2.6. Kerugian Energi pada Turbin Uap
Pada saat pengoperasiannya turbin uap mengalami kehilangan atau kerugian energi yang dapat dikategorikan atas 2 jenis, yaitu:
• Kerugian dalam yaitu kerugian yang berkaitan dengan kondisi uap sewaktu uap tersebut
melalui turbin pada katup pengatur, nosel, sudu, kecepatan keluar, gesekan dengan
cakram, pengadukan, ruang bebas, kebasahan, dan pemipaan buang .
• Kerugian luar yaitu kerugian yang tidak mempengaruhi kondisi uap kerugian mekanis,
kebocoran uap melalui perapat labirin depan dan belakang
2.6.1. Kerugian Energi Kalor pada Katup Pengatur
Kerugian energi pada katup pengatur adalah kerugian aliran uap melalui katup-katup penutup dan pengatur disertai oleh kerugian energi akibat adanya penurunan tekanan uap saat
melewati katup pengatur. Jika tekanan uap ketel adalah p
o
, maka akan terjadi penurunan tekanan menjadi tekanan awal masuk turbin p
o
∆
. Untuk katup pengatur yang penuh, maka diperkirakan terjadi penurunan tekanan
p sebesar 3-5 dari tekanan uap ketel Lit.1,hal.60.
∆
p = p
o
- p = 3-5 p
o
Untuk tujuan perancangan kerugian tekanan diambil sebesar 5 atau dapat dituliskan:
o
∆
p= 0,05p Kerugian energi yang terjadi pada katup pengatur ditentukan dengan :
o
∆
H = H
o
-H
o
Dimana : ’ kkalkg
H
o
= Penurunan kalor isentropis dengan mengabaikan kerugian kkalkg.
Universitas Sumatera Utara
H
o
’= Penurunan kalor isentropis dengan memperhitungkan kerugian kalor pada katup pengatur keluar kkalkg.
2.6.2. Kerugian Energi Pada Nosel
Kerugian energi pada nosel disebabkan oleh adanya gesekan uap pada dinding nosel, turbulensi, dan lain-lain. Kerugian energi pada nosel ini dicakup oleh koefisien kecepan nosel
φ yang sangat tergantung pada tinggi nosel. Kerugian energi kalor pada nosel dalam bentuk kalor :
kg kkal
8378 c
- c
h
2 1
2 t
1 n
= ..………………..Lit. 1, hal 25
8378 c
. -
1 8378
c x
- 1
2 t
1 2
2 1
2 2
φ =
φ φ
=
h
n
= 1- ϕ
2
.H
o
dimana: c
’ kkalkg
1t
c = Kecepatan uap masuk teoritis mdet
1
= ϕ.c
1t
h = Kecepatan uap masuk mutlak mdet
n
ϕ = Koefisien kecepatan atau angka kualitas nosel
= Besar kerugian pada nosel
Untuk tujuan perancangan, nilai-nilai koefisien kecepatan nosel dapat diambil dari grafik yang ditunjukkan pada gambar dibawah ini:
Gambar 2.14 Grafik untuk Menentukan Koefisien
ϕ sebagai Fungsi Tinggi Nosel. Sumber Lit. 1. hal 61.
Universitas Sumatera Utara
2.6.3. Kerugian Energi Kalor pada sudu-sudu Gerak
Kerugian energi pada sudu-sudu gerak disebabkan oleh beberapa faktor yaitu: kerugian akibat benturan, gesekan, kebocoran uap dan akibat pembelokan sudu.
Semua faktor ini disimbolkan sebagai koefisien kecepatan angka kualitas sudu-sudu ψ
, dimana koefisien kecepatan ini mempunyai nilai lebih kecil dari satu. Kerugian energi pada sudu-
sudu menyebabkan penurunan kecepatan keluar nisbi ω
2
lebih kecil dari kecepatan masuk nisbi ω
1
ω
2
ψ
= . ω
1
g 2
- EK
2 2
2 1
ω ω
= ∆
. Sebagai akibatnya akan terjadi penurunan energi kinetik sebesar:
kg.mkg……………………………Lit. 1, hal. 34 atau dikatakan terjadi kehilangan energi dalam sudu-sudu gerak sebesar:
h
b
8378 -
2 2
2 1
ω ω
=
h
b 2
1 2
x 8378
- 1
ω ψ
= kkalkg ……………………………..Lit. 1, hal 34
Untuk pemakaian praktis, harga ψ dapat ditentukan dengan tinggi sudu-sudu gerak
pada gambar di bawah ini.
Gambar 2.15 Grafik untuk menentukan koefisien
ψ berdasarkan tinggi sudu-gerak . Sumber Lit. 1. hal 62.
Universitas Sumatera Utara
2.6.4. Kerugian Energi Akibat Kecepatan Keluar
Uap meninggalkan sisi keluar sudu gerak dengan kecepatan mutlak c
2
, sehingga kerugian energi kinetik akibat kecepatan uap c
2
g 2
c
2 2
untuk setiap satu kilogram uap dapat ditentukan yaitu:
kg.mkg, jadi sama dengan kehilangan energi sebesar:
h
e
8378 c
2 2
= kkalkg
.
.
Universitas Sumatera Utara
BAB III PRINSIP DAN PERHITUNGAN TURBIN IMPULS
SERTA ANALISIS ALIRAN UAP MELALUI SUDU
3.1. Dasar Teori Impuls 3.1.1 Prinsip Impuls dan Momentum
Di dalam ilmu fisika ditunjukkan bahwa konsep usaha dan konsep energi tumbuh berdasarkan hukum-hukum gerak Newton. Impuls merupakan kosep yang mirip dengan
konsep tersebut, yakni juga timbul berdasarkan hukum-hukum tersebut. Dalam ilmu mekanika impuls pada sutu benda terjadi akibat adanya perubahan momentum benda tersebut
dalam selang waktu tertentu. Namun perlu diketahui bahwa impuls diartikan sebagai gaya yang bekerja pada benda dalam waktu yang sangat singkat. Hal ini menjadi dasar persamaan
impuls nantinya. Sedangkan momentum suatu benda tersebut dalam fisika didefinisikan sebagai hasil kali massa benda dengan kecepatan gerak benda tersebut.
Secara matematis ditulis :
p = m v …………………………………………………………………….. 3.1
p adalah lambang momentum, m adalah massa benda dan v adalah kecepatan benda.
Momentum merupakan besaran vektor, jadi selain mempunyai besar alias nilai, momentum juga mempunyai arah. Besar momentum p = mv
Dari persamaan di atas, tampak bahwa momentum . Arah momentum sama dengan arah
kecepatan.
p berbanding lurus dengan massa m dan kecepatan v. Semakin besar kecepatan benda, maka semakin besar juga momentum
Universitas Sumatera Utara
Kategori