4.4 Perhitungan Kerja Turbin Berdasarkan Prinsip Aksi Uap.
Seperti penjelasan sebelmnya bahwa untuk menentukan variabel-variabel yang mendukung performa turbin, semuanya merujuk kepada proses aliran uap yang terjadi ketika
memasuki sudu hingga meninggalkan sudu. Skema aliran tersebut ditunjukkan pada gambar 4.4 berikut.
α
β β
α
α
β
β
α
Gambar 4.4 Impuls uap pada sudu
a Kecepatan tangensial :
u =
60 .
. n d
π =
60 .
3000 .
8 ,
. rpm
m
π
u = 125 ms
1
α
2
β
2
α
1
β
Gambar 4.5 Segi tiga kecepatan uap
Universitas Sumatera Utara
b Kecepatan relatif uap masuk sudu turbin :
w
1 1
1 2
2 1
cos 2
α ⋅
⋅ ⋅
− +
c u
u c
= =
27 ,
598 20
cos 125
21 ,
714 2
125 21
, 714
2 2
= ⋅
⋅ ⋅
− +
ms
c Sudut relatif uap masuk sudu gerak :
w
1
β sin
1
= c
1
α sin
sin
1
β
1
=
1 1
1
sin α
× w
c
sin β
1
= 20
sin 27
, 598
21 .
714 ×
= 0,4083 β
1
= arc sin 0.4083 = 24
o
d Sudut relatif keluar sudu gerak :
β
2
β =
1
= 24
o
e Kecepatan uap keluar sudu gerak :
Kecepatan uap keluar sudu gerak dipengaruhi oleh kerugian pada sudu-sudu 86
, =
ψ w
2
= ψ w
w
1 2
= 0,86 . 598,27 = 514,5 ms
f
Kecepatan uap mutlak keluar sudu turbin :
c
2 2
2 2
2 2
cos 2
β ⋅
⋅ ⋅
− +
w u
u w
= c
2
24 cos
5 ,
514 125
2 125
5 ,
514
2 2
⋅ ⋅
⋅ −
+ =
c
2
= 403,52 ms
Universitas Sumatera Utara
g Sudut mutlak uap keluar sudu gerak :
w
2
β sin
2
= c
2
α sin
sin
2
α
2 2
2 2
sin β
× c
w =
sin α
2
= 24
sin 52
, 403
5 ,
514 ×
= 0,5186 α
2
= arc sin 0,5186 = 31,2
o
h Gaya Tangensial turbin :
F
u
= m c
1
α cos
1
- c
2
α cos
2
= m c
1
α cos
1
– - c
2
α cos
2
= m c
1
α cos
1
+ c
2
α cos
2
Jika : c
1u
= c
1
α cos
1
c = 714,21 cos 20 = 671 ms
2u
= c
2
α cos
2
maka : = 403,52 cos 31,2 = 345 ms
F
u
= m c
1u
+ c
2u
F
u
= 5kgs 671 + 345 = 5080 N
i Daya Turbin
P
u
= m.u c
1u
- c
2u
P
u
= m.u c
1u
– - c
2u
P
u
= m.u c
1u
+ c
2u
P
u
P = 125 ms 5080 N = 635000 Watt
u
= 635 kWatt
Universitas Sumatera Utara
4.5 Hubungan Variasi
α
1
terhadap F
u
dan P
Berdasarkan persamaan- persamaan sebelumnya diketahui bahwa besar α
u
1
akan mempengaruhi nilai dari gaya tangensial F
u
dan daya mekanis P
u
turbin. Jika α
1
divariasikan, maka nilai F
u
dan P
u
juga akan ikut bervariasi. Berdasarkan literatur yang ada dan juga data di lapangan, batas variasi sudu yang diperbolehkan itu adalah berkisar antara
11
o
sd 20
o
F .
u
= m c
1
α cos
1
- c
2
α cos
2
= m c
1
α cos
1
– - c
2
α cos
2
= m c
1
α cos
1
+ c
2
α cos
2
Karena : c
1
α cos
1
+ c
2
α cos
2
= w
1
β cos
1
+ w
2
β cos
2 ;
w ψ
2 =
w c
1 1
α cos
1
+ c
2
α cos
2
= w
1
β cos
1
+ ψ w
1
β cos
2
= 1 + ψ
cos cos
1 2
β β
w
1
β cos
1 ;
β
1
β =
c
2 1
α cos
1
+ c
2
α cos
2
= 1 + ψ w
1
β cos
1 ;
w
1
β cos
1
= c
1
α cos
1
c – u
1
α cos
1
+ c
2
α cos
2
= 1 + ψ c
1
α cos
1
jadi : – u
F
u
= m c
1
α cos
1
+ c
2
α cos
2
F
u
= m 1 +
ψ c
1
α cos
1
Dimana : m
= 5 kgs u
= 125 ms – u
ψ = 0,86
c
1
= 714,21 ms
Universitas Sumatera Utara
jadi : Fu
= 5 1,86714,21 cos α
1
= 9,3 714,21 cos -125
α
1
Dan untuk daya : – 125
P
u
= m.u c
1u
+ c
2u
= m.u c
1
α cos
1
+ c
2
α cos
2
P
u
= m.u 1 +
ψ c
1
α cos
1
Dengan menggunakan persamaan di atas diperoleh nilai F
– u
u
dan P
u
α yang berbeda-beda
jika
1
divariasikan, seperti yang ditunjukkan pada tabel di bawah ini.
Tabel 4.1 Pengaruh variasi sudut terhadap Gaya dan Daya turbin
α
F
1
P
u kN u kW
5,47965
o
684,956 5
5,45437
o
681,796 10
5,37874
o
672,342 15
5,25332
o
656,665 20
5,08008
o
635,085 25
4,85733
o
607,166 30
4,58977
o
573,721
Universitas Sumatera Utara
1
α
1
α
Gambar 4.6 Grafik pengaruh perubahan sudut terhadap gaya tangensial
1
α
Gambar 4.7 Grafik pengaruh perubahan sudut terhadap Daya mekanis turbin
Berdasarkan grafik di atas dapat diketahui bahwa jika sudut semakin kecil maka gaya tangensial dan daya mekanis turbin akan semakin besar, demikian juga sebaliknya. Hal
tersebut disebabkan karena jika
1
α semakin kecil mendekati 0, maka dorongan semburan
uap yang diterima sudu akan semakin besar. Hal ini dikerenakan sumburan uap tersebut lebih terserap sudu secara keseluruhan sehingga makin meminimalisir kerugian.
Universitas Sumatera Utara
4.6 Hubungan uc dengan besar sudut
Kategori