Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
4.1.2. Sudu Kompresor
Setelah menentukan distribusi sudut udara yang akan dibutuhkan oleh tingkat kerja work stage, kini saatnya dibutuhkan penjabaran kedalam distribusi
sudut sudu, dimana berasal dari ketelitian mengukur susunan sudu yang akan ditentukan. Dalam perencanaannya akan dihitung dimensi utama sudu kompresor
serta faktor–faktor yang mempengaruhinya. 1.
Perhitungan Annulus Kompresor Massa aliran dalam annulus adalah tetap konstan. Luas annulus pada sisi
masuk kompresor atau tingkat I A
I
adalah : A
I
=
a
C m
. ρ
Dimana : m = M
ac
= massa aliran udara = 595,7 kg s
sehingga : A
I
=
a
C m
.
1
ρ
= 150
147 ,
1 7
, 595
× = 3,46 m
2
dan luas annulus sisi keluar kompresor atau tingkat 16 A
16
adalah : A
16
=
a
C m
.
2
ρ
= 150
554 ,
5 7
, 595
× = 0,71 m
2
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
Mengacu pada data dari tabel 4.1 diperoleh hubungan puncak dan dasar sudu
t r
r r
= 0,40 dengan r
t
= 1,145 m, maka :
t r
r r
= 0,40 maka diperoleh radius dasar sudu yaitu :
r
r
= 1,145 × 0,40
= 0,458 m Jari-jari rata-rata annulus r
m
adalah : r
m
=
2
t r
r r
+
= 2
145 ,
1 458
, +
= 0,801 m 2.
Tinggi sudu gerak kompresor tingkat I h
1
adalah : h
1
=
m
r A
. 2
1
π
= 801
, 2
46 ,
3 ×
π = 0,687 m
3. Jari–jari puncak r
t
dan dasar r
r
sudu gerak tingkat I : r
t
= r
m
+
2
1
h
= 0,801 +
2
687 ,
= 0,275 m
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
r
r
= r
m
-
2
1
h
= 0,801 -
2
687 ,
= 0,457 m 4.
Tinggi sudu gerak kompresor tingkat 16 h
16
adalah : h
16
=
m
r A
. 2
16
π =
801 ,
2 71
, ×
π = 0,141 m
5. Jari–jari puncak r
t
dan dasar r
r
sudu gerak tingkat 16 adalah : r
t
= r
m
+
2
1
h
= 0,801 +
2
141 ,
= 0,871 m r
r
= r
m
-
2
1
h
= 0,801 -
2
141 ,
= 0,730 m 6.
Perancangan sudu Blade Design Sudu kompresor terdiri dari dua bagian yaitu :
a Sudu Gerak moving blade
b Sudu Tetap guide Blade
Agar loses pada sudu gerak adalah sama dengan loses pada sudu tetap maka direncanakan derajat reaksinya sebesar 50. Hal tersebut dimaksudkan agar
bentuk konstruksi sudunya akan sama pada tingkat yang sama. Dari data yang telah diperoleh sebelumnya yaitu :
1
=
1
= 59,17º
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009 2
=
2
= 44,68º sehingga air deflektion
diperoleh : =
1
-
2
= 59,17º - 44,68º = 14,49º
Dari Lit. 2, grafik 5.26 hal. 204 kurva desain defleksi yaitu untuk
2
= 44,68º dan = 14,49º diperoleh
c s = 0,99. s = pitch dan c = chord
Gambar 4.1 Grafik hubungan sc 7.
Direncanakan Aspect Ratio, hc = 3. Maka selanjutnya jarak pitch dan Chord untuk setiap tingkat sudu dapat diperoleh yaitu :
c =
3 h
Dari persamaan diatas dapat dicari untuk tingkat 1 dan 16 yaitu : c
1
=
3
1
h
= 3
687 ,
= 0,229 m s
1
= 0,99 . c
1
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
= 0,99 × 0,229 = 0,226 m
dan, c
16
=
3
16
h
= 3
141 ,
= 0,047 m s
16
= 0,99 × c
16
= 0,99 × 0,047 = 0,0465 m
8. Tebal sudu t
Pada perencanaan ini, direncanakan tebal sudu maksimum adalah 10 chord. Jadi tebal sudu gerak tingkat 1 dan 16 dari kompresor adalah :
t
1
= 10 . c
1
= 0,10 × 0,229 = 0,0229 m
t
16
= 10 . c
2
= 0,10 × 0,047 = 0,0047 m
9. Berat sudu Ws
Pada perencanaan ini, material yang digunakan untuk sudu kompresor adalah Titanium Alloys Ti–35A dengan berat jenis material
sudu 0,163 lbcu in atau 4511,84 kgm
3
dan kekuatan tarik material adalah 145 × 10
3
psi, atau 101,935 kgmm Lit. 4 hal. 194.
Ws = Vs ×
Keterangan : Ws = Berat sudu kg
Vs = Volume sudu m
3
= Berat jenis material sudu kgfm
3
dimana, Vs = h . c . t
= 4511,84 kgf m
3
maka perhitungan volume sudu tingkat 1 dan 16 adalah : Vs
1
= h
1
. c
1
. t
1
= 0,687 × 0,229 × 0,0229
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
= 3,602 × 10
-3
m
3
Vs
16
= h
16
. c
16
. t
16
= 0,141 × 0,047 × 0,0047
= 3,114 × 10
-5
m
3
dengan diperolehnya perhitungan tebal sudu, maka perhitungan untuk berat sudu adalah :
Ws
1
= Vs
1
× = 3,602
× 10
-3
× 4511,84 = 16,25 kg Ws
16
= Vs
16
× = 3,114
× 10
-5
× 4511,84 = 0,14 kg
Berdasarkan hasil data perhitungan dan data dari hasil survey, maka ukuran–ukuran utama kompresor adalah sebagai berikut :
Tabel 4.3 Ukuran–ukuran utama kompresor
Tingkat Jumlah
Annulus Volume
Berat Tinggi
Tebal Pitch
Chord Z
A m² V m³
W kg h cm
t cm S cm
c cm I
29 3.462
0.003623 16.35
0.69 0.0229
0.227 0.229
II
33 2.948
0.002237 10.09
0.59 0.0195
0.193 0.195
III
37 2.716
0.001749 7.89
0.54 0.0180
0.178 0.180
IV
41 2.492
0.001352 6.10
0.50 0.0165
0.164 0.165
V
43 2.280
0.001035 4.67
0.45 0.0151
0.150 0.151
VI
43 2.080
0.000785 3.54
0.41 0.0138
0.136 0.138
VII
43 1.892
0.000591 2.67
0.38 0.0125
0.124 0.125
VIII
53 1.717
0.000442 1.99
0.34 0.0114
0.113 0.114
IX
53 1.555
0.000328 1.48
0.31 0.0103
0.102 0.103
X
53 1.406
0.000243 1.09
0.28 0.0093
0.092 0.093
XI
65 1.269
0.000178 0.80
0.25 0.0084
0.083 0.084
XII
65 1.143
0.000130 0.59
0.23 0.0076
0.075 0.076
XIII
65 1.028
0.000095 0.43
0.20 0.0068
0.067 0.068
XIV
79 0.923
0.000069 0.31
0.18 0.0061
0.061 0.061
XV
79 0.828
0.000050 0.22
0.16 0.0055
0.054 0.055
XVI
79 0.716
0.000032 0.14
0.14 0.0047
0.047 0.047
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
10. Perhitungan performa tingkat kompresor
Gambar 4.2 Profil sudu aerofoil Gaya axial per unit panjang pada tiap sudu adalah p dan dari pertimbangan
momentum, aksi gaya sepanjang cascade per unit panjang adalah : F
= s . . V
a 2
× perobahan komponen kecepatan sepanjang cascade F
= s . . V
a 2
× tan
1
– tan
2
...Lit.2 hal 209 Dimana :
V
a
= C
a
= kecepatan axial = 150 ms = 1,147 kgm
3 1
= 59,17º
2
= 44,68º S
= Blade pitch = p . s = 1,155
× 0,226 = 0,26
untuk itu, F
= 0,26 × 1,147 × 150
2
tan 59,17º – tan 44,68º = 4609,73 kg
atau = 4610 kg
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
Koefisien C
L
dan C
Dp
didasarkan pada vektor kecepatan rata–rata Vm dibagi oleh segitiga kecepatan. Maka,
V
m
= V
a
. sec
m
dimana
m
adalah : tan
m
=
2 1
tan
1
– tan
2
=
2 1
tan 59,17º – tan 44,68º =1,33221
m
= 53,12º untuk itu,
V
m
= V
a
. sec
m
= 150 . sec 53,12º = 119,98 ms
Jika D dan L adalah gaya angkat tarikan dan gaya dorong sudu, dan tegak lurus terhadap arah vektor kecepatan rata–rata
maka : D
=
2 1
.V
m 2
.c .C
Dp
...Lit.2, hal. 209 atau,
D = F .sin
m
– s . p .cos
m
= 4610 .sin 53,12º – 0,26 cos 53,12º = 3687,34 kg
sehingga,
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
C
Dp
=
2
2 1
m
V c
D ×
× ×
ρ
=
2
98 ,
119 26
, 147
, 1
5 ,
34 ,
3687 ×
× ×
= 1,717 Merubah ketegaklurusan terhadap vektor rata–rata
L =
2 1
.V
m 2
.c .C
L
atau, L
= F .cos
m
+ s . p .sin
m
= 4610 .cos 53,12º + 0,26 .sin 53,12º = 2766,85 kg
Sehingga diperoleh koefisien gaya dorong lift forces coefficient, C
L
yaitu : C
L
=
2
2 1
m
V c
L ×
× ×
ρ
C
L
=
2
98 ,
119 26
, 147
, 1
2 1
85 ,
2766 ×
× ×
= 1,28
4.1.3 Poros Utama Tie Rod
