3. Francis
Turbines
Turbin francis adalah satu jenis mixed flow turbine, yang
dipakai untuk head yang menengah. Turbin francis
merupakan salah satu turbin reaksi. Turbin dipasang
diantara sumber air tekanan tinggi di bagian masuk dan
air bertekanan rendah di bagian keluar. Rumah siput (
scorol casing ) berfungsi untuk menahan sebagian besar
dari bahan tekanan hydroulik yang diterima turbin.
Turbin Francis menggunakan sudu pengara, sudu-sudu
pengarah ( guide vane ) dipasang disekeliling luar
runner dan mengatur daya yang keluar ( output ) turbin
dengan mengubah ubah bukaannya sesuai dengan
perubahan beban melalui suatu mekanisme pengatur.
7. Tahapan
Perhitungan
Turbin air Francis dan komponennya. Data masukan
perencanaan turbin sbb:
Tinggi air jatuh (head)
Debit air
Putaran poros
Efisiensi total turbin
Percepatan gravitasi
Berat jenis air
8. Tahapan
Perhitungan
Urutan perhitungan secara keseluruhan sbb:
1.Kecepatan Spesifik
2.Dimensi Dasar Sudu Gerak
3.Penentuan Garis Arus
4.Kecepatan Keliling dan Kecepatan Meridian
5.Penggambaran Segitiga Kecepatan
6.Penggambaran Profil Sudu Gerak
7.Desain Guide Vanes
8.Desain Spiral Case
9.Perencanaan poros
9. RUNNER
Dimensi Dasar
1. Garis Arus
2. Kecepatan Keliling dan Kecepatan Meridian
3. Penggambaran Segitiga Kecepatan
4. Penggambaran Profil Sudu Gerak
5. Jumlah Sudu Gerak
10. DimensiDasar
Perencanaan dimensi dasar sudu gerak (runner)
menggunakan metode Misrolav Nechleba [1957].
Notasi-notasi penentuan dimensi dasar:
• B adalah lebar lorong pada roda antar
• D1e dan D1i diameter masuk sudu gerak
• D2e dan D2i diameter keluar sudu gerak
• Ds adalah masuk pipa buang (draft tube)
Dimensi dasar sudu gerak
[Nechleba, 1957]
16. 1. Head (H) = 50 m ≈ 164 ft
2. Debit (Q) = 5 m3/s
3. Putaran (n) = 750 rpm
4. Daya turbin (P):
P = g Q H = 0,84...0,94 ; dipilih = 0,94
= 0,94 1000 kg/m3 9,81 m/s2 5 m3/s 50 m
= 2305,35 kW
≈ 3090 HP
5. Putaran spesifik (ns) dalam satuan Inggris (BU):
ns = n √P / H5/4
= 750 rpm √3090 / 1645/4
≈ 71 rpm
DESAIN
RUNNER
17. 6. Putaran spesifik (ns) dalam satuan standar internasional (SI):
ns = n √P / H5/4
= 750 rpm √2305 / 505/4
≈ 270 rpm
DESAIN
RUNNER
18. 7. Putaran spesifik (ns) dalam satuan standar internasional
(SI):
ns = n √P / H5/4
= 750 rpm √2305 / 505/4
≈ 270 rpm
8. Jenis turbin dengan ns ≈ 270 rpm adalah Francis dengan
putaran tinggi.
ns (rpm) Jenis Turbin
4 – 5
17 – 50
24 – 70
80 – 120
120 – 220
220 – 350
350 – 430
300 – 1000
Pelton dengan 1 nosel
Pelton dengan 2 nosel
Pelton dengan 4 nosel
Francis dengan putaran rendah
Francis dengan putaran normal
Francis dengan putaran tinggi
Francis dengan putaran ekspress
Propeler dan Kaplan
DESAIN
RUNNER
19. Spesifikasi
Turbin
Dari perhitungan diatas maka didapatkan spesifikasi Turbin
yaitu:
Jenis Turbin = Turbin Francis putaran tinggi
Daya Turbin = 2.207,25 kW = 2.959,92 hp
Putaran Turbin = 750 rpm
Putaran spesifik turbin (nq) = 265,02 rpm
Head Turbin = 50 m
Kapasitas aliran = 5 m3/s
21. Kecepatan
Keliling
Dengan didapatnya diameter runner (D1) maka dapat ditentukan
kecepatan keliling (U1) yaitu dengan persamaan
n
u
D
1
1
60 Dimana:
D1 = Diameter runner = 0,638 m
ul = Kecepatan keliling (m/s) n = 3,14
n = putaran = 750 rpm
sm
nd
u /04,25
60
7014,3638,0
60
1
1
