Berikut adalah langkah-langkah untuk menyelesaikan soal tersebut:**(a) Kecepatan tangensial air sisi masuk (
)*** Kecepatan tangensial air sisi masuk dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
di mana: *
adalah kecepatan air masuk sudu (40 m/s) *
adalah sudut masuk air (20°)* Substitusikan nilai-nilai tersebut ke dalam persamaan:
**(b) Kecepatan sudu sisi masuk dan keluar (
dan
)*** Kecepatan sudu sisi masuk dan keluar dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
di mana: *
adalah diameter sudu (m) *
adalah putaran runner (rpm)* Untuk sisi masuk:
* Untuk sisi keluar:
**(c) Kecepatan tangensial air sisi keluar (
)*** Kecepatan tangensial air sisi keluar dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
di mana: *
adalah kecepatan sudu sisi keluar (dihitung di atas) *
adalah kecepatan aliran relatif sisi keluar *
adalah sudut sudu sisi keluar (35°)* Karena kecepatan aliran relatif dianggap konstan, maka
.*
dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:
* Substitusikan nilai-nilai tersebut ke dalam persamaan
:
**(d) Putaran runner (
)*** Untuk menentukan putaran runner, kita perlu menggunakan persamaan Euler:
di mana: *
adalah percepatan gravitasi (9.81 m/s²) *
adalah head turbin (tidak diketahui dalam soal ini)* Karena head turbin tidak diketahui, kita tidak dapat menentukan putaran runner secara langsung. Namun, kita dapat menyatakan putaran runner dalam bentuk head turbin:* Substitusikan nilai-nilai yang telah kita hitung ke dalam persamaan Euler:
* Jadi, putaran runner (
) dapat dinyatakan sebagai 24.87 kali head turbin (
). Untuk menentukan putaran runner secara pasti, kita perlu mengetahui head turbin.**Catatan:*** Soal ini tidak memberikan informasi tentang head turbin, sehingga kita tidak dapat menentukan putaran runner secara pasti.* Asumsi kecepatan aliran relatif konstan mungkin tidak selalu berlaku dalam praktik.* Persamaan Euler hanya berlaku untuk turbin ideal tanpa kehilangan energi. Dalam praktiknya, akan ada kehilangan energi akibat gesekan dan turbulensi.