i
UNJUK KERJA TURBIN UAP IMPULS SATU
TINGKAT MENGGUNAKAN TIGA NOSEL
SKRIPSI
Untuk memenuhi sebagian persyaratan mencapai
derajat sarjana S-1 Teknik Mesin
Oleh :
TRI ADI AGUNG HADINATA
NIM : 155214127
PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI
UNIVERSITAS SANATA DHARMA
YOGYAKARTA
2019
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ii
THE PERFORMANCE OF ONE-LEVEL IMPULSE
TURBINES USING THREE NOZZELS
FINAL PROJECT
As partial fullfilment of the requirement
to obtain the sarjana teknik degree in Mechanical Engineering
by :
TRI ADI AGUNG HADINATA
Student Number : 155214127
DEPARTMENT OF MECHANICAL ENGINEERING
FACULTY OF SCIENCE 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
Ketel uap merupakan suatu alat untuk menghasilkan uap pada tekanan dan
temperatur tinggi. Orifice, turbin, dan dinamometer terdapat pada proses yang di
lakukan pada alat ini. Perubahan dari fase cair menjadi uap dilakukan dengan
memanfaatkan energi panas yang didapatkan dari pembakaran bahan bakar.
Sedangkan turbin adalah suatu perangkat yang mengkonversikan energi uap yang
bertemperatur tinggi dan tekanan tinggi menjadi energi mekanik (putaran) ekspansi
uap yang dihasilkan dari sudu-sudu putaran pada turbin impuls.
Manfaat dari pembuatan ketel uap ini yaitu dapat mengetahui unjuk kerja pada
turbin dan kita dapat mengetahui seberapa besar kekuatan pengereman pada
dinamometer pada alat ketel uap. Tujuan penelitian ini adalah (a) menganalisis
tekanan masuk turbin terhadap unjuk kerja, (b) menganalisis laju aliran massa
terhadap unjuk kerja, (c) menganalisis pengaruh sudut nosel terhadap unjuk kerja.
Penelitian diawali dengan membuat tiga variasi, yaitu (1) variasi tekanan (2)
variasi laju aliran massa dan (3) variasi sudut nosel. Pengambilan data dari ketiga
variasi tersebut dilakukan secara bersamaan pada hari yang sama. Mesin ketel uap
ini bersifat menghasilkan pengereman pada dinamometer. Dari hasil penelitian
diperoleh : (a) tekanan masuk turbin terbaik terdapat pada variasi 3, beban 0,5 kg,
tekanan 400.000Pa dengan efisiensi 1,123%, (b) laju aliran massa terbaik terdapat
pada variasi 5, 0,0030 kg/detik dengan efisiensi 1,290%, (c) sudut nosel terbaik
terdapat pada variasi 7, sudut nosel 40⁰ dengan efisiensi 1,043%.
Kata kunci : efisiensi, ketel uap, turbin uap impuls, dinamometer rem tali, orifice
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
ix
ABSTRACT
A Steam boilers is a device for producing steam at high pressures and
temperatures. Orifice, turbines, and dynamometers in the process carried out on this
device. Changes from the liquid phase to steam are carried out by utilizing the heat
energy obtained from burning fuel. Whereas the turbine is a device that converts
high-temperature and high-pressure steam energy into mechanical energy (rotation)
of the expansion of steam produced from the round blades on the impulse turbine.
The solution to making this boiler is to know the performance of the turbine and
we can know how much braking power the dynamometer is on the boiler. The
purpose of this study is (a) To analyze the turbine inlet pressure on performance,
(b) Analyze the mass flow rate of performance, (c) Analyze the effect of the nozzle
angle on performance.
The study begins by making three variations, namely (1) pressure variations (2)
variations in mass flow rates and (3) variations in nozzle angles. Retrieving data
from all three variations was carried out simultaneously on the same day. This steam
boiler machine produces braking on the dynamometer. From the results of the
study: (a) the best turbine inlet pressure is in variation 3, load 0,5 kg, pressure
400,000 Pa with efficiency of 1,123%, (b) the best mass flow rate is in variation 5,
0,0030 kg / sec with an efficiency of 1.290%, (c) the best nozzle angle is in variation
7, the nozzle angle is 40⁰ with an efficiency of 1.043%.
Keywords: efficiency, steam boiler, impulse steam turbine, rope brake
dynamometer, orifice
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
x
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. Ir. F.A. Rusdi Sambada, M.T. selaku Dosen Pembimbing Skripsi.
4. Stefan Mardikus, M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik.
5. Doddy Purwadianto, S.T., M.T., selaku Kepala Laboratorium Energi Teknik
Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma.
6. Wasis dan Sri Puji Astuti sebagai orang tua saya yang selalu memberi
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xii
DAFTAR ISI
HALAMAN JUDUL ............................................................................................... i
TITTLE PAGE ........................................................................................................ ii
LEMBAR PERSETUJUAN ................................................................................. iii
LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................. iv
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ............................................................... v
LEMBAR PERYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ................................ vi
ABSTRAK ............................................................................................................ vii
ABSTRACT ............................................................................................................ ix
KATA PENGANTAR ............................................................................................ x
DAFTAR ISI ......................................................................................................... xii
DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN ...................................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ..........................................................................................1
1.2 Identifikasi Masalah ..................................................................................2
1.3 Rumusan Masalah .....................................................................................2
1.4 Batasan Masalah ........................................................................................2
1.5 Tujuan Dan Manfaat Penelitian .................................................................3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................. 4
2.1 Landasan Teori ..........................................................................................4
2.2 Penelitian Terdahulu ................................................................................16
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ............................................................... 18
3.1 Metode Penelitian ....................................................................................18
3.2 Deskripsi Alat Penelitian .........................................................................19
3.3 Variasi Alat Penelitian .............................................................................21
3.4 Prosedur Penelitian ..................................................................................22
3.5 Variabel Penelitian ..................................................................................23
3.6 Prosedur Pengolahan Data .......................................................................24
3.7 Komponen Alat Pendukung ....................................................................24
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .................................................................. 27
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiii
4.1 Hasil Penelitian ........................................................................................27
4.2 Data ∆𝑝, 𝜌𝑢𝑎𝑝, ℎ𝑒𝑛𝑡𝑎𝑙𝑝𝑖 ṁ𝑙𝑎𝑗𝑢 𝑎𝑙𝑖𝑟 𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 ........................................29
4.3 Unjuk Kerja .............................................................................................30
4.4 Efek Variasi Tekanan Uap Masuk Turbin Terhadap Unjuk Kerja ..........32
4.5 Efek laju aliran massa masuk turbin 0,0029, 0,0030, dan 0,0031 kg/detik
dengan variasi daya dan efisiensi terhadap unjuk kerja..........................41
4.6 Efek variasi sudut nosel masuk turbin 20º, 30º, 40º dengan variasi daya
dan efisiensi terhadap unjuk kerja. ..........................................................49
BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN ..................................................................... 57
5.1 KESIMPULAN .......................................................................................57
5.2 SARAN ...................................................................................................57
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................................. 59
LAMPIRAN................................................................................................................... 60
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2. 1 Siklus rankine ......................................................................................5
Gambar 2. 2 Diagram T-s.........................................................................................6
Gambar 2. 3 Ketel uap pipa api ................................................................................7
Gambar 2. 4 Ketel uap pipa air ................................................................................8
Gambar 3. 1 Alur penelitian...................................................................................18
Gambar 3. 2 Skema Alat........................................................................................19
Gambar 3. 3 Tachometer........................................................................................24
Gambar 3. 4 Termokopel.......................................................................................25
Gambar 3. 5 Pengukur Tekanan.............................................................................26
Gambar 4. 1 Hubungan Efisiensi dengan beban setiap variasi..............................32
Gambar 4. 2 Hubungan 𝑃𝑜𝑢𝑡 dengan beban setiap variasi.....................................33
Gambar 4. 3 Hubungan 𝑃𝑖𝑛 dengan beban setiap variasi.......................................34
Gambar 4. 4 Hubungan torsi dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡..............................................................35
Gambar 4. 5 Hubungan putaran turbin dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡..............................................36
Gambar 4. 6 Hubungan 𝑃𝑖𝑛 dengan ℎ𝑖𝑛.................................................................37
Gambar 4. 7 Hubungan ℎ𝑖𝑛 dengan 𝑇𝑖𝑛.................................................................38
Gambar 4. 8 Hubungan 𝑝𝑖𝑛 dengan ℎ𝑖𝑛.................................................................39
Gambar 4. 9 Hubungan Efisiensi dengan beban setiap variasi..............................41
Gambar 4. 10 Hubungan 𝑃𝑜𝑢𝑡 dengan beban setiap variasi...................................42
Gambar 4. 11 Hubungan 𝑃𝑖𝑛 dengan beban setiap variasi.....................................43
Gambar 4. 12 Hubungan torsi dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡............................................................44
Gambar 4. 13 Hubungan putaran turbin dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡............................................45
Gambar 4. 14 Hubungan 𝑃𝑖𝑛 dengan ṁ.................................................................46
Gambar 4. 15 Hubungan ṁ dengan 𝛥𝑝..................................................................47
Gambar 4. 16 Hubungan ṁ dengan ρ....................................................................48
Gambar 4. 17 Hubungan Efisiensi dengan beban setiap variasi............................49
Gambar 4. 18 Hubungan 𝑃𝑜𝑢𝑡 dengan beban setiap variasi...................................50
Gambar 4. 19 Hubungan 𝑃𝑖𝑛 dengan beban setiap variasi.....................................51
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xv
Gambar 4. 20 Segitiga kecepatan pada variasi 2, sudut nosel 20⁰, tekanan
300.000Pa, laju aliran massa 0,0029 kg/detik.................................52
Gambar 4. 21 Segitiga kecepatan pada variasi 6, sudut nosel 30⁰, tekanan
300.000Pa, laju aliran massa 0,0030 kg/detik................................52
Gambar 4. 22 Segitiga kecepatan pada variasi 7, sudut nosel 40⁰, tekanan
300.000Pa, laju aliran massa 0,0031 kg/detik................................52
Gambar 4. 23 Perbandingan 𝑃𝑜𝑢𝑡 dan Pu dengan beban 0,3kg pada variasi 2.......54
Gambar 4. 24 Perbandingan 𝑃𝑜𝑢𝑡 dan Pu dengan beban 0,3kg pada variasi 6.......54
Gambar 4. 25 Perbandingan 𝑃𝑜𝑢𝑡 dan Pu dengan beban 0,3kg pada variasi 7.......54
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 3. 1 variasi pada penelitian ...........................................................................23
Tabel 4. 1 Variasi Tekanan 250.000Pa, 300.000Pa dan 400.000Pa, pada variasi 1,
2,dan 3...................................................................................................27
Tabel 4. 2 Variasi laju aliran massa 0,0028 kg/detik, 0,0029 kg/detik, dan 0,0030
kg/detik, pada variasi 4, 2, dan 5..........................................................28
Tabel 4. 3 Variasi sudut nosel 20⁰, 30⁰, 40⁰ pada variasi 2, 6, dan 7....................28
Tabel 4. 4 Variasi Tekanan 250.000Pa, 300.000Pa dan 400.000Pa, pada variasi 1,
2,dan 3...................................................................................................29
Tabel 4. 5 Variasi laju aliran massa 0,0028 kg/detik, 0,0029 kg/detik, dan 0,0030
kg/detik, pada variasi 4, 2, dan 5..........................................................30
Tabel 4. 6 Variasi sudut nosel 20⁰, 30⁰, 40⁰ pada variasi 2, 6, dan 7....................30
Tabel 4. 7 Variasi Tekanan 250.000Pa, 300.000Pa dan 400.000Pa, pada variasi 1,
2,dan 3...................................................................................................31
Tabel 4. 5 Variasi laju aliran massa 0,0028 kg/detik, 0,0029 kg/detik, dan 0,0030
kg/detik, pada variasi 4, 2, dan 5..........................................................31
Tabel 4. 6 Variasi sudut nosel 20⁰, 30⁰, 40⁰ pada variasi 2, 6, dan 7....................32
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
xvii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Tabel uap A-6 ....................................................................................60
Lampiran 2. Foto ketel uap ....................................................................................64
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Di dunia yang semakin modern ini perubahan terjadi di berbagai bidang politik,
ekonomi, sosial, budaya, transportasi, telekomunikasi, termasuk ilmu pengetauhan
dan teknologi. Masalah yang terjadi adalah semakin meningkatnya konsumsi listrik
di Indonesia yang mencapai 10.000 MW tahun 2014 sampai saat ini. Di dalam
dunia teknologi sekarang ini, khususnya teknologi pembangkit listrik tenaga uap
terdapat dua sistem alat pembangkit yang saling berhubungan antara lain sistem
ketel uap dan sistem turbin.
Ketel uap merupakan suatu alat untuk menghasilkan uap pada tekanan dan
temperatur tinggi. Perubahan dari fase cair menjadi uap dilakukan dengan
memanfaatkan energi panas yang didapatkan dari pembakaran bahan bakar.
Sedangkan turbin adalah suatu perangkat yang mengkonversikan energi uap yang
bertemperatur tinggi dan tekanan tinggi menjadi energi mekanik (putaran) ekspansi
uap yang dihasilkan tergantung dari sudu-sudu putaran pada turbin impuls.
Orifice adalah sebuah perangkat yang digunakan untuk mengukur laju aliran
fluida. Menggunakan prinsip yang sama sebagai venturi nosel, yaitu prinsip
Bernoulli yang menyatakan bahwa ada hubungan antara tekanan fluida dan
kecepatan fluida. Ketika meningkatkan kecepatan, tekanan berkurang dan
sebaliknya.
Pembuatan alat ini bertujuan untuk dapat mengetauhi kelayakan pada turbin
satu tingkat tiga nosel yang akan digunakan dan efisiensi yang dihasilkan. Agar
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
2
pada saat uap menuju ke turbin, turbin memiliki ketahanan yang kuat dan
mempunyai daya tampung uap yang baik saat mendorong turbin. Sebab jika bahan
yang digunakan pada turbin tidak sesuai, kerja uap yang menuju ke turbin tidak
efisien, dikarnakan uap tidak sepenuhnya menggerakan turbin.
Manfaat yang akan diperoleh yaitu mengetahui torsi, daya, beban pengereman,
dan efisiensi yang dimanfaatkan untuk mengetahui beban pengereman, dengan cara
memanfaatkan uap dari ketel uap mengalir melalui pipa masuk ke orifice dan
mengerakan turbin menuju sudu putaran pada sudu-sudu turbin implus dan berapa
kg pembebanan pengereman yang dihasilkan.
1.2 Identifikasi Masalah
Sistem dan proses kerja ketel uap, turbin, orifice, dinamometer rem tali dalam
sistem yang terjadi pada alat. Kelayakan turbin yang akan digunakan pada ketel
uap, aliran orifice, dan dinamometer rem tali pada saat pengambilan data. Secara
keseluruhan akan diteliti pada variasi tekanan yang terbaik pada unjuk kerja, laju
aliran massa yang terbaik pada unjuk kerja dan sudut nosel yang terbaik pada unjuk
kerja.
1.3 Rumusan Masalah
1. Bagaimana efek tekanan masuk turbin terhadap unjuk kerja.
2. Bagaimana efek laju aliran massa terhadap unjuk kerja.
3. Bagaimana efek sudut nosel terhadap unjuk kerja.
1.4 Batasan Masalah
a. Gaya gesek pada sistem turbin diabaikan.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
3
b. Sistem turbin menggunakan teori siklus rankine, tetapi di alat ini tidak
menggunakan kondensor dan pompa seperti pada teori.
c. Sistem yang digunakan adalah sistem terbuka.
d. Suhu di dalam ketel uap diukur dari tabung ketel uap.
e. Diasumsikan proses uap yang berjalan secara ideal.
f. Suhu pada orifice diukur dari bagian luar orifice.
g. Pipa yang digunakan adalah pipa paralon plastik khusus dengan diameter
0,5 inci.
h. Debit pada setiap nosel diasumsikan sama.
1.5 Tujuan Dan Manfaat Penelitian
Tujuan dari penelitian ini adalah :
a. Menganalisis efek tekanan masuk turbin pada unjuk kerja.
b. Menganalisis efek laju aliran massa masuk turbin pada unjuk kerja.
c. Menganalisis seberapa besar efek pengaruh sudut nosel pada unjuk kerja.
Manfaat dari penelitian ini adalah :
a. Hasil penelitian dapat digunakan untuk menambah kasanah ilmu
pengetahuan tentang ketel uap, turbin, dinamometer rem tali,dan orifice
untuk ditempatkan di perpustakaan.
b. Hasil penelitian dapat digunakan sebagai referensi para peneliti dalam
merancang dan membuat mesin ketel uap ini.
c. Mesin hasil penelitian dapat dipergunakan sebagai model mesin yang dapat
dipergunakan untuk mengetahui pembebanan pengereman dan efisiensi
alat.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
4
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Landasan Teori
Ketel Uap adalah suatu bejana atau wadah yang di dalamnya berisi air atau
fluida lain untuk dipanaskan. Energi panas dari fluida tersebut selanjutnya
digunakan untuk berbagai macam keperluan, seperti untuk turbin uap, pemanas
ruangan , mesin uap, dan lain sebagainya. Secara proses konversi energi, ketel uap
memiliki fungsi untuk mengkonversi energi kimia yang tersimpan di dalam bahan
bakar menjadi energi panas yang tertransfer ke fluida kerja.
Bejana bertekanan pada boiler umumnya menggunakan bahan baja dengan
spesifikasi tertentu yang telah ditentukan dalam standar ASME (The ASME Code
Boilers), terutama untuk penggunaan ketel uap pada industri-industri besar
(Suprianto 2015). Dalam sejarah tercatat berbagai macam jenis material digunakan
sebagai bahan pembuatan ketel uap seperti tembaga, kuningan, dan besi cor. Namun
bahan-bahan tersebut sudah lama ditinggalkan karena alasan ekonomis dan juga
ketahanan material yang sudah tidak sesuai dengan kebutuhan industri.
Panas yang diberikan kepada fluida di dalam ketel uap berasal dari proses
pembakaran dengan berbagai macam jenis bahan bakar yang dapat digunakan,
seperti kayu, batu bara, solar atau minyak bumi, dan gas. Dengan adanya kemajuan
teknologi, energi nuklir pun juga digunakan sebagai sumber panas pada ketel uap.
Ada beberapa jenis ketel uap. Pot Boiler atau Haycock Boiler merupakan ketel
uap dengan model paling sederhana dalam sejarah, mulai dari diperkenalkan pada
abad ke 18, dengan menggunakan volume air besar tetapi hanya bisa memproduksi
pada tekanan rendah. Ketel uap ini menggunakan bahan bakar kayu dan batu bara.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
5
Ketel uap ini tidak bertahan lama penggunaannya karena efisiensinya sangat
rendah.
Gambar 2. 1 Siklus rankine
Sumber : (http://artikel-teknologi.com/siklus-rankine/)
Air menjadi fluida kerja siklus rankine dan mengalami siklus tertutup artinya
secara konstan air pada akhir proses siklus masuk kembali ke proses awal siklus.
Pada siklus rankine, air ini mengalami empat proses sesuai dengan Gambar 2.1.
Proses C-D: Fluida kerja dipompa dari tekanan rendah ke tinggi, dan pada proses
ini fluida kerja masih berfase cair sehingga pompa tidak membutuhkan input tenaga
yang terlalu besar. Proses ini dinamakan proses kompresi-isentropik karena saat
dipompa, secara ideal tidak ada perubahan entropi yang terjadi. Proses D-F: Air
bertekanan tinggi tersebut masuk ke boiler untuk mengalami proses selanjutnya,
yaitu dipanaskan secara isobarik (tekanan konstan). Sumber panas didapatkan dari
luar seperti pembakaran batubara, solar, atau juga reaksi nuklir. Di ketel uap air
mengalami perubahan fase dari cair, campuran cair dan uap, serta 100% uap kering.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
6
Proses F-G: Proses ini terjadi pada turbin uap. Uap air kering dari boiler masuk ke
turbin dan mengalami proses ekspansi secara isentropik. Energi yang tersimpan di
dalam uap air dikonversi menjadi energi gerak pada turbin. Proses G-C: Uap air
yang keluar dari turbin uap masuk ke kondensor dan mengalami kondensasi secara
isobarik. Uap air diubah fasenya menjadi cair kembali sehingga dapat digunakan
kembali pada proses siklus. Siklus rankine hanya digunakan pada siklus tertutup
saja, dan siklus pada penelitian ini adalah siklus terbuka. Persamaan (2.1) yang
digunakan pada penelitian ini adalah daya input (𝑃𝑖𝑛)
𝑃𝑖𝑛=ṁ × (ℎ𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡-ℎ𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡) (2.1)
ṁ adalah adalah laju aliran massa yang dihasilkan oleh perhitungan dengan satuan
kg/detik, ℎ𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡 dan ℎ𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡 adalah entalphi uap masuk turbin dan uap keluar turbin
dengan satuan kJ/kg.
Gambar 2. 2 Diagram PH
Sumber : (http://artikel-teknologi.com/siklus-rankine/)
Siklus rankine adalah sebuah siklus yang mengkonversi energi panas menjadi
kerja atau energi gerak. Siklus ini dikembangkan oleh William John Macquorn
Rankine pada abad ke-19 dan sejak saat itu banyak diaplikasikan pada mesin-mesin
uap. Saat ini, siklus rankine digunakan pada pembangkit-pembangkit listrik dan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
7
memproduksi 90% listrik dunia. Ketel uap pipa api pada perkembangan selanjutnya
muncul model dari ketel uap yakni ketel uap pipa api. Ketel uap ini terdapat 2
bagian di dalamnya, yaitu sisi pipa dan barrel. Pada sisi barel berisi air, sedangkan
sisi pipa merupakan tempat terjadinya pembakaran. Ketel uap pipa api biasanya
memiliki kecepatan produksi uap air yang rendah, tetapi memiliki cadangan uap air
yang lebih besar. Gambar 2.3 menunjukkan :
Gambar 2. 3 Ketel uap pipa api
Sumber : (https://www.slideshare.net/faizrafi52/ketel-uap-pipa-api)
Ketel uap pipa air sama seperti ketel uap pipa api, ketel uap pipa air juga terdiri
atas bagian pipa dan barrel. Tetapi sisi pipa diisi oleh air sedangkan sisi barrel
menjadi tempat terjadinya proses pembakaran. Ketel uap jenis ini memiliki
kecepatan yang tinggi dalam memproduksi uap air, tetapi tidak banyak memiliki
cadangan uap air di dalamnya. Ketel uap jenis ini merupakan kombinasi antara ketel
uap pipa-api dengan pipa-air. Sebuah firebox di dalamnya terdapat pipa-pipa berisi
air, uap air yang dihasilkan mengalir ke dalan barrel dengan pipa-api di dalamnya.
Ketel uap jenis ini diaplikasikan pada beberapa kereta uap, namun tidak terlalu
populer dipergunakan. Gambar 2.4 menunjukkan:
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
8
Gambar 2. 4 Ketel uap pipa air
Sumber : (https://nurefendi82.wordpress.com/2014/06/14/boiler-ketel-uap/)
Kombinasi ketel uap pipa api dengan pipa air merupakan kombinasi antara ketel
uap pipa api dan pipa air. Sebuah firebox di dalamnya terdapat pipa-pipa berisi air,
uap air yang dihasilkan mengalir ke dalam barrel dengan pipa api di dalamnya.
Ketel uap jenis ini diaplikasikan pada kereta uap, namun tidak terlalu popular
dipergunakan. Dalam ketel uap terdapat siklus yaitu siklus rankine.
Turbin uap adalah salah satu komponen dasar dalam pembangkit listrik tenaga
uap. Komponen utama dari sistem tersebut yaitu ketel, kondensor, pompa air ketel,
dan turbin itu sendiri. Uap yang berfungsi sebagai fluida kerja dihasilkan oleh ketel
uap yaitu suatu alat yang berfungsi untuk mengubah air menjadi uap. Secara singkat
prinsip kerja turbin uap adalah uap masuk ke dalam turbin melalui nosel. Di dalam
nosel energi panas dari uap diubah menjadi energi kinetik dan uap menglami
pengembangan. Tekanan uap pada saat keluar dari nosel lebih kecil dari pada saat
masuk ke dalam nosel akan tetapi sebaliknya kecepatan uap keluar nosel lebih besar
dari pada saat masuk ke dalam nosel. Uap yang memancar keluar dari nosel
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
9
diarahkan ke sudu-sudu turbin yang berbentuk lengkung dan dipasang di sekeliling
roda turbin. Uap yang mengalir melalui celah-celah antara sudu turbin itu
dibelokkan ke arah mengikuti lengkungan dari sudu turbin. Perubahan kecepatan
uap ini menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan poros
turbin. Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkan sudu turbin berarti
hanya sebagian yang energi kinetik dari uap yang diambil oleh sudu-sudu turbin
yang berjalan.
Supaya energi kinetik yang tersisa saat meninggalkan sudu turbin
dimanfaatkan, maka pada turbin dipasang lebih dari satu baris sudu gerak. Sebelum
memasuki baris kedua sudu gerak, maka antara baris pertama dan baris kedua sudu
gerak dipasang satu baris sudu tetap yang berguna untuk mengubah arah kecepatan
uap, supaya uap dapat masuk ke baris kedua sudu gerak dengan arah yang tepat.
Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat
sekecil mungkin, agar energi kinetik yang tersedia dapat dimanfaatkan sebanyak
mungkin. Dengan demikian efisiensi turbin menjadi lebih tinggi karena kehilangan
energi relatif kecil.
Ada beberapa macam turbin, turbin impuls adalah turbin yang mempunyai roda
jalan roda jalan atau rotor dimana terdapat sudu-sudu impuls. Sudu-sudu impuls
mudah dikenali bentuknya, yaitu simetris dengan sudut masuk f dan sudut keluar g
yang sama, pada turbin biasanya ditempatkan pada bagian masuk dimana uap
bertekanan tinggi dengan volume spesifik rendah. Bentuk turbin impuls pendek
dengan penampang yang konstan. Ciri yang lain adalah secara termodinamika
penurunan energi terbanyak pada nosel, dimana pada nosel terjadi proses ekspansi
atau penuruan tekanan. Sudu-sudu turbin uap terdiri dari sudu tetap dan sudu gerak.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
10
Sudu tetap berfungsi sebagai nosel dengan energi kinetik yang naik, sedangkan
pada sudu begerak tekanannya konstan atau tetap. Berdasarkan karakteristik
tersebut, turbin impuls sering disebut turbin tekanan sama .
Bentuk dari sudu tetap turbin impuls ada dua macam yaitu bentuk simetris dan
bentuk tidak simetris. Pada bentuk sudu tetap simetris, profil kecepatan dan tekanan
adalah sama, tidak ada perubahan kecepatan dan tekanan. Sedangkan pada sudu
tetap yang berfungsi sebagi nosel mempunyai bentuk seperti nosel, yaitu antar
penampang sudu membetuk penampang yang menyempit pada ujungnya. Karena
bentuknya nosel, kecepatan akan naik dan tekanan turun.
Turbin Pelton merupakan salah satu jenis turbin air yang prinsip kerjanya
memanfaatkan energi potensial air menjadi energi listrik tenaga air. Prinsip kerja
turbin pelton adalah mengkonversi daya fluida dari air menjadi daya poros untuk
digunakan memutar generator listrik. Air yang berada pada bak penampung dihisap
oleh pompa dimana pompa berfungsi untuk menghisap dan memompa air untuk
dialirkan ke sudu turbin. Namun aliran air tidak langsung mengarah ke sudu turbin
melainkan harus melewati pipa-pipa saluran yang telah diberi katup buka tutup
sehingga laju aliran air dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan. Kemudian
katup-katup tersebut terhubung dengan saluran nozel dimana nosel berfungsi
sebagai pemancar air yang dipancarkan langsung ke arah sudu turbin sehingga sudu
turbin berputar.
Pada sudu-sudu turbin, energi aliran air diubah menjadi energi mekanik yaitu
putaran roda turbin. Apabila roda turbin dihubungkan dengan poros generator listik,
maka energi mekanik putaran roda turbin diubah menjadi energi listrik pada
generator. Kemudian air yang telah digunakan untuk memutar sudu turbin jatuh ke
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
11
dalam bak penampung untuk kembali ke tahap awal maka terjadilah sirkulasi.
Energi potensial air disemprotkan oleh nosel ke sudu untuk diubah menjadi energi
mekanik yang digunakan untuk memutar poros generator.
Nosel merupakan mekanisme pancaran yang berbentuk melengkung yang
mengarahkan air sesuai dengan arah aliran yang direncanakan dan mengatur aliran
air. Fungsi utama nosel adalah untuk mengubah tekanan air menjadi suatu
kecepatan aliran yang digunakan untuk memutar runner. Bentuk nosel sangat
mempengaruhi performa turbin. Perancangan sebuah nosel turbin pelton dimulai
dari menentukan ukuran runner dan sudu dengan menggunakan data yang telah ada
setelah itu melakukan perhitungan diameter ujung nosel, kecepatan aliran air pada
ujung nosel, panjang ujung nosel. Bahan yang digunakan untuk nosel turbin pelton
ini adalah menggunakan paduan aluminium. Dari tahap-tahap yang telah
direncanakan tersebut, maka didapatkan ukuran nosel untuk turbin air pelton yang
sesuai dengan yang diharapkan.
Turbin aksial adalah turbin dengan arah uapnya mengalir sejajar terhadap
sumbu turbin. Pada proses ekspansinya turbin ini dapat dibedakan menjadi turbin
impuls dan turbin reaksi. Prinsip kerja turbin aliran aksial adalah, pada turbin ini air
masuk runner dan keluar runner sejajar dengan poros runner, turbin Kaplan adalah
salah satu contoh dari tipe turbin ini. Turbin aksial adalah turbin dimana arah aliran
fluida kerja diperoleh dalam arah sejajar sumbu poros. Umumnya untuk kapasitas
dan daya besar sering digunakan turbin aksial, karena mempunyai beberapa
keuntungan dibandingkan jenis radial.
Orifice merupakan salah satu komponen dari perangkat primer untuk mengukur
aliran dengan menggunakan prinsip mengubahkecepatan aliran, riilnya yaitu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
12
mengubah luasan yang dilalui aliran fluida tersebut. Ada beberapa tempat untuk
mengambil beda tekanan pada sistem orifice, Flange Tap lokasi pengambilan
tekanan berada pada flange, 1 inch upstream dan 1 inch downstream, diukur dari
permukaan upstream orifice. Corner Tap digunakan pada pipa yang lebih kecil dari
2 inch, lubang pengambilan tekanan pada flange dekat dengan permukaan 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 taps upstream berjarak 0,5 sampai
dengan 2 D dan downstream tergantung dari d/D. Pada penggunaannya ada
beberapa modifikasi proses sehingga didapatkan efisiensi termal total yang lebih
tinggi. Persamaan yang digunakan pada penelitian ini dalam penggunaan orifice
adalah
∆𝑝 = 𝑃1 − 𝑃2 (2.2)
Persamaan (2.2) ini digunakan untuk mencari beda tekanan yang dihasilkan orifice
(∆𝑝) dengan satuan 𝑃𝑎. 𝑃1 adalah tekanan masuk orifice atau upstream dengan
satuan Pa dan 𝑃2 adalah tekanan keluar orifice atau downstream dengan satuan Pa.
Laju aliran massa pada penelitian ini sangat penting digunakan, dengan ini dapat
menggunakan Persamaan (2.3) yaitu:
ṁ =𝑐.𝐴𝑡𝑟𝑢𝑡ℎ √2.∆𝑝.𝜌
√1−(𝑑
𝐷)⁴
(2.3)
ṁ adalah laju aliran massa yang dihasilkan oleh perhitungan dengan satuan
kg/detik, c adalah koefisien gesek, Atruth adalah luas penampang orifice dengan
satuan m², ρ adalah massa jenis fluida dengan satuan kg/m³, d adalah diameter pipa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
13
bagian dalam orifice dengan satuan meter, D adalah diameter pipa bagian luar
orifice dengan satuan meter.
Dinamometer merupakan salah satu alat yang digunakan untuk mengukur
tenaga ataupun daya yang dihasilkan dari mesin sebuah kendaraan bermotor.
Dinamometer juga biasa disebut dengan nama dyno test. Dengan alat ini anda bisa
mengukur putaran dari mesin dan torsi, sehingga saat suatu mesin berputar maka
daya atau tenaganya dapat anda hitung dengan bantuan dinamometer.
Rem jepit adalah penyerapan daya dilakukan dengan jalan mengatur gesekan
yang terjadi antara balok-balok kayu dengan rotor, dimana pengaturannya
dilaksanakan dengan memutar baut pengatur. Rem ini terdiri dari balok-balok kayu
yang dipasangkan antara rotor dan sabuk baja, sedangkan rotor bekerja pada poros
dari suatu motor yang tenaganya akan diuji. Tipe rem jepit ini biasanya digunakan
untuk pengukuran daya yang tidak terlalu besar dengan putaran poros maksimum
1000rpm.
Dinamometer hidrolik atau dinamometer air menggunakan fluida cair untuk
mengubah daya mekanis menjadi energi panas. Fluida yang digunakan biasanya air
sehingga dinamometer ini sering disebut dinamometer air. Rem tali ini hampir sama
dengan rem jepit, hanya rem terdiri dari tali di sekeliling roda. Bahan tali biasannya
kulit, ujung tali yang satu dikaitkan pada suatu spring balance dan ujung satunya
lagi diberi beban, penyerapan daya dilakukan oleh tali karena gesekan dengan roda.
Rem tali sangat sederhana dan mudah dibuat, tetapi hanya bisa bekerja pada putaran
rendah dengan kapasitas penyerapan daya kecil. Maka dari itu dalam penelitian ini
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
14
menggunakan dinamometer rem tali. Persamaan yang digunakan pada penelitian
ini adalah
𝜏 = (𝑆 − 𝑊) × 𝑔 × 𝑟 (2.4)
Persamaan (2.4) digunakan untuk mencari torsi pada unjuk kerja turbin (τ) dengan
satuan Nm, S adalah pembebanan pengereman dilihat pada timbangan digital pada
alat dengan satuan kg, W adalah beban awal pada penelitian dengan satuan kg, g
adalah gravitasi, dan r adalah jari-jari puli. Setelah mengetahui torsi kita dapat
menghitung daya output dengan Persamaan (2.5):
𝑃𝑜𝑢𝑡=𝜏.𝑛
9550 (2.5)
𝑃𝑜𝑢𝑡 adalah daya output pada turbin dengan satuan watt, τ adalah torsi, n adalah
rpm turbin, 9550 adalah konstanta tetap.
Nosel adalah alat atau perangkat yang dirancang untuk mengontrol arah atau
karakteristik dari aliran fluida terutama untuk meningkatkan kecepatan saat keluar
atau memasuki sebuah ruang tertutup atau pipa. Pada nosel terdapat beberapa
perhitungan untuk mengetauhi segitiga kecepatan. Kecepatan tangensial dihitung
menggunakan Persamaan (2.6):
𝑢 = (𝜋.𝑑.𝑛
60) (2.6)
Π adalah konstanta 3,14, d adalah diameter turbin 0,27 meter, n adalah rpm pada
turbin. Kecepatan masuk turbin dihitung menggunakan Persamaan (2.7) :
𝑐1 =𝑄
𝐴 (2.7)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
15
Q adalah debit aktual, A adalah luas nosel. Kecepatan relatif uap masuk turbin
dihitung menggunakan Persamaan (2.8):
𝑤1 = √(𝑐12 + 𝑢2) − (2. 𝑢. 𝑐1. 𝑐𝑜𝑠𝛼1) (2.8)
c1 adalah kecepatan masuk turbin (m/detik), u adalah kecepatan tangensial
(m/detik), α1 adalah sudut nosel pada setiap variasi. Sudut masuk sudu dihitung
dengan Persamaan (2.9):
𝛽1 = 𝑎𝑟𝑐 sin((𝑐1
𝑤1) 𝑠𝑖𝑛𝛼1) (2.9)
w1 adalah kecepatan relatif uap masuk turbin (w1=w2) (⁰), β1=β2. Kecepatan
mutlak keluar sudu turbin dihitung dengan Persamaan (2.10) :
𝑐2 = √(𝑤22 + 𝑢2) − (2. 𝑢. 𝑤2. 𝑐𝑜𝑠𝛽2) (2.10)
w2 adalah kecepatan relatif uap keluar turbin (m/detik), β2 adalah sudut keluar
turbin. Sudut keluar uap sudu gerak dihitung dengan Persamaan (2.11):
𝛼2 = 𝑎𝑟𝑐 sin ((𝑤2
𝑐2) 𝑠𝑖𝑛𝛽2) (2.11)
c2 adalah kecepatan mutlak keluar sudu turbin (m/detik). Gaya tangensial masuk
turbin dihitung dengan Persamaan (2.12) :
𝑐1𝑢 = 𝑐1𝑐𝑜𝑠𝛼1 (2.12)
Gaya tangensial keluar turbin dihitung dengan Persamaan (2.13):
𝑐2𝑢 = 𝑐2𝑐𝑜𝑠𝛼2 (2.13)
Gaya tangensial turbin dihitung dengan Persamaan (2.14) :
𝐹𝑢 = ṁ(𝑐1𝑢 + 𝑐2𝑢) (2.14)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
16
Dan didapatkan efisiensi dengan Persamaan (2.15)
Ƞ = 𝑃𝑜𝑢𝑡𝑝𝑢𝑡
𝑃𝑖𝑛𝑝𝑢𝑡 × 100% (2.15)
2.2 Penelitian Terdahulu
Beberapa penelitian dilakukan, untuk mengetahui pengaruh putaran sudu, debit
aliran fluida, kecepatan aliran fluida, dan laju aliran massa fluida terhadap daya
listrik yang dihasilkan pada Turbin Pelton. Analisis tersebut terlebih dahulu
dilakukan perhitungan hasil pengujian untuk mencari nilai debit aliran, kecepatan
aliran, laju aliran massa serta jenis aliran pada nosel dengan diameter 3 mm, 5 mm,
dan kombinasi 3 dan 5 mm. Dari variasi tersebut dapat mengetauhi bahwa semakin
besar diameter nosel maka daya yang didapatkan akan semakin besar, dan daya
terbesar terdapat pada gabungan nosel 3mm dan 5 mm aliran fluida bersifat
Laminar. 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 tercipta pada Turbin Pelton ini, (Sari
dan Yusuf, 2015).
Semakin kecil beban yang digunakan maka daya yang dihasilkan akan semakin
besar, karena pengurangan dan penambahan beban pada turbin akan mempengaruhi
unujuk kerja pada turbin tersebut yang menyebabkan beban mekanis yang dipikul
oleh poros turbin turut bervariasi pula. Perubahan pada beban mekanis ini
menyebabkan perubahan langsung pada kerja yang dilakukan oleh poros turbin,
(Soelaiman, 2009). Semakin besar diameter sudu dan daya hidrolik yang besar,
maka efisiensi akan makain tinggi. Bentuk sudu yang digunakan pada turbin Pelton
adalah setengah pipa yaitu bentuk mirip pipa yang dipotong pada garis tengahnya,
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
17
(Priangkoso 2017). Sistem ini terdiri dari empat komponen utama yaitu evaporator,
turbin, kondensor, dan pompa. Fluida kerja dipompa ke evaporator untuk
membangkitkan uap lalu digunakan menggerakkan turbin. Uap hasil ekspansi
turbin dikondensasi dan dialirkan oleh pompa kembali ke evaporator. Sistem ini
mampu memanfaatkan sumber energi yang memiliki temperatur dan tekanan
rendah untuk membangkitkan uap fluida organik. Dapat mengevaluasi kinerja
turbin pada sistem dengan memvariasikan tekanan masuk turbin dan pembebanan
dengan menggunakan R-123 sebagai fluida kerja .Pengambilan data dilakukan
dengan memvariasikan tekanan masuk turbin pada setiap variasi pembebanan
generator. Efisiensi menggunakan sistem ini mencapai 88%. (Dharma, 2013).
Sebuah percobaan atau eksperimen yang dilakukan untuk mengetahui daya dan
efisiensi sebuah kincir air sudu datar yang dirancang dengan printer 3D. Daya dan
efisiensi kincir akan dibandingkan dengan daya dan efisiensi dari penggeraknya,
yaitu air. Hal ini untuk mendapatkan alasan jika daya dan efisiensi kincir yang
dihasilkan tidak maksimal. Kemudian, diuji dengan mengukur putaran dan arus
listrik yang mampu dihasilkannya dari sebuah alternator yang dipasang sejajar
dengan poros kincir tersebut. (Prabawa dkk, 2016). Hasil perhitungan laju
kecepatan aliran fluida dipengaruhi oleh perolehan debit aliran fluida yang didapat
dari perhitungan dan juga luas penampang pipa nosel bagian dalam, semakin kecil
ukuran luas penampang pada pipa nosel, semakin cepat pula laju kecepatan aliran
fluida yang di hasilkan. Dan juga sebaliknya, semakin besar ukuran luas penampang
pada nosel, maka semakin lambat laju kecepatan aliran fluida yang dihasilkan. (Arif
dkk, 2017).
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
18
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Metode Penelitian
Cara mendapatkan data adalah melalui proses berikut :
Tidak Baik
Gambar 3. 1 Alur penelitian
Mulai
Perancangan ketel uap
Persiapan alat dan komponen-komponen serta alat ukur ketel uap
Pembuatan mesin ketel uap ini meliputi : penyambungan/perakitan
komponen, pengisian air ke tabung, kalibrasi alat ukur, pemasangan
alat ukur dan memasang dinamometer
Uji coba
alat
Variasi penelitian
Pengambilan data
Pengolahan data, pembahasan, kesimpulan, dan saran
Selesai
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
19
Penelitian ini dilakukan dengan metode ekserimen yang didahului dengan studi
literatur dari jurnal mengenai penelitian ketel uap yang pernah dilakukan. Studi
literatur tentang teori-teori dasar dilakukan untuk mendukung hipotesis dan analisa
data yang akan dilakukan. Penelitian diawali dengan membuat tiga variasi, yaitu
(1) variasi tekanan (2) variasi laju aliran massa dan (3) variasi sudut nosel.
Pengambilan data dari ketiga variasi tersebut dilakukan secara bersamaan pada hari
yang sama. Langkah selanjutnya adalah melakukan pengujian pada ketel uap dan
dari ketiga variasi tersebut untuk mengetahui kesalahan yang terjadi dan melakukan
perbaikan. Setelah langkah pengujian selesai selanjutnya adalah pengambilan data,
pengambilan data dilakukan selama 6 jam dari pukul 11.00-17.00 WIB. 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
Gambar 3. 2 Skema Alat
Nosel 2
Nosel 1
Nosel 3
Pipa tahan panas
Turbin Rem tali dinamometer
Timbangan digital
Pengukur tekanan
orifice kran
Katup
Pengukur tekanan
Corong air masuk
Tabung refrigerant
Pipa tembaga
Kompor Tabung gas
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
20
Turbin, seperti tersaji pada gambar 3.2 proses penyemprotan uap ke sudu turbin.
Ukuran pada turbin sendiri adalah 30cm, ukuran sudu turbin adalah 3cm. Mesin
bekerja dengan sistem terbuka. Proses pengambilan data pada saat fluida sudah
mengahsilkan uap ± 20 menit setelah pemanasan pada boiler. Nosel diarahkan
kepada sudu gerak. Didalam sudu-sudu gerak, energi kinetik diubah menjadi energi
mekanis. energi potensial uap berupa ekspansi uap, yang diperoleh dari perubahan
tekanan awal hingga tekanan akhirnya di dalam sebuah nosel atau dalam satu grup
nosel yang ditempatkan didepan sudu-sudu cakram yang berputar. Penurunan
tekanan uap didalam nosel diikuti dengan penurunan kandungan kalornya yang
terjadi didalam nosel. Hal ini menyebabkan naiknya kecepatan uap yang keluar dari
nosel (energi kinetik).
a. Ketel uap memiliki fungsi untuk mengkonversi energi kimia yang tersimpan di
dalam bahan bakar menjadi energi panas yang tertransfer ke fluida kerja. Ketel
uap ini menggunakan tabung freon R22 yang ada dipasaran. Tabung
dimodifikasi menjadi ketel uap dengan tekanan maksimum 1.000.000 Pa dan
ukuran alat 150𝑐𝑚 × 50𝑐𝑚 × 150𝑐𝑚.
b. Pipa mengalirkan fluida atau uap panas dari ketel uap yang dipanaskan menuju
orifice menggerakkan turbin.
c. Pipa tembaga berdiameter 0.5 inci dan panjang 1000cm yang tahan panas.
d. Fungsi pada turbin yaitu untuk sebagai benda untuk menangkap uap pada ketel
uap dan memproduksi tenaga listrik. Turbin yang digunakan adalah turbin
impuls berbentuk “U” karena dengan turbin berbentuk “U” uap akan lebih
mudah untuk mendorong turbin. Tebal turbin 2cm, diameter turbin 27cm, dan
sudu berjumlah 65 sudu.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
21
e. Rem tali dinamometer adalah kerja dari rem ini terdiri dari tali disekeliling roda.
Bahan tali biasanya kulit, ujung tali yang satu dikaitkan pada timbangan digital
dan ujung satunya lagi diberi beban, penyerapan daya dilakukan oleh tali karena
gesekan dengan roda. Rem tali sangat sederhana dan mudah dibuat, tetapi hanya
bisa bekerja pada putaran rendah dengan kapasitas penyerapan daya kecil.
Diameter pully 4cm, bahan tali polyes
f. Tabung LPG 12kg.
g. Orifice berdiameter 0,5 inci dan panjang 10cm.
h. Pengukur tekanan yang terdapat pada ketel uap dan orifice.
i. Luas nosel yang digunakan berukuran 0,0000316 m².
j. Nosel yang digunakan adalah 3 buah dengan ukuran yang sama.
3.3 Variasi Alat Penelitian
Dari dasar teori kita mengetauhi bahwa ketel uap adalah suatu bejana atau
wadah yang di dalamnya berisi air atau fluida lain untuk dipanaskan. Energi panas
dari fluida tersebut selanjutnya digunakan untuk berbagai macam keperluan, seperti
untuk turbin uap, pemanas ruangan , mesin uap, dan lain sebagainya. Secara proses
konversi energi, ketel uap memiliki fungsi untuk mengkonversi energi kimia yang
tersimpan di dalam bahan bakar menjadi energi panas yang tertransfer ke fluida
kerja. Berikut adalah variasi yang akan dilakukan untuk mengetauhi tekanan, laju
aliran massa, dan sudut nosel :
a. Tekanan masuk turbin 250.000𝑃𝑎 (variasi 1), 300.000𝑃𝑎 (variasi 2),
400.000𝑃𝑎 (variasi 3). Beban dari seriap tekanan adalah 0.3 kg, 0.4kg, dan
0.5kg tiap masing-masing tekanan, pada variasi 1,2,dan 3, laju aliran massa
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
22
0,0029 kg/detik disemua variasi, dan untuk sudut nosel pada variasi tekanan
masuk turbin yaitu 20⁰.
b. Laju aliran massa masuk turbin 0,0028 kg/detik (variasi 4), 0,0029 kg/detik
(variasi 4), dan 0,0030 kg/detik (variasi 5). Beban yang digunakan 0.3 kg,
0.4kg, dan 0.5 kg, tekanan pada setiap variasi yaitu 300.000 Pa, dan sudut
nosel yang digunakan adalah 20⁰.
c. Variasi sudut nosel 20⁰ (variasi 2), 30⁰ (variasi 6), dan 40⁰ (variasi 7). Beban
yang digunakan sama, tekanan pada variasi 2, 6, dan 7 adalah 300.000 Pa,
laju aliran massa pada variasi ini yaitu 0,0030 kg/detik.
3.4 Prosedur Penelitian
Tahapan pada penelitian ini meliputi :
a. Memasukan air kedalam ketel uap sebanyak 2 liter.
b. Menghidupkan kompor gas dan memanaskannya hingga pada manometer
pengukur tekanan sudah sesuai pada variasi tekanan yang akan dilakukan.
c. Memasang alat termokopel atau alat pengukur suhu pada ketele uap dan
orifice.
d. Mengatur sudut nosel pada variasi yang sudah ditentukan sebesar 20⁰, 30⁰
dan 40⁰.
e. Pengambilan data dengan membuka kran yang sudah ditentukan sebesar
180⁰ dengan laju aliran massa 0,0028 kg/detik, 270⁰ dengan laju aliran
massa 0,0029 kg/detik, dan 360⁰ dengan laju aliran massa 0,0030 kg/detik.
f. Melihat tekanan pada manometer yang terpasang pada orifice.Melihat rpm
pada turbin dari alat ukur tachometer.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
23
g. Melihat pembebanan penyeimbang dari dynamometer rem tali dan melihat
seberapa besar beban penyeimbang pada timbangan digital.
h. Melakukan variasi 4,5,6, dan 7.
i. Mencatat parameter-parameter pengukuran.
j. Melakukan analisis data menggunakan persatuan.
3.5 Variabel Penelitian
Tabel 3. 1 variasi pada penelitian
Variasi 1 Variasi 2 Variasi 3
Tekanan
uap (Pa)
25000
0
25000
0
25000
0
30000
0
30000
0
30000
0
40000
0
40000
0
40000
0
Variasi
beban
(kg)
0,3 0,4 0,5 0,3 0,4 0,5 0,3 0,4 0,5
Laju alir
massa
(kg/detik
)
0.0029 0.0028 0.0029 0.0029 0.0029 0.0029 0.0028 0.0029 0.0028
Sudut
nosel (⁰) 20 20 20 20 20 20 20 20 20
Variasi 4 Variasi 2 Variasi 5
Laju alir
massa
(kg/detik
)
0.0027 0.0028 0.0028 0.0029 0.0029 0.0029 0.0030 0.0030 0.0031
Variasi
beban
(kg)
0,3 0,4 0,5 0,3 0,4 0,5 0,3 0,4 0,5
Tekanan
uap (Pa)
30000
0
30000
0
30000
0
30000
0
30000
0
30000
0
30000
0
30000
0
30000
0
Sudut
nosel (⁰) 20 20 20 20 20 20 20 20 20
Variasi 2 Variasi 6 Variasi 7
Sudut
nosel (⁰) 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)
30000
0
30000
0
30000
0
30000
0
30000
0
30000
0
30000
0
30000
0
30000
0
Laju alir
massa
(kg/detik
)
0.0029 0.0029 0.0029 0.0029 0.0030 0.0030 0.0030 0.0031 0.0031
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
24
3.6 Prosedur Pengolahan Data
Pada penelitian ini pengolahan data dapat dilakukan pada setiap variasi yang
dihitung dengan variasi tekanan, laju aliran massa dan sudut nosel sebagai
berikut:
a. Analisis efek tekanan uap pada unjuk kerja variasi 1,2, dan 3.
b. Analisis efek laju aliran massa uap pada unjuk kerja variasi 4,2 dan 5.
c. Analisis efek sudut nosel uap pada unjuk kerja variasi 2,6 dan 7.
3.7 Komponen Alat Pendukung
a. Tachometer
Tachometer adalah sebuah alat pengujian yang dirancang untuk mengukur
kecepatan rotasi dari sebuah objek, seperti alat pengukur dalam sebuah mobil yang
mengukur putaran per menit (RPM) dari poros engkol mesin.
Gambar 3. 3 Tachometer
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
25
b. Termokopel
Termokopel adalah jenis sensor suhu yang digunakan untuk mendeteksi
atau mengukur suhu melalui dua jenis logam konduktor berbeda yang
digabung pada ujungnya sehingga menimbulkan efek “Thermo-electric”.
Gambar 3. 4 Termokopel
c. Pengukur Tekanan
Pengukur tekanan adalah Sebuah pengukur vakum digunakan untuk
mengukur tekanan dalam ruang hampa-yang selanjutnya dibagi menjadi dua
subkategori, tinggi dan rendah vakum (vakum dan kadang-kadang ultra-tinggi).
Satuan dari alat ukur tekanan ini biasanya berupa psi (pound per square inch),
psf (pound per square foot), mmHg (millimeter of mercury), inHg (inch of
mercury), bar, atm (atmosphere), N/m^2 (pascal). dengan menunjukan meter 0
saat terkena tekanan atmosfer. technical pressure gauge seperti ini hanya
menunjukkan nilai tekanan dari suatu zat tanpa mempertimbangkan tekanan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
26
atmosfirnya. pengukur secara khusus dirancang untuk digunakan oleh ketel uap,
udara rem, dan inspektur sistem tekanan.
Gambar 3. 5 Pengukur Tekanan
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
27
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Penelitian
a. Data diperoleh pada variasi tekanan 250.000 𝑃𝑎, 300.000 𝑃𝑎, dan 400.000 𝑃𝑎.
Dengan laju aliran massa 45⁰ dan sudut nosel 20⁰. Data ini adalah pengambilan
data dari alat yang mendapatkan W, 𝑃𝑖𝑛, 𝑃𝑜𝑢𝑡, Rpm𝑇𝑖𝑛 ,𝑇𝑜𝑢𝑡 𝑃𝑜𝑢𝑡, dan S
pembebanan pengereman. Pengambilan data pada variasi tekanan dapat dilihat
dari tabel berikut:
Tabel 4. 1 Variasi Tekanan 250.000𝑃𝑎, 300.000𝑃𝑎 dan 400.000𝑃𝑎, pada variasi 1,
2, dan 3
b. Data diperoleh pada variasi laju aliran massa pada 20º, 30⁰, dan 60⁰, tekanan
300.000𝑃𝑎, sudut nozel 20⁰. Data ini adalah pengambilan data dari alat yang
mendapatkan beban awal, 𝑃1,𝑃2, Rpm, 𝑇𝑖𝑛, 𝑇𝑜𝑢𝑡,𝑃𝑜𝑢𝑡, dan 𝑠 pembebanan
pengereman. Pengambilan data pada variasi tekanan dapat dilihat dari tabel
berikut:
Variasi W
(Kg)
𝑃1
(𝑃𝑎)
𝑃2
(𝑃𝑎)
Putaran
turbin
(rpm)
𝑇𝑖𝑛
(⁰C)
𝑇𝑜𝑢𝑡
(⁰C)
𝑃𝑜𝑢𝑡
(watt)
𝑠
(Kg)
1 0,3 175.842 134.473 561 154 134 0,115 0,310
0,4 168.947 127.579 300 149 129 0,637 0,500
0,5 168.947 127.579 246 132 112 0,682 0,635
2 0,3 210.316 162.052 625 123 103 0,192 0,315
0,4 210.316 162.052 320 121 101 0,682 0,510
0,5 203.421 155.158 285 120 100 0,761 0,630
3 0,3 224.105 189.631 575 125 105 0,413 0,335
0,4 224.105 189.631 425 120 100 0,960 0,510
0,5 231.000 203.421 305 130 110 0,971 0,655
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
28
Tabel 4. 2 Variasi laju aliran massa 0,0028 kg/detik, 0,0029 kg/detik, dan 0,0030
kg/detik, pada variasi 4, 2, dan 5
Variasi W
(Kg) 𝑃1
(𝑃𝑎)
𝑃2
(𝑃𝑎)
Putaran
turbin
(rpm)
𝑇𝑖𝑛
(ºC)
𝑇𝑜𝑢𝑡
(ºC)
𝑃𝑜𝑢𝑡
(watt)
𝑠
(Kg)
4 0,3 168.947 134.473 630 130 110 0,259 0,320
0,4 168.947 127.579 561 130 110 0,692 0,460
0,5 168.947 127.579 250 125 105 0,770 0,650
2 0,3 210.316 162.052 625 123 103 0,193 0,315
0,4 210.316 162.052 302 121 101 0,682 0,510
0,5 203.421 155.158 285 120 100 0,761 0,630
5 0,3 217.210 168.947 1102 120 100 0,453 0,320
0,4 210.316 168.947 729 120 100 1,048 0,470
0,5 217.210 175.842 524 122 102 1,184 0,610
c. Data diperoleh pada variasi sudut nozel 20º, 30º, dan 40º, tekanan 3 Bar,
dan laju aliran massa 45º. Data ini adalah pengambilan data dari alat yang
mendapatkan beban awal, 𝑃1,𝑃2, Rpm, 𝑇𝑖𝑛, 𝑇𝑜𝑢𝑡, 𝑃𝑜𝑢𝑡, dan 𝑠 pembebanan
pengereman. Pengambilan data pada variasi tekanan dapat dilihat dari tabel berikut:
Tabel 4. 3 Variasi sudut nosel 20º, 30º, 40º, pada variasi 2, 6, dan 7.
Variasi W
(Kg) 𝑃1
(𝑃𝑎)
𝑃2
(𝑃𝑎)
Putaran
turbin
(rpm)
𝑇𝑖𝑛
(ºC)
𝑇𝑜𝑢𝑡
(ºC)
𝑃𝑜𝑢𝑡
(watt)
𝑠 (Kg)
2 0,3 210.316 162.052 625 123 103 0,193 0,315
0,4 210.316 162.052 302 121 101 0,682 0,510
0,5 203.421 155.158 285 120 100 0,761 0,630
6
0,3 175.842 155.158 552 147 127 0,227 0,320
0,4 175.842 148.263 474 140 120 0,779 0,480
0,5 182.737 148.263 401 125 105 0,906 0,610
7 0,3 175.842 148.263 470 150 130 0,290 0,330
0,4 182.737 148.263 415 144 124 0,938 0,510
0,5 182.737 155.158 395 121 101 1,136 0,640
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
29
4.2 Data ∆𝒑, 𝝆𝒖𝒂𝒑, 𝒉𝒆𝒏𝒕𝒂𝒍𝒑𝒊 ṁ𝒍𝒂𝒋𝒖 𝒂𝒍𝒊𝒓 𝒎𝒂𝒔𝒔𝒂
Data Δp, ρ, entalpi, ṁ , dan hout didapat dari perhitungan pada data yang
diambil pada alat. Untuk mendapatkan nilai Δp dapat dihitung dengan (P1-P2), ρ,
entalpi, dan hout didapat dari tabel A-6 superheated dan sebagian dilakukan
interpolasi agar mendapatkan hasil interpolasinya, dan ṁ dicari dengan rumus yang
terdapat pada bab 2.
a. Data diperoleh dari pada variasi tekanan 250.000𝑃𝑎, 300.000𝑃𝑎, dan
400.000𝑃𝑎. Dengan laju aliran massa 45⁰ dan sudut nosel 20⁰. Pengambilan
data pada variasi tekanan dapat dilihat dari tabel berikut :
Tabel 4. 4 . Variasi Tekanan 250.000𝑃𝑎, 300.000𝑃𝑎 dan 400.000𝑃𝑎, pada variasi 1
, 2, dan 3
b. Data diperoleh pada variasi laju aliran massa pada 0,0028 kg/detik, 0,0029
kg/detik, dan 0,0030 kg/detik, tekanan 300.000𝑃𝑎, sudut nosel 20⁰. Pengambilan
data pada variasi tekanan dapat dilihat dari tabel berikut:
Variasi ∆𝑝 𝜌 ℎ𝑖𝑛 ṁ ℎ𝑜𝑢𝑡
(𝑃𝑎) (kg/m³) (kj/kg) (kg/d) (kj/kg)
1
41.368 0,707 2781,8 0,0029 2744,0
41.368 0,664 2772,5 0,0028 2735,1
41.368 0,671 2738,5 0,0028 2699,4
2
48.263 0,960 2715,3 0,0037 2686,1
48.263 0,920 2711,9 0,0036 2677,9
48.263 0,841 2711,4 0,0034 2675,8
3
34.473 0,999 2716,6 0,0032 2686,1
34.473 1,014 2708,0 0,0032 2675,8
27.579 1,098 2727,3 0,0029 2696,3
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
30
Tabel 4. 5 Variasi laju aliran massa 0,0028 kg/detik, 0,0029 kg/detik, dan 0,0030
kg/detik, pada variasi 4, 2, dan 5
Variasi ∆𝑝 𝜌 ℎ𝑖𝑛 ṁ ℎ𝑜𝑢𝑡
(Pa) (kg/m³) (kj/kg) (Kg/s) (kj/kg)
4 34.473 0,708 2734,0 0,0027 2696,3
41.368 0,653 2734,9 0,0028 2696,3
41.368 0,661 2724,8 0,0028 2686,1
2 48.263 0,960 2715,3 0,0037 2686,1
48.263 0,920 2711,9 0,0036 2677,9
48.263 0,841 2711,4 0,0034 2675,8
5
48.263 0,899 2710,3 0,0076 2675,8
41.368 0,899 2710,3 0,0033 2675,8
41.368 0,935 2709,7 0,0036 2679,9
c. Data diperoleh pada variasi sudut nozel 30º, dan 40º, tekanan 3 Bar, dan laju
aliran massa 45º. Pengambilan data pada variasi tekanan dapat dilihat dari
tabel berikut:
Tabel 4. 6 Variasi sudut nozel 20º, 30º, 40º, pada variasi 2, 6, dan 7.
Variasi ∆𝑝 𝜌 ℎ𝑖𝑛 ṁ ℎ𝑜𝑢𝑡
(Pa) (kg/m³) (kj/kg) (kg/d) (kj/kg)
2 48.263 0,9600 2715,3 0,0037 2686,1
48.263 0,9200 2711,9 0,0036 2677,9
48.263 0,8417 2711,4 0,0034 2675,8
6 20.684 0,8050 2766,5 0,0022 2730,7
27.579 0,7440 2753,4 0,0025 2716,6
34.473 0,7740 2722,8 0,0028 2686,1
7 27.579 0,7254 2773,6 0,0024 2736,7
34.473 0,7791 2760,9 0,0028 2724,7
27.579 0,8509 2713,3 0,0026 2677,9
4.3 Unjuk Kerja
Pada unjuk kerja variasi tekanan, laju aliran massa, dan sudut nosel pada
ketel uap ini didapat torsi, Pin, Pout, dan efisiensi.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
31
Tabel 4. 7 Variasi Tekanan 250.000 Pa, 300.000 Pa dan 400.000 Pa, pada
variasi 1 , 2, dan 3
Tabel 4. 8 Tekanan 3 Bar, laju aliran massa 0,0028 kg/detik, 0,0029 kg/detik, dan
0,0030 kg/detik.
Variasi W Torsi 𝑃𝑖𝑛 𝑃𝑜𝑢𝑡 efisiensi
(kg) (τ) (watt) (watt) (%)
4 0,3 0,0039 100,934 0,258 0,256
0,4 0,0206 108,706 0,691 0,636
0,5 0,0226 109,712 0,770 0,702
2 0,3 0,0029 107,573 0,192 0,179
0,4 0,0216 122,998 0,682 0,555
0,5 0,0255 122,936 0,761 0,619
5 0,3 0,0029 261,200 0,452 0,368
0,4 0,0216 113,990 1,0484 0,920
0,5 0,0216 108,640 1,1842 1,177
Variasi Torsi 𝑃𝑖𝑛 𝑃𝑜𝑢𝑡 efisiensi
(τ) (watt) (watt) (%)
1 0,0039 110,77 0,115 0,1040
0,0196 106,05 0,636 0,6005
0,0137 111,89 0,682 0,6097
2 0,0029 107,57 0,192 0,1790
0,0216 122,99 0,682 0,5549
0,0255 122,93 0,761 0,6192
3 0,0069 97,01 0,413 0,4262
0,0216 103,14 0,960 0,9311
0,0245 92,44 0,971 1,0506
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
32
Tabel 4. 9 Variasi sudut nosel 20⁰,30⁰,dan 40⁰ pada variasi 2, 6,dan 7.
Variasi W Torsi 𝑃𝑖𝑛 𝑃𝑜𝑢𝑡 efisiensi
(kg) (τ) (watt) (watt) (%)
2 0.3 0.0029 107,573 0,192 0,179
0.4 0.0216 122,998 0,682 0,555
0.5 0.0255 122,936 0,761 0,619
6 0.3 0.00294 79,191 0,226 0,286
0.4 0.01864 90,312 0,779 0,863
0.5 0.01864 102,700 0,906 0,882
7 0.3 0.0118 89,419 0,289 0,324
0.4 0.0216 101,756 0,937 0,922
0.5 0.0275 92,908 1,136 1,223
4.4 Efek Variasi Tekanan Uap Masuk Turbin Terhadap Unjuk Kerja
Dari data pada Tabel 4.7, 4.8, dan 4.9 dapat dilakukan perbandingan unjuk kerja
tiap variasi antara putaran turbin, torsi, daya input, daya output, dan efisiensi.
Pembahasan dibuat berdasarkan tiga parameter yang terukur pada boiler yaitu
tekanan, laju aliran massa, dan sudut nosel. Berikut analisis tiap variasi :
4.1.1 Efek tekanan masuk turbin 250.000, 300.000, dan 400.000𝑃𝑎 dengan variasi
daya dan efisiensi terhadap unjuk kerja
Gambar 4. 1 Hubungan Efisiensi dengan beban setiap variasi
0.104
0.581 0.610
0.211
0.733 0.748
0.476
1.0411.123
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
0.3 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5
Efis
ien
si
Ƞ
1 2 3Beban (Kg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
33
Dari Gambar 4.1 variasi 1 menujukan pada beban 0,3kg efisiensi sebesar 0,104%,
beban 0.4Kg efisiensi sebesar 0,581%, beban 0,5kg efisiensi sebesar 0,610%. Pada
variasi 2 menunjukan pada beban 0.3kg efisiensi sebesar 0,211%, beban 0,4kg
efisiensi 0,733%, beban 0,5 efisiensi 0,748%. Dan variasi 3 beban 0,3kg efisiensi
sebesar 0,467%, beban 0,4kg efisiensi 1,041%, beban 0,5kg efisiensi 1,123%. Data
tertinggi terdapat pada variasi 3, beban 0,5 kg dengan efisiensi 1,123%, dan yang
terendah terdapat pada variasi 1, beban 0,3 kg dengan efisiensi 0,104%. Pada variasi
1 memiliki efisiensi yang kecil karena tekanan pada variasi pertama 250.000 Pa
yang paling rendah, variasi 2 memiliki efisiensi rata-rata pada variasi 1 dan 3,
dengan tekanan 300.000 Pa, dan pada variasi 3 efisiensi paling tinggi karena
tekanan yang digunakan adalah 400.000 Pa, maka dari itu jika tekanan semakin
tinggi maka efisiensi alat akan semakin tinggi.Itu terjadi karena torsi semakin
tinggi. Jadi jika torsi semakin tinggi maka efisiensi akan semakin naik.
Gambar 4. 2 Hubungan 𝑃𝑜𝑢𝑡 dengan beban setiap variasi
Dari Gambar 4.2 daya output (𝑃𝑜𝑢𝑡) pada variasi 1 menunjukan pada beban 0,3kg
menghasilkan 0,115 watt, beban 0,4kg menghasilkan 0,616 watt, beban 0,5kg
0.115
0.6160.682
0.176
0.723 0.761
0.413
0.960 0.971
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
0.3 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5
Po
ut
wat
t
variasi1 2 3
Beban (Kg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
34
menghasilkan 0,682 watt. Pada variasi 2 beban 0,3kg menghasilkan 0,176
watt,beban 0,4kg menghasilkan 0,723 watt, beban 0,5kg menghasilkan 0,761 watt.
Dan pada variasi 3 menunjukan pada beban 0,3kg menghasilkan 0,413 watt, beban
0,4kg menghasilkan 0,960 watt, beban 0,5kg menghasilkan 0,971 watt. Daya
tertinggi terdapat pada variasi 3, beban 0.5kg dengan daya 0.971 watt dan yang
terendah terdapat pada variasi 1 beban 0.3 kg dengan daya 0.115 watt. Pada variasi
1 menghasilkan 𝑃𝑜𝑢𝑡 terendah diantara variasi 2 dan 3, pada variasi 2 menghasilkan
rata-rata daya dari variasi 1 dan 3, yang tertinggi terdapat pada variasi 3 antar
variasi. Dapat disimpulkan bahwa bila beban semakin tinggi maka 𝑃𝑜𝑢𝑡 juga
semakin tinggi, itu dikarenakan beban yang berat akan menghasilkan torsi yang
tinggi dan daya akan semakin tinggi juga. Pada variasi tekanan 250.000, 300.000,
dan 400.000 𝑃𝑎 terjadi kenaikan daya, dapat dilihat pada Gambar 4.4.2 bahwa
makin tinggi tekanan, daya yang dihasilkan akan makin tinggi. Itu disebabkan torsi
dan rpm semakin tinggi, bila rpm turbin tinggi, maka daya yang dihasilkan akan
semakin tinggi.
Gambar 4. 3 Hubungan 𝑃𝑖𝑛 dengan beban setiap variasi
110.778106.055
111.898
83.326
98.618 101.801
86.77792.259
86.473
0
20
40
60
80
100
120
0.3 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5
Pin
wat
t
variasi 1 2 3
beban Kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
35
Dari Gambar 4.3 daya input (𝑃𝑖𝑛) pada variasi 1 menghasilkan 110,778 watt pada
beban 0,3kg, beban 0,4kg menghasilkan 106,055 watt, beban 0,5kg menghasilkan
111,898 watt. Variasi 2 menghasilkan 83,326 watt, beban 0,4kg menghasilkan
98,618 watt, beban 0,5kg menghasilkan 101,801 watt. Pada variasi 3 menghasilkan
86,777 watt pada beban 0,3kg, beban 0,4kg menghasilkan 92,259 watt, beban 0,5kg
menghasilkan 86,473 watt. Data tertinggi terdapat pada variasi 1, beban 0.5kg
dengan daya input 111.898 watt, dan yang terendah terdapat pada variasi 2, beban
0.3kg dengan daya input 83,326 watt. Pada setiap variasi 𝑃𝑖𝑛 tertinggi terdapat pada
variasi 1, variasi 2 adalah rata-rata dari variasi 1 dan 3, dan variasi 3 adalah yang
terendah diantara variasi 1 dan 2. Untuk variasi paling baik terlihat pada variasi 2
dengan tekanan 300.000 Pa dan yang terendah terdapat pada variasi 3 dengan
tekanan 400.000Pa. Dikarenakan daya input dipengaruhi oleh entalphi masuk
turbin dan suhu yang terdapat dalam ketel uap, maka dari itu daya input mengalami
naik turun pada 𝑇𝑖𝑛.
Gambar 4. 4 Hubungan torsi dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡
0.0020
0.0196
0.0265
0.0029
0.0216
0.0255
0.0069
0.0216
0.0304
0.0000
0.0050
0.0100
0.0150
0.0200
0.0250
0.0300
0.0350
0.115 0.616 0.682 0.176 0.723 0.761 0.413 0.960 0.971
Tors
i τ
1 2 3Pout
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
36
Dari Gambar 4.4 torsi (τ) terhadap 𝑃𝑜𝑢𝑡 pada variasi 1 menghasilkan 0,0020 beban
0,3kg dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,115 watt, beban 0,4kg menghasilkan torsi 0,0196 dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡
0,616 watt, beban 0,5kg menghasilkan torsi 0,0265 dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,682 watt. Variasi
2 beban 0,3kg menghasilkan torsi 0,0029 dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,176 watt, beban 0,4kg
menghasilkan torsi 0,0216 dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,723 watt, beban 0,5kg menghasilkan torsi
0,0255 dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,761 watt. Pada variasi 3 beban 0,3kg menghasilkan torsi
0,0069 dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,413 watt, beban 0,4kg menghasilkan torsi 0,0216 dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡
0,960 watt, beban 0,5kg menghasilkan torsi 0,0304 dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,971 watt. Data
tertinggi terdapat pada variasi 3 tekanan 400.000𝑃𝑎 dengan torsi 0,0304 dan 𝑃𝑜𝑢𝑡
0,971 watt sedangkan torsi yang terendah terdapat pada variasi 1 tekanan 250.000𝑃𝑎
dengan torsi 0,0020 dan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,115 watt, dikarenakan semakin besar torsi maka
daya output akan semakin besar. Dari data diatas didapatkan data semakin besar
tekanan yang masuk maka uap yang mendorong turbin akan semakin besar dengan
begitu torsi akan semakin tinggi dan begitupula daya output semakin tinggi. Data
keseluruhan yang tertinggi terdapat pada variasi 3.
Gambar 4. 5 Hubungan putaran turbin dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡
561
300246
570
320285
575
425
305
0
100
200
300
400
500
600
700
0.115 0.616 0.682 0.176 0.723 0.761 0.413 0.960 0.971
RP
M
1 2 3P OUT
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
37
Dari Gambar 4.5 putaran turbin (rpm) terhadap 𝑃𝑜𝑢𝑡 pada variasi 1 menghasilkan
561 rpm, 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,115 watt pada beban 0,3kg, beban 0,4kg menghasilkan 300 rpm,
𝑃𝑜𝑢𝑡 0,616 watt, beban 0,5kg menghasilkan 246 rpm, 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,682. Variasi 2 beban
0,3kg menghasilkan 570 rpm dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,176 watt, beban 0,4kg menghasilkan
320 rpm dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,723 watt, beban 0,5kg menghasilkan 285 rpm dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡
0,761. Pada variasi 3 beban 0,3kg menghasilkan 575 rpm dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,413 watt,
beban 0,4kg menghasilkan 425 rpm dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,960 watt, beban 0,5kg
menghasilkan 305 rpm dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,971 watt. Dapat disimpulkan bahwa data
yang paling tinggi terdapat pada variasi 3 tekanan 400.000𝑃𝑎 ,rpm 575, beban 0,3kg
dan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,413 watt. Data terendah terdapat pada variasi 1 tekanan 250.000𝑃𝑎 ,rpm
246, beban 0,5kg dan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,682 watt, dikarenakan semakin berat pembebanan
maka daya output bekerja semaki besar , beban yang berat akan menghasilkan rpm
yang rendah dan daya akan semakin tinggi bila pembembebanan mengecil. Data
tertinggi terdapat pada variasi 3 pada setiap pembebanan. Variasi 1 adalah data
terendah pada setiap variasi.
Gambar 4. 6 Hubungan pin dengan hin
110.778106.055
111.898
83.326
98.618101.801
86.77792.259
86.473
0.000
20.000
40.000
60.000
80.000
100.000
120.000
2781.82772.52738.62715.32711.92711.42716.62708.02727.3
pin
wat
t
variasi1 2 3
hin (kj/kg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
38
Dari Gambar 4.6 tekanan input (𝑝𝑖𝑛) terhadap entalpi input (ℎ𝑖𝑛) pada variasi 1
beban 0,3kg menghasilkan 𝑝𝑖𝑛 110,778 watt dengan ℎ𝑖𝑛 2781,8 kj/kg, beban 0,4
menghasilkan 𝑝𝑖𝑛 106,055 watt dengan ℎ𝑖𝑛 2772,5 kj/kg, dan beban 0,5kg
menghasilkan 𝑝𝑖𝑛 111,898 watt dengan ℎ𝑖𝑛 2738,6. Variasi 2 beban 0,3kg
menghasilkan 𝑝𝑖𝑛 83,326 watt dengan ℎ𝑖𝑛 2715,3 kj/kg, beban 0,4kg menghasilkan
𝑝𝑖𝑛 98,618 watt dengan ℎ𝑖𝑛 2711,9 kj/kg, beban 0,5kg menghasilkan 𝑝𝑖𝑛 101,801
watt dengan ℎ𝑖𝑛 2711,4 kj/kg. Variasi 3 beban 0,3Kg menghasilkan 𝑝 86,777 watt
dengan ℎ𝑖𝑛 2716,6 kj/kg, beban 0,4kg menghasilkan 𝑝𝑖𝑛 92,259 watt dengan ℎ𝑖𝑛
2708,0 kj/kg, beban 0,5kg menghasilkan 𝑝𝑖𝑛 86,473 watt dengan ℎ𝑖𝑛 2727,3 kj/kg.
Data yang terbaik terdapat pada variasi 1 tekanan tekanan masuk turbin, daya input
111,898 watt dengan entalphi 2738,6 kj/kg, dan data terendah terdapat pada variasi
2 daya input 83,326 watt dengan entalphi 2715,3 kj/kg. itu karena daya input akan
semakin tinggi apa bila entalphi udara dan temperature masuk turbin rendah. Grafik
mengalami naik turun pada daya inputnya, itu disebabkan pemanasan pada ketel
uap dengan begitu uap yang digunakan sudah ke luar mendorong turbin.
Gambar 4. 7 Hubungan ℎ𝑖𝑛 dengan 𝑇𝑖𝑛
2781.82772.5
2738.6
2715.3 2711.9 2711.42716.6
2708.0
2727.3
2660.0
2680.0
2700.0
2720.0
2740.0
2760.0
2780.0
2800.0
154 149 132 123 121 120 125 120 130
hin
kj/k
g
Variasi1 2 3
Tin ⁰C
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
39
Dari Gambar 4.7 ℎ𝑖𝑛 dengan suhu masuk (𝑇𝑖𝑛) pada variasi 1 beban 0,3kg
menghasilkan ℎ𝑖𝑛 2781,8 kj/kg dengan 𝑇𝑖𝑛 154⁰C, beban 0,4kg menghasilkan ℎ𝑖𝑛
2772,5 kj/kg dengan 𝑇𝑖𝑛 149⁰C, beban 0,5kg menghasilkan ℎ𝑖𝑛 2738,6 kj/kg dengan
𝑇𝑖𝑛 132⁰C. Variasi 2 beban 0,3kg menghasilkan ℎ𝑖𝑛 2715,3 kj/kg dengan 𝑇𝑖𝑛 123⁰C,
beban 0,4kg menghasilkan ℎ𝑖𝑛 2711,9 kj/kg dengan 𝑇𝑖𝑛 121⁰C, beban 0,5kg
menghasilkan ℎ𝑖𝑛 2716,6 kj/kg dengan 𝑇𝑖𝑛 120⁰C. Dan pada variasi 3 pada beban
0,3kg menghasilkan ℎ𝑖𝑛 2716,6 kj/kg dengan 𝑇𝑖𝑛 125⁰C, beban 0,4kg menghasilkan
ℎ𝑖𝑛 2708,0 kj/kg dengan 𝑇𝑖𝑛 120⁰C, beban 0,5kg menghasilkan ℎ𝑖𝑛 2727,3 kj/kg
dengan 𝑇𝑖𝑛 130⁰C. Data tertinggi terdapat pada variasi 1 dengan ℎ𝑖𝑛 2781,8 kj/kg
dan 𝑇𝑖𝑛 154⁰C, yang terendah terdapat pada variasi 3 dengan ℎ𝑖𝑛 2708 kj/kg dan
𝑇𝑖𝑛 120⁰C. ℎ𝑖𝑛 akan semakin tinggi bila 𝑇𝑖𝑛tinggi pula, karena suhu masuk sangan
berpengaruh pada ketel uap. Dari grafik diatas variasi 1 dan 2 mengalami penurunan
ℎ𝑖𝑛 dan 𝑇𝑖𝑛 dengan beraturan, tetapi pada variasi 3 mengalami naik turun yang tidak
stabil karena pada teori yang diperoleh suhu pada ketel uap yang tidak beraturan
dan didapat nilai ℎ𝑖𝑛 dari tabel A-6.
Gambar 4. 8 Hubungan 𝑝𝑖𝑛 dengan ℎ𝑖𝑛
134474127579
127579
162053
162053
155158
196527 196527206869
0
50000
100000
150000
200000
250000
2782 2773 2739 2715 2712 2711 2717 2708 2727
pin Pa
variasi1 2 3
hin (kj/kg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
40
Dari Gambar 4.8 𝑝𝑖𝑛 terhadap ℎ𝑖𝑛 pada variasi 1 beban 0,3kg menghasilkan 𝑝𝑖𝑛
134.474 Pa dengan ℎ𝑖𝑛 2781,8 kj/kg, beban 0,4kg menghasilkan 𝑝𝑖𝑛 127.579 Pa
dengan ℎ𝑖𝑛 2772,5 kj/kg, beban 0,5kg menghasilkan 𝑝𝑖𝑛 127.579 Pa dengan ℎ𝑖𝑛
2738,6 kj/kg. Variasi 2 beban 0,3kg menghasilkan 𝑝𝑖𝑛 162.053 Pa dengan ℎ𝑖𝑛
2715,3 kj/kg, beban 0,4kg menghasilkan 𝑝𝑖𝑛 162.053 Pa dengan ℎ𝑖𝑛 2711,9 kj/kg,
beban 0,5kg menghasilkan 𝑝𝑖𝑛 155.158 Pa dengan ℎ𝑖𝑛 2711,4 kj/kg. Variasi 3 beban
0,3kg menghasilkan 𝑝𝑖𝑛 196.527 Pa dengan ℎ𝑖𝑛 2716,6 kj/kg, beban 0,4kg
menghasilkan 𝑝𝑖𝑛 196.527 Pa dengan ℎ𝑖𝑛 2708,0 kj/kg, beban 0,5kg menghasilkan
𝑝𝑖𝑛 206.869 Pa dengan ℎ𝑖𝑛 2727,3 kj/kg. Data tertinggi terdapat pada variasi 3,
beban 0.5 kg, ℎ𝑖𝑛 2727,3 kj/kg dengan 𝑝𝑖𝑛206.869 Pa, dan yang terendah terdapat
pada variasi 1, beban 0.5 kg, ℎ𝑖𝑛 2781.8 kj/kg dengan 𝑝𝑖𝑛 127579 Pa. Dari data
tersebut dapat disimpulkan bahwa entalphi uap dan tekanan pada turbin berubah-
ubah dikarenakan 𝑝𝑖𝑛 memiliki tekanan yang bervariasi, sehingga entalphi uap dan
tekanan pada turbin berubah dari setiap variasi penelitian. Pada setiap variasi
dengan grafik tertinggi yaitu terdapat pada variasi 3. Tekanan input mengalami naik
turun pada setiap variasi dikarenakan suhu masuk ke dalam ketel uap tidak
beraturan, jika suhu masuk konstan pada setiap variasi, maka entalpi juga akan
semakin tinggi setelah dilakukan interpolasi pada tabel entalpi (Lampiran tabel)..
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
41
4.5 Efek laju aliran massa masuk turbin 0,0029, 0,0030, dan 0,0031 kg/detik
dengan variasi daya dan efisiensi terhadap unjuk kerja.
Gambar 4. 9 Hubungan Efisiensi dengan beban setiap variasi
Dari Gambar 4.9 variasi 4 menujukan pada beban 0,3kg efisiensi sebesar 0,153%,
beban 0.4kg efisiensi sebesar 0,510%, beban 0,5kg efisiensi sebesar 0,660%. Pada
variasi 2 menunjukan pada beban 0.3kg efisiensi sebesar 0,211%, beban 0,4kg
efisiensi 0,733%, beban 0,5 efisiensi 0,748%. Dan variasi 5 beban 0,3kg efisiensi
sebesar 0,435%, beban 0,4kg efisiensi 1,007%, beban 0,5kg efisiensi 1,290%.
efisiensi tertinggi terdapat pada variasi ke 5, beban 0.5 kg, laju aliran massa 0,0031
kg/detik dengan efisiensi 1.290 dan yang terendah terdapat pada variasi 4 beban
0.3 kg, laju aliran massa 0,0028 kg/detik dengan efisiensi 0.153. Dapat disimpulkan
bahwa bila beban semakin tinggi maka Efisiensi juga semakin tinggi, itu terjadi
karena torsi semakin tinggi. Jadi jika torsi tinggi maka efisiensi akan semakin naik.
Dapat dilihat pada variasi Laju aliran massa 0,0029, 0,0030, dan 0,0031 kg/detik
terjadi kenaikan Efisiensi, dapat dilihat pada gambar diatas bahwa makin besar laju
aliran massa, Efisiensi akan makin tinggi.
0.153
0.510
0.660
0.211
0.733 0.748
0.435
1.007
1.290
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
0.3 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5
Efis
ien
si
Variasi4 2 5
beban (Kg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
42
Gambar 4. 10 Hubungan 𝑃𝑜𝑢𝑡 dengan beban setiap variasi
Dari Gambar 4.10 𝑃𝑜𝑢𝑡 pada variasi 4 menunjukan pada beban 0,3kg menghasilkan
0,154 watt, beban 0,4kg menghasilkan 0,555 watt, beban 0,5kg menghasilkan 0,724
watt. Pada variasi 2 beban 0,3kg menghasilkan 0,176 watt,beban 0,4kg
menghasilkan 0,723 watt, beban 0,5kg menghasilkan 0,761 watt. Dan pada variasi
5 menunjukan pada beban 0,3kg menghasilkan 0,453 watt, beban 0,4kg
menghasilkan 1,048 watt, beban 0,5kg menghasilkan 1,184 watt. data tertinggi
terdapat pada variasi 5, beban 0.5 kg dengan daya output 1.184 watt dan yang
terendah terdapat pada variasi 4, beban 0.3 kg dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0.154 watt. Dapat
disimpulkan bahwa bila W semakin tinggi maka daya 𝑃𝑜𝑢𝑡 juga semakin tinggi, itu
dikarenakan beban yang berat akan menghasilkan Torsi yang tinggi dan daya akan
semakin tinggi juga. Pada variasi Laju aliran massa 0,0028, 0,0029, dan 0,0030
Kg/detik terjadi kenaikan daya, dapat dilihat pada gambar diatas bahwa makin
tinggi Laju aliran massa daya akan makin tinggi. Gafik mengalami kenaikan yang
konstan pada setiap variasi, grafik keseluruhan paling tinggi terdapat pada variasi
5, rata-rata terdapat pada variasi 2, dan yang terendah terdapat pada variasi 1.
0.154
0.555
0.724
0.176
0.723 0.761
0.453
1.048
1.184
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
0.3 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5
Po
ut
wat
t
Variasi4 2 5
beban (w)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
43
Gambar 4. 11 Hubungan Pin dengan beban setiap variasi
Dari Gambar 4.11 𝑃𝑖𝑛 pada variasi 4 menghasilkan 110,934 watt pada beban 0,3kg,
beban 0,4kg menghasilkan 108,706 watt, beban 0,5kg menghasilkan 109,713 watt.
Variasi 2 menghasilkan 83,326 watt, beban 0,4kg menghasilkan 98,618 watt, beban
0,5kg menghasilkan 101,801 watt. Pada variasi 5 menghasilkan 104,059 watt pada
beban 0,3kg, beban 0,4kg menghasilkan 104,059 watt, beban 0,5 menghasilkan
91,818 watt. Data tertinggi terdapat pada variasi 4, beban 0.5 kg dengan daya input
109.713 watt dan data terendah terdapat pada variasi 2 beban 0.3 kg dengan daya
input 83.326 watt. Pada setiap variasi 𝑃𝑖𝑛 tertinggi terdapat pada variasi 4, variasi 5
adalah rata-rata dari variasi 4 dan 2, dan variasi 2 adalah yang terendah diantara
variasi 4 dan 5. Untuk variasi paling baik terlihat pada variasi 4 dengan tekanan
300.000 Pa dan yang terendah terdapat pada variasi 2 dengan tekanan 300.000Pa.
Itu karena daya input akan semakin tinggi apa bila entalpi udara dan temperature
masuk turbin rendah. Grafik mengalami naik turun pada daya inputnya, itu
disebabkan pemanasan pada ketel uap dengan begitu uap yang digunakan sudah
keluar mendorong turbin
100.934
108.706109.713
83.326
98.618 101.801104.059
104.05991.818
0
20
40
60
80
100
120
0.3 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5
Pin
wat
t
Variasi4 2 5
beban (Kg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
44
Gambar 4. 12 Hubungan torsi dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡
Dari Gambar 4.12 torsi terhadap 𝑃𝑜𝑢𝑡 pada variasi 4 menghasilkan 0,0029 beban
0,3kg dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,154 watt, beban 0,4kg menghasilkan torsi 0,0118 dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡
0,555 watt, beban 0,5kg menghasilkan torsi 0,0294 dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,724 watt. Variasi
2 beban 0,3kg menghasilkan torsi 0,0029 dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,176 watt, beban 0,4kg
menghasilkan torsi 0,0216 dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,723 watt, beban 0,5kg menghasilkan
torsi 0,0255 dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,761 watt. Pada variasi 5 beban 0,3kg menghasilkan
torsi 0,0039 dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,453 watt, beban 0,4kg menghasilkan torsi 0,0137
dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 1,048 watt, beban 0,5kg menghasilkan torsi 0,0216 dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 1,184
watt. Data tertinggi terdapat pada variasi 4, daya ouput 0.724 watt dengan torsi
0.0294 dan yang data terendah terdapat pada variasi 4, daya 0.154 watt dengan torsi
0.0029. dapat disimpulkan bahwa torsi berpengaruh dengan rpm turbin maka dari
itu daya output mengalami naik turun pada data tersebut. Dan yang lebih stabil pada
variasi 5 laju aliran massa. Terdapat peningkatan yang stabil, berbeda dengan
variasi 2 yang mengalami kenaikan pada beban 0.4 kg, menggalami kenaikan yang
0.0029
0.0118
0.0294
0.0029
0.0216
0.0255
0.0039
0.0137
0.0216
0.0000
0.0050
0.0100
0.0150
0.0200
0.0250
0.0300
0.0350
0.154 0.555 0.724 0.176 0.723 0.761 0.453 1.048 1.184
Tors
i
variasi4 2 5
Pout (watt)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
45
sangat tinggi disbanding dengan beban 0.4 kg pada variasi 1 dan 3 pada data
tersebut.
Gambar 4. 13 Hubungan rpm dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡
Dari Gambar 4.13 rpm terhadap 𝑃𝑜𝑢𝑡 pada variasi 4 menghasilkan 500 rpm, 𝑃𝑜𝑢𝑡
0,154 watt pada beban 0,3kg, beban 0,4kg menghasilkan 450 rpm, 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,555 watt,
beban 0,5kg menghasilkan 235 rpm, 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,724 watt. Variasi 2 beban 0,3kg
menghasilkan 570 rpm dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,176 watt, beban 0,4kg menghasilkan 320 rpm
dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,723 watt, beban 0,5kg menghasilkan 285 rpm dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,761.
Pada variasi 5 beban 0,3kg menghasilkan 1102 rpm dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,453 watt, beban
0,4kg menghasilkan 729 rpm dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 1,048 watt, beban 0,5kg menghasilkan
524 rpm dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 1,184 watt. Data tertinggi terdapat pada variasi 5, beban 0.3
kg, daya output 0.453 watt dengan rpm 1102, dan data terendah terdapat pada
variasi 4, beban 0.5 kg, daya 0.724 watt dengan rpm 235. Dari data diatas dapat
disimpulkan bahwa semakin besar beban dan daya yang dihasilkan, maka rpm akan
semakin turun. dikarenakan semakin berat pembebanan maka daya output bekerja
500450
235
570
320 285
1102
729
524
0
200
400
600
800
1000
1200
0.154 0.555 0.724 0.176 0.723 0.761 0.453 1.048 1.184
Rp
m
variasi4 2 5
Pout
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
46
semaki besar , beban yang berat akan menghasilkan rpm yang rendah dan daya akan
semakin tinggi bila pembembebanan mengecil. Data keseluruhan yang paling tinggi
terdapat pada variasi 5.
Gambar 4. 14 Hubungan 𝑃𝑖𝑛 dengan ṁ
Dari Gambar 4.14 𝑃𝑖𝑛 terhadap laju aliran massa (ṁ) pada variasi 4 beban 0,3kg
menghasilkan 𝑃𝑖𝑛 100,934 watt dengan ṁ 0,0027 kg/detik, beban 0,4kg
menghasilkan 𝑃𝑖𝑛 108,706 watt dengan ṁ 0,0028 kg/detik. Beban 0,5kg
menghasilkan 𝑃𝑖𝑛 109,713 watt dengan ṁ 0,0028 kg/detik. Variasi 2 beban 0,3kg
menghasilkan 𝑃𝑖𝑛 83,326 watt dengan ṁ 0,0029 kg/detik, beban 0,4kg
menghasilkan 𝑃𝑖𝑛 98,618 watt dengan ṁ 0,0029 kg/detik, beban 0,5kg
menghasilkan 𝑃𝑖𝑛 101,801 watt dengan ṁ 0,0029. Variasi 5 beban 0,3kg
menghasilkan 𝑃𝑖𝑛 104,059 watt dengan ṁ 0,0030, beban 0,4kg menghasilkan
104,059 watt dengan ṁ 0,0030, beban 0,5kg menghasilkan 𝑃𝑖𝑛 91,818 watt dengan
ṁ 0,0031. Data tertinggi terdapat pada variasi 4, beban 0.5 kg, laju aliran massa
0.0028 kg/detik dengan daya input 109.713 watt, dan yang terendah terdapat pada
variasi 2, beban 0.3 kg, laju aliran massa 0.0029 kg/detik dengan daya input 83.326
100.934108.706
109.713
83.326
98.618101.801
104.059104.059
91.818
0
20
40
60
80
100
120
0.0027 0.0028 0.0028 0.0029 0.0029 0.0029 0.0030 0.0030 0.0031
Pin
wat
t
variasi4 2 5
ṁ (Kg/detik)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
47
watt. Daya input akan semakin tinggi apabila temperatur masuk turbin tinggi.
Grafik mengalami naik turun karena pemanasan pada setiap variasi terhadap ketel
uap tidak beraturan.
Gambar 4. 15 Hubungan ṁ dengan Δp
Dari Gambar 4.15 ṁ terhadap Δp pada variasi 4 beban 0,3kg menghasilkan ṁ
0,0027 kg/detik dengan Δp 34.474 Pa, beban 0,4kg menghasilkan ṁ 0,0028
kg/detik dengan Δp 41.369 Pa, beban 0,5kg menghasilkan ṁ 0,0028 kg/detik
dengan Δp 41.369 Pa. Variasi 2 beban 0,3kg menghasilkan ṁ 0,0029 kg/detik
dengan Δp 28.958 Pa, beban 0,4kg menghasilkan ṁ 0,0029 kg/detik dengan Δp
31.026 Pa, beban 0,5kg menghasilkan ṁ 0,0029 kg/detik dengan Δp 33.095 Pa.
pada variasi 5 beban 0,3kg menghasilkan ṁ 0,0030 kg/detik dengan Δp 24.474 Pa,
beban 0,4kg menghasilkan ṁ 0,0030 kg/detik dengan Δp 34.474 Pa, beban 0,5kg
menghasilkan ṁ 0,0031 dengan Δp 34.474 Pa. Data tertinggi terdapat pada variasi
5 beban 0.5 kg, Δp 34474 Pa, dengan laju aliran massa 0.0031 kg/detik, dan yang
terendah terdapat pada variasi 4, beban 0.3 kg, Δp 34.474 Pa, dengan laju aliran
0.0027
0.0028 0.0028 0.00290.0029
0.0029
0.0030 0.00300.0031
0.0024
0.0025
0.0026
0.0027
0.0028
0.0029
0.0030
0.0031
0.0032
34474 41369 41369 28958 31026 33095 34474 34474 34474
ṁK
g/d
etik
variasi4 2 5
Δp (Pa)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
48
massa 0,0027 kg/detik. Dari data diatas dapat diambil kesimpulan bahwa perbedaan
tekanan pada setiap variasi semakin tinggi terhadap laju alran massa, perbedaan
tekanan tekanan palinggi tinggi di dapat pada variasi 4 beban 0.4 kg dengan ṁ
0.0028 memilikiki perbedaan paling tinggi diantara yang lain.
Gambar 4. 16 Hubungan ṁ dengan ρ
Dari Gambar 4.16 ṁ terhadap massa jenis (ρ) pada variasi 4 beban 0,3kg
menghasilkan ṁ 0,0027 kg/detik dengan ρ 0,708 kg/m³, beban 0,4kg menghasilkan
ṁ 0,0028 kg/detik dengan ρ 0,653 kg/m³, beban 0,5kg menghasilkan ṁ 0,0028
kg/detik dengan ρ 0,662 kg/m³. Variasi 2 beban 0,3kg menghasilkan ṁ 0,0029
kg/detik dengan ρ 0,960 kg/m³, beban 0,4kg menghasilkan ṁ 0,0029 kg/detik
dengan ρ 0,920 kg/m³, beban 0,5kg menghasilkan ṁ 0,0029 kg/detik dengan ρ
0,842 kg/m³. Variasi 5 beban 0,3kg menghasilkan ṁ 0,0030 kg/detik dengan ρ
0,899 kg/m³, beban 0,4kg menghasilkan ṁ 0,0030 kg/detik dengan ρ 0,899 kg/m³,
beban 0,5kg menghasilkan ṁ 0,0031 kg/detik dengan ρ 0,935 kg/m³. data paling
tinggi terdapat pada variasi 5, beban 0.5 kg, massa jenis 0.935 kg/m³, dengan laju
0.0027
0.0028 0.0028 0.00290.0029
0.0029
0.0030 0.00300.0031
0.0024
0.0025
0.0026
0.0027
0.0028
0.0029
0.0030
0.0031
0.0032
0.708 0.653 0.662 0.960 0.920 0.842 0.899 0.899 0.935
ṁK
g/d
etik
Variasi4 2 5
ρ (Kg/m³)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
49
aliran massa 0.0031 kg/detik, dan laju aliran massa terendah terdapat pada variasi
4, beban 0.3 kg, massa jenis 0.708 kg/m³, dengan laju aliran massa 0.0027 kg/detik.
Massa jenis tertinggi terdapat pada variasi 2, beban 0.3 kg, massa jenis 0.0029
kg/detik, dengan massa jenis 0.960 kg/m³.
4.6 Efek variasi sudut nosel masuk turbin 20º, 30º, 40º dengan variasi daya dan
efisiensi terhadap unjuk kerja.
Gambar 4. 17 Hubungan Efisiensi dengan beban setiap variasi
Dari Gambar 4.17 variasi 2 menujukan pada beban 0,3kg efisiensi sebesar 0,211%,
beban 0.4kg efisiensi sebesar 0,733%, beban 0,5kg efisiensi sebesar 0,748%. Pada
variasi 6 menunjukan pada beban 0.3kg efisiensi sebesar 0,222%, beban 0,4kg
efisiensi 0,792%, beban 0,5 efisiensi 0,819%. Dan variasi 5 beban 0,3kg efisiensi
sebesar 0,265%, beban 0,4kg efisiensi 0,841%, beban 0,5kg efisiensi 1,043%. Data
tertinggi terdapat pada variasi 7, beban 0.5 kg dengan efisiensi 1.043, dan yang
terendah terdapat pada variasi 2, beban 0.3 kg dengan efisiensi 0.211. Dapat
disimpulkan bahwa bila W semakin tinggi maka Efisiensi juga semakin tinggi, itu
terjadi karena torsi semakin tinggi. Jadi jika torsi tinggi maka efisiensi akan
semakin naik. Dapat dilihat pada variasi sudut nosel 20º, 30º, dan 40º terjadi
0.211
0.733 0.748
0.222
0.792 0.819
0.265
0.841
1.043
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
0.3 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5
Efis
ien
siȠ
2 6 7beban (kg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
50
kenaikan Efisiensi, maka dari itu jika tekanan semakin tinggi maka efisiensi alat
akan semakin tinggi.Itu terjadi karena torsi semakin tinggi. Jadi jika torsi tinggi
maka efisiensi akan semakin naik.
Gambar 4. 18 Hubungan 𝑃𝑜𝑢𝑡 dengan beban setiap variasi
Dari Gambar 4.18 𝑃𝑜𝑢𝑡 pada variasi 2 menunjukan pada beban 0,3kg
menghasilkan 0,176 watt, beban 0,4kg menghasilkan 0,723 watt, beban 0,5kg
menghasilkan 0,761 watt. Pada variasi 6 beban 0,3kg menghasilkan 0,227 watt,
beban 0,4kg menghasilkan 0,876 watt, beban 0,5kg menghasilkan 0,906 watt. Dan
pada variasi 7 menunjukan pada beban 0,3kg menghasilkan 0,290 watt, beban 0,4kg
menghasilkan 0,938 watt, beban 0,5kg menghasilkan 1,136 watt. data tertinggi
terdapat pada variasi 7, beban 0.5 kg, dengan daya output 1.136 watt, dan yang
terendah terdapat pada variasi 2, beban 0.3 kg, dengan daya output 0.176 watt.
Dapat terlihat bahwa bila W semakin tinggi maka P out yang dihasilkan semakin
tinggi. Hal tersebut terjadi karena beban yang berat akan menghasilkan torsi yang
tinggi dan daya akan semakin tinggi juga. Pada variasi sudut nosel 20º, 30º, 40º
terjadi kenaikan daya, dapat dilihat pada gambar diatas bahwa makin besar Sudu
0.176
0.723 0.761
0.227
0.876 0.906
0.290
0.938
1.136
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
0.3 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5
P o
ut
wat
t
2 6 7Beban (kg)
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
51
nosel, daya akan makin tinggi. Gafik mengalami kenaikan yang konstan pada setiap
variasi, grafik keseluruhan paling tinggi terdapat pada variasi 7, rata-rata terdapat
pada variasi 6, dan yang terendah terdapat pada variasi 2.
Gambar 4. 19 Hubungan 𝑃𝑖𝑛 dengan beban setiap variasi
Dari Gambar 4.19 𝑃𝑖𝑛 pada variasi 2 menghasilkan 83,326 watt pada beban 0,3kg,
beban 0,4kg menghasilkan 98,618 watt, beban 0,5kg menghasilkan 101,801 watt.
Variasi 6 menghasilkan 102,235 watt, beban 0,4kg menghasilkan 110,609 watt,
beban 0,5kg menghasilkan 101,80110,621 watt. Pada variasi 7 menghasilkan
109,515 watt pada beban 0,3kg, beban 0,4Kg menghasilkan 111,469 watt, beban
0,5 menghasilkan 108,945 watt. 𝑃𝑖𝑛 tertinggi terdapat pada variasi 7, beban 0.4 kg
dengan daya input 111.469 watt dan data terendah terdapat pada variasi 2 beban 0.3
kg dengan daya input 83.326 watt. itu karena daya input akan semakin tinggi apa
bila entalphi udara dan temperature masuk turbin rendah. Grafik mengalami naik
turun pada daya inputnya, itu disebabkan pemanasan pada ketel uap dengan begitu
uap yang digunakan sudah keluar mendorong turbin.
83.326
98.618101.801 102.235110.609
110.621109.515
111.469108.945
0
20
40
60
80
100
120
0.3 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5 0.3 0.4 0.5
Pin
wat
t
variasi 2 6 7
beban Kg
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
52
Gambar 4. 20 Segitiga kecepatan pada variasi 2, sudut nosel 20⁰, tekanan
300.000Pa, laju aliran massa 0,0029 kg/detik
Dari Gambar 4.20 diperoleh kecepatan masuk turbin (𝑐1) 31,38 m/detik pada α 20⁰,
kecepatan relatif uap masuk sudu turbin (𝑤1) 23,97 m/detik pada sudut masuk sudu
(β) 26,6⁰, dan didaptkan kecepatan tangensial (𝑢1) 8,05 m/detik, setelah itu
mendapatkan kecepatan mutlak uap keluar sudu gerak pertama (𝑐1𝑢) sebesar 29,45
m/detik. Uap di dalam sudu jalan tekanannya tetap sama hanya aliran uap saja yang
berbelok, untuk aliran tanpa gesekan besarnya 𝑤2 = 𝑤1. Sudu-sudu jalan tetap
sama 𝛽1 = 𝛽2. Kecepatan mutlak keluar sudu turbin (𝑐2) 17,15 m/detik, 𝑢2 = 𝑢1,
kecepatan mutlak uap keluar sudu gerak kedua (𝑐2𝑢) 13,38 m/detik. Komponen
kecepatan uap pada digambar ke dalam arah kecepatan keliling 𝑐𝑢 Besaran
komponen ini adalah untuk mendapatkan harga gaya tangensial yang dihasilkan
aliran uap untuk menggerakkan turbin. Rendemen perpindahan energi akan menjadi
lebih besar, bila kecepatan keluar 𝑐2 makin kecil.
Gambar 4. 21 Segitiga kecepatan pada variasi 6, sudut nosel 30⁰, tekanan
300.000Pa, laju aliran massa 0,0030 kg/detik.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
53
Dari Gambar 4.21 diperoleh kecepatan masuk turbin (𝑐1) 37,39 m/detik pada α 30⁰,
kecepatan relatif uap masuk sudu turbin (𝑤1) 30,89 m/detik pada sudut masuk sudu
(β) 37,25⁰, dan didaptkan kecepatan tangensial (𝑢1) 7,8 m/detik, setelah itu
mendapatkan kecepatan mutlak uap keluar sudu gerak pertama (𝑐1𝑢) sebesar 32,38
m/detik. Uap di dalam sudu jalan tekanannya tetap sama hanya aliran uap saja yang
berbelok, untuk aliran tanpa gesekan besarnya 𝑤2 = 𝑤1. Sudu-sudu jalan tetap
sama 𝛽1 = 𝛽2. Kecepatan mutlak keluar sudu turbin (𝑐2) 25,15 m/detik, 𝑢2 = 𝑢1,
kecepatan mutlak uap keluar sudu gerak kedua (𝑐2𝑢) 16,78 m/detik. Komponen
kecepatan uap pada digambar ke dalam arah kecepatan keliling 𝑐𝑢 Besaran
komponen ini adalah untuk mendapatkan harga gaya tangensial yang dihasilkan
aliran uap untuk menggerakkan turbin. Rendemen perpindahan energi akan menjadi
lebih besar, bila kecepatan keluar 𝑐2 makin kecil.
Gambar 4. 22 Segitiga kecepatan pada variasi 7, sudut nosel 40⁰, tekanan
300.000Pa, laju aliran massa 0,0031 kg/detik
Dari Gambar 4.22 diperoleh kecepatan masuk turbin (𝑐1) 43,15 m/detik pada α 40⁰,
kecepatan relatif uap masuk sudu turbin (𝑤1) 38,30 m/detik pada sudut masuk sudu
(β) 46,39⁰, dan didaptkan kecepatan tangensial (𝑢1) 6,64 m/detik, setelah itu
mendapatkan kecepatan mutlak uap keluar sudu gerak pertama (𝑐1𝑢) sebesar 33,06
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
54
m/detik. Uap di dalam sudu jalan tekanannya tetap sama hanya aliran uap saja yang
berbelok, untuk aliran tanpa gesekan besarnya 𝑤2 = 𝑤1. Sudu-sudu jalan tetap
sama 𝛽1 = 𝛽2. Kecepatan mutlak keluar sudu turbin (𝑐2) 34,07 m/detik, 𝑢2 = 𝑢1,
kecepatan mutlak uap keluar sudu gerak kedua (𝑐2𝑢) 19,77 m/detik. Komponen
kecepatan uap pada digambar ke dalam arah kecepatan keliling 𝑐𝑢 Besaran
komponen ini adalah untuk mendapatkan harga gaya tangensial yang dihasilkan
aliran uap untuk menggerakkan turbin. Rendemen perpindahan energi akan menjadi
lebih besar, bila kecepatan keluar 𝑐2 makin kecil.
Gambar 4. 23 Perbandingan 𝑃𝑜𝑢𝑡 dan 𝑃𝑢 dengan beban 0,3kg pada variasi 2
Dari Gambar 4.23 𝑃𝑜𝑢𝑡 pada perhitungan dengan rumus menghasilkan 0,176 watt,
dan daya output (Pu) pada perhitungan segitiga kecepatan menghasilkan 0,99 watt
pada beban yang sama 0,3kg. Perbandingan yang terjadi pada eksperimen dan
perhitungan pada segitiga percepatan jauh berbeda, dengan beda 81,4%.
Perbandingan berbeda jauh dikarenakan debit pada setiap nosel dianggap sama
pada perhitungan tetapi pada kenyataannya berbeda, pada subbab (1.4) diasumsikan
0.176
0.99
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
0.3
Po
ut
dan
Pu
w
att
bebanvariasi 2
Pout Pu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
55
debit pada setiap nosel sama. 𝑃𝑜𝑢𝑡 dan 𝑃𝑢 pada variasi 2 pada beban yang sama
berbeda sangat jauh karena 𝑃𝑜𝑢𝑡 dihitung dari dinamometer rem tali yang
merupakan percobaan faktual yang mana hal-hal yang tidak diperhitungkan akan
terjadi, sedangkan 𝑃𝑢 dihitung dari perhitungan segitiga kecepatan teoritis yang
dianggap semua sistem sempurna.
Gambar 4. 24 Perbandingan 𝑃𝑜𝑢𝑡 dan 𝑃𝑢 dengan beban 0,3kg pada variasi 6
Dari Gambar 4.24 𝑃𝑜𝑢𝑡 pada perhitungan dengan rumus menghasilkan 0,227 watt,
dan daya output (Pu) pada perhitungan segitiga kecepatan menghasilkan 1,09 watt
pada beban yang sama 0,3kg. Perbandingan yang terjadi pada eksperimen dan
perhitungan pada segitiga percepatan jauh berbeda, dengan beda 86,3%.
Perbandingan berbeda jauh dikarenakan debit pada setiap nosel dianggap sama
pada perhitungan tetapi pada kenyataannya berbeda, pada subbab (1.4) diasumsikan
debit pada setiap nosel sama. 𝑃𝑜𝑢𝑡 dan 𝑃𝑢 pada variasi 6 pada beban yang sama
berbeda sangat jauh karena 𝑃𝑜𝑢𝑡 dihitung dari dinamometer rem tali yang
merupakan percobaan faktual yang mana hal-hal yang tidak diperhitungkan akan
0.227
1.09
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
0.3
Po
ut
dan
Pu
wat
t
beban variasi 6
Pout Pu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
56
terjadi, sedangkan 𝑃𝑢 dihitung dari perhitungan segitiga kecepatan teoritis yang
dianggap semua sistem sempurna.
Gambar 4. 25 Perbandingan 𝑃𝑜𝑢𝑡 dan 𝑃𝑢 terhadap beban 0,3kg pada variasi 7
Dari Gambar 4.25 𝑃𝑜𝑢𝑡 pada perhitungan dengan rumus menghasilkan 0,290 watt,
dan daya output (Pu) pada perhitungan segitiga kecepatan menghasilkan 1,04 watt
pada beban yang sama 0,3kg. Perbandingan yang terjadi pada eksperimen dan
perhitungan pada segitiga percepatan jauh berbeda, dengan beda 75%.
Perbandingan berbeda jauh dikarenakan debit pada setiap nosel dianggap sama
pada perhitungan tetapi pada kenyataannya berbeda, pada subbab (1.4) diasumsikan
debit pada setiap nosel sama. 𝑃𝑜𝑢𝑡 dan 𝑃𝑢 pada variasi 7 pada beban yang sama
berbeda sangat jauh karena 𝑃𝑜𝑢𝑡 dihitung dari dinamometer rem tali yang
merupakan percobaan faktual yang mana hal-hal yang tidak diperhitungkan akan
terjadi, sedangkan 𝑃𝑢 dihitung dari perhitungan segitiga kecepatan teoritis yang
dianggap semua sistem sempurna.
0.290
1.04
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
0.3
Po
ut
dan
Pu
w
att
beban variasi 7
Pout Pu
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
57
BAB 5
PENUTUP
5.1 KESIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan terhadap vaariasi tekanan, laju
aliran massa, dan sudut nosel terhadap unjuk kerja, maka dapat diambil beberapa
kesimpulan diantaranya adalah :
a. Tekanan yang paling tinggi terdapat pada variasi 3 adalah 400.000Pa
dengan begitu semakin tinggi tekanan masuk turbin maka efisiensi akan
semakin tinggi. Data tertinggi terdapat pada variasi 3, beban 0,5 kg dengan
efisiensi 1,123%. Dan 𝑃𝑜𝑢𝑡 tertinggi terdapat pada variasi 3, beban 0,5kg
dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 0,971 watt.
b. Laju aliran massa pada variasi 5 adalah 0,0031kg/detik, semakin besar laju
aliran massa maka efisiensinnya akan semakin tinggi. Efisiensi tertinggi
terdapat pada variasi ke 5, beban 0,5 kg, laju aliran massa 0,0031 kg/detik
dengan efisiensi 1,290%. Dan 𝑃𝑜𝑢𝑡 tertinggi terdapat pada variasi 5, beban
0,5kg dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 1,184 watt.
c. Sudut nosel pada variasi yang terbaik terdapat pada sudut 40⁰. Terdapat
pada variasi 7, beban 0,5 kg dengan efisiensi 1,043%. Dan 𝑃𝑜𝑢𝑡 tertinggi
terdapat pada variasi 7, beban 0,5kg dengan 𝑃𝑜𝑢𝑡 1,136 watt.
5.2 SARAN
Berdasarkan serangkaian penelitian yang telah dilakukan, ditemukan beberapa
hambatan. Untuk penelitian selanjutnya penulis menganjurkan beberapa perbaikan
diantarannya :
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
58
a. Perlu dilakukan sistem tertutup untuk melakukan pengambilan data, agar
mendapatkan hasil yang baik.
b. Perlu menggunakan referensi pada siklus rankine untuk alat yang akan
dibuat dan diteliti, agar hasil lebih baik.
c. Memasang alat ukur yang kuat terhadap tekanan panas yang terdapat pada
ketel uap.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
59
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. https://scholar.google.co.id/scholar.
Dietzel, Fritz, Dipl. Ing,. 1980. Turbin Pompa dan Kompresor, Jakarta, Penerbit
Erlangga.
Prabawa. H.P, Mungsidi, Yusuf M.D, Heriyani.O.2016.PengaruhVariasi Ukuran
Diameter Nozzle Terhadap Daya dan Efisiensi Kincir Air Sudu Datar. Program
Studi Teknik Mesin, Universitas Muhammadiyah Prof. Dr. HAMKA, Jakarta
Timur. (https://jurnal.umj.ac.id/index.php/semnastek/article/view/818).
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.
https://www.publikasiilmiah.unwahas.ac.id/index.php/MOMENTUM/article/view/2032.
Risqiawan. D.Dharma, Putra.AB.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).http://ejurnal.its.ac.id/index.php/teknik/article/view/5117.
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.
https://scholar.google.co.id/scholar.
Rany Puspita Dewi. 2017. Perancangan Boiler Mini Berbahan Bakar Biogas
Dengan Berbagai Variasi Tekanan. Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik,
Universitas Tidar. https://jurnal.polines.ac.id/index.php/eksergi/article/view/907.
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
60
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Tabel uap A-6
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
61
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
62
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
63
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI
64
Lampiran 2. Foto ketel uap
PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI