SKRIPSI Jurusan Teknik Mesin - Fakultas Teknik UM, 2019

Ukuran Huruf:  Kecil  Sedang  Besar

OPTIMASI JUMLAH NOZZLE, DIAMETER NOZZLE, DAN JUMLAH BUCKET TURBIN PELTON MENGGUNAKAN PENDEKATAN COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS DAN METODE TAGUCHI

Onny Yunas Leman

Abstrak


RINGKASAN

 

Leman, Onny Yunas. 2019. Optimasi Jumlah Nozzle, Diameter Nozzle, dan Jumlah Bucket Turbin Pelton Menggunakan Pendekatan Computational Fluid Dynamics dan Metode Taguchi. Skripsi, Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Malang. Pembimbing: (I) Dr. Retno Wulandari, S.T., M.T. (II) Redyarsa Dharma Bintara, S.T., M.Sc.

 

Kata Kunci: optimasi, bucket, nozzle, turbin Pelton, computational fluid dynamics, metode Taguchi.

Seiring menipisnya cadangan bahan bakar fosil di Indonesia, sumber air dapat dimanfaatkan sebagai alternatif sumber pembangkit karena jumlahnya yang melimpah. Turbin Pelton merupakan salah satu jenis turbin air yang dapat digunakan karena memiliki efisiensi yang relatif tinggi dan tidak memerlukan debit aliran yang besar. Namun, turbin Pelton masih mempunyai kelemahan dari segi penentuan jumlah bucket dan nozzle yang optimal.

Penelitian ini bertujuan untuk mengoptimasi variasi percobaan jumlah bucket (Nb), diameter nozzle (Dj), dan jumlah nozzle (Nj) terhadap efisiensi Turbin Pelton. Jumlah bucket divariasikan berdasarkan perhitungan teoritis yaitu 24 & 27 buah, diameter nozzle 5,5 mm & 7 mm, dan jumlah nozzle menggunakan nozzle tunggal dan nozzle ganda dengan arah horizontal.  Rancangan dalam penelitian ini diawali dengan membuat Design of Experiment (DoE) menggunakan metode Taguchi pada Minitab 18.0. Langkah selanjutnya adalah menghitung dimensi turbin, kemudian didesain menggunakan Autodesk Inventor 2016. Desain turbin disimulasikan dengan metode Computational Fluid Dynamics (CFD) menggunakan ANSYS Fluent 17.0 Workbench untuk mendapatkan nilai torsi dan kecepatan tangensial. Nilai tersebut digunakan dalam persamaan perhitungan unjuk kerja turbin berupa daya dan efisiensi. Tahap terakhir ialah mengoptimasi variabel penelitian untuk mengetahui variasi percobaan yang paling optimal, dan besar pengaruh variabel penelitian terhadap efisiensi turbin.

Hasil perhitungan unjuk kerja turbin menunjukkan daya turbin terbesar pada variasi percobaan menggunakan jumlah bucket 27, nozzle ganda dengan diameter nozzle 5,5 mm yang menghasilkan daya turbin sebesar 151,367 Watt. Perhitungan nilai efisiensi terbesar juga dihasilkan pada variasi percobaan menggunakan jumlah bucket 27 nozzle ganda dengan diameter nozzle 5,5 mm yang menghasilkan efisiensi sebesar 64,69%. Hasil optimasi berdasarkan nilai respons dari Means (M) pada metode Taguchi menunjukan variasi percobaan paling optimal yaitu pada variasi jumlah bucket 27 (M=0,5370), nozzle ganda (M=0,5891) dengan diameter 5,5 mm (M=0,6073). Berdasarkan delta dari metode Taguchi, variabel yang paling berpengaruh terhadap efisiensi dari yang terbesar hingga terkecil yaitu diameter nozzle (M=0,1943), jumlah nozzle (M=0,1578), dan jumlah bucket (M=0,0537).