58
sehingga konsumsi bahan bakar tiap jamnya :
b h
FN F
=
122 ]
. [
14 ,
hp hr
hp kg
F
h
=
F
h
= 17,08 kghr Sehingga laju aliran massa gas buang dapat dicari
3600
. a
i i
c s
eg
m L
N F
m ∆
+ =
µ
3600 95
, 28
0858 ,
1 08
, 17
2 ,
0348 ,
1
.
mole kg
kg mole
hr kg
m
eg
+ =
184 ,
.
=
eg
m
kgs
3.7.2 Laju aliran udara melalui kompresor
Persamaan laju aliran massa udara melalui kompresor adalah sebagai
berikut ini :
3600 1
a i
i c
s k
m L
N F
m ∆
+ =
keterangan :
k
m
.
= Laju aliran massa udara pada kompresor kgs µ = Koefisien perubahan molar gas
= ∆
sc
Koefisien udara pembilasan Untuk mesin dengan turbocarjer koefisien udara pembilasan
nilainya 0,06 ~ 0,2, dalam perencanaan ini diambil koefisien udara pembilasan senilai 0,2.
F
i
= Konsumsi bahan bakar indikator kghr.hp N
i
= Daya indikator hp
Universitas Sumatera Utara
59
L
’
= Jumlah udara aktual yang dibutuhkan molekg m
a
= Berat molekul udara sebesar 28,95 kg mole Dimana, hubungan daya indikator dengan konsumsi bahan bakar indikator
yaitu :
i i
h
N F
F =
122 ]
. [
14 ,
hp hr
hp kg
F
h
=
F
h
= 17,08 kghr sehingga laju aliran massa udara melalui kompresor adalah :
3600 1
. a
i i
c s
k
m L
N F
m ∆
+ =
3600 95
, 28
0858 ,
1 08
, 17
2 ,
1 mole
kg kg
mole hr
kg m
k
+ =
179 ,
=
k
m kgs
3.7.3 Penetapan Perencanaan
Data-data yang direncanakan dalam perhitungan termodinamika ini, adalah laju aliran masa gas buang masuk turbin, laju aliran udara melalui
kompresor, temperatur dan tekanan udara masuk turbin. Temperatur suhu masuk turbocarjer adalah 500º C – 600º C, dalam hal ini direncanakan temperatur masuk
turbin turbocarjer adalah 790,17 K, sedangkan perbandingan tekanan udara yang disuplai oleh kompresor adalah 2
∼ 2,5 dalam hal ini direncanakan P
sup
= 2,011 x10
5
Pa, sedangkan tekanan masuk turbin adalah Pt = P
5
= 0,8 ∼ 0,9 P
sup
dalam hal ini direncanakan P
5
= 0,825 P
sup
, sehingga tekanan masuk turbin diperoleh Pt =P
5
= 0,825 2,011 x 10
5
Pa = 1,659x10
5
Pa.
Universitas Sumatera Utara
60
Oleh karena itu, diperoleh data perencanaan sebagai berikut yang akan digunakan pada perhitungan termodinamika sebagai berikut :
184 ,
.
=
eg
m
kgs 179
, =
K
m kgs
T
5 ’
= 790,17 K
P
5 ’
= 1,659 x 10
5
Pa
3.7.4 Kondisi Udara Masuk dan Keluar Turbin
Gambar 3.4 berikut ini adalah diagram h-s dari kondisi gas buang masuk dan keluar turbin, keadaan gas buang masuk turbin dalam keadaan stagnasi
ditunjukkan pada titik 01, dan keadaan gas buang keluar turbin pada keadaan stagnasi yaitu pada titik 02, sedangkan keadaan gas keluar dalam keadaan
stagnasi isentropik pada titik 02s.
02
Gambar 3.4 Diagram h – s untuk turbin
Sumber : “Fluid mechanics, thermodiynamics of turbomachinery”. S.I..Dixon.
Universitas Sumatera Utara
61
Turbin ini digerakkan oleh gas buang dari motor bakar yang dihubungkan langsung dengan kompresor, sehingga kerja yang diperlukan untuk memutar
kompresor adalah kerja yang dihasilkan turbin. Dimana kerja yang dihasilkan oleh turbin adalah:
02 01
.
h h
m h
W
tT T
− =
∆ =
dari data perencanaan telah diketahui bahwa T
5
= T
01
dan T
6
= T
02
, sehingga : T
01
= 790,17 K P
01
= 1,659 x 10
5
Pa =
eg
m
.
0,184 kgdet pada temperatur T
01
, dengan cara interpolasi diperoleh entalpinya, T
01
= 790,17 K h
01
= 811,17 kJkg untuk mencari temperatur keluar turbin secara stagnasi isentropik dapat dicari
dengan persamaan ;
k k
s
P P
T T
1 01
02 01
02 −
=
sehingga tekanan udara keluar turbin isentropik dapat ditentukan, dalam hal ini dimana tekanan keluar turbin akan sama dengan tekanan udara atmosfer
P
02
= 1,01325 x10
5
Pa.
4 ,
1 1
4 ,
1 5
5 02
10 659
, 1
10 01325
, 1
17 ,
790
−
× ×
= Pa
Pa K
T
s
=
s
T
02
686,15 K
Universitas Sumatera Utara
62
dimana diambil efisiensi isentropik dari turbin =
T
η 0,75 – 0,90 dalam hal ini diambil efisiensi isentropik turbin 0,8.
Sehingga, dengan menggunakan efisiensi turbin, maka didapat temperatur keluar turbin dalam keadaan stagnasi.
K K
T K
15 ,
686 17
, 790
17 ,
790 8
,
02
− −
=
T
02
= 706,954 K maka entalpi pada T
02
= 706,954 K dengan cara interpolasi pada tabel Lampiran 5 dapat diperoleh:
h
02
= 720,759 kJkg
3.7.5 Kondisi Udara Masuk dan Keluar Kompresor
