BAB VI HASIL DAN ANALISIS SIMULASI 95
6.1 Simulasi Profil Sudu 95
6.1.1 Simulasi Vektor Kecepatan Aliran 6.1.2 Simulasi Kontur Tekanan
6.1.3 Perbandingan Koefisien lift Cl dan
Koefisien drag Cd
96 99
102
6.2 Simulasi Kondisi Steady-State 104
6.2.1 Simulasi Kecepatan Aliran
6.2.2 Simulasi Kontur Tekanan
104 106
6.3 Simulasi Turbulensi Model k-epsilon k-
ε
108
BAB VII KESIMPULAN DAN SARAN
112
7.1 Kesimpulan
7.2 Saran
112 113
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN
114 115
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 1.1
Gambar 2.1 Gambar 2.2
Gambar 2.3 Gambar 2.4
Gambar 2.5 Gambar 2.6
Gambar 2.7 Gambar 2.8
Gambar 2.9
Gambar 2.10
Gambar 2.11 Gambar 2.12
Gambar 2.13
Gambar 2.14
Gambar 2.15
Gambar 3.1 Gambar 3.2
Gambar 3.3 Diagram alir metode penelitian
Skema instalasi tenaga uap Layout-fisik Siklus Rankine Tertutup sederhana
Diagram T-s siklus Rankine sederhana Turbin impuls tingkat tunggal dengan dua tingkat
kecepatan dan diagram efisiensinya. Penampang turbin impuls tiga tingkat tekanan
Penampang turbin reaksi dan diagram efisiensinya Penggabungan sudu turbin uap Impuls dan Reaksi
Tekanan dan kecepatan uap melalui nosel, sudu impuls dan sudu reaksi
Bagan segitiga kecepatan dari satu tingkat turbin uap impuls
Skema kecepatan antara sudu pengarah dan sudu jalan
Segitiga Kecepatan pada sudu turbin Proses ekspansi uap melalui ekspansi pengatur
beserta kerugian-kerugian akibat penyempitan Koefisien kecepatan untuk nozel sebagai fungsi
tinggi nozel Koefisien kecepatan untuk sudu gerak turbin impuls
untuk berbagai panjang dan profil sudu Celah kebocoran uap tingkat tekanan pada turbin
impuls Struktur Komponen Program FLUENT
Diagram Alir Prosedur Simulasi Volume kontrol digunakan utnuk mengilustrasikan
diskritisasi persamaan transport skalar 6
10 11
11
14 15
16 17
18
20
21 21
24
24
26
28 45
47
54
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.4 Gambar 3.5
Gambar 4.1
Gambar 4.2 Gambar 4.3
Gambar 4.4 Gambar 4.5
Gambar 4.6 Gambar 5.1
Gambar 5.2 Gambar 5.3
Gambar 5.4 Gambar 5.5
Gambar 5.6 Gambar 5.7
Gambar 5.8 Gambar 5.9
Gambar 5.10 Gambar 5.11
Gambar 5.12 Gambar 5.13
Gambar 5.14
Gambar 6.1
Gambar 6.2
Gambar 6.3 Gambar 6.4
Volume kontrol satu dimensi Kompatibilitas model pada FLUENT
Gambar enthalpy h vs entropi s pada tingkat terakhir
Segitiga kecepatan sudu gerak tingkat pertama Gambar enthalpy h vs entropi s pada tingkat
pertama Penampang sudu gerak baris pertama
Penampang sudu pengarah Penampang sudu gerak baris baris kedua
Profil sudu gerak baris pertama Profil sudu pengarah stator
Profil sudu gerak baris kedua rotor Kondisi batas profil sudu gerak baris pertama
Kondisi batas profil sudu pengarah Kondisi batas profil sudu gerak baris kedua rotor
Kondisi batas rotor-stator Domain komputasi sudu pengarah stator
Domain komputasi sudu gerak baris kedua rotor Mesh profil sudu gerak baris pertama
Mesh profil sudu pengarah Mesh profil sudu gerak baris kedua
Mesh domain komputasi sudu pengarah stator Mesh domain komputasi sudu gerak baris kedua
stator Vektor kecepatan aliran pada sudu gerak baris
pertama Daerah vektor kecepatan tertinggi pada sudu gerak
baris pertama Vektor kecepatan aliran pada sudu pengarah
Daerah vektor kecepatan tertinggi pada sudu pengarah
57 60
65 71
74 76
79 81
84 84
84 86
86 87
87 90
90 91
92 92
92
93
96
97 97
98
Universitas Sumatera Utara
Gambar 6.5
Gambar 6.6
Gambar 6.7 Gambar 6.8
Gambar 6.9 Gambar 6.10
Gambar 6.11 Gambar 6.12
Gambar 6.13
Gambar 6.14
Gambar 6.15
Gambar 6.16 Gambar 6.17
Gambar 6.18 Gambar 6.19
Gambar 6.20 Gambar 6.21
Gambar 6.22
Gambar 6.23 Vektor kecepatan aliran pada sudu gerak baris
kedua Daerah vektor kecepatan tertinggi pada sudu gerak
baris kedua Kontur tekanan statis pada sudu gerak baris pertama
Garis kontur tekanan statis pada sudu gerak baris pertama
Kontur tekanan statis pada sudu pengarah Garis kontur tekanan statis pada sudu pengarah
Kontur tekanan statis pada sudu gerak baris kedua Garis kontur tekanan statis pada sudu gerak baris
kedua Grafik Cl pada a sudu gerak baris pertama;
b sudu pengarah; c sudu gerak baris kedua Grafik Cd pada a sudu gerak baris pertama;
b sudu pengarah; c sudu gerak baris kedua Vektor kecepatan aliran steady tanpa perubahan
gerakan rotor Vektor kecepatan tinggi pada interface rotor-stator
Kontur kecepatan aliran Garis kontur kecepatan aliran
Kontur tekanan Garis kontur tekanan
Distribusi Pressure Coefficient hasil simulasi numerik
Perbandingan kontur Turbulent Kinetic Energy k m
2
s
2
; a k- ε Standard; b k-ε Realizable, sudu
gerak baris pertama Perbandingan kontur Turbulent Kinetic Energy k
m
2
s
2
; a k- ε Standard; b k-ε Realizable, sudu
pengarah 98
99 99
100 100
101 101
102
103
103
104 105
106 106
107 107
108
109
109
Universitas Sumatera Utara
Gambar 6.24
Gambar 6.25
Gambar 6.26 Perbandingan kontur Turbulent Kinetic Energy k
m
2
s
2
; a k- ε Standard; b k-ε Realizable, sudu
gerak baris kedua Kontur Turbulent Kinetic Energy k m
2
s
2
k- ε
Standard pada interface rotor-stator Kontur Turbulent Kinetic Energy k m
2
s
2
k- ε
Realizable pada interface rotor-stator 110
111
111
Universitas Sumatera Utara
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 2.1
Tabel 2.2 Tabel 4.1
Tabel 4.2
Tabel 4.2
Tabel 5.1 Tabel 5.2
Tabel 5.3
Tabel 6.1
Persamaan Konservasi Konstanta model
Penurunan entalpi teoritis pada setiap tingkat Hasil perhitungan segitiga kecepatan pada sudu
gerak tingkat pertama dengan dua tingkat-kecepatan Hasil perhitungan dimensi sudu tingkat pertama
dengan dua tingkat kecepatan Dimensi, jumlah dan panjang sudu
Data operasional yang digunakan Hubungan kecepatan aliran uap dengan sudut
masuk
Nilai Cl dan Cd pada masing-masing profil sudu
39 39
64
70
82 85
85
85 102
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR SIMBOL
Huruf Yunani Satuan
1
α : Sudut serang nosel
[ ]
2
α : Sudut keluar dari sudu gerak β
: Koefisien untuk perhitungan daya yang hilang akibat rugi ventilasi
1
β : Sudut relatif uap masuk sudu [
]
2
β : Sudut relatif uap keluar sudu [
] ψ
: Koefisien rugi-rugi kecepatan yang terjadi pada sudu gerak
ϕ : Koefisien rugi-rugi kecepatan yang terjadi pada nosel
ε : Derajat pemasukan uap
γ : Bobot spesifik uap dimana cakram tersebut berputar
[ kgm
3
]
m
η : Efisiensi mekanik turbin [
]
i
η : Efisiensi internal turbin [
]
g
η : Efisiensi generator [
]
t
η : Efisiensi isentropik turbin [
] ν
: Volume spesifik uap [ m
3
kg ]
Huruf Latin Satuan
b : Lebar sudu
[ mm ]
1
c : Kecepatan absolut uap keluar nosel
[ mdet ]
t
c
1
: Kecepatan teoritis uap keluar nosel [ mdet
]
2
c : Kecepatan absolut keluar sudu gerak pertama
[ mdet ]
u
c
2
: Kecepatan uap absolut keluar sudu dalam arah
tangensial [ mdet
] d
: Diameter rata-rata cakramdisc [ m
] G
: Laju aliran massa uap [ kgs
]
Universitas Sumatera Utara
g : Percepatan gravitasi bumi
[ ms
2
] h
: Entalpi uap [ kJkg
]
b
h : Rugi-rugi pada sudu gerak
[ kJkg ]
e
h : Rugi-rugi akibat kecepatan keluar sudu
[ kJkg ]
gea
h : Rugi-rugi akibat gesekan cakram dan ventilasi
[ kJkg ]
n
h : Rugi-rugi pada nosel
[ kJkg ]
b
l : Tinggi sudu rata-rata
[ mm ]
b
l : Tinggi sudu rata-rata pada sisi masuk
[ mm ]
b
l : Tinggi sudu rata-rata pada sisi keluar
[ mm ]
n
l : Tinggi nosel
[ mm ]
N
i
: Daya internal turbin [ kW
] n
: Kecepatan putar turbin [ rpm
] p
: Tekanan uap [ bar
] r
: Radius belakang sudu [ mm
] R
: Radius depan sudu [ mm
] s
: Entropi uap [ kJkg.K
] T
: Temperatur uap [
C ]
t : Pitchjarak antara dua buah nosel
[ mm ]
t
1
: Tebal sudu pada sisi masuk [ mm
] t
2
: Tebal sudu pada sisi keluar [ mm
] u
: Kecepatan tangensial uap [ mdet
] w
1
: Kecepatan relatif uap masuk sudu [ mdet
] w
2
: Kecepatan relatif uap keluar sudu [ mdet
] z
: Jumlah sudu
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Turbin uap adalah suatu penggerak mula yang berfungsi mengubah energi entalpi uap menjadi energi kinetik uap yang selanjutnya diubah menjadi energi mekanik
berupa putaran poros. Dimana dalam industri pertanian turbin uap sering dipakai untuk pembangkit daya.
Salah satu pengujian dan analisa kinerja turbin uap yaitu dengan cara numerik pada bagian sudu turbin. Dibutuhkan studi komputasional dengan metode CFD
untuk mensimulasikan aliran fluida di dalam turbin. Analisis pada profil sudu serta model turbulensi dilakukan dalam rangka mendapatkan prediksi kecepatan
aliran, tekanan, dan aliran turbulen yang lebih akurat. Aliran kondisi steady disimulasikan untuk menggambarkan perilaku aliran dan karakteristiknya yang
terjadi antara hubungan sudu pengarah sudu stator dan sudu gerak sudu rotor.
Kata kunci : turbin uap, aliran fluida, sudu, CFD
Universitas Sumatera Utara
ABSTRACT
The steam turbine is a function of prime movers which converts the energy into kinetic energy of steam enthalpy of steam which was subsequently converted into
mechanical energy in the form of rotations. Where in the agricultural industry is often used for steam turbine power plant.
One of the testing and analysis of steam turbine performance is by numerical at the turbine blade. Computational studies required by the CFD method to simulate
fluid flow in the turbine. Analysis on the blade profile and the turbulence model predictions made in order to get the flow velocity, pressure, and turbulent flow
more accurately. Steady flow conditions are simulated to illustrate the flow behaviors and characteristics that occurred between the relationship of the
stationary blade stator blade and moving blade rotor blade. Keywords : steam turbine, fluid flow, blade, CFD
Universitas Sumatera Utara
BAB I PENDAHULUAN
Kategori