Untuk ketepatan distribusi penurunan kalor maka
∑
z o
h
1
yang diperoleh pada tabel harus sama dengan
1+αH . Jika tidak sama maka nilai x harus diganti
pada beberapa tingkat sampai didapatkan nilai yang memuaskan.
∑
z o
h
1
= 158,91 kkalkg 1 + αH
= 1+0,03 x 154 = 158,62 kkalkg dari perhitungan di atas dapat dilihat bahwa
∑
z o
h
1
≈ 1+αH , jadi desain untuk
perhitungan terperinci setiap tingkat dapat dilanjutkan. Dengan distribusi penurunan kalor setiap tingkat di atas, maka bisa
digambarkan diagram Mollier atau diagram i-s yang ditunjukkan pada gambar 3.3. Perhitungan penurunan kalor terperinci untuk setiap tingkat dilakukan dengan
mengulang-gambarkan seluruh proses pada bagan i-s dari berbagai besaran yang diperoleh dari perhitungan pendahuluan.
3.2. Perhitungan Terperinci
Diagram i-s penurunan kalor terperinci dari tingkat pertama sampai terakhir ditunjukkan pada gambar 3.3. Adapun data-data yang dibutuhkan untuk
menggambarkannya adalah hasil dari perhitungan kalor terperinci dari tingkat pertama sampai tingkat ke tujuh berikut ini.
3.2.1. Tingkat Pertama Perhitungan terperinci untuk tingkat pertama sudah dilakukan pada bagian
perhitungan pendahuluan di atas.
Universitas Sumatera Utara
3.2.2. Tingkat Kedua Untuk tingkat kedua sampai tingkat sembilan dipakai cakram baris
tunggal. Pada tingkat ini, uap akan diekspansikan dari tekanan p = 4 bar sampai
dengan p
1
= 3 bar. penurunan kalor teoritis yang terjadi pada nosel : h
= 18,89 kkalkg kecepatan uap pada sisi keluar nosel :
a. aktual : c
1
= 91,5 89
, 18
95 .
5 ,
91 x
x h
= ϕ
= 376,9 mdetik
b. teoritis : c
1t
=
95 ,
9 ,
376
1
=
ϕ
c
= 396,7 mdetik
3.2.2.1. Segitiga Kecepatan Kecepatan keliling cakram pada diameter rata-rata: u=
1
c u
c
1
= 0,42x376,9
= 156,75 ms Diameter rata-rata cakram : d =
3000 14
, 3
75 ,
156 60
60 x
x n
u = π
= 0,994 m Kecepatan relatif uap masuk sudu gerak dengan cara analitik :
w
1
= 16
cos 9
, 376
75 ,
156 02
75 ,
156 9
, 376
cos 2
2 2
1 1
2 2
1
x x
x uc
u c
− =
− +
α =230,97 ms
Sudut kecepatan relatif sudu gerak sisi masuk β
1
: Sin β
1
=
97 ,
230 9
, 376
sin
1 1
1
=
α
w c
sin 16 = 0,44 β
1
= 26,7° Sudut kecepatan relatif uap keluar sudu gerak :
β
2
= β
1
- 3° = 26,7°-3° = 23,7°
Universitas Sumatera Utara
koefisien kecepatan ψ untuk nilai : β
2
β
2
gbr 5-4 P.Shlyakhin : ψ = 0,87
kecepatan relatif uap keluar sudu gerak : w
2
= ψ w
1
= 0,87x230,97 = 200,94 ms Kecepatan absolut uap keluar sudu gerak :
c
2
= 7
, 23
cos 94
, 200
75 ,
156 2
75 ,
156 94
, 200
cos 2
2 2
2 2
2 2
2
x x
x uw
u c
− +
= −
+ β
= 85,48 ms Sudut kecepatan absolut uap keluar sudu gerak :
α
2
= β
2
+ cos
-1
94 ,
200 48
, 85
2 75
, 156
94 ,
200 48
, 85
cos 7
, 23
2
2 2
2 1
2 2
2 2
2 2
2
x x
w c
u w
c −
+ +
= −
+
−
= 70,8° Proyeksi kecepatan absolut uap masuk sudu gerak :
c
1u
= c
1
cos α
1
= 376,9 x cos 16 = 362,28 mdetik Proyeksi kecepatan absolut uap keluar sudu gerak :
c
2u
= c
2
cos α
2
= 85,48 x cos 70,8 = 28,11 mdetik
3.2.2.2. Tinggi nosel dan sudu-sudu gerak tingkat kedua : Kerugian kalor pada sudu tingkat kedua :
Untuk Nosel: h
n
= 8378
9 ,
376 73
, 396
8378
2 2
2 1
2 1
− =
− c c
t
= 1,83 kkalkg Untuk sudu gerak :
h
b
= 8378
94 ,
200 97
, 230
8378
2 2
2 2
2 1
− =
− w w
= 1,54 kkalkg Kerugian kecepatan keluar sudu gerak :
h
e
= 8378
48 ,
85 8378
2 2
2
=
t
c = 0,87 kkalkg
Universitas Sumatera Utara
Daya yang hilang dalam mengatasi gesekan dan ventilasi kerugian pengaduan: N
ge.o
= βd
4
n
3
l
1
yx 10
-10
= 1,76x0,993
4
3000³ x 2,3 x 4,16 x 10
-10
= 24,01 kW dengan :
β = 1,76 untuk cakram baris tunggal P. Shlyakhin, 1990 l
1
adalah tinggi sudu = 2,3 cm tinggi rata-rata sudu gerak yang diandaikan
4413 ,
1 1
1
= =
υ γ
= 2,26 kgm³ υ
1
adalah volume spesifik uap keluar nosel = 0,4413 m³kg Kerugian akibat gesekan cakram dan kerugian pengaduan :
h
ge.a.
= 15
, 11
427 01
, 24
102 427
102
. .
x x
G N
a ge
= = 0,51 kkalkg
perapat labirin terdiri dari z = 6 sekat, diameter hub d
hub
= 360 mm, celah melingkar antara poros dan sekat labirin s = 0,3 mm, maka luas celah antara
perapat dan hub. f
s
= π x 0,36 x 0,0003 = 0,000339 m
2
Tekanan pada ruang labirin yang terakhir adalah : p
kr
= bar
x z
p 93
, 5
, 1
6 3
85 ,
5 ,
1 85
,
1
= +
= +
Kebocoran uap melalui perapat labirin diperoleh : G
kebocoran
= 100f
s
5692 ,
3 5
, 1
6 81
, 9
000339 ,
100 5
, 1
1 1
x x
p x
z g
+ =
+ υ
= 0,10 kgdet
Kerugian kebocoran : h
kebocoran
=
15 ,
11 10
,
1
= − h
h G
G
kebocoran
18,89 – 4,75 = 0,126 kkalkg dengan h
r
= h
n
+ h
b
+ h
e
+ h
ge.a.
= 1,83 + 1,54 + 0,87 + 0,51 = 4,75 kkalkg
Universitas Sumatera Utara
karena adalah lebih rendah dari tekanan kritis dengan demikian kita
dapat memakai nosel konvergen-divergen yang penampang minimum adalah: f
min
=
4421 ,
4 203
10 ,
15 ,
11 203
+ =
+
Vo Po
G G
kebocoran
= 0.0144 m
2
dimana v
’ o
= 0,4421 m
3
kg. volume spesifik uap sebelum memasuki nosel. f
maks
=
9 ,
376 4421
, 10
, 15
, 11
1 1
x c
G G
kebocoran
+ =
+
υ = 0.0169 m
2
diambil tinggi nosel pada bagian sisi keluar adalah 17 mm. untuk tingkat kedua sampai tingkat ke tujuh diambil derajat pemasukan penuh
ε=1. Tinggi sudu gerak : l” =
7 ,
23 sin
94 ,
200 1
993 ,
5692 ,
15 ,
11 sin
2 2
1
x x
x x
x w
d G
π β
ε π
υ
=
= 0.025m = 25 mm dengan υ
1
= volume spesifik uap keluar sudu gerak = 0,5692 m³kg diambil tinggi sudu gerak = 25 mm
3.2.2.3. Efisiensi dan daya yang dibangkitkan Penjumlahan semua kerugian :
Σh
kerugian
= h
r
+ h
kebocoran
= 4,75 + 0,126 = 4,87 kkalkg Penurunan kalor yang bermanfaat : h
i
”= h ” –
Σh
kerugian
= 18,89 – 4,87 = 14,012 kkalkg Efisiensi dalam relatif tingkat kedua :
η
oi
= 89
, 18
012 ,
14
1
= h
h = 0,74
Daya yang dibangkitkan: N
i
= 102
012 ,
14 .
15 ,
11 .
427 102
. .
427 =
i
h G
= 654,037 kW
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.3 Proses penurunan kalor terperinci pada diagram H-s dari tingkat pertama sampai tingkat ke Tujuh
Untuk tingkat ketiga sampai tingkat ketujuh cara perhitungannya sama dengan perhitungan tingkat kedua. Hasil dari perhitungan tingkat kedua sampai
tingkat ketujuh dapat dilihat pada tabel 3.3. berikut ini. Tabel 3.3. Perhitungan terperinci ekspansi uap pada tingkat kedua sampai tingkat
ketujuh
Tingkat I
II 2
3 4
5 6
7 Satuan
β p
o
p
1
h
’
1.76 8
4 36
1.76 8
4 36
1.76 4
3 18.89
1.76 3
2 19.32
1.76 2
1 19.79
1.76 1
0,5 21
1.76 0,5
0,25 22.45
1.76 0,25
0,1 24.6
- bar
bar kkalkg
Universitas Sumatera Utara
c
1
c
1t
α
1
i
1
i
2
v
1
v
1
’ γ=1v
1
uc
1
u d
w
1
β
1
’ β
2
’ ψ
w
2
c
2
α
2
c
lu
c
2u
h
n
h
b
h
e
N
ge.a.
H
ge.a.
Z d
hub
s f
s
521.5 549
16 734.83
736.79 0.4444
0.5692 2.252
0.26 135.6
0.863 348.484
75 72
0.84 289.24
180.83 32.7
441.43 152.34
2.745 4.509
1.72 24.01
0.182 6
0.36 0.0003
0.000339 521.5
549 16
734.83 736.79
0.4426 0.5692
2.243 0.26
135.6 0.863
348.48 75
72 0.84
289.241 180.83
32.7 441.43
152.34 2.745
0.186 1.712
24.01 0.182
6 0.36
0.0003 0.000339
376.89 396.73
16 734.83
736.79 0.4413
0.5692 2.226
0.42 156.75
0.993 230.97
26.7 23.7
0.87 200.94
85.48 70.8
362.28 28.11
1.83 1.54
0.872 24.01
0.51 6
0.36 0.0003
0.000339 382
402 16
716.369 718.397
0.5692 08135
1.75 0.42
160 1.019
232.42 26.9
23.9 0.87
202.20 85.07
72.8 367.20
25.15 1.87
1.56 0.86
35.85 0.76
6 0.36
0.0003 0.000339
386.7 407
16 699.182
701.213 0.8135
1.501 1.229
0.42 162
1.031 235.25
26.9 23.9
0.87 204.66
86.63 73
371.71 25.32
1.92 1.60
0.89 34.71
0.74 6
0.36 0.0003
0.000339 398.34
419.30 16
681.92 683.95
1.501 2.78
0.66 0.42
167 1.063
242.2 26.9
23.9 0.87
210.71 89.13
73.2 382.90
25.76 2.04
1.70 0.94
28 0.60
6 0.36
0.0003 0.000339
411.86 433.5
16 664.46
666.50 2.78
5.166 0.35
0.42 173
1.101 250
26.9 23.9
0.87 217.5
92.12 70.8
396 30.3
2.19 1.81
1.012 20.3
0.43 6
0.36 0.0003
0.000339 431
453.7 16
646.82 648.85
5.166 12.62
0.20 0.42
181 1.152
261.8 26.9
23.9 0.87
227.8 96.24
73.5 414.3
27.33 2.40
1.98 1.10
14.31 0.30
6 0.36
0.0003 0.000339
ms m.s
deg kkalkg
kkalkg m³kg
m³kg kgm³
- ms
m ms
deg deg
- ms
ms deg
ms ms
kkalkg kkalkg
kkalkg kW
kkalkg sekat
m m
m
2
Universitas Sumatera Utara
p
kr
G
kebocoran
h
kebocoran
h
r
f
maks
f
min
Idiambil ε
l I”
Nosel Σh
kerugian
h
i
η
oi
N
i
1.24 0.40
0.65 9.98
0.0111 0.00986
10 0.98
21 23
KD 4.878
25.4 0.70
1185.6 1.24
0.40 0.65
9.98 0.0111
0.00986 10
0.98 21
23 KD
4.878 25.4
0.70 1185.6
0.93 0.10
0.126 4.752
0.01699 0.0144
17 1
25 25
KD 4.878
14.012 0.73
654.037 0.62
0.060 0.076
5.05 0.01574
- 33
1 27
41 D
5.126 14.19
0.73 662.35
0.31 0.031
0.040 5.15
0.043 -
49 1
33 57
D 5.19
14.6 0.73
681.5 0.15
0.016 0.022
5.28 0.052
- 65
1 52
73 D
5.30 15.7
0.74 732.83
0.077 0.0085
0.013 5.44
0.0599 -
81 1
88 89
D 5.45
17 0.744
793.50 0.031
0.0034 0.0057
5.78 0.0827
- 98
1 118
110 D
5.785 18.81
0.75 877.52
bar kgdetik
kkalkg kkalkg
m
2
mm mm
- mm
mm -
kkalkg kkalkg
kkalkg kW
Universitas Sumatera Utara
3.3. Efisiensi dan Daya Turbin Keseluruhan
