bar z
p p
kr
5279 ,
2 5
, 1
84 5
, 27
85 ,
5 ,
1 85
,
1
Dimana z adalah ruang perapat labirin yang diambil sebanyak 84 buah.
Sehingga besarnya kebocoran uap melalui perapat-perapat labirin adalah :
1 1
2 2
1
100 v
p z
p p
g f
G
III eks
s kebocoran
s kg
5665 ,
081556 ,
48 84
7028 ,
2 48
81 ,
9 10
94286 ,
100
2 2
3
Dimana dalam hal ini diambil diameter poros d sebesar 500 mm, lebar celah antara poros dengan paking labirin
s
sebesar 0,6 mm, sehingga luas melingkar untuk aliran uap f
s
adalah :
3
10 6
, 5
, 14
, 3
s s
d f
Total kerugian kalor sebelum nosel tingat kedua adalah :
a ge
c b
gb n
ugian
h h
h h
h h
. ker
= 21,5389 + 32,4553 + 5,041 + 3,2528 + 4,8464 + 0,6612 = 67,7965 kJkg
Kalor total uap sebelum nosel tingkat kedua adalah:
ugian
h h
i i
ker
= 3365,3 - 230,274 – 67,7965 = 3202,83 kJkg
Sehingga kondisi uap sebelum nosel tingkat ke dua ditentukan oleh tekanan 44,13 bar dan suhu 400
C
3.5.3 Perhitungan kalor dari tingkat pengaturan sampai ekstraksi I
Penurunan kalor teoritis dari tekanan 44,13 bar dan suhu 400 ke tekanan
sampai ekstraksi pertama adalah : kg
kJ h
73 ,
190 1
, 3012
83 ,
3202
Universitas Sumatera Utara
Dengan membuat penurunan kalor yang sama pada setiap tingkat penurunan kalor rata-rata diperoleh :
h rata-rata =
kg kJ
365 ,
95 2
73 ,
190
tekanan uap sesudah tiap-tiap tingkat, dari diagram moller i-s adalah
27
1
p
bar setelah tingkat yang ketiga, bar
p 23
2
setelah tingkat ke empat dan
bar p
I eks
077 ,
19
setelah tingkat yang ketiga. Pada tingkat yang ke kedua untuk memperkecil kerugian pemasukan, akan dibuat menjadi 5 reaksi pada setiap
garis baris sudu, untuk tingkat kedua dipilih perbandingan kecepatan uc
ad
= 0,4 sehingga kecepatan mutlak uap keluar nosel tingkat kedua:
s m
h c
83 ,
436 792
, 22
5 ,
91 5
, 91
1
Kecepatan keliling pada sudu adalah:
s m
c c
u u
95 ,
175 83
, 436
4 ,
1 1
Diameter rata-rata sudu pada tingkat ke dua menjadi :
3000 14
, 3
95 ,
175 60
60
n
u d
= 1,11969 m = 1119,96 mm
Penurunan kalor pada nosel tingkat kedua :
kg kJ
h h
596 ,
90 365
, 95
05 ,
1 1
01
Dan pada sudu gerak sebesar : kg
kJ h
769 ,
4 596
, 90
365 ,
95
02
Sehingga tekanan uap setelah nosel adalah
bar p
26
1
.
Universitas Sumatera Utara
Dimana 96
,
Maka kecepatan teoritis uap :
s m
c
t
82 ,
426 96
, 83
, 436
1
Sudut uap
masuk
1
diambil sebesar 14,9 sehingga bila
1
tinggi nosel yang akan diperoleh berada dalam jangka yang diizinkan, sehingga kecepan pelek
rim adalah : s
m c
c
t u
132 ,
422 9
, 14
cos 82
, 426
cos
1 1
1
Dan kecepatan relatif terhadap sudu gerak :
1 1
2 2
1 1
cos 2
u c
u c
s m
39 ,
243 9
, 14
cos 95
, 175
83 ,
436 2
95 ,
175 83
, 436
2 2
Besar sudut relatif ini adalah :
1 1
1 1
9 ,
14 sin
39 ,
243 83
, 436
sin sin
c
1
89 ,
23
Sudut keluar relatif uap
2
= 20,89 menjadi sebesar 21,89
1 2
3
sehingga diperoleh
= 0,862.
Kecapatan Relatif uap meninggalkan sudu gerak tingkat ke kedua diperoleh melalui persamaan berikut ini :
s m
h 226
792 ,
22 05
, 8378
39 ,
243 862
, 5
, 91
8378 5
, 91
2 2
2 1
2
Kecepatan relatif uap teoritis menjadi :
Universitas Sumatera Utara
s m
t 18
, 262
862 ,
226
2 2
Selanjutnya kecepatan uap meninggalkan sudu gerak tingkat yang kedua adalah :
2 2
2 2
2 2
cos 2
u
u c
s m
77 ,
90 89
, 21
cos 95
, 175
226 2
95 ,
175 226
2 2
Dengan nilai-nilai kecepatan dan besar sudut yang sudah diketahui, maka
dapat digambarkan segitiga kecepatan untuk tingkat kedua ini, yaitu :
Gambar 3.8 Segitiga kecepatan tingkat kedua Dari gambar 3.8 diatas dapat sudut keluar uap sudu gerak tingakat ke dua
2
sebesar 68,16 dan kecepatan pada pelek rim menjadi :
s m
c c
u
88 ,
32 16
, 68
cos 387
, 88
cos
2 2
2
Sehingga kerugian kalor pada nsel adalah : kg
kJ c
c h
t n
472 ,
7 2000
356 ,
419 82
, 426
2000
2 2
2 1
2 1
Dan kerugian kalor pada sudu gerak tingkat kedua adalah :
kg kJ
h
t b
826 ,
8 2000
226 18
, 262
2000
2 2
2 2
2 2
Serta kerugian akibat kecepatan keluar uap dari sudu gerak tingkat kedua adalah:
Universitas Sumatera Utara
kg kJ
c h
e
1175 ,
4 2000
77 ,
90 2000
2 2
2
Efisiensi pada keliling cakram dihitung sebagai berikut :
2 2
1
2
ad u
u u
c c
c u
7178 ,
83 ,
436 88
, 32
132 ,
422 95
, 175
2
2
Untuk memeriksa ketepatan hasil-hasil yang dipeorleh diatas, kita akan mencari
u
seperti berikut ini dan membandingkannnya dengan
u
seperti berikut ini dan membandingkannya dengan
u
yang dihitung sebelumnya:
h h
h h
e b
u
7859 ,
365 ,
95 1175
, 4
826 ,
8 472
, 7
365 ,
95
Kesalahan perhitungan 08
, 100
7859 ,
7178 ,
7859 ,
, relatif kecil.
Daya yang hilang akibat gesekan dan pengadukan, sebagai berikut :
1245 ,
1 10
95 .
175 11969
, 1
07 ,
1 1
, 1
1 10
07 ,
1
6 3
2 1
6 3
2 .
v u
d N
a ge
= 64,8219 kW Dan besarnya kerugian kalor adalah:
kg kJ
G N
h
a ge
a ge
77769 ,
44 ,
83 427
1868 ,
4 8219
, 64
102 427
102
. .
Kalor total uap sesudah sudu–sudu dengan memperhitungkan kerugian adalah :
Universitas Sumatera Utara
kg kJ
i 27
, 3086
77769 ,
1175 ,
4 826
, 8
472 ,
7 365
, 95
83 ,
3202
2
Kebocoran uap melalu perapat labirin :
s kg
v p
z p
p g
f G
s kebocoran
580 ,
08245 ,
18 ,
44 4
8 27
18 ,
44 81
, 9
10 94286
, 100
100
2 2
3 1
1 2
1 2
1
Maka kerugian kalor akibat kebocoran adalah :
kg kJ
i i
G G
h
o kebocoran
kebocoran
810 ,
56 ,
116 44
, 83
580 ,
2
Penjumlahan seluruh kerugian kalor pada tingkat kedua ini menjadi :
kg kJ
h
ugian
0034 ,
22 810
, 77769
. 1175
, 4
826 ,
8 472
, 7
ker
Maka penurunan kalor yang bermanfaat pada tingkat kedua ini adalah:
kg
kJ h
h h
ugian
331 ,
73 034
, 22
365 ,
95
ker 1
Dan efisiensi tingkat menjadi :
89 ,
76 777815
, 365
, 95
331 ,
73
1
h h
tk i
Sehingga daya yang dibangkitan oleh tingkat kedua ini adalah :
Universitas Sumatera Utara
kW h
G N
i
2 ,
6654 102
1668 ,
4 331
, 73
44 ,
83 427
102 427
1
Dari diagram i-s diperoleh bahwa uap sewaktu mengembang dari tingkat ke-9 sampai tingkat ke- 10 akan menjadi basah, jadi kerugian akibat kebasahan harus
diperhitungkan. Untuk tingkat ke-9, kerugian kalor akibat kebasahan :
kg kJ
h x
x h
kebasahan
30645 ,
436 ,
20 985
, 1
2 1
1 2
1
Dimana: x
1
= fraksi kekeringan sebelum nosel sudu pengarah = 0,99 x
2 =
fraksi kekeringan uap sesudah sudu gerak tingkat 10 = 0,98 h
1
=penurunan kalor yang dimanfaatkan pada tingkat turbin dengan memperhitungkan semua kerugian pada tingkat 10
= h
n
+ h
b
+ h
e
+ h
ge.a
+ h
kebocoran
Seluruh tingkat yang berikutnya didesain sama dengan cara sebelumya dan hasilnya ditabelkan pada tabel 3.4 berikut ini:
Universitas Sumatera Utara
Tabel 3.4 Konduksi uap pada setiap tingkat turbin Uap Nekaringkat No
Parameter Satuan
Tingkat ke - Tingkat pengaturan
Tingkat Impuls I II 2 3 4 5
6 7 8 9 10 1 G
Kgs
83,44 83,44 83,44
75,741 75,741
70,42 70,42 65,37 65,37 60,68
2 p Bar
90 44,13
27 19,007 19,007 7,9218 7,9218 2,7028 2,7028 0,1
3 t atau x
C
500 400 322 270 220 170 150 142 125 80
4 i k.Jkg
3365,3 3210 3077 2981
2889,0 2702,65 2651,3 2549,8 2455,9 2150,1
5 i
pr e
h
.
k.Jkg
3365,3 3210,45 3077,2
2981,5 2889,32
2702,72 2651,54 2549,87 2455,97 2150,87
6 Ilt k.Jkg
3196,4 3077,3 3003,11
2931,87 2859,1
2690,1 2621,0 2522,35 2412,09 2121,3
7 ho k.Jkg
230,274 95,365 95,2
92,1 92,1
96,3 98,75 102,3 115,4 125,4
8
4 5 4 5 5 5 6 6 7 7 8
9 ho
1
k.Jkg
190,73 90,596 90,44
87,47 86,97
90,22 95,48 98,55 101,5 112,56
10 ho
2
k.Jkg
9.538 9.538 4,769 4.7600 4.6050
5.5260 5.7780 5,732 5, 875 4,5332 5,0673
11 he
pr
k.Jkg
4.0054 4.0622 3.8589 3.8596 3,7635 3,7320 3,572 3,4023
12 ho
1
+ he
pr
k.Jkg
190,73 90,596 94.4454
91.5572 90.4329
94.3816 99,062 102,045 105,97 115,74
13 c
1t
c
1t
ms
664.505 321.685 436,82 425.266 418.284 416.077 425.458 395,41 355,43 342,02 305.23
14
-
0.96 0.96 0.96 0.96 0.96 0.965
0.97 0,96 0,96 0,97 0,96
15 c
1
c
1
’ ms
631.628 305.600 419,356 408.255 401.553 401.514 412.695 398,5 390,87 386,77 376,02
16 ho + hepr
k.Jkg
230.274 95,365 99.2054
96.1622 95.9589
100.1596 101,13 105,98 118,53 128,23
17 c
1
ms
678.582 436.83 432.59
429.151 429.151
438.827 423,76 430,21 412,75 398,97
18 uc
1
-
0.236 0.4 0.418
0.43 0.435
0.428 0,435 0,441 0,456 0,432
19 U ms
160.145 175.95 182.379
184.535 186.681
187.818 188,65 188,91 189,42 189,71
20 D ms
1019.11 1119.69 1160.59 1174.31 1187.97 1195.20 1210,3 1241,50 1256,7 1276,2
21
1 1
Derajat
17.0 30.0 14.9 14.9 14.9 14.9 17.0 17,23 17,65 17,85 17,43
22 w
1
w
1
’ ms
480.773 185 243,39 236.709
228.219 226.270 239.476 238,54 230,87
229,7 224,8
23
1 1
Derajat
22.589 55.624 23,89 26.327 26.900 27.148 30.256 31,862 32,971 33,537 34,98
24
2 2
Derajat
19.589 45 21,892 23.327 23.900 24.148 27.256 28,982 29,753 31,753 32,098
25 w
2t
ms
499.403 185.088 262,18 255.951 247.501 245.706 258.723 243,541 237,762 235,09 229,32
Universitas Sumatera Utara
27 Koefisien sudut,
-
0.86 0.9 0.862 0.865 0.868 0.87 0.895 0,874 0,887 0,87 0,863
28 w
2
w
2 ’
ms
429.487 185,008 226 221.398 214.831 213.764 231.557 229,211 224,021 219,093 220,9
29 c
2
c
2 1
ms
283.747 98.478 90,77 90.159 87.874
87.882 87.603 86,098 86,084 85,32 84,098
30
2 2
Derajat
30.496 104 68,16 76.6 82.2 84.5 99.7 100,32 107,21 104,76 110,87
31 c
1
u c
1
u
’
ms
604.007 264.626 422,132 394.517 388.040 388.003 394.647 387,76 386,098 385,093 386,54
32 c
2u
c
2u ’
ms
244.464 23.691 26.118 20.908 11.860 8.363 18.143 17,982 15,867 14,337 14,072
33
u
0.70886 0.7178 0.79598
0.80138 0.80354
0.73443 0,74532 0,80234 0,81442 0,8087
34 hnhgb kJkg
21.5389 5.0421 7,472 7.0856 6.8549
5.9500 5.3462 5,7631 5,5832 5,4980 5,0836
35 Hb
’
hb
”
kJkg
32.4553 3.2528 8.826 8.2427 7.5483
7.3343 6.6560 6,5981 6,5442 6,4992 6,4092
36 he kJkg
4.8464 4.1175 4.0622 3.8589 3.8596 3.7861 3,8721 3,7921 3,7754 3,7632
37
u
0.70886 0.7859 0.7963 0.8017 0.8139 0.8153 0,8134 0,8156 0,8167 0,8178
38 v
1
m3kg
0.0742 0.081556
0,1245 0.1330 0.1678 0.2171 0.2845 0,2942 0,3741 0,3982 0,4019
39 v
2
m3kg
0.0750 0.0720
0.0982 0.14 0.1766 0.2285 0.3026 0,3468 0,3872 0,4054 0,4598
40
Kgm3
13.3868 8,0321 7.5188 5.9605 4.6067 3.5153 3,3826 3,0243 3,0023 2,9874
41 Ngea,a kW
61.1227 64,8219 65.7380 55.2677 45.2564 35.5991 33,756 30,531 28,706 27,912
42 hge,a kJkg
0.6612 0.77769 0.7111
0.6420 0.5257
0.4387 0,4341 0,4129 0,3982 0,3867
43 hi
”
kJkg
162.4775 73,331 79.1038
77.2581 78.2893
81.9325 80,628 82,853 83,736 84,561
44 fs Cm2
0.0009428 0.0009428
0.0009428 0.0007542 0.0007542 0.000754 0.0007542 0.0007542 0.0007542 0.0007542 0.0007542
45 G
kebocoran
Kgs
0,580 0.8881 0.6139 0.3877 0.2806 0,2753 0,2657 0,2563 0,2430
46 H
kebocoran
kJkg
0.810 0.7599 0.5509 0.3525 0.2833 0,2548 0,2310 0,2298 0,2083
47 hi
’
kJkg
162.4775 71.0883 78.3440 76.7072 77.9367 81.6492 83,872 85,7617 87,0365 88,0948
48 h
kebasahan
kJkg 0 0 0 0 0 0 0
0 0 0,30645
0,30645
49 hi kJkg
230.2740 73,331 74.3390
72.6450 74.1000
77.7965 76,8732 73,5561 74,0034 72,6934
50
ugian
h
ker
kJkg
67.7965 22,0034 20.8615 19.4550 18.0222 18.5103 18,1349 17,9451 17,3286 16,2482
51
tk i,
100.00 76,89 78.087
78.876 80.456
80.778 79,051 78,43 80,755 80,436
52 Daya tingkat,Ni,
tk
kW
19304,15 6654,2 6272.223
6153.58 6078.83
5912.099 5732,54 5665,21 5554,85 5032,1
Universitas Sumatera Utara
3.5.4 Pengujian Hasil Perhitungan Kalor Keseluruhan