Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
i =
t 1
609,5 kkal kg pada kondisi Po’ =19 kgcm
2
dan To = 260 ˚C
t
i
1
’ = 614, 09 kkalkg Maka penurunan kalor teoritis Ho adalah
Ho = io -
t
i
1
= 698, 9 - 609, 5 kkal kg Penurunan kalor teoritis pada nosel Ho’ adalah
Ho’ = io -
t
i
1
’ = 698, 9 - 614, 09 kkalkg
Dalam perhitungan penurunan kalor, uap yang mengalir menuju turbin di idealisasi tidak mengalami kehilangan panas atau entalpi dianggap konstan.
3.5 Efesiensi Turbin
Efesiensi- dalam relatif
oi
η untuk perhitungan sementara diambil sebesar 0,58 yang diperoleh dari grafik efesiensi turbin dengan dua tingkat kecepatan
sebagai fungsi uc1, untuk harga optimum sebesar 0,22
Gambar.3.3 Efesiensi turbin impuls dengan dua tingkat kecepatan sebagai fungsi uc
1
Dengan mengambil daya yang direncanakan sebesar 1000 Kva, maka nilai-nilai dari berbagai efesiensi pada turbin dapat ditentukan dari gambar, untuk
efesiensi generator
, 944
, =
g
η efesiensi mekanis
986 ,
=
m
η , untuk efesiensi
roda gigi 9408
, =
r
η .
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
3.6 Menentukan Masa Aliran
det .
. .
. .
3600 860
kg Ho
N G
g r
m oi
e
η η
η η
= Untuk turbin yang direncanakan didapat masa aliran uap sebesar :
det 944
, .
9408 ,
. 986
, .
58 ,
. 4
, 89
. 3600
1000 .
860 kg
G =
G = 5,26 kgdet Untuk satu jam kerja diperoleh :
G =5,26 x 3600 G = 18940,29 kg jam
G = 18,94 tonjam
3.7 Segitiga Kecepatan
Kecepatan uap pada sisi keluar nozel dapat dihitung dengan rumus : C
1
= 91,5
Ho
ϕ Dimana :
koefesien =
ϕ kecepatan, diambil 0,95
Ho’= Penurunan kalor kkalkg Untuk turbin yang direncanakan diperoleh :
1
C = 91,5. 0,95
81 ,
84
1
C = 800,51 mdet Untuk cakram dua baris
1
α berkisar 16 22
÷ ˚
Untuk turbin yang direncanakan ditetapkan α sebesar 20˚. Segitiga kecepatan
turbin dapat dilihat seperti gambar dibawah ini :
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 3.4 Segitiga kecepatan untuk turbin impuls dengan dua tingkat kecepatan Dalam rancangan ini nilai UC
1
yang diambil adalah yang paling optimum , yaitu sebesar 0,22, sehingga :
U = U C
1
. C
1
U = 0,22 x 800,51 U = 176, 11 mdet
Adapun untuk mendapatkan segitiga kecepatan ini terlebih dahulu akan ditetapkan besaran-besaran atau koefesien-koefesien yang sesuai dengsn literature:
Sudut masuk mutlak
1
α = 20˚ Koefesiensi sudu- sudu baris pertama ,
ψ = 0,82 Koefesiensi sudu-sudu untuk baris kedua
ψ = 0,88 Koefesiensi sudu pengarah,
gb
ψ = 0,85 Sudut sisi keluar untuk sudu gerak baris pertama ,
2
β =
1
β - 3˚ Sudu pengarah pada sisi keluar ,
1
α ’ =
2
α - 3˚ Sudut sisi keluar untuk sudu gerak baris kedua
2
β ’ =
1
β ’- 3˚ Dengan demikian harga-harga kecepatan lain dapat dihitung sebagai
berikut : Kecepatan relatif uap masuk sudu gerak baris pertama :
1 1
2 2
1 1
cos 2
α u
c u
c w
− +
= °
− +
= 20
cos 11
, 176
51 ,
800 2
11 ,
176 51
, 800
2 2
1
w det
86 ,
637
1
m w
= Kecepatan uap keluar sudu gerak baris pertama :
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009 1
2
.w w
ψ =
det 86
, 637
82 ,
2
m w
= det
04 ,
523
2
m w
= Sudut sisi keluar sudu gerak baris pertama :
1 1
1 1
sin β
α w dan
C =
800,51 sin 20 = 637, 86 sin
1
β
1
β = 25,42 ˚
2
β =
1
β - 3˚
2
β =25,42-3˚
2
β = 22,42 ˚ Kecepatan mutlak uap keluar sudu- sudu gerak baris pertama :
2 2
2 2
2 2
cos 2
β u
w u
w c
− +
= °
− +
= 42
, 22
cos 11
, 176
04 ,
523 2
11 ,
176 04
, 523
2 2
2
c =
2
c 366,43 mdet
Kecepatan mutlak uap masuk pada sudu-sudu gerak baris kedua:
2 ,
1
.c c
gh
ψ =
=
, 1
c
0,85366,43mdet
=
, 1
c
311,47 mdet Sudut mutlak sisi keluar sudu gerak garis pertama :
2 2
2 2
sin sin
α β
c w
=
2
sin 43
, 366
42 ,
22 sin
04 ,
523 α
= °
° = 98
, 32
2
α Sudut pengarah pada sisi keluar :
1
α ’=
2
α -3˚
1
α ’=32,98˚-3˚
1
α ’= 29,98˚
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
Kecepatan relatif uap keluar sudu gerak baris kedua :
, 1
, 1
2 2
, 1
, 1
cos 2
α u
c u
c w
− +
= =
, 1
w °
− +
98 ,
29 cos
11 ,
176 47
, 311
2 11
, 176
47 ,
311
2 2
=
, 1
w 181,62 mdet
Sudut sisi masuk dan keluar sudu gerak baris pertama:
, 1
, ,
2
.w w
ψ
=
=
, 2
w 0,88 181,62 mdet
=
, 2
w 159,82 mdet
Sudu sisi masuk dan keluar sudu gerak baris kedua :
1
α ’sin
1
α ’ =
1
w ’sin
1
β ’ 311,47 sin 29,98
˚ = 181,62 sin
1
β ’
1
β ’= 58,96˚
2
β ’=58,96˚-3˚
2
β ’=55,96˚ Kecepatan mutlak uap keluar sudu- sudu gerak baris kedua :
2 ,
, 2
2 2
2 ,
2
cos 2
β w
u w
c −
+ =
° −
+ =
96 ,
55 cos
11 ,
176 82
, 159
2 11
, 176
82 ,
159
2 2
, 2
c
, 2
c =158,2 mdet Sudut relatif sisi keluar sudu gerak baris kedua :
2
w ’sin
2
β ’=
, 2
c sin
2
α ’ 159,82 sin 55,96
˚ = 158,2 sin 180-
2
α ’
2
α ’= 123,16˚ Dengan demikian didapat besar dari komponen- komponen kecepatan uap
pada sudu-sudu baris pertama dan sudu-sudu baris kedua dengan U = 176, 11mdet terlihat pada table 3.2.
Tabel 3.2 besaran dari komponen –komponen kecepatan uap
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
Sudu –sudu baris pertama Sudu-sudu baris kedua
C
1
= 800,51 mdet w
=
1
637,86 m.det
43 ,
366
2
= c
mdet
04 ,
523
2
= w
mdet
1
α = 20˚
1
β = 25 ,42˚
° = 98
, 32
2
α
2
β = 22,42 ˚
=
, 1
c
311,47 mdet
=
, 1
w 181,62 mdet
, 2
c =158,2 mdet
=
, 2
w 159,82 mdet
1
α ’= 29,98˚
2
β ’=55,96˚
2
α ’= 123,16˚
2
β ’=55,9
Gambar 3.5 Diagram segitiga kecepatan uap Besarnya efesiensi relative sudu
u
η dan efesiensi -dalam relatifdintunjukkan juga untuk beberapa nilai
1
c u
pada table 3.3.
Table 3.3 Besaran nilai-nilai
u
η ,
gca
N
dan
oi
η untuk beberapa nilai
1
c u
1
c u
0,1 0,15
0,20 0,22
0,25 Satuan
u =
1 1
c c
u
80,05 120,08
160,10 176,11
200,13 mdet
n u
d .
60
π
=
0,306 0,459
0,612 0,673
0,765 m
1
w 75,80
688,89 652,36
637,86 616,25
mdet
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009 1
β 22,16
23,42 24,8
25,42 26,38
˚ °
− =
3
1 2
β β
19,16 20,42
21,82 22,42
23,38 ˚
ψ 0,82
0,82 0,82
0,82 0,82
-
1 2
.w w
ψ =
595,16 564,89 534,93
523,04 505,33
mdet
2
c 520,65 453,91
388,35 366,43
324,55 mdet
2
α 22,04
25,73 30,79
32,98 38,15
˚ 19,04
22,73 27,79
29,98 35,15
˚
gb
ψ 0,85
0,85 0,85
0,85 0,85
-
2 ,
1
.c c
gb
ϕ
=
442,55 385,82 330,10
311,47 275,87
mdet
, 1
w 367,80 278,95
202,67 181,62
160,79 mdet
, 1
β 23,11
32,31 49,40
58,96 80,93
˚
2
β ’ =
1
β ’- 3˚ 20,11
29,31 46,40
55,96 77,93
˚
,
ψ 0,88
0,88 0,88
0,88 0,88
-
, 1
, ,
2
.w w
ψ =
323,66 245,47 178,35
159,82 141,50
mdet
, 2
c 250,01 152,52
134,31 158,20
219,52 mdet
, 2
α 153,57 128,03
105,98 123,16
140,91 ˚
β
. 10
.
4 10
d Ng
ca −
=
0,7006 3,5467 11,209
16,412 27,366
kW
n
h 8,26
8,26 8,26
8,26 8,26
kkalkg
, b
h 20,60
18,56 16,64
15,91 14,85
kkalkg
gb
h
8,98 6,82
5,00 4,45
3,49 kkalkg
, ,
b
h
3,64 2,10
1,11 0,89
0,70 kkalkg
e
h 7,46
2,78 2,15
2,99 5,75
kkalkg
gca
N
0,03 0,16
0,51 0,75
1,24 kkalkg
u
H 35,87
46,29 51,65
52,31 51,76
kkalkg
i
H 35,83
46,13 51,14
51,57 50,52
kkalkg
u
η 0,4229 0,5458
0,6090 0,6168
0,6103 kkalkg
oi
η 0,4008 0,5160
0,5721 0,5768
0,5651 kkalkg
Dengan demikian dapat dibuktikan bahwa
u
η dan
oi
η adalah optimum pada
1
c u
=0,22 yaitu pada dan
oi
η max dan
1
c u
= 0,22 juga digunakan karean turbin yang dirancang adalah turbin impuls jenis curtis.
3.8 Kerugian-Kerugian Kalor Pada Turbin
