Dolok Martin O.D.S : Rancangan Ruang Bakar Turbin Gas Pada Sebuah Pembangkit Listrik Dengan Daya 21 MW, 2009.
Gambar 2.16. Ruang bakar tuboannular Beberapa alasan dalam pemilihan jenis ruang bakar tubular ini adalah:
1. Konstruksi yang kokoh,
2. Pola aliran bahan bakar dan aliran udara mudah dipadukan,
3. Pengujian sederhana hanya memerlukan sebagian kecil dari laju aliran massa
udara motor yang bersangkutan. 4.
Mudah dalam perawatan atau perbaikan, karena tidak perlu untuk membongkar ke semua ruang bakar sehingga biaya pemeliharaan dan
perbaikannya lebih murah.
2.7. Perpindahan Panas
Secara umum perpindahan panas yang terjadi pada ruang bakar akibat aliran panas yang mengalir didalamnya, merambat ke segala arah dengan 3 cara,
yaitu:
Dolok Martin O.D.S : Rancangan Ruang Bakar Turbin Gas Pada Sebuah Pembangkit Listrik Dengan Daya 21 MW, 2009.
- Perpindahan panas radiasi antara panas nyala api ke dinding tabung api
- Perpindahan panas konveksi antara gas panas hasil pembakaran ke dinding
tabung api sebelah dalam -
Perpindahan panas konduksi antara gas panas melalui dinding tabung api sebelah dalam ke dinding tabung api ke arah anulus.
Untuk lebih jelasnya, proses perpindahan panas ditunjukkan pada gambar 2.17. dibawah ini:
Gambar 2.17. Proses perpindahan panas ruang bakar. Untuk maksud analisa, laju pindahan pnas untuk aliran gas pada tabung
api ruang bakar dengan aliran udara yang meliputinya dapat dicari dengan beberapa langkah-langkah pertimbangan dalam penghitungannya. Beberapa hal
yang harus diperhatikan adalah temperatur rata-rata yang terjadi pada ruang bakar, yang merupakan hubungan antara tempertur udara laluan di dalam anulus dengan
temperatur rata-rata yang terjadi di dalam tabung api liner. Sebagai teori dasar dalam penghitungan perpindahan panas yang
terjadi untuk aliran panas dengan sistem radial dapat dibuat dengan persamaan: Q = U.A. T … … … … … … … … … … … … … … … [lit 5 hal 479]
Dolok Martin O.D.S : Rancangan Ruang Bakar Turbin Gas Pada Sebuah Pembangkit Listrik Dengan Daya 21 MW, 2009.
dimana: Q = Laju pindahan panas W
U = Koefisien keseluruhan pindahan panas Wm
2
.K A = Luasan, dalam hal ini
A = 2. .r.L m
2
Untuk kondisi aliran di dalam sebuah tabung bundar, sebuah bilangan Reynold dapat digunakan sebagai definisi apakah aliran itu merupakan jenis
laminar atau turbulen. Bilangan Reynold dapat dicari dengan persamaan:
ReD = µ
π . .
. 4
D m
................................................................ [lit. 5 hal 369] dimana:
R
eD
= Bilangan Reynold m = laju aliran massa kgs
D = Diameter m µ = Viskositas kgm.s
Keterangan : dikatakan aliran turbulen penuh bila Re
D
≥ 4000 dan untuk laminar bila
R
eD
≤ 2300 ..................................................................... [lit. 5 hal 369]
Bila aliran di dalam linier diasumsikan sebuah gas sempurna, maka sebuah persamaan dapat dibuat dengan persamaan:
D
Q
= m.Cp.dT. Untuk kondisi dengan memperhatikan temperatur udara masuk menuju
udara keluar tabung, maka persamaan di atas dapat dibuat menjadi: Q
konv
= m.Cp. To – Ti……………………………………. [lit. 5 hal 380]
Dolok Martin O.D.S : Rancangan Ruang Bakar Turbin Gas Pada Sebuah Pembangkit Listrik Dengan Daya 21 MW, 2009.
Dalam sebuah aliran turbulen di dalam tabung, sebuah persamaan untuk aliran turbulen yang berkembang penuh fully developed, dapat dibuat sebuah
persamaan bilangan Nussel, yaitu: Nu
D
= 0,023 Re
D 45
. Pr
n
… … … … … … … … … … … [lit 5 hal 394] Dimana:
Pr = Bilangan Prandtl n = 0,4 untuk pemanasan bila temperatur disekitarnya tabung lebih
besar dari pada temperatur di dalam tabung.. … [lit 5 hal 394] n = 0,3 untuk pendinginan bila temperatur disekitarnya tabung
lebih rendah dari pada temperatur di dalam tabung lit 5 hal 394] Hubungan untuk fluida yang melalui sebuah ruang anulus yang kosentris
dengan tabung apinya seperti yang terlihat pada gambar 2.18, maka sebuah pindahan panas dapat terjadi pada kedua permukaan dalam dan luar permukaan
tabung, yang bila dihubungkan dengan bilangan Nussel dapat menjadi sebuah persamaan:
Nu =
k D
h
h
.
.................................................................... [lit 5 hal 385] Dimana:
h = koefisien pindahan panas secara konveksi Wm
2
.K D
h
= Diameter hidrolik, Do – Di m k = Konduktivitas thermal Wm.K
Dolok Martin O.D.S : Rancangan Ruang Bakar Turbin Gas Pada Sebuah Pembangkit Listrik Dengan Daya 21 MW, 2009.
Gambar 2.18. Tabung anulus konsentrik Maka koefisien pindahan panas keseluruhan berdasarkan gambar 2.19.
dapat dicari dengan rumus :
2 .
1 .
∞ ∞
−T T
q = ……………… [lit. 5 hal. 76]
1 1
. 2
1 Lh
r π
+
Lk r
r .
2 ln
1 2
π +
2 2
. 2
1 Lh
r π
Gambar 2.19. Kondisi perpindahan panas pada silinder berlubang
Dolok Martin O.D.S : Rancangan Ruang Bakar Turbin Gas Pada Sebuah Pembangkit Listrik Dengan Daya 21 MW, 2009.
BAB III ANALISA TERMODINAMIKA
