Perpustakaan Digital ITB

Selama ini turbin alir lintang (disingkat sebagai TAL) dianggap sebagai turbin impuls. Walaupun beberapa peneliti telah menyatakan bahwa TAL merupakan turbin peralihan, sampai saat ini belum ada penjelasan yang rinci mengenai pendapat ini. Analisis yang dilakukan terhadap bentuk turbin dengan memperhatikan juga aspek-aspek hidrodinamika alirannya menghasilkan pendapat bahwa suatu konsep baru TAL, yang mana merupakan turbin dua tingkat, dapat dikembangkan. Pembahasan diawali dengan menciptakan suatu diagram yang dinamakan sebagai Diagram Parameter Turbin Alir Lintang. Diagram ini dapat menunjukkan parameter-parameter TAL yang secara teoritis diperlukan untuk mendapatkan prestasi yang optimum berdasarkan prinsip impuls. Selanjutnya, diagram ini menunjukkan pula bagaimana suatu rotor TAL dapat dimodifikasikan untuk menghasilkan prinsip kerja yang lain. Rotor-rotor yang dimodifikasi ini untuk sementara akan disebut sebagai rotor non-impuls. Analisis secara teoritik terhadap efisiensi menunjukkan bahwa modifikasi yang menghasilkan tekanan rendah pada sisi masuk tingkat pertama mampu memberikan bilangan yang lebih tinggi dibandingkan dengan yang lainnya. Tetapi hal ini akan tergantung pada beberapa faktor, yang antara lain adalah simpangan-simpangan yang dialami aliran, khususnya dalam arah dan besaran kecepatannya. Selanjutnya pengaruh gaya gravitasi dan udara disekelilingnya yang menyebabkan timbulnya aliran dua fasa harus diperhitungkan. Oleh karenanya perancangan TAL yang lebih sesuai memerlukan parameter-parameter yang meliputi juga faktor-faktor diatas. Sebagaimana ditunjukkan oleh hasil pekerjaan yang lebih lanjut, analisis teoritik untuk menentukan parameter-parameter tersebut telah terbentur pada hubungan-hugungan matematis yang sangat kompleks yang belum dapat dipecahkan pada saat ini, baik secara analitik maupun numerik. Oleh karenanya metoda eksperimental untuk mengungkapkan persoalan tersebut telah dipilih. Pengamatan dimulai dengan pengukuran sifat rotor. Selanjutnya, penelitian terhadap pola aliran didalam rotor dilakukan. Untuk tujuan ini, fluida divisualisasikan oleh partikel-partikel kecil yang melayang didalam air. Aliran kemudian difilm menggunakan Kamera Kecepatan Tinggi. Dengan menggunakan pengamat gerak (motion analyzer), gerak partikelpartikel pengganti diamati. Hasil yang didapat menguatkan deduksi sebelumnya, bahwa rotor tekanan rendah (under-pressure runner) dapat memberikan efisiensi yang lebih tinggi daripada rotor impuls. Untuk menampung modifikasi, parameter-parameter baru yang didasarkan pada koreksi terhadap simpangan aliran telah diajukan. Parameter-parameter ini merupakan faktor-faktor koreksi untuk rumus-rumus ideal yang sebelumnya dipergunakan, seperti yang ditunjukkan pada diagram parameter. Walaupun faktor-faktor yang dihasilkan hanya berlaku untuk daerah yang terbatas, faktor-faktor ini telah memberikan pandangan bagaimana suatu rotor yang baru dapat dikembangkan. Hasil penelitian juga menunjukkan bahwa walaupun rotor dirancang menurut prinsip impuls, pada kondisi terbaiknya, rotor bekerja sebagai turbin reaksi. Gaya gravitasi mempercepat aliran di ruang antara kedua tingkat, yang mana selanjutnya memperbesar tumbukan pada sisi masuk tingkat kedua dan menimbulkan lonjakan hidrolik pada sisi ini. Hal ini menimbulkan tekanan statik yang lebih tinggi di inti aliran. Suatu faktor talc berdimensi yang disebut sebagai Faktor Ukuran, yang mana diturunkan berdasarkan bilangan Froude, telah diperkenalkan pada penelitian ini. Faktor ukuran ini merupakan parameter yang lebih sesuai untuk menentukan efisiensi TAL. Faktor ukuran menunjukkan juga batas harga-harga dimana ukuran (diameter dalam hal ini) suatu rotor yang efisien dapat ditentukan. Selanjutnya, penelitian juga menunjukkan fakta yang menarik. Sumbangan energi yang dihasilkan oleh tingkat kedua dalam keadaan normal dapat mencapai harga-harga yang lebih tinggi dibandingkan dengan harga yang diperkirakan semula, dengan pemisalan aliran ideal. Hal ini mempengaruhi analisis struktur TAL.