Turbines helic

Turbin helic adalah sebagai alat ujuk kerja energy kinetik dari aliran air atau mekanik lainnya. Turbin helic ini memiliki dua variasi yaitu penempatan dengan bentuk horizontal dan vertikal, turbin ini terdiri dari dua bagian roda plat yang memiliki diameter digabungkan dengan dua atau lebih susunan sudu (inter-blade). Cara kerja turbin helic (helical turbines) sangat sederhana hanya memanfaatkn aliran air atau memanfaatkan energi kinetik sehingga dapat memutarkan turbin sesuai dengan debit airnya. dimana setiap inter-blade turbin helic terjadi sekali tumbukan karena tidak menggunakan tinggi jatuh air.

Gambar 2.8 Turbin helic vertikal dan horizontal

Gambar 2.9 Turbin dengan dua sudu

Pada Gambar 2.9 menunjukkan tiga gambar yaitu plat yang berbentuk bulat memiliki diameter, posisi penempatan sudu dan turbin yang sudah dirangkai antara plat yang berdiameter dan sudu. Supaya turbin ini bisa berputar diberikan poros dan dua bantalan yang sama.

2.4. Kriteria pemilihan turbin helic

Pemilihan jenis turbin air dapat ditentukan berdasarkan kelebihan dan kekurangan dari jenis-jenis turbin air, karena untuk suatu desain yang sangat spesifik. Pemilihan jenis turbin air dapat diperhitungkan dengan mempertimbangkan parameter-parameter khusus yang mempengaruhi sistem operasi turbin air yaitu :

1. Kedalaman aliran air (m)

Kedalaman aliran air sangat menetukan dalam pemilihan jenis turbin air karena apabila turbin tidak tertutup air maka turbin berputar kurang maksimal. sehingga dalam pemilihan jenis turbin air yang digunakan juga harus disesuaikan dengan kedalaman air. Umumnya turbin air yang memanfaatkan kedalaman aliran air adalah turbin darius dan turbin helic.

2. Kapasitas aliran air (Q)

Kapasitas aliran air tergantung dari luas penampang aliran dan kecepatan rata-rata aliran dari pusat saluran air. Bila kapasitas aliran air besar maka harus ada perencanaan yang tepat untuk luas penampang saluran air yang akan digunakan. Semakin besar kapasitas aliran air maka tekanan yang di hasilkan dari suatu bendungan akan semakin besar dan turbin air yang digunakan harus sesuai dengan kapasitas aliran air yang dapat dibangkitkan bendungan tersebut. Umumnya turbin air yang memanfaatkan tekanan yang tinggi adalah turbin francis dan turbin kaplan .

2.5. model matematis turbin helic

2.5.1. Perhitungan Daya

Putaran turbin sangat tergantung pada struktur turbin karena turbin bergerak sesuai dengan ukuran dan dimensi sudu. struktur yang sering digunakan pada turbin ini dapat didefinisikan sebagai rasio

dimana

adalah jumlah sudu,

- chord dari masing-masing bagian sudu, dan

- diameter turbin.

(2.1)

S = proyeksi sudu pada poros turbin

n = jumlah sudu

H = tinggi atau panjang turbin (m)

r = jari-jari (m)

d = setengah dari sudu chord dalam radian terhadap sumbu rotasi

sebagai perbandingan relatif dari sudu turbin .

(2.2)

Untuk turbin dua sudu dapat dihitung dengan:

(2.3)

Untuk turbin tiga sudu dapat dihitung dengan :

(2.4)

Persamaan (2.1) - (2.4) digunakan untuk mendapatkan nilai tekanan air dengan persamaan

(2.5)

Dimana:

Cd = adalah koefisien drag

ρ = adalah densitas fluida(kg/m³)

A = 2hr = adalah daerah frontal turbin (m²)

V = adalah kecepatan air (m/s)

F = gaya air pada turbin (N)

Dalam perhitungan ini diketahui bahwa sudu memiliki bentuk persegi panjang tipis dengan panjang sama dengan b chord dari airfoil dan F sama dengan gaya reaksi yang dapat dilahat dengan persamaan: