaruhi nilai yang dihasilkan model alat turbin uap impuls,
karena antara dan ada hubunganya untuk mendapatkan hasil model alat
turbin uap impuls, semakin besar yang diberikan maka semakin tinggi nilai
yang dihasilkan, akan tetapi yang dihasilkan akan semakin rendah.
4.5 Efek laju alir massa uap masuk turbin
Perbandingan dilakukan pada variasi 4, 2, dan 5 untuk mengetahui unjuk
kerja terbaik. Gambar 4.7 menunjukan efisiensi ( ) tertinggi ada pada variasi 5
Gambar 4.7 Perbandingan efisiensi efek laju alir massa uap masuk turbin pada
variasi 4, 2 , dan 5
10.6 11.1 12.3
13.2 13.8
14.4 14.7 15.0 15.0
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
Ƞ (
%)
4 2 5
Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
sebesar 14,7 % pada variasi beban 0,3kg, 15,0 % pada variasi beban 0,4kg, 15,0 %
pada variasi beban 0,5kg, pada variasi 5 menunjukan nilai efisiensi terhadap
beban tidak naik secara beurutan karena nilai efisiensi pada beban 0,4 kg dan
0,5kg adalah sama. Efisiensi terendah pada variasi 4 sebesar 10,6 % pada variasi
beban 0,3kg, 11,1 % pada variasi beban 0,4kg, 12,3 % pada variasi beban 0,5kg.
Variasi 2 memiliki efisiensi sebesar 13,2 % pada variasi beban 0,3kg, 13,8 %
pada variasi beban 0,4kg, 14,4 % pada variasi beban 0,5kg. Nilai efisiensi yang
tertinggi akan menunjukan variasi yang paling baik.
Gambar 4.8 Menunjukan hasil daya output ( ) tertinggi ada pada variasi 5
sebesar 14,3 watt pada variasi beban 0,3 kg, 14,5 watt pada variasi beban 0,4 kg,
14,4 watt pada variasi beban 0,5 kg, Pada variasi 5 menunjukan nilai daya
terhadap beban tidak naik secara beurutan.
Gambar 4.8 Perbandingan daya output efek laju alir massa uap masuk turbin pada
variasi 4, 2 , dan 5
6.7 7.3
8.2
10.7 11.0 11.4
14.3 14.5 14.4
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
P o
ut
(watt
)
4 2 5
Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
Nilai daya tertinggi ada pada beban 0,4 kg. Daya terendah pada
variasi 4 sebesar 6,7 watt pada variasi beban 0,3 kg, 7,3 watt pada variasi beban
0,4 kg, 8,2 watt pada variasi beban 0,5 kg. Variasi 2 memiliki daya sebesar 10,7
watt pada variasi beban 0,3kg, 11 watt pada variasi beban 0,4 kg, 11,4 watt pada
variasi beban 0,5 kg. Nilai daya yang tertinggi akan menunjukan variasi yang
paling baik.
Gambar 4.7 dan 4.8 menunjukan unjuk kerja masing - masing variasi. Unjuk
kerja terbaik ada pada variasi 5 dan unjuk kerja terendah ada pada variasi 4.
Tinggi atau rendahnya nilai unjuk kerja alat dipengaruhi oleh beberapa faktor
diantaranya adalah (kg/detik), (rpm), (Nm). Berikut dijelaskan lebih lanjut
mengenai faktor - faktor yang mempengaruhi unjuk kerja tiap variasi.
Efisiensi merupakan perbadingan antara terhadap dalam suatu
proses. Dalam konteks efisiensi maka maupun harus dinyatakan
dalam besaran yang sama, dalam penelitian ini yakni daya. Gambar 4.7
menunjukan efisiensi tertinggi adalah pada variasi 5 yakni dengan variasi laju alir
massa uap masuk turbin 0,0030 kg/detik pada semua beban, dan turun secara
berurutan dengan variasi terendah pada variasi 4 yakni dengan dengan variasi laju
alir massa uap masuk turbin 0,0020 kg/detik. hal ini disebabkan oleh nilai daya
output dan daya input yang berbeda - beda, berikut akan dijelaskan faktor apa saja
yang mempengaruhi unjuk kerja.
Pertama adalah pengaruh dari daya input ( ), daya input yang diberikan
turbin diperoleh dari selisih entalpi dan laju alir massa uap persatuan waktu,
karena dalam variasi 4, 2, dan 5 adalah menganalisis efek laju alir massa uap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
masuk turbin maka dalam penelitian ini tekanan uap diasumsikan sama dalam
setiap variasi.
Gambar 4.9 Perbandingan daya input efek laju alir massa uap masuk turbin pada
variasi 4, 2 , dan 5
Gambar 4.9 Menunjukan hasil daya input tertinggi ada pada variasi 5 (pada
semua variasi beban) sebesar 97,3 watt pada variasi beban 0,3kg, 96,6 watt pada
variasi beban 0,4kg, 95,8 watt pada variasi beban 0,5kg. Daya input terendah
pada variasi 4 (pada semua variasi beban) sebesar 63,1 watt pada variasi beban
0,3kg, 65,8 watt pada variasi beban 0,4kg, 66,4 watt pada variasi beban 0,5kg.
Variasi 2 memiliki daya sebesar 80,8 watt pada variasi beban 0,3kg, 79,5 watt
pada variasi beban 0,4kg, 79,2 watt pada variasi beban 0,5kg. Nilai daya yang
tertinggi akan menunjukan variasi yang paling baik, daya input pada alat
menunjukan hasil yang teratur, artinya dalam setiap variasi mengalami penurunan
daya, hal ini dipengaruhi oleh jumlah air di dalam ketel uap pada pengambilan
63.1 65.8 66.4
80.8 79.5 79.2
97.3 96.6 95.8
0.0
20.0
40.0
60.0
80.0
100.0
120.0
P i
n (
watt
)
4 2 5
Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
data 0,5 kg dengan 0,4 kg dan 0,3 kg berbeda yang kemudian akan mempengaruhi
suhu dan entalpi, sementara itu pada masing - masing variasi yakni variasi 4, 2,
dan 5 alat mengalami kenaikan daya secara berurutan yang dipengaruhi oleh nilai
laju alir massa ( ), berikut akan dijelaskan hubungan antara dengan .
Gambar 4.10 Perbandingan dengan efek laju alir massa uap masuk turbin
pada variasi 4, 2 , dan 5
Gambar 4.10 menunjukan nilai laju alir massa uap terhadap daya input. Pada
variasi 4 nilai ṁ sebesar 0,0020 kg/detik pada variasi beban 0,3 kg, 0,0019
kg/detik pada variasi beban 0,4 kg, 0,0020 kg/detik pada variasi beban 0,5 kg.
Variasi 2 nilai sebesar 0,0026 kg/detik pada variasi beban 0,3 kg, 0,0026
kg/detik pada variasi beban 0,4 kg, 0,0026 kg/detik pada variasi beban 0,5 kg.
Variasi 5 nilai sebesar 0,0029 kg/detik pada variasi beban 0,3 kg, 0,0030
kg/detik pada variasi beban 0,4 kg, 0,0030 kg/detik pada variasi beban 0,5 kg. ṁ
mengindikasikan laju alir massa , dalam hal ini menyatakan jumlah uap yang
63.1 65.8 66.4
80.8 79.5 79.2
97.3 96.6 95.8
0
20
40
60
80
100
120
P i
n (
watt
)
4 2 5
ṁ (kg/detik)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
mengalir melewati nosel persatuan waktu. Laju alir massa uap merupakan salah
satu faktor yang mempengaruhi nilai unjuk kerja pada model alat turbin uap
impuls, nilai dalam penelitian ini dipengaruhi oleh bukaan kran, semakin besar
pembukaan kran maka laju alir massa uap juga akan semakin besar, kemudian
secara rumus yang telah ditunjukan pada dasar teori ṁ dipengaruhi oleh dua
faktor yaitu perbedaan tekanan uap dititik upstream ( ) dengan tekanan uap
dititik downstream ( ) pada orifice ( ) dan massa jenis ( ), nilai dan yang
semakin besar maka akan menunjukan yang juga semakin besar. Kemudian
hubungan antara dengan dan akan ditunjukan pada gambar dibawah ini.
Gambar 4.11 menunjukan nilai laju alir massa mengikuti nilai Δp dan massa
jenis atau berbanding lurus, semakin tinggi nilai Δp dan massa jenis maka nilai
laju alir massa juga semakin besar, dalam hal ini berarti nilai dan sangat
mempengaruhi nilai .
Gambar 4.11 Perbandingan Δp dan dengan ṁ efek laju alir massa uap masuk
turbin pada variasi 4, 2 , dan 5
13
,79
0
13
,79
0
13
,79
0 20
,68
4
20
,68
4
20
,68
4 27
,57
9
27
,57
9
27
,57
9
0.9
51
1
0.8
91
1
0.9
79
6
1.1
07
1
1.1
37
3
1.1
13
8
1.0
75
9
1.1
00
9
1.1
17
5
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
0
5,000
10,000
15,000
20,000
25,000
30,000
ρ (
kg/m
³)
Δp
(P
a)
4 2 5
ṁ (kg/detik)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
Gambar 4.11 menampilkan perbandingan disetiap masing - masing variasi.
Nilai tertinggi sebessar 0,0030 kg/detik ada pada variasi 5 pada variasi beban
0,4 kg dan 0,5 kg. sedangkan nilai terendah ada pada variasi 4 pada variasi
beban 0,4 kg. Hal ini dikarenakan bukaan kran berbeda - beda sesuai varisi yang
dibuat, pada penelitian ini bukaan kran dibuat sama di setiap variasi tetapi nilai
yang dihasilkan mengalami kondisi nilai tertinggi dan terendah atau tidak merata
hal ini dipengaruhi oleh nilai yang berbeda - beda, nilai didapatkan
berdasarkan nilai dan , seperti yang telah di jelaskan pada subab 4.4 bahwa
karena faktor keterbatasan model alat turbin uap impuls, tidak bisa dijaga
dengan merata, dalam tekanan yang sama dengan nilai suhu yang berbeda maka
akan menunjukan nilai massa jenis air yang berbeda, semakin tinggi suhu yang
dihasilkan maka kondisi massa jenis akan semakin ringan atau pada kondisi uap
panas lanjut sedangkan suhu yang hasilkan rendah maka kondisi massa jenis akan
semakin berat atau pada kondisi uap jenuh bahkan air panas.
Faktor yang mempengaruhi efisiensi yang kedua adalah daya , seperti
yang sudah dijelaskan diatas bahwa daya juga merupakan unjuk kerja yang
dihasilkan oleh model alat tubin uap impuls, perbandingan daya output dan input
yang semakin besar akan mengahasilkan nilai efisiensi yang semakin baik, daya
output dalam penggunaanya yang dapat diukur adalah torsi ( ) dan kecepatan ( )
yang dihasilkan alat. Berikut akan dijelaskan mengenai hubungan dan
terhadap model alat tubin uap impuls.
Gambar 4.12 menunjukan nilai rpm dan torsi terhadap daya output. Pada
variasi 4 sebesar 1,105 rpm pada variasi beban 0,3 kg, 820 rpm pada variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
beban 0,4 kg , 627 rpm pada variasi beban 0,5 kg. sebesar 0,058 Nm pada
variasi beban 0,3 kg, 0,085 Nm pada variasi beban 0,4 kg, 0,125 Nm pada variasi
beban 0,5 kg. Pada variasi 2 sebesar 1.531 rpm pada variasi beban 0,3 kg, 1.200
rpm pada variasi variasi beban 0,4 kg, 808 rpm pada variasi beban 0,5 kg.
sebesar 0,067 Nm pada variasi beban 0,3 kg, 0,087 Nm pada variasi beban 0,4
kg, 0,134 Nm pada variasi beban 0,5 kg. Pada variasi 5 sebesar 1.988 rpm pada
variasi beban 0,3 kg, 1.358 rpm pada variasi variasi beban 0,4 kg, 1.000 rpm pada
variasi beban 0,5 kg. sebesar 0,069 Nm pada variasi beban 0,3 kg, 0,102 Nm
pada variasi beban 0,4 kg, 0,137 Nm pada variasi beban 0,5 kg.
Gambar 4.12 Perbandingan dan dengan efek laju alir massa uap masuk
turbin pada variasi 4, 2 , dan 5
Pengertian telah dijelaskan pada subbab 4.4 (variasi tekanan uap masuk turbin).
Gambar 4.12 menunjukan bahwa nilai tertinggi di masing - masing variasi ada
1,1
05
82
0
62
7
1,5
31
1,2
00
80
8
1,9
88
1,3
58
1,0
00
0.0
58
0.0
85
0.1
25
0.0
67
0.0
87
0.1
34
0.0
69
0.1
02
0.1
37
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0
500
1,000
1,500
2,000
2,500
6.7 7.3 8.2 10.7 11.0 11.4 14.3 14.5 14.4
τ (
Nm
)
n (
rpm
)
4 2 5
P out (wattt)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
pada beban 0,5 kg, hal ini dikarenakan nilai selisih dan yang semakin besar
akan mengahasilkan nilai yang besar, nilai selisih dan menunjukan besar
beban putar yang dialami oleh turbin. Sementara itu juga mempengaruhi nilai
yang dihasilkan model alat turbin uap impuls , karena antara dan ada
hubunganya untuk mendapatkan hasil model alat turbin uap impuls, semakin
yang diberikan maka semakin tinggi nilai yang dihasilkan, akan tetapi yang
dihasilkan akan semakin rendah, berbanding terbalik. Dari data hasil unjuk kerja
variasi laju alir massa uap masuk turbin (Gambar 4.8) nilai tidak naik secara
merata melainkan nilai tertinggi ada pada variasi 5 pada variasi beban 0,4 kg,
sedangkan variasi yang diberikan di setiap variasi adalah sama, hal ini
dikarenakan hubungan tinggi rendahnya dan yang dihasilkan, setiap mesin
atau alat akan menghasilkan nilai puncak maksimum sendiri.
4.6 Efek sudut nosel uap masuk turbin
Perbandingan dilakukan pada variasi 2, 6, dan 7 untuk mengetahui unjuk
kerja turbin yang terbaik. Gambar 4.13 menunjukan efisiensi ( ) tertinggi ada
pada variasi 2 sebesar 13,2 % pada variasi beban 0,3kg, 13,8 % pada variasi beban
0,4kg, 14,4 % pada variasi beban 0,5kg. Efisiensi terendah pada variasi 7 sebesar
5,7 % pada variasi beban 0,3kg, 6,6 % pada variasi beban 0,4kg, 6,0 % pada
variasi beban 0,5kg, pada variasi 7 menunjukan nilai efisiensi terhadap beban
tidak naik secara beurutan melainkan nilai efisiensi tertinggi ada pada beban
0,4kg. Variasi 6 memiliki efisiensi sebesar 6,8 % pada variasi beban 0,3kg, 7,3 %
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
pada variasi beban 0,4kg, 8,1 % pada variasi beban 0,5kg. Nilai efisiensi yang
tertinggi akan menunjukan variasi yang paling baik.
Gambar 4.13 Perbandingan efisiensi efek sudut nosel uap masuk turbin pada
variasi 2, 6 , dan 7
Gambar 4.14 Menunjukan hasil daya output ( ) tertinggi ada pada variasi
2 sebesar 10,7 watt pada variasi beban 0,3kg, 11 watt pada variasi beban 0,4kg,
11,4 watt pada variasi beban 0,5kg. Daya output terendah pada variasi 7 sebesar
4,6 watt pada variasi beban 0,3kg, 5,2 watt pada variasi beban 0,4kg, 4,8 watt
pada variasi beban 0,5kg, pada variasi 7 menunjukan nilai daya output terhadap
beban tidak naik secara beurutan melainkan nilai daya tertinggi ada pada beban
0,4kg. Variasi 6 memiliki daya sebesar 5,5 watt pada variasi beban 0,3kg, 5,9 watt
pada variasi beban 0,4kg, 6,5 watt pada variasi beban 0,5kg. Nilai daya yang
tertinggi akan menunjukan variasi yang paling baik.
13.2 13.8
14.4
6.8 7.3
8.1
5.7 6.6
6.0
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
16.0
Ƞ (
%)
2 6 7
Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
Gambar 4.14 Perbandingan daya output efek sudut nosel uap masuk turbin pada
variasi 2, 6 , dan 7
Dari Gambar 4.13 dan 4.14 menunjukan unjuk kerja masing - masing variasi.
Unjuk kerja terbaik ada pada variasi 2 dan unjuk kerja terendah ada pada variasi 7
Tinggi atau rendahnya nilai unjuk kerja alat dipengaruhi oleh beberapa faktor
diantaranya adalah (°C), (m/detik), (m/detik). Berikut dijelaskan lebih
lanjut mengenai faktor - faktor yang mempengaruhi unjuk kerja tiap variasi.
Efisiensi merupakan perbadingan antara output terhadap input dalam suatu
proses. Gambar 4.13 menunjukan efisiensi tertinggi adalah pada variasi 2 yakni
dengan variasi sudut uap nosel masuk turbin 20° pada semua beban, dan turun
secara berutan dengan variasi terendah pada variasi 7 yakni dengan variasi sudut
uap nosel masuk turbin 40°. hal ini disebabkan oleh nilai daya output dan daya
input yang berbeda - beda, berikut akan dijelaskan faktor apa saja yang
mempengaruhi unjuk kerja.
10.7 11.0 11.4
5.5 5.9
6.5
4.6 5.2
4.8
0.0
2.0
4.0
6.0
8.0
10.0
12.0P
ou
t (w
att
)
2 6 7
Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
Pertama adalah pengaruh dari daya input ( ), daya input yang diberikan
turbin diperoleh dari selisih entalpi dan laju alir massa uap persatuan waktu.
karena dalam variasi 2, 6, dan 7 adalah menganalisis sudut nosel uap masuk turbin
maka dalam penelitian ini tekanan uap masuk turbin dan laju alir massa uap
diasumsikan sama dalam setiap variasi.
Gambar 4.15 Perbandingan daya input efek sudut nosel uap masuk turbin pada
variasi 2, 6 , dan 7
Gambar 4.15 menunjukan hasil daya input di setiap masing - masing variasi
yang dihasilkan alat, nilai tertinggi ada pada variasi 7 sebesar 81,8 watt pada
variasi beban 0,3 kg. Daya input terendah ada pada variasi 2 sebesar 79,2 watt
pada variasi beban 0,5 kg. Sedangkan yang lain yaitu pada variasi 2 sebesar 80,8
watt pada variasi beban 0,3 kg, 79,5 watt pada variasi beban 0,4kg. Variasi 6
sebesar 80,8 watt pada variasi beban 0,3 kg, 80,6 pada variasi beban 0,4 kg, 79,9
watt pada variasi beban 0,5 kg. Variasi 7 sebesar 79,4 watt pada variasi beban 0,4
80.8 79.5 79.2 80.8 80.6 79.9 81.8 79.4 79.8
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
P i
n (
watt
)
2 6 7
Variasi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
kg, 79,8 watt pada variasi beban 0,5 kg. Nilai daya yang tertinggi akan
menunjukan variasi yang paling baik. Nilai daya input relatif sama, hal ini
dipengaruhi oleh variasi yang diberikan semua sama yakni variasi tekanan uap
masuk turbin ( ) 300.000 Pa dan laju alir massa uap masuk turbin ( ) 0,0026
kg/detik dengan bukaan kran 270°, akan tetapi di dalam masing - masing variasi
maupun di setiap variasi (Gambar 4.15) menunjukan daya input yang naik dan
turun walaupun nilainya sedikit, hal ini dipengaruhi oleh jumlah air pada ketel uap
yang kemudian akan mempengaruhi nilai suhu uap masuk turbin ( ).
Faktor yang mempengaruhi efisiensi yang kedua adalah daya output, seperti
yang sudah dijelaskan diatas bahwa daya ouput juga merupakan unjuk kerja yang
dihasilkan oleh model alat tubin uap impuls, perbandingan daya output dan input
yang semakin besar akan mengahasilkan nilai efisiensi yang semakin baik, pada
variasi sudut nosel uap masuk turbin daya output akan dianalisis menggunakan
segitiga kecepatan, analisis yang dibuat hanya pada variasi beban 0,3 kg saja
(Gambar 4.16 - 4.18).
Gambar 4.16 Bagan segitiga kecepatan efek sudut nosel uap masuk turbin pada
variasi 2
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
65
Gambar 4.17 Bagan segitiga kecepatan efek sudut nosel uap masuk turbin pada
variasi 6
Gambar 4.18 Bagan segitiga kecepatan efek sudut nosel uap masuk turbin pada
variasi 7
Gambar 4.16, 4.17, dan 4.18 menunjukan segitiga kecepatan masing - masing
variasi, agar dalam penelitian ini lebih mudah melakukan analisis maka dari
segitiga kecepatan pada gambar akan dibuat grafik (Gambar 4.19). Gambar 4.19
menunjukan nilai , dan tertinggi ada pada variasi 2, dengan
sebesar 110,5 m/detik, sebesar 67,2 m/detik dan sebesar 0,18. Variasi
terendah ada pada variasi 7 dengan sebesar 92,4 m/detik, sebesar 69,7
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
66
m/detik dan sebesar 0,09. Variasi 6 sebesar 101,8 m/detik, sebesar
75,7 m/detik dan sebesar 0,11.
Gambar 4.19 Perbandingan , dan beban 0,3 kg efek sudut nosel uap
masuk turbin pada variasi 2, 6 , dan 7
Unjuk kerja terbaik ada pada variasi 2 dan unjuk kerja terendah ada pada variasi 7.
Tinggi atau rendahnya nilai unjuk kerja alat dipengaruhi oleh beberapa faktor
diantaranya adalah (m/detik) dan (m/detik). Berikut dijelaskan lebih
lanjut mengenai faktor - faktor yang mempengaruhi unjuk kerja tiap variasi.
Dalam dasar teori telah dijelaskan untuk turbin tekanan sama nilai maksimum
efisiensi akan dicapai bila nilai adalah 0,5, jika nilai lebih besar atau
lebih kecil dari 0,5 maka nilai efisiensi akan turun. Komponen kecepatan uap
digambar ke dalam arah , besarnya komponen ini adalah untuk mendapatkan
nilai gaya tangensial ( ) yang dihasilkan uap untuk menggerakan turbin, dari
hasil perkalian dengan kecepatan keliling sudu turbin ( ) yang kemudian
110.5
101.8
92.4
67.2
75.7 69.7
0.18
0.11
0.09
0.00
0.02
0.04
0.06
0.08
0.10
0.12
0.14
0.16
0.18
0.20
0
20
40
60
80
100
120
U/C
1 (
m/d
etik
)
C1u
& C
2u
(m
/det
ik)
2 6 7
Variasi c1u c2u u/c1
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
67
akan didapatkan nilai daya output ( ) pada turbin. pada jenis turbin tekanan
sama uap di sudu turbin tekanannya tetap sama hanya alirannya saja yang belok,
jika aliran tanpa gesekan maka kecepatan relatif sudut keluar ( ) sama dengan
kecepatan relatif sudut masuk ( ). Makin tajam belokan sudu turbin, makin
besar nilai yang dihasilkan. Tetapi dalam penelitian ini sudut masuk sudu
( ) dan sudut keluar sudu (
) tidak dapat variasikan, yang dapat divariasikan
adalah sudut nosel uap masuk turbin ( ), sudut yang semakin kecil akan
membuat nilai semakin besar yang berarti dalam hal ini semakin kecil sudut
maka yang dihasilkan akan semakin besar, faktor lain adalah nilai dari
kecepatan mutlak keluar sudu turbin ( ), semakin kecil nilai maka energi sisa
yang terbuang tidak banyak.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
68
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan terhadap variasi tekanan uap,
laju alir massa uap dan sudut nosel uap masuk turbin terhadap unjuk kerja, maka
dapat diambil beberapa kesimpulan diantaranya adalah :
1. Berdasarkan efek tekanan uap masuk turbin, unjuk kerja terbaik terdapat
pada variasi 3 pada beban 0,5 kg yakni daya output sebesar 16 watt dan
efisiensi sebesar 20,4 %.
2. Berdasarkan efek laju alir massa uap masuk turbin dengan bukaan kran,
unjuk kerja terbaik terdapat pada variasi 5 pada beban 0,4 kg dan 0,5 kg
yakni daya output sebesar 14,5 watt dan efisiensi sebesar 15 %.
3. Berdasarkan efek sudut nosel uap masuk turbin, unjuk kerja terbaik
terdapat pada variasi 2 pada beban 0,5 kg yakni daya output sebesar 11,4
watt dan efisiensi sebesar 14,4 %.
5.2 Saran
Berdasarkan serangkaian penelitian yang telah dilakukan, ditemukan
beberapa hambatan. Untuk penelitian selanjutnya penulis menganjurkan beberapa
perbaikan diantaranya adalah :
1. Perlu dilakukan kontrol jumlah air yang ada pada tabung ketel uap.
2. Perlu pembuatan komponen alat agar nilai tekanan uap keluar dari turbin
dapat diketahui.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
69
3. Perlu memperhitungankan kapasitas ketel uap dengan turbin yang
digunakan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
70
DAFTAR PUSTAKA
Arif. M.S, Margianto, Marlina. E. 2017. Pengaruh Putaran Runner Terhadap Daya
Listrik yang Dihasilkan Dengan Memvariasikan Ukuran Nozzle Pada Prototype
Turbin Pelton. Universitas Islam Malang.
Dietzel, Fritz, Dipl. Ing,. 1980. Turbin Pompa dan Kompresor, Jakarta, Penerbit
Erlangga.
Prabawa. H.P, Mugisidi, Yusuf M.D, Heriyani.O. 2016. Pengaruh Variasi Ukuran
Diameter Nozzle Terhadap Daya dan Efisiensi Kincir Air Sudu Datar. Program
Studi Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Prof. Dr. HAMKA, Jakarta
Timur.
Priangkoso. T, Mustaqim. A, Heriyanto, Malik. A. 2017. Uji Efisiensi Turbin
Pelton dengan Sudu Setengah Pipa Elbow. Jurusan Teknik Mesin, Fakultas
Teknik, Universitas Wahid Hasyim. Momentum, Vol. 13, ISSN 0216-7395.
Risqiawan. D.D, Putra.A.B.K. 2013. Studi Eksperimen Perbandingan Pengaruh
Variasi Tekanan Inlet Turbin dan Variasi Pembebanan Terhadap Karakteristik
Turbin Pada Organic Rankine Cycle.. Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknologi
Industri, Institut Teknologi Sepuluh November (ITS). JURNAL TEKNIK
POMITS Vol. 2, No. 3, (2013) ISSN: 2337-3539 (2301-9271 Print)
Sari.S.P, Yusuf.R. 2015. Pengaruh Jarak dan Ukuran Nozzle Pada Putaran Sudu
Terhadap Daya Listrik Turbin Pelton. Teknik Mesin Universitas Gunadarma.
Soelaiman, Sofyan, Priyanto. N. 2009. Analisa Prestasi Kerja Turbin Uap Pada
Beban yang Bervariasi. Universitas Muhammadiyah Jakarta.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
71
LAMPIRAN
Lampiran 1. Tabel uap A-6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
72
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
73
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
74
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
75
Lampiran 2. Foto model alat turbin uap impuls
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI