Besarnya Momen Torsi Yang Dialami Poros Akibat Semburan Uap Efisiensi Turbin Uap Impuls

Sehingga besarnya resultan gaya Fo 2 akibat tekanan uap dihitung dengan persamaan : � 0,2 = �� �2 2 + � �2 2 �� ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 2.13 Dengan menganggap Fo, 2 konstan sepanjang sudu gerak ke-2, maka momen lengkung yang terjadi Mx, 2 adalah : � �,2 = � 2 . � 2 2 ��. �� ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 2.14 Dimana : F 2 = Fo, 2 cos ϕ = Fo, 2 karena turbin impuls � = 0 Tegangan lentur akibat tekanan uap dengan nilai terbesar yang terjadi disepanjang sudu gerak tingkat ke-2 dapat dihitung dengan persamaan : � � = � �,2 � �,2 ���� 2 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 2.15 Dimana : Wy, 2 : momen perlawanan terkecil sudu relatif terhadap yy = 9,16 cm 3

2.15. Besarnya Momen Torsi Yang Dialami Poros Akibat Semburan Uap

Pada perancangan ini poros mempunyai fungsi sebagai penghubung yang memindahkan daya dan putaran turbin serta tempat pemasangan cakram dan sudu, sehingga beban yang akan dialami poros ini adalah : 1. Beban lentur yang berasal dari berat sudu-sudu dan cakram. 2. Beban puntir yang berasal dari cakram Untuk poros putaran sedang dan beban berat, maka pada perancangan ini digunakan bahan Alloy steels AISI 1050 As-rolled dengan tegangan tarik 105 kpsi = 7381,5 kgcm 2 . Sehingga tegangan geser yang diizinkan untuk bahan poros ini [Menurut lit.4, hal. 8] dapat dihitung berdasarkan persamaan : � � = � � �� 1 × �� 2 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 2.16 Dimana : Sf 1 = faktor keamanan karena berat poros, untuk baja paduan = 6 Universitas Sumatera Utara Sf 2 = faktor keamanan karena adanya pasak, untuk poro bertingkat dengan konsentrasi tegangan = 1,3 ÷3,0, diambil = 2,2 Sedangkan besarnya momen torsi yang dialami poros Mt dapat dihitung menggunakan perkalian antara gaya dengan jarak, dimana F tegak lurus terhadap jarak tersebut. Maka besarnya momen torsi yang dialami poros Mt [Menurut lit. 3, hal. 257] dapat dihitung dengan persamaan : � � = � � . � �. � ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 2.17

2.16. Efisiensi Turbin Uap Impuls

Kerja teoritis uap pada pinggir cakram untuk turbin ideal, dengan kata lain tidak adanya kerugian baik pada nosel ataupun pada sudu akan sama dengan energi kinetis uap per detik. Maka kerja teoritis uap pada pinggir cakram perdetiknya adalah : � � = �� ���� = ̇ � ̇ � 1� 2 2 �� …………….....2.18 Sedangkan hubungannya dengan efisiensi turbin uap dapat dicari dengan menggunakan perbandingan antara kerja mekanis yang dihasilkan turbin dengan kerja teoritis uap pada pinggir cakram dimana masing-masing kerja ini dalam persatuan waktu, sehingga dapat dibuat rumus efisiensi sebagai berikut : η � = � � � � ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 2.19 η � = 2 . � �. �[� 1� + � 1� + �′ 1� + �′ 2� ] �̇� 1� 2 η � = 2. �[� 1� + � 2� + �′ 1� + �′ 2� ] � 1� 2 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 2.20 dan jika kita jabarkan,maka akan didapat persamaan menjadi : η � = 2. � ��1 + ψ cos β 2 cos β 1 � � 1 cos � 1 − � + �1 + ψ cos β′ 2 cos β′ 1 � �′ 1 cos �′ 1 − �� � 1 2 � 2 Universitas Sumatera Utara Dimana : � 1� 2 = � 1� 2 � 2 ���� ; η � = 2. � ��1 + ψ cos β 2 cos β 1 � � 1 cos � 1 − � + �1 + ψ cos β′ 2 cos β′ 1 � �′ 1 cos �′ 1 − �� � 1 2 � 2 η � = 2 � 2 ��1 + ψ cos β 2 cos β 1 � � u c 1 cos α 1 − u 2 c 1 2 � + �1 + ψ cos β 2 ′ cos β 1 ′ � � u. c 1 ′ c 1 2 cos α 1 ′ − u 2 c 1 2 �� η � = 2 � 2 ��1 + ψ cos β 2 cos β 1 � �cos α 1 − u c 1 � + �1 + ψ cos β 2 ′ cos β 1 ′ � � c 1 ′ c 1 cos α 1 ′ − u c 1 �� � � 1 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 2.21 jika : � 1=� 2 , ��� � 1 ′ = � 2 ′ ���� ∶ η � = 2 � 2 ��1 + ψ � �cos α 1 − u c 1 � + �1 + ψ � � c 1 ′ c 1 cos α 1 ′ − u c 1 �� � � 1 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 2.22 Untuk memeriksa ketepatan perhitungan kerugian kalor yang diperoleh diatas hasilnya dibandingkan dengan hasil yang diperoleh untuk nilai kecepatan uap masuk turbin teoritis c 1t , dimana jika kesalahan perhitungan dibawah dari 2, maka perhitungan diatas sudah tepat. � � = � ′ − �ℎ � + ℎ � ′ + ℎ �� + ℎ � + ℎ � � � ′ Sedangkan efesiensi relatif dalam internal relatife eficiency turbin dapat dihitung dengan cara sebagai berikut : � 01 = � � � ′ Dimana : � � = � ′ − �ℎ � + ℎ � ′ + ℎ �� + ℎ � ′′ + ℎ � + ℎ ��� � ���� Universitas Sumatera Utara Sedangkan hge.a merupakan kerugian energi akibat gesekan cakram ℎ ��.� = 102 ∙ � ��.� 427 ∙ o m ������ � ��.� = � ∙ 10 −10 ∙ � 4 ∙ � 3 ∙ 1 ∙ � β = koefisien untuk cakram baris ganda o m = massa alir uap melalui tingkat turbin kgs n = putaran turbin rpm l = tinggi rata-rata sudu cm d = diameter cakram atau diameter turbin m

2.17. Daya Mekanis yang dihasilkan Turbin