STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH PENAMBAHAN FLANGE PADA DIFFUSER TERHADAP DAYA MEKANIS YANG DIHASILKAN TURBIN ANGIN DUA ROTOR TIPE COUNTER-ROTATING

NUR KHOLIS MAJID, Ir. Hermawan.,M.Si.

2017 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Energi terbarukan adalah potensi yang harus dikembangkan karena energi terbarukan dapat digunakan dalam jangka panjang dan memiliki dampak negatif terhadap lingkungan yang relatif lebih rendah dibandingkan dengan bahan bakar fosil. Salah satu energi terbarukan yang pemanfaatan energinya sederhana dan sudah banyak diterapkan adalah energi angin. Aplikasi pemanfaatan energi angin yang umum digunakan adalah turbin angin horisontal. Metode ini mempunyai batasan efisiensi cukup rendah sebesar 59% yang biasa disebut dengan Betz limit. Betz limit merupakan efisiensi turbin angin horizontal ideal secara geometri. Batas betz dapat dilewati dengan cara memasang turbin dengan poros yang sama salah satu metodenya adalah Counter-Rotating Wind Turbine. Cara lain agar turbin angin dapat melebihi batas betz adalah meningkatkan kecepatan angin yang melewati turbin angin tersebut. Salah satu metodenya adalah Diffuser Augmented Wind Turbine (DAWT) agar aliran yang melewati turbin lebih cepat dibanding aliran angin alaminya. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efek penambahan flange pada diffuser turbin angin dua rotor counter rotating terhadap daya mekanis yang dihasilkan. Model turbin yang digunakan berdiameter masing-masing 400 mm dan 230 mm untuk downwind rotor dan upwind rotor. Jarak relatif kedua rotor sebesar 0,61 dari diameter upwind rotor. Kedua rotor menggunakan airfoil NACA 0012 dengan sudut puntir sebesar 5o. Turbin ini diposisikan di dalam diffuser konikal sederhana tepat di belakang bagian inlet. Terdapat dua jenis pengujian yaitu diffuser tanpa flange dan diffuser dengan flange. Diameter luar flange adalah 60 cm, 75 cm, dan 90 cm. Flange ini ditempatkan pada bagian outlet diffuser. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Mekanika Fluida Departemen Teknik Mesin dan Industri Fakultas Teknik Universitas Gadjah Mada. Hasil penelitian menunjukan penambahan flange dapat meningkatkan daya yang dihasilkan sampai 112 % dengan menggunakan flange berukuran 75 cm dengan kecepatan angin 5,21 m/s dan daya maksimal yang dihasilkan adalah 0,2371 watt dengan penggunaan flange 3 dan kecepatan angin 6,1 m/s.

Renewable energy is a potential that must be developed because renewable energy can be used in the long term and have less negative impact on the environment compared to fossil fuels. One of the renewable energy which simple and already widely applied is wind energy. Horizontal wind turbine is the most common wind energy generator. But this method has a fairly low efficiency limit of 59% called the Betz limit. Betz limit is the ideal horizontal wind turbine efficiency by the geometry. Boundary of betz can be passed by installing more than one turbine with the same shaft it is called Dual Rotor Wind Turbine. Another way for wind turbines to exceed the betz limit is to increase the wind speed that passes through the wind turbine. One of its methods is the Augmented Dight Turbine Diffuser (DAWT) to increase wind speed flow through the turbine faster than the natural wind flow. This study aims to determine the effect of the addition of flange on the wind turbine�s diffuser with two rotor counter-rotating type to the resulting mechanical power. The turbine models used are 400 mm in diameter and 230 mm respectively for downwind rotor and upwind rotor. The relative distance of the rotor is 0.61 from the upwind diameter of the rotor. Both rotor use NACA 0012 airfoil with twist angle of 5o. This turbine is positioned inside a simple conical diffuser exactly in the inlet section. There are two types of testing, that is diffuser without flange and diffuser with flange. Outer diameter of flange 60 cm, 75 cm, and 90 cm. This flange is placed on the outlet of the diffuser. This research was conducted at Fluid Mechanics Laboratory Department of Mechanical and Industrial Engineering Faculty of Engineering Gadjah Mada University. The results showed the addition of flange can increase the power produced up to 112% by using a flange with diameter 75 cm with a wind speed of 5.21 m / s and the maximum power generated 0.2371 watts with the use of flange 3 and wind speed of 6.1 m / s .

Kata Kunci : CRWT, DWAT, Flanged DWAT, daya mekanis, karakteristik power curve