TUGAS AKHIRSTUDI EKSPERIMENTAL DAN RANCANG BANGUN GUIDE VANE PADA NOSEL TURBIN CROSS-FLOW BERBASIS COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)

Oleh : Sugeng Permadi (2405.100.044)

Pembimbing I : Ir. Sarwono, M. MT.Pembimbing II : Ridho Hantoro, ST. MT.

SistematikaSistematika LaporanLaporan

PendahuluanPendahuluan�� Latar Latar belakangbelakang�� PermasalahanPermasalahan�� TujuanTujuan�� Batasan Batasan MasalahMasalah

Landasan Landasan TeoriTeoriMetodologiMetodologi�� Diagram Diagram aliralir�� Rancang Rancang bangunbangun & & EksperimenEksperimen�� SimulasiSimulasi

Hasil Hasil eksperimeneksperimen & & simulasisimulasiKesimpulanKesimpulan

ENDEND DataData

Latar Latar BelakangBelakang

�� Turbin air Turbin air BankiBanki (Cross(Cross--flow flow turbinturbin))

�� TurbinTurbin CrossCross--flowflow desaindesain JLAJLA..

�� BentukBentuk noselnosel mempengaruhimempengaruhi performaperforma turbinturbin..

BACKBACK

TujuanTujuan

�� Dapat Dapat mengetahuimengetahui pengaruhpengaruh jenisjenis airfoilairfoil sebagaisebagai guide guide

vanevane terhadapterhadap noselnosel turbinturbin crosscross--flowflow dengandengan

menggunakanmenggunakan Computational Fluid DynamicsComputational Fluid Dynamics..

�� DapatDapat mengetahuimengetahui pengaruhpengaruh sudutsudut kemiringankemiringan guide guide

vanevane padapada noselnosel terhadapterhadap efisiensiefisiensi turbinturbin crosscross--flowflow..

�� DapatDapat membuatmembuat rancangrancang bangunbangun minimini--plant plant daridari noselnosel

turbinturbin crosscross--flowflow..

BACKBACK

PermasalahanPermasalahan

�� Bagaimana membuat rancang bangun Bagaimana membuat rancang bangun

minimini--planplantt dari nosel turbin dari nosel turbin crosscross--flowflow..

�� BagaimanaBagaimana mengetahuimengetahui pengaruhpengaruh jenisjenis

guide vane guide vane padapada noselnosel terhadapterhadap efisiensiefisiensi

turbinturbin..

BACKBACK

Batasan Batasan MasalahMasalah

• Desain turbin cross-flow yang digunakan merupakan tipe JLA

• Software Computional Fluid Dynamicsyang digunakan adalah Fluent 6.2.16 danGambit.6.2.

BACKBACK

Turbin Air Banki (Cross-flow Turbine)

� Turbin Cross-flow merupakan tipe turbin air yang ditemukan oleh A.G.M Mitchell pada tahun 1900.

� Tahun 1916 s/d 1918, Donat Banki menulis paper mengenail cross-flow turbine yang berjudul “Neue Wasserturbine”. Berdasarkan paper Banki, efisiensi cross-flow turbine dapat mencapai +80%.

BACK

Airfoil

� Chord: jarak antara leading edge dan trailing edge.� Chord line :garis lurus yang menghubungkan leading edge

dengan trailing edge.

� Maximum thickness : jarak maksimal antara permukaan atas danbawah.

BACK

Sudut Serang (angle of attack) Airfoil

Sudut serang (α)BACK

CFD Fluent

BACKDiagram Alir CFD FLUENT

Gambit

Gambit overview diagram

Diagram Alir Penelitian

BACK

Diagram Alir Penelitian

BACK

Mulai

Literatur

Koefisien Cl dan Cd

Perubahan

Airfoil, sudut

serang

Simulasi Dengan

Menggunakan CFD

Koefisien Cl dan Cd

Sesuai?

Ya

Tidak

Mencari koefisien Cl

dan Cd dari guide

vane pada nozzle

turbin cross-flow

Memilih 2 airfoil

alternatif dari

database airfoil

Diagram Alir PenelitianMulai

Kesimpulan

Tidak

Literatur

Sesuai?

Dibandingkan

Analisa Dimensi

Hasil

simulasi

Simulasi mini

plan pada Fluent

Ya

BACK

Diagram Alir Penelitian

Mulai

Pembuatan

Plan

Kesimpulan

Analisa Dimensi

Hasil

eksperim

en

Pengujian Plan

Literatur

Dibandingkan

dengan hasil

simulasi

BACK

Drawing Mini-plant

Gambar desain mini-plan pada AutoCAD

BACK

Eksperimen

Skema sistem saat eksperimen BACK

Rumus Perhitungan Tekanan Pada Sensor

wghP ρ=

Dimana :P : tekanan (pascal)ρ : massa jenis air g : percepatan gravitasi (m/s2)hw : ketinggian dari selang U

BACK

Airfoil sebagai alternatif guide vane

a b

(a) airfoil tipe FX-69PR-281 dan (b) tipe Kennedy and Marsden

BACK

PerhitunganPerhitungan EfisiensiEfisiensi TurbinTurbin

HgQPF ρ=60

N2PR

πτ=

F

R

P

P=η

Perhitungan Efisiensi Turbin

Daya Fluida Daya Turbin

BACKBACK

Kesimpulan

• Jenis airfoil mempengaruhi tekanan dan efisiensi dari turbin. Efisiensi semakin menurun seiring dengan kenaikan sudut serang dari airfoil yang digunakan sebagai guide vane pada nosel cros-flow (kecuali pada airfoil tipe FX-69-PR-821). Sedangkan untuk hasil simulasi tekanan semakin naik baik tekanan statik maupun total pada input dan output. Dari kontur hasil simulasi didapatkan bahwa kecepatan aliran terbesar terjadi pada guide vane dengan airfoil tipe FX-69-PR-821 pada sudut serang 27 derajat. Sedangkan kecepatan terkecil terjadi pada guide vane JLA dengan sudut serang 27 derajat.

• Efisiensi terbesar hasil eksperimen yaitu 21.79%, terjadi pada guide vane yang menggunakan airfoil tipe Kennedy and Marsden pada sudut 140. Efisiensi terkecil 10.91%, terjadi pada guide vane tipe FX-89-PR-821 pada sudut 14 derajat. Sedangkan untuk data torsi hasil simulasi didapatkan efisiensi terbesar terdapat pada guide vane dengan airfoil FX-69-PR-821 pada sudut 27 derajat sebesar 16.83%, sedangkan efisiensi terendah yaitu 6.23% terjadi pada guide vane dengan jenis airfoil FX-69-PR-821 pada sudut 14 derajat.

� Telah dibuat guide vane pada nozzle turbin cross-flow berdasarkan desain JLA, dengan skala diperkecil (mini-plant).

BACK

TERIMA KASIHTERIMA KASIH……

BACKBACK