Maka dalam perencanaan ini dipilih turbin aksial jenis turbin aksial reaksi karena :
1. Effisiensi tingkat pada tipe reaksi lebih baik dari pada yang lainnya, dengan perbandingan kecepatan yang lebih besar.
2. Pada tipe reaksi, effisiensi maksimum dapat dicapai pada daerah perbandingan UV = 0,8 sd 0,9
3. Pada tipe ini, kecepatan tangensial yang mengalir diantara sudu-sudu adalah tidak terlalu besar, sehingga kerugian gesekan akibat kecepatan
juga tidak terlalu besar.
Untuk perencanaan turbin aksial, ada beberapa hal yang perlu diperhatikan dan ditetapkan, sebagai berikut :
• Koeffis ien aliran sudu ψ
= 3………….[Lit 7, Hal 111] • Kecepatan tangensial rata-rata Um
= 350-400ms • Kecepatan aliran gas Ca
= 150 ms…….[Lit 7, Hal 67] • Derajat reaksi tingkat R
R
= 0,5 ………..[Lit1, Hal 546]
4.1.1. Klasifikasi Turbin Gas
Secara umum turbin gas dapat dibedakan atas : a. Turbin aliran radial radial flow turbine
Turbin radial adalah suatu jenis turbin dimana arah aliran fluida kerjanya tegak lurus terhadap sumbu poros yaitu arah radial. Turbin jenis ini dapat dilihat
pada gambar 4.2 berikut.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2 Turbin aliran radial Sumber: www.fatimberlake.blogspot.com
b. Turbin aksial Pada jenis tubin ini, arah aliran fluida kerjanya sejajar terhadap sumbu
poros. Turbin jenis ini terdiri dari : • Turbin aksial reaksi
• Turbin aksial aksi impuls
Jenis turbin aksial ini dapat ditunjukkan seperti pada gambar 4.3 berikut.
Gambar 4.3. Turbin aliran aksial Sumber: www.fatimberlake.blogspot.com
Universitas Sumatera Utara
4.1.2. Jumlah Tingkat Turbin
Jumlah tingkat turbin dihitung berdasarkan total penurunan temperatur dan penurunan temperatur tiap tingkat turbin. Menurut [Lit7, Hal 110] :
U m To
c
S pg
2
2 ∆
= Ψ
Dimana,
Ψ
= koefisien pembebanan suhu
c
pg
= panas jenis gas pada tekanan konstan kJKg.K
s
To ∆
= penurunan temperatur tiap tingkat turbin K
U
m
= Kecepatan tangensial rata-rata sudu ms • Sedangkan total penurunan temperatur gas adalah :
T T
To
4 3
− =
∆ Dimana,
To ∆
= Total penurunan temperatur K T
3
= Temperatur gas masuk turbin K
T
4
= Temperatur gas keluar turbin K • Jumlah tingkat turbin :
Dimana, n = Jumlah tingkat turbin
4.1.3. Kondisi Gas dan Dimensi Sudu
Kondisi gas dianalisa pada keadaan stagnasi dan keadaan statik. Keadaan stagnasi maksudnya adalah kondisi gas yang dianalisa dalam keadaan diam tanpa
memperhitungkan kecepatannya. Sedangkan kondisi statik adalah kondisi gas yang dianalisa dalam keadaan diam dengan memperhitungkan kecepatannya.
• Persamaan- persamaan stagnasi menurut Lit 2, Hal 144 :
1 1
1 2
. .
1
−
∆
− =
y y
st R
S
To R
To Po
Po η
Dengan,
P
01
= Tekanan gas sebelum terjadinya proses bar To
To n
s
∆ ∆
=
Universitas Sumatera Utara
P
02
= Tekanan gas setelah terjadinya proses bar
R
R
= Derajat reaksi tingkat untuk turbin reaksi = 0,5 η
st
= Effisiensi statik y = Eksponen isentropik
T
02
= Temperatur pada
P
02
K • Persamaan-persamaan statik menurut Lit 2, Hal 257] :
C pg C
To T
2
2 1
1
− =
y r
To T
Po P
1 1
1 1
1 −
= Dengan, T
1
= Temperatur gas pada kondisi statik K
T
01
= Temperatur gas pada kondisi stagnasi K
P
1
= Tekanan gas pada kondisi statik bar
P
01
= Tekanan gas pada kondisi stagnasi bar • Dari kondisi gas ini dapat dicari massa jenis gas yang mengalir [Lit 2, Hal
116] : T
Rg P
. .
100 =
ρ Dimana,
ρ = Massa jenis gas kgm
3
• Dengan menghitung laju aliran massa gas maka luas annulus [Lit 2, Hal 258] :
Ca m
A
g
ρ =
Dengan, A = Luas annulus m
2
m
g
= Laju aliran massa gas, yang dalam hal ini untuk tiap tingkat berbeda karena pengaruh laju aliran massa pendinginan sudu kgs.
Universitas Sumatera Utara
• Perhitungan tinggi sudu menurut [Lit 2, Hal 258] :
60 .
. U
n A
h
m
= Dengan,
h = tinggi putaran m n = putaran sudu rpm
• Jari-jari sudu jarak dari pusat cakram ke pitch sudu besarnya menurut [Lit 2, Hal 271]
2 h
r r
m r
− =
2 h
r r
m t
+ =
Dimana,
r
t
= Jari-jari puncak sudu tiap tingkat turbin m • Tebal sudu dan celah antar sudu menurut persamaan [Lit 1, Hal 265] :
3 h
W
R R
= C= 0,25.
W
R
Dimana, W = Tebal sudu m
C = Celah antar sudu m
4.1.4. Segitiga Kecepatan Gas
