p
kr
= 606
, 2
5 ,
1 50
22 85
, 5
, 1
85 ,
1
= +
× =
+ ×
z P
I
bar
dengan z adalah jumlah ruang perapat labirin, diambil 50 buah. Karena tekanan sesudah perapat labirin P
2
lebih besar dari tekanan kritis p
kr
, maka besarnya kebocoran ditentukan dengan rumus:
1 1
2 2
1
100 υ
⋅ ⋅
− ⋅
× ×
=
I eks
I s
kebocoran
P z
P P
g f
G
0940 ,
2030 ,
22 50
4 22
81 ,
9 10
20734 ,
100
2 2
3
= ×
× −
× ×
× ×
=
−
kgdet dengan f
s
= x d x s = x 0,22 x 0,3 x 10
-3
= 0, 20734 x 10
-3
m
2
d = diameter poros direncanakan sebesar 220 mm s = celah antara poros dengan packing labirin 0,3 mm
= volume spesifik uap sesudah nozel 0,2030 m
3
kg z = jumlah labirin, 50 buah.
Kalor total uap sebelum nozel tingkat kedua: i
= i - h
- ∑h
kerugian
= i - h
i
= 3396,96 – [293,083 –25,70+36,13+12,90+4,90+7,07+3,37] = 3193,95 kJkg
Dengan mengukurkan harga tersebut pada diagram i-s diperoleh kondisi uap sebelum nozel tingkat kedua yaitu sebesar 15 bar dan temperatur 370,56
C.
3.6. Penurunan Kalor dari Tingkat Pengaturan sampai Tingkat Ekstraksi
Penurunan kalor total teoritis dari tekanan 15 bar; 370,56 C ke tekanan
ekstraksi 4 bar: h
01
= 3194,51-2860,18 = 334,33 kJkg
sedangkan penurunan kalor pada suatu tingkat adalah : 23
, 111
42 ,
95 ,
2001 324
, 188
2001
2 2
2 2
2 2
= ×
× =
× ×
= x
u h
n o
ϕ kJkg
dengan membandingkan penurunan kalor h
01
terhadap h
II
diperoleh bahwa tiga tingkat dapat dipasang diantara tingkat pengaturan dengan titik ekstraksi.
Dengan membuat penurunan kalor yang sama pada setiap tingkat sebesar: h
rata -rata =
44 ,
111 3
33 ,
334 =
kJkg Penurunan kalor pada setiap tingkat didistribusikan sebagai berikut :
pada tingkat 2 sebesar 111,58 kJkg = 26,65 kkalkg pada tingkat 3 sebesar 112 kJkg = 26,75 kkalkg
pada tingkat 4 sebesar 112,21 kJkg = 26,80 kkalkg
Tekanan uap sesudah tiap-tiap tingkat dari diagram I-s adalah : P
3
= 10 bar P
4
= 6,47 bar P
5
= 4 bar = P
eks
Pada tingkat kedua turbin untuk memperkecil kerugian pemasukan, akan dibuat terjadi 5 reaksi padi setiap baris sudu , untuk tingkat kedua dipilih uc
1
= 0,462 lit.1, hal 103, kecepatan teoritis uap keluar nozel tingkat kedua:
356 ,
472 65
, 26
5 ,
91 5
, 91
1
= ×
= ×
= h
C mdet
Kecepatan keliling sudu: u =uc
1
x C
1
=0,462 x 472,356 mdet = 218,229 mdet
Diameter rata-rata sudu:
731 ,
5700 229
, 218
60 60
= ×
× =
⋅ ×
=
π π
n u
d
m
Penurunan kalor pada nozel tingkat kedua: h
01
= 1- x h = 0,95 x 111,58 = 106,0 kJkg = 25,32 kkalkg
dan pada sudu gerak : h
02
= 111,58-106,0 = 5,58 kJkg
Kecepatan aktual uap: 376
, 437
32 ,
25 95
, 5
, 91
5 ,
91
1
= ×
× =
× ×
= h
C ϕ
mdet C
1
u = C
1
x cos
1
= 437,376 x cos 12 = 427,818
mdet Sudut masuk uap diambil
1
= 12 lit.1, hal 141 sehingga bila = 1 tinggi
nozel yang akan diperoleh berada dalam jangka yang diizinkan, dan kecepatan teoritisnya:
396 ,
460 95
, 376
, 437
1 1
= =
= ϕ C
t C
mdet, dimana = 0,95 Gambar 2.11
Dari segitiga kecepatan diperoleh kecepatan relatif uap terhadap sudu gerak tingkat 2:
w
1
=
1 1
2 2
1
cos C
u 2
u C
α ⋅
⋅ ⋅
− +
= 467
, 228
12 cos
376 ,
437 229
, 218
2 229
, 218
376 ,
437
2 2
= °
× ×
× −
+ mdet,
besar sudut kecepatan relatif ini:
sin
1
=
1 2
1 2
1
12 sin
467 ,
228 376
, 437
sin =
× α
w C
1
=23,46 Sudut keluar uap relatif
2
dipilih sebesar 21
2
=
1
– 3 sampai 5
sehingga diperoleh = 0,86.
Kecepatan relatif uap terhadap meninggalkan sudu gerak tingkat kedua: w
2
= 33
, 1
8378 467
, 228
86 ,
8378
2 02
2 1
× +
= ×
+ h
w ϕ
= 216,476 mdet
Kecepatan teoritis relatif uap : 716
, 251
86 ,
476 ,
216
2 2
= =
= ψ w
t w
mdet
Selanjutnya dari segitiga kecepatan kita peroleh: C
2
=
2 2
2 2
2
cos 2
β ⋅
⋅ ⋅
− +
w u
u w
= 237
, 79
21 cos
476 ,
216 229
, 218
2 229
, 218
476 ,
216
2 2
= °
× ×
× −
+ mdet
Sudut keluar uap sudu gerak kedua: sin
2
=
2 2
2 2
2
21 sin
237 ,
79 476
, 216
sin =
×
β
C w
2
= 102 C
2
u = C
2
x cos
2
= 79,237 x cos 102 = -16,474 mdet.
Efisiensi turbin akan sebesar :
u
= 8047
, 356
, 472
474 ,
16 818
, 427
229 ,
218 2
2
2 2
2 1
= −
× ×
= −
× ×
ad
C u
C u
C u
Dengan menentukan kerugian pada laluan-laluan sudu setiap tingkat kita peroleh:
kerugian pada nozel :
kg kJ
C h
n
33 ,
10 2001
376 ,
437 1
95 ,
1 2001
1 1
2 2
2 1
2
= ×
− =
× −
=
ϕ
kerugian pada sudu gerak:
kg kJ
w h
b
18 ,
9 2001
467 ,
228 1
86 ,
1 2001
1 1
2 2
2 1
2
= ×
− =
× −
=
ψ kerugian akibat kecepatan keluar :
kg kJ
C h
e
14 ,
3 2001
237 ,
79 2001
2 2
2
= =
= .
Untuk memeriksa ketepatan perhitungan yang diperoleh diatas kita akan membandingkan dengan efisiensi yang diperoleh dengan rumus berikut:
7970 ,
58 ,
111 14
, 3
18 ,
9 33
, 10
58 ,
111 =
+ +
− =
+ +
− =
n e
b n
u
h h
h h
h η
,
Kesalahan perhitungan : 950
, 100
8047 ,
7970 ,
8047 ,
= ×
− ,
persen error dibawah 2 , maka perhitungan di atas sudah memuaskan lit.1, hal 84.
Kerugian-kerugian akibat gesekan dan pengadukan: kW
u d
N
a ge
435 ,
21 6049
, 3
10 229
, 218
731 ,
07 ,
1 1
10 07
, 1
6 3
2 6
3 2
.
= ×
× ×
× =
⋅ ⋅
⋅ ⋅
= ρ
λ
Dimana : = koeffisien uap panas lanjut antara 1,1 dan 1,2, dan untuk uap jenuh sama dengan 1,3 lit.1, hal 63
=1 0,2774 = 3,6049 kgm
3
adalah volume spesifik uap sesudah nozel.
kg kJ
G N
h
gea gea
52 ,
1 145
, 14
435 ,
21 =
= =
kalor total uap sesudah sud-sudu dengan memperhitungkan kerugian adalah :
[ ]
kg kJ
i 10
, 3107
52 ,
1 14
, 3
18 ,
9 33
, 10
58 ,
111 51
, 3194
= +
+ +
− −
= Kebocoran uap melalui perapat labirin:
1 1
2 2
2 1
100 υ
⋅ ⋅
− ⋅
× ×
= p
z p
p g
f G
s kebocoran
,
det 1453
, 2774
, 15
6 10
15 81
, 9
10 20734
, 100
2 2
3
kg =
× ×
− ×
× ⋅
× =
−
dimana : g = 9,81 mdet
2
, kecepatan gravitasi z = jumlah labirin, 6 buah
v
1
= 0,2774 m
3
kg, volume uap sesudah nozel.
Kerugian akibat kebocoran : kg
kJ i
i G
G h
kebocoran kebocoran
90 ,
41 ,
87 145
, 14
1453 ,
2
= ×
= −
× =
Penjumlahan seluruh kerugian pada tingkat :
kg kJ
h
ugian
06 ,
25 90
, 52
, 1
14 ,
3 18
, 9
33 ,
10
ker
= +
+ +
+ =
Σ
Penurunan kalor yang bermanfaat pada tingkat tersebut:
kg kJ
h h
h
ugian i
52 ,
86 06
, 25
58 ,
111
ker
= −
= Σ
− =
Efisiensi tingkat: 7754
, 58
, 111
52 ,
86 =
= =
h h
i tk
oi
η
Daya yang dibangkitkan oleh tingkat ini:
79 ,
1223 102
1869 ,
4 52
, 86
145 ,
14 427
102 427
=
×
× =
× ×
=
i i
h G
N
kW Seluruh tingkat yang berikutnya dihitung persis dengan cara di atas dan
hasilnya ditabelkan Lampiran 7.
3.7. Kelompok turbin tingkat ekstraksi sampai tingkat terakhir
