Difference between revisions of "Type II, Determine Flowrate"

From ccitonlinewiki
Jump to: navigation, search
(Artikel 1 hasil diskusi : Mengenal Hydropower)
 
(2 intermediate revisions by 2 users not shown)
Line 32: Line 32:
  
  
Soal tersebut meminta kita untuk mencari debit (''flow rate'') pada saat melewati turbin. Turbin dan '''forebay''' tersebut dihubungkan dengan sebuah pipa yang umumnya kita dengan dengan sebutan '''penstock'''. Mula-mula kita menggunakan persamaan energi yang digunakan pada aliran incompressible untuk 2 titik lokasi. Disini selain terdapat head loss, kita juga menempatkan turbine head pada titik keluar pipa. Sementara untuk minor losses kita abaikan. Ternyata pada titik 1 kita hanya mendapatkan ''elevation head''. Karena pada titik tersebut tidak ada kecepatan dan tekanan. Yang harus kita ingat adalah elevation head tersebut harus dihitung dari titik tersebut ke turbin secara horizontal, bukan kedalaman dari reservoir tersebut. Setelah itu kita akan mendapatkan kecepatan dari substitusi-substitusi persamaan untuk kemudia kita memperoleh nilai debitnya. Ternyata kita mendapatkan 2 nilai yang berbeda. Keduanya adalah benar, kita tetap memperoleh daya yang sama. Hal ini akan berbeda pada desain turbin yang menyesuaikan debit yang ada. Dengan debit yang jauh lebih besar kita masih mungkin saja mendapatkan daya yang sama karena turbine head yang nilainya berbanding terbalik dengan nilai debit.
+
Soal tersebut meminta kita untuk mencari debit (''flow rate'') pada saat melewati turbin. Turbin dan '''forebay''' tersebut dihubungkan dengan sebuah pipa yang umumnya kita sebut dengan '''penstock'''. Mula-mula kita menggunakan persamaan energi yang digunakan pada aliran incompressible untuk 2 titik lokasi. Disini selain terdapat head loss, kita juga menempatkan turbine head pada titik keluar pipa. Sementara untuk minor losses kita abaikan. Ternyata pada titik 1 kita hanya mendapatkan ''elevation head''. Karena pada titik tersebut tidak ada kecepatan dan tekanan. Yang harus kita ingat adalah elevation head tersebut harus dihitung dari titik tersebut ke turbin secara vertikal, bukan kedalaman dari reservoir tersebut. Setelah itu kita akan mendapatkan kecepatan dari substitusi-substitusi persamaan untuk kemudia kita memperoleh nilai debitnya. Ternyata kita mendapatkan 2 nilai yang berbeda. Keduanya adalah benar, kita tetap memperoleh daya yang sama. Hal ini akan berbeda pada desain turbin yang menyesuaikan debit yang ada. Dengan debit yang jauh lebih besar kita masih mungkin saja mendapatkan daya yang sama karena turbine head yang nilainya berbanding terbalik dengan nilai debit.
  
  
 
Oleh Bolonni Nugraha / 1806181741
 
Oleh Bolonni Nugraha / 1806181741
  
== Judul .... Artikel2 1 hasil diskusi ==
+
== Meningkatkan Daya Generator dengan penambahan nosel Artikel2 1 hasil diskusi ==
 +
 
 +
Pada tipe 2 ini tekanan sudah ditentukan berdasarkan keadaan yang ada dan mencari ''flowrate'' / debit. Untuk kasus seperti pembangkit listrik tenaga air persamaan yang digunakan adalah persamaan energi dimana ''head loss'' terjadi pada turbin dan pada sepanjang pipa atau ''mayor head loss''. Selain tekanan, property lain yang dibutuhkan adalah diameter pipa, panjang pipa, kekasaran permukaan, density, dan viscosity.  
 +
 
 +
Ketersediaan atau keadaan air terkadang tidak memiliki debit (Q) yang diinginkan sehingga tidak dapat meghasilkan daya yang cukup besar untuk memenuhi kebutuhan listrik dalam jumlah besar. Untuk mengatasi hal tersebut dapat diatasi dengan memperkecil diameter atau memberi nosel pada daerah pipa yang mendekati turbin. Hal ini dilakukan untuk menghasilkan kecepatan yang lebih tinggi. Hal ini berdasarkan kombinasi dari '''hukum Bernoulli dan efek Venturi yang menyatakan bahwa ketika ukuran penampang (pipa) berkurang, untuk menghasilkan debit fluida yang tetap sama, maka kecepatan fluida harus bertambah dan disaat yang bersamaan tekanan fluida tersebut akan berkurang.'''
 +
 
 +
[[File:nosel1.jpg|400px|centre]]
 +
 
 +
Berdasarkan rumus '''energi kinetic, Ek = ½ mV^2''' maka semakin tinggi kecepatan maka akan semakin besar juga energi kinetic yang dihasilkan, setelah itu dimasukan ke dalam persamaan '''Ek = ½ Iω^2''' maka didapatkan kecepatan putar ω yang lebih tinggi juga. Hubungan kecepatan sudut dengan penambahan daya didapatkan dalam persamaan berikut :
 +
 
 +
[[File:daya1.jpg|400px|centre]]
 +
 
 +
Kesimpulannya untuk menambah daya dari generator dengan keadaan aliran yang sama maka digunakan metode penyempitan diameter pipa.
 +
 
 +
Oleh : Christian Emanuel Kefi - 1906435460
 +
 
 
== Judul .... Artikel3 1 hasil diskusi ==
 
== Judul .... Artikel3 1 hasil diskusi ==
 
== Judul .... Artikel4 1 hasil diskusi ==
 
== Judul .... Artikel4 1 hasil diskusi ==

Latest revision as of 23:19, 4 May 2020

< back to Soal-jawab Mekanika Fluida

Knowledge Base

Case Study

Type II, Determine Flowrate.png



(Ref. Fundamentals of fluid mechanics, Munson et. al., 6th ed., John Wiley & Sons)


Terjemahan

Diketahui

Turbin yang ditunjukan pada gambar E8.11 menghasilkan daya 50 hp dari aliran air yang melewati turbin tersebut. Diameter pipa 1 ft dan panjang pipa 300 ft diasumsikan mempunyai nilai faktor gesekan 0.02. Minor losses dapat diabaikan.

Ditanya

Tentukan debit yang melewati pipa dan turbin tersebut.

Artikel 1 hasil diskusi : Mengenal Hydropower

Gaya gravitasi merupakan salah satu karunia besar yang diberikan kepada dunia. Bayangkan saja, energi yang merupakan perkalian dari gaya dan perpindahan suatu benda, dapat kita dapatkan tanpa kita harus memberikan gaya tersebut. Gaya gravitasi itulah yang melakukan kerja tersebut. Seperti yang kita sudah kenal, sebuah benda pada ketinggian tertentu memiliki energi potensial yang merupakan turunan dari rumus W = F*s menjadi Ep = mg*h. Gaya gravitasi menjadi sebuah konstanta pada rumus tersebut. Tentu itu menjadi peluang bagi kita untuk membangkitkan energi. Lalu muncullah pertanyaan bagi kita? Benda apakah yang dapat kita gunakan dalam pemanfaatan ini? Batu yang jatuh? Tentu saja tidak. Yaitu air, yang secara alami memiliki siklus kondensasi, presipitasi, evaporasi dan transpirasi yang bekerja secara kontinu. Ia akan kembali berada pada seluruh titik siklus tersebut.


Hydropower sendiri merupakan pemanfaatan energi yang dimiliki oleh fluida bergerak yang kemudian menggerakan sebuah turbin yang biasanya terhubung satu poros dengan generator yang kemudian dapat membangkitkan daya. Ia merupakan sumber energi terbarukan yang paling banyak digunakaan untuk saat ini. Jenis-jenisnya antara lain adalah run-of-river, regulating pond, bendungan/dam, wave power yang memanfaatkan gelombang air laut, dan lain-lainnya. Penulis mengamati contoh soal yang diberikan merupakan contoh dari dam. Yang menjadi keuntungan dari pemanfaatan energi air ini adalah ramah lingkungan, relatif memiliki bangunan yang lebih aman bagi para pekerja, dapat sekaligus menjadi sumber air untuk pemanfaatan pemukiman di sekitar, dan lain-lainnya. Meskipun pasti tetap memiliki beberapa kekurangan seperti harus merubah suatu bentuk ekosistem, beresiko menciptakan banjir, dan pengembangannya yang mungkin terbatas karena tentu sulit bagi kita untuk membuat sebuah aliran sungai yang baru apabila semua aliran sudah digunakan.


Soal tersebut meminta kita untuk mencari debit (flow rate) pada saat melewati turbin. Turbin dan forebay tersebut dihubungkan dengan sebuah pipa yang umumnya kita sebut dengan penstock. Mula-mula kita menggunakan persamaan energi yang digunakan pada aliran incompressible untuk 2 titik lokasi. Disini selain terdapat head loss, kita juga menempatkan turbine head pada titik keluar pipa. Sementara untuk minor losses kita abaikan. Ternyata pada titik 1 kita hanya mendapatkan elevation head. Karena pada titik tersebut tidak ada kecepatan dan tekanan. Yang harus kita ingat adalah elevation head tersebut harus dihitung dari titik tersebut ke turbin secara vertikal, bukan kedalaman dari reservoir tersebut. Setelah itu kita akan mendapatkan kecepatan dari substitusi-substitusi persamaan untuk kemudia kita memperoleh nilai debitnya. Ternyata kita mendapatkan 2 nilai yang berbeda. Keduanya adalah benar, kita tetap memperoleh daya yang sama. Hal ini akan berbeda pada desain turbin yang menyesuaikan debit yang ada. Dengan debit yang jauh lebih besar kita masih mungkin saja mendapatkan daya yang sama karena turbine head yang nilainya berbanding terbalik dengan nilai debit.


Oleh Bolonni Nugraha / 1806181741

Meningkatkan Daya Generator dengan penambahan nosel Artikel2 1 hasil diskusi

Pada tipe 2 ini tekanan sudah ditentukan berdasarkan keadaan yang ada dan mencari flowrate / debit. Untuk kasus seperti pembangkit listrik tenaga air persamaan yang digunakan adalah persamaan energi dimana head loss terjadi pada turbin dan pada sepanjang pipa atau mayor head loss. Selain tekanan, property lain yang dibutuhkan adalah diameter pipa, panjang pipa, kekasaran permukaan, density, dan viscosity.

Ketersediaan atau keadaan air terkadang tidak memiliki debit (Q) yang diinginkan sehingga tidak dapat meghasilkan daya yang cukup besar untuk memenuhi kebutuhan listrik dalam jumlah besar. Untuk mengatasi hal tersebut dapat diatasi dengan memperkecil diameter atau memberi nosel pada daerah pipa yang mendekati turbin. Hal ini dilakukan untuk menghasilkan kecepatan yang lebih tinggi. Hal ini berdasarkan kombinasi dari hukum Bernoulli dan efek Venturi yang menyatakan bahwa ketika ukuran penampang (pipa) berkurang, untuk menghasilkan debit fluida yang tetap sama, maka kecepatan fluida harus bertambah dan disaat yang bersamaan tekanan fluida tersebut akan berkurang.

Nosel1.jpg

Berdasarkan rumus energi kinetic, Ek = ½ mV^2 maka semakin tinggi kecepatan maka akan semakin besar juga energi kinetic yang dihasilkan, setelah itu dimasukan ke dalam persamaan Ek = ½ Iω^2 maka didapatkan kecepatan putar ω yang lebih tinggi juga. Hubungan kecepatan sudut dengan penambahan daya didapatkan dalam persamaan berikut :

Daya1.jpg

Kesimpulannya untuk menambah daya dari generator dengan keadaan aliran yang sama maka digunakan metode penyempitan diameter pipa.

Oleh : Christian Emanuel Kefi - 1906435460

Judul .... Artikel3 1 hasil diskusi

Judul .... Artikel4 1 hasil diskusi