Simulasi CFD Turbin Francis Skala Laboratorium Sebagai Alat Bantu Praktikum Menggunakan Software Solidwork

Abstract

Turbin Francis adalah jenis turbin yang paling banyak  digunakan di pembangkit listrik tenaga air, karena efisiensinya relatif tinggi dalam rentang operasi yang cukup luas. Namun, alat bantu praktek untuk pengajaran turbin Francis yang dibutuhkan untuk pembelajaran jarang tersedia. Alat bantu praktek dan pengajaran masih diimpor dari luar negeri dengan harga yang relatif mahal. Studi literatur menunjukkan bahwa alat bantu praktek untuk turbin cross flow dan turbin propeller berhasil dibuat, namun alat bantu praktek turbin Francis belum banyak ditemukan di dalam negeri hingga saat ini. Pada penelitian ini akan dibahas simulasi aliran hasil dari perancangan turbin Francis skala laboratorium sebagai alat bantu praktek dengan head sebesar 3 m dan debit sebesar 3 liter/s. Tahapan penelitian yang dilakukan meliputi tahap kajian terhadap simulasi terhadapan rancangan yang sudah ada menggunakan CFD untuk mengetahui kekurangan kinerja alirannya dan sekaligus menjadi bahan evaluasi. Berdasarkan hasil simulasi aliran fluida pada alat didapatkan bahwa kapasitas daya turbin untuk model rancangan yang telah dibuat adalah sebesar 112 Watt, sedangkan efisiensi hidroliknya adalah 56%. Kecepatan air pada turbin berkisar antara 1 hingga 4 m/s, dan tekanan air berkisar dari 0,9 hingga 1 bar. Tidak ada daerah tekanan rendah yang berpotensi untuk terjadi kavitasi. Untuk meningkatkan efisiensi dapat dilakukan optimasi pada bagian spiral case dengan mengurangi luas penampang di bagian ujung spiral case agar penurunan distribusi kecepatan yang dihasilkan menjadi lebih halus.