Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
5.2 Kekuatan Sudu
Kekuatan sudu turbin cukup dihitung pada bagian-bagian yang terlemah, dan bila pada bagian ini ternyata sudah aman, maka bagian yang lain akan lebih aman. Besarnya
tegangan tarik akibat gaya sentrifugal dengan nilai terbesar yaitu pada sudu gerak tingkat akhir tingkat ke-10, yang dapat dihitung dengan persamaan dari lit. 7, hal. 288 :
× ×
+ ×
× =
s s
s as
r t
A A
r l
g n
10 2
2
900
ρ π
σ kgcm
2
..............Lit.7, hal.288
Dimana : n
= putaran roda turbin = 3000 rpm ρ
as
= massa jenis bahan Alloy steel = 0,28 lbin
3
= 0,00785 kgcm
3
l
10
= tinggi rata-rata sudu gerak tingkat ke-10 = 131,7675 cm r
= jari-jari rata-rata sumbu sudu = 139,58782 = 69,794 cm r
s
= jari-jari rata-rata plat penguat sudu = r + 0,5 x l
15
+ 0,5 x s ; s = tebal selubung = 0,3 cm = 69,794 + 0,5 x 131,7675 + 0,5 x 0,3 = 135,828 cm
t
s
= panjang setiap bilah selubung = 2
π. 808
, 5
147 828
, 135
2
15
= ×
× =
π z
r
s
cm
A
o
= luas penampang sudu paling lemah, pada akar sudu = 15,4 cm
2
A
s
= luas plat penguat sudu = 1,1 cm
2
Maka :
Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
× ×
+ ×
× ×
× ×
= 828
, 135
808 ,
5 4
, 15
1 ,
1 69,794
7675 ,
131 981
900 00785
, 3000
2 2
π σ
kgcm
2
= 7328,321 kgcm
2
= 102,881 kpsi Tegangan tarik akibat gaya sentrifugal yang diizinkan untuk bahan Alloy steel
AISI 1050 As-rolled Lampiran IV adalah sebesar 105,0 kpsi, jadi pemilihan bahan di atas sudah aman.
Tegangan lentur akibat tekanan uap [Menurut lit. 7, hal. 291-292] dapat ditentukan dari persamaan berikut ini :
1. Besarnya gaya akibat rotasi pada sudu gerak tingkat ke-10 :
P
u,10
=
10 ,
. .
. 427
s i
o
z u
h G
ε kg
...Lit.7, hal.291
Dimana : h
i
= penurunan kalor yang berguna pada tingkat ke-10 = 24,012 kkalkg ε = derajat pemasukan parsial = 1,0
z
s,15
= jumlah sudu tingkat ke-10 = 147 buah u
= kecepatan keliling = 219,3523 ms Maka :
P
u,10
= 147
3523 ,
219 ,
1 012
, 24
6498 ,
70 427
× ×
× ×
= 22,465 kg
2. Gaya yang terjadi akibat perbedaan tekanan uap masuk dan keluar sudu adalah :
P
a,10
= l
10
. t
10
p
1
’ – p
2
kg ...Lit.7, hal.291
Dimana : l
10
= tinggi sudu gerak keluar tingkat ke-10 = 145,671 cm
Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
t
10
= jarak antara sudu pada diameter rata rata = 2,9807 cm p
1
’ = tekanan uap sebelum sudu = 0,14447 bar = 0,14736 kgcm
2
p
2
= tekanan uap sesudah sudu = 0,11113 bar = 0,11335 kgcm
2
Maka : P
a,10
= 145,671 x 2,9807 0,14736 – 0,11335 = 14,93045 kg
3. Gaya yang bekerja akibat perbedaan momentum uap yang mengalir :
P’
a,10
=
10 ,
2 1
. .
-
s u
u o
z g
c c
G ε
kg ...Lit.7, hal.291
P’
a,10
= 147
. ,
1 .
81 ,
9 509
, 95
815 ,
422 6498
, 70
− = 16,0354 kg
Gambar berikut ini menunjukkan arah resultan gaya yang dikerjakan oleh uap pada sudu gerak :
Gambar 5.3 Gaya-gaya lentur pada Sudu
sehingga besarnya resultan gaya P
o15
akibat tekanan uap dihitung dengan persamaan : P
o,10
=
2 10
, 10
, 2
10
,
a a
P P
Pu +
+
kg ...Lit.7, hal.291
Po,
10
=
2 2
0354 ,
16 93045
, 14
465 ,
22 +
+ = 38,257 kg
Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
Dengan menganggap Po,
10
konstan sepanjang sudu gerak ke-10 maka momen lengkung yang terjadi Mx,
10
adalah : Mx,
10
=
2 .
10 10
l P
kg.cm ...Lit.7, hal.292
Dimana : P
10
= Po,
10
cos ϕ = Po,
10
karena turbin impuls ϕ = 0
l
10
= 131,7675 cm Sehingga :
Mx,
10
= 2
131,7675 257
, 38
× = 2520,515 kg.cm
Tegangan lentur akibat tekanan uap dengan nilai terbesar yang terjadi disepanjang sudu gerak tingkat ke-10 dapat dihitung dengan persamaan :
σ
b
= Mx,
10
W
y,10
kgcm
2
...Lit.7, hal.292 Dimana :
Wy,
10
: momen perlawanan terkecil sudu relatif terhadap yy = 7,16 cm
3
Maka : σ
b
= 16
, 7
2520,515
σ
b
= 352,027 kgcm
2
untuk turbin pemasukan penuh : σ
b
≤
380 kgcm
2
, dengan demikian konstruksi sudu yang direncanakan sudah aman.
5.3 Getaran Sudu
