Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
F = luas bilah elemeter mm E = jarak sumbu yo-yo ketitik bobot bilah elementer mm
F.e = momen luas terhadap sumbu y
o
-y
o
mm
3
eo-e = jarak sumbu utama y-y ke titik bobot bilah elemnter mm
2
Feo-e = momen inersia bilah terhadap sumbu utama y-y mm Wy = momen perlawanan lengkung terhadap sumbu y mm
3
Sehingga : Eo =
954 ,
4 .
= ∑
∑ F
e F
Maka : W
y
=
= ∑ eo
l
y
162,86 mm3 = 0,16286 cm
3
Menurut lit. 1 hal 299 untuk turbin pemasukan parsial : 190
≤
b
σ kgcm
2
Dengan demikian turbin yang direncanakan masih memenuhi.
Gambar 4.1 Gaya-gaya lentur pada sudu
4.5 Perhitungan Cakram
Jenis cakram yang dipipih adalah dari jenis cakramkonis, hal ini berguna untuk mengurangi tegangan-tegangan yang diinduksi pada kelepak, yaitu tempat
cakram bertemu dengan hub. Pada turbin ini tegangan-tegangan akibat temperature diabaikan.
Perencanaan dilakukan sebagai berikut : Tegangan radial akibat suaian paksa poros :
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
σ
ro
= -50 kgcm
2
Tegangan radial pada jari-jari .akibat gaya sentrifugal sudu-sudu dan pelek rim : r
2
= 0,5 d
c
– 0,5 673 -25 =311,5 mm ditetapkan jarak dari sudu Gerak baris 2 sampai bagian terkecil dari cakram sebesar 25 mm .
r
1
= 0,5d
p +
40 =0,5 100 +40 =90 mm r
o
= ditetapkan 50mm y
1
= ditetapkan 45 mm y = ditetapkan 12 mm
y
o
= ditetapkan 80 mm
Gambar 4.2 penampang konis asal Jari-jari sempurna R seperti gambar dihitung dari :
cm R
y y
y r
y r
R 92
, 3
2 ,
1 5
, 4
2 ,
1 9
5 ,
4 15
, 31
. .
1 1
1 2
= −
− =
− −
=
Tegangan pada bagian cakram yang paling tipis pada jari-jari R = 39,2 cm, dihitung dari :
2
.u g
u
γ σ =
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
Dimana :
u
σ = tegangan penampang elemen cakram yang diinduksikan oleh gaya sentrifugal.
30 5000
392 ,
. 30
. .
π π
= =
n R
u
=205,17mdet = 20517 cmdet γ = bobot spesifik bahan cakram = 0,00785 kgcm
Maka :
2 2
,
451 ,
3368 20571
. 981
00785 ,
cm kg
u
= =
σ Tegangan pada bagian dalam cakram pada jari-jari:
2 1
,
u g
u
γ σ =
Dimana :
30 5000
09 ,
. 30
. .
1
π π
= =
n r
u
= 47,1 mdet = 4710 cmdet maka:
2 2
,
518 ,
177 4579
. 981
00785 ,
cm kg
u
= =
σ Untuk menghitung tegangan-tegangan pada bagian yang penting dihitung dari
persamaan : a.
Pada jari-jari r
2
σ
r2
= σ
u
.P
o
+A. P
1
+ B.P
2
.........................................................................a b.
Pada jari-jari r
1
σ
r1
= σ
u .
P
o
+ A.P
1
+ B. P
2
......................................................................b σ
r1
= σ
u
. q
o
+ A.q
1
+B .q
2
........................................................................c A dan B adalah konstanta integrasi yang diperoleh dari kondisi- kondisi batas.
Untuk bagian hub : a.
Pada jari-jari t
hub
= r
1
σ
r1=
σ
thub
+1-y
1
y
o
. v. σ
r1
.....................................................................d b.
Pada permukaan melingkar cakram pada jari-jari r
o
σ
ro =
1
o
, u
σ
+ o
1
1
.v 1
y
2.
σ
r1 + thub
o
σ
2
1
..............................................................e
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
Koefisien – koefisien dan diperoleh dari kur va-kurva yang diberikan pada gambar 4.8
Koefisien untuk persamaan a diperoleh dari : x = r
2
R =31,1539,29 = 0,792 Diperoleh :
P
o
= 0,0814 P
1
= 5,43 P
2
= - 0,29 Koefisien untuk persamaan b dan c diperoleh dari :
x = r
1
R = 939 = 0,229 Diperoleh :
P
o
= 0,18 ;
P
1
= 1,75 ;
P
2
= -12,1 q
o
= 0,177 ;
q
1
= 1,65 ;
q
2
= 17,57
Gambar 4.3 Berbagai koefisien untuk berbagai cakram baja konis
Sumber ; P. Shlyakhin. Turbin Kukus. Teori dan Rancangan, 1988, hal. 321
Koefisien 1
o
, 1
1 o
dan 1
2 o
dihitung dari : r
o
r
hub
=5090 = 0,56 r
o
r
hub
= 9050 = 1,8 Dengan persamaan-persamaan berikut :
+
−
=
2 2
2125 ,
7875 ,
8 3
, 3
1
o hub
hub o
O
r r
r r
=
[ ]
2 2
8 ,
1 2125
, 56
, 7875
, 8
3 ,
3 +
−
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
= 0,48 Dengan mensubsitusikan koefisien-koefisien dan nilai numerik y
1,
y
o
dan y ke persamaan a, b, c, d, dan e dengan bilangan yang sama pada sisi kiri
diperoleh : 650 = 3368,451.0,0814 + A.5,43 + B.-0,29
5,43.A - 0,29.B = 375,81…………………………………………a’ σ
r1
= 3368,451.0,18 + A,1,75 + B.-12,2 1,75.A – 12,1.B - = -606,32…..…………………………………..b’
σ
t1
= 3368,451.0,177 + A.1,65.B.17,57 1,65.A + 17,57.B - = -596………..……………………………….c’
σ
r1
= σ
thub
+ 1 -4580.0,3 σ
r1
σ
thub
+ 0,13 σ
r1
- σ
t1..
.…………………………………………..d’ -50 = 0,48.177,518 + 2,12.4580.
σ
r1
-1,12 σ
thub
………………….e’ Persamaan-persamaan di atas diselesaikan dengan jalan menghilangkan
bilangan yang sama secara berurutan. Dengan membagi persamaan e’ dengan 1,12 dan menjumlahkannya ke persamaan d’, maka diperoleh :
1,1952. σ
r1.
σ
t1
= -120,72. ……………………………………..……….f’ Persamaan c’ dikurangkan ke persamaan f’, maka diperoleh :
1,65.A + 17, 57 B – 1,1952. . σ
r1
= - 475,28………..………………… g’ Dengan membagipersamaan g’ dengan 1,1952 dan mengurangkanya dengan
persamaan b’, maka diperoleh : -0,369A + 26,8 B = 208,663 ………………………………………….. h’
Maka A dan B dapat diperoleh dari persamaan a’ dan h’, yaitu : 5,43.A – 0,29. B = 375,81… x 0,369
-0,369.A + 26,8.B = 208,66…x 5,43 + 2, 0036.A – 0,1070. B = 138,6739
- 2,0036.A + 145,524.B = 1133,024 + 145,417.B = 1271,698
B = 8,75 A = 69,67
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
Maka tegangan-tegangan σ
r1,
. σ
t1
dan . σ
hub
dapat dihitung dari persamaan b’, c’, dan d’ :
. σ
r1
= 606, 32 + 1, 75.A – 12,1.B = 606,32 + 1,75.A – 12,1.B
= 606,32 + 1,75.69,67 – 12,1.8,75 = 622,37 kgcm
2
σ
t1
= 596 + 1,65.a + 17,75.B = 596 + 1,65.69,67 + 17,57.8,75
= 864,69 kgcm
2
σ
thub
= . σ
t1
0,13 . σ
r1
= 864,69 – 0,13.622,37 = 783,78 kgcm
2
σ
rhu
= y
1
y
o
. . σ
r1
= 4580.622,37 = 350,08 kgcm
2
Jenis-jenis baja yang dipakai untuk konstruksi cakram turbin yang tergantung kepada besarnya tegangan yang dialami dari kondisi operasi dibagi
menjadi tiga kategori yaitu : Kategori I, dengan tegangan titik serah 32 kgmm
2
Kategori II, dengan tegangan titik serah 40 kgmm
2
Ktegori III, dengan tegangan titik serah 75 kgmm
2
Tegangan-tegangan yang diizinkan untuk masing-masing hal ditentukan dengan memperhatikan sifat-sifat fisis baja maupun temperature operasi cakram
yang direncanakan. Umunya tegangan-tegasngan yang diizinkan biasanya tidak pernah lebih dari 0,4 kali tegangan titik serah bahan.
Dari hasil perhitungan tegangan-tegangan pada bagian-bagian yang penting untuk turbin yang dirancang, bahan yang dipilih dari kategori II, dimana
tegangan titik serahnya = 40 kgmm
2
= 4000 kgcm
2
. Dan tegangan yang diizinkan :
σ
max
≤
σ
ts
σ
max
0,4. 4000
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
864,69 kgcm
2
≤1600 kgcm
2
Sehingga rancangan turbin ini masih memenuhi.
4.6 Rumah Turbin
