teori-dasar-aliran

TEORI DASAR ALIRAN
Air yang mengalir mempunyai energi yang dapat digunakan untuk
memutar roda turbin, karena itu pusat-pusat tenaga air dihubungkan
disungai-sungai dan di pegunungan- pegunungan. Pusat tenaga air
tersebut dapat dibedakan dalam 2 golongan, yaitu pusat tenaga air
tekanan tinggi dan pusat tenaga air tekanan rendah.
Menunjukan bagan pusat tekanan tinggi, dari sini dapat diketahui
bahwa dengan didirikanya bendungan di daerah yang tinggi akan
terdapat sebuah reservoar air yang cukup besar. Dengan
menggunakan pipa, air tersebut dialirkan ke rumah pusat tenaga.
Yang dibangun di bagian bawah bendungan. Dan di dalam rumah
tersebut telah dipasang dua buah nosel turbin pelton, lewat nosel
itulah air akan menyemprot keluar dan menggerakkan roda turbin,
kemudian baru air dibuang ke sungai.
Dari selisih tinggi permukaan air atas TPA
dan permukaan air bawah TPB terdapat
tinggi air jatuh H. Dengan menggunakan
rumus- rumus mekanika fluida, daya
turbin, luas penampang lintang saluran
dan dimensi bagian- bagian turbin lainnya
serta bentuk energi dari aliran air dapat
ditentukan.
DAYA YANG DIHASILKAN TURBIN
Dari kapasitas dan tinggi air jatuh H dapat diperoleh daya
yang dihasilkan turbin
P=
.
V . ρ . g . H .ηT
P dalam kW, bila
.
Vm
3/
detik ρ kg / m3 ; g m / detik2 H m ;
Sebab :
m
s
3
kg m
m 3 det 2
=
Nm
det
J
=
det
= watt
Note: 1000 W = 1 kW
m =
kg m m
2
det
det
Bila massa aliran dan tinggi air jatuh telah diketahui, maka daya yang
dihasilkan
.
P=
m
. g . H .ηT
Petunjuk : pada turbin air biasanya diketahui kapasitas air , tetapi pada
turbin uap dan gas diketahui jumlah massa fluida ( uap dan gas ) m
yang dialirkan, di antara kedua satuan tersebut terdapat hubungan:
.
.
m
V=
.

.
V = mv
kg
ρ
3
m
kerapatan
m3
v
kg
volume spesifik
Besarnya harga kerapatan dan volume spesifik cairan praktis tidak
berubah, sedangkan untuk gas dan uap sangat tergantung kepada
tekanan dan temperatur.
Perhitungan daya yang dihasilkan turbin dari
faktor kerja spesifik Y dan massa aliran m
adalah
.
P = m . Y. ηT
PENENTUAN LUAS PENAMPANG
SALURAN
Diameter pipa dan luas penampang lintang saluran dalam turbin dapat
dihitung dengan menggunakan persamaan kontinuitas. Yang dimaksud
dengan luas penampang lintang saluran adalah suatu luasan
permukaan irisan saluran yang dibuat tegak lurus dengan arah aliran
cairan.
Dengan diketahuinya luas penampang lintang
saluran A dan kecepatan c, maka kapasitas air
yang mengalir .
.
.
V = A . c Dari sini didapat A  V / c
Bila m adalah massa air yang mengalir, maka
.
.
.
V =mv=
m

Jadi persamaan air yang mengalir menjadi:
.
.
.
V =mv=
m

=Ac
Persamaan energi
p
2
c
W  m.g.z  m.  m. Nm

2
Persamaan spesifik energi
W  g .z 
p


2
c
2
 kons.Nm / kg
Persamaan Bernoulli tentang ketinggian
2
p
c
H  z

 konst.m
 .g 2 g
Z = merupakan ketinggian dari suatu
tempat yang dipakai sebagai orientasi.
Tinggi tekanan
p
 .g
2
Tinggi kecepatan
c
2g
Jadi persamaan Bernoulli dapat dikatakan
sebagai berikut :
 Pada
tiap saat dan tiap posisi yang
ditinjau dari suatu aliran didalam
pipa tanpa gesekan yang tidak
bergerak, akan mempunyai jumlah
energi potensial, energi
tekanan,dan energi kecepatan yang
sama besarnya.
Persamaan Bernoulli bentuk
umum
Persamaan umum kecepatan aliran
C=√2g.∆h
1.2 PERUBAHAN BENTUK ENERGI
Dari rumus-rumus yang
telah dijelaskan
sebelumnya menunjukkan
bahwa pada air aliran
tertutup perubahan energi
yang terkandung, yaitu
energi tekan yang
berubah menjadi energi
kecepatan dan
sebaliknya. Dan kemudian
energi yang berasal dari
energi potensial tersebut
digunakan untuk
memutar roda turbin.
Energi potensial
Energi tekan
Energi kecepatan
Turbin air
Contoh Persoalan

Diketahui tinggi air jatuh H = 20 m, dengan
kapasitas aliran air V = 10 m3/det.
Posisi
0
1
2
3
4
z
m
20
13,6
4,9
1,8
0
d
m
1,51
0,94
0,76
0,80
A
m2
∞
1,79
0,70
0,46
0,5
c
C2/2g
m/det
m
0
0
5,6
1,6
14,3 10,4
21,7 24,0
19,8
20
p/ρg
m
0
4,8
4,7
-5,8
0
Skema Head potensial, Head kecepatan dan
Head tekan
Penyelesaian Hc4, c4
z0 + p0/(ρ.g) + c02/2g =
z4+p4/(ρ.g)+c42/2g
20 +
0
+ 0 = 0 + 0
Hc4 = 20 m
c42/2g = 20 m
c4 = √(2 . 9,81 . 20)
c4 = 19,8 m/det
+
Hc4
Penyelesaian A4, d4
V = A4 . c4
c4 = V / A4
A4 = 10 / 19,8
A4 = 0,505 m2
d4 = √((4 . 0,505)/π)
d4 = 0,804 m
Penyelesaian c3, Hc3, Hp3
V / A3 = c3 = 21,7 m/det
Hc3 =21,72 /(2 . 9,81)
Hc3 = 24 m
z3 + p3/(ρ.g) + c32/2g = z4+p4/(ρ.g)+c42/2g
1,8 + Hp3 + 24
= 0 + 0 + 20
Hp3 = - 5,8 m
Penyelesaian c2, Hc2, Hp2
V / A2 =
c2 = 14,3 m/det
Hc2 =14,32 /(2 . 9,81)
Hc2 = 10,4 m
z2 + p2/(ρ.g) + c22/2g = z4+p4/(ρ.g)+c42/2g
4,9 + Hp2 + 10,4 = 0 + 0 + 20
Hp2 = 4,7 m
Penyelesaian c3, Hc3, Hp3
V / A1 =
c1 = 5,6 m/det
Hc1 =5,62 /(2 . 9,81)
Hc1 = 1,6 m
z1 + p1/(ρ.g) + c12/2g = z0+p0/(ρ.g) +c02/2g
13,6 + Hp1 + 1,6 = 20 + 0 + 0
Hp1 = 4,8 m
DISUSUN OLEH :
– JIMMY NOREL
(015214066)
– J B KARISMA P
(035214043)
– LORENSIUS HENDRI
(035214057)
Terima Kasih