82 z
1
= 124
03 ,
16 631
.
1
= ×
= π π
t d
sudu dengan:
d = diameter sudu rata rata tingkat pertama t = jarak bagi sudu baris pertama
Pada sudu gerak baris kedua z
2
= 133
88 ,
14 631
.
2
= ×
= π π
t d
sudu Pada sudu pengarah
Z
p
=
154 89
, 12
631 .
= ×
=
π π
gb
t d
sudu
4.2.5 Nozel dan Sudu Gerak Tingkat 2
Tinggi sisi keluar nozel tingkat kedua, disebabkan adanya kebocoran yang melalui diafragma, ditentukan dengan persamaan :
mm dc
G G
l
kebocoran n
9 ,
21 12
sin 376
, 437
631 ,
10 2774
, 1453
, 06190
, 12
sin 10
3 1
1 3
1
= °
× ×
× ×
× −
= ×
× −
=
π α
π υ
Tinggi sisi keluar sudu mm
dw G
l 27
, 26
21 sin
476 ,
216 631
, 10
2800 ,
06190 ,
12 sin
10
3 2
2 3
2 2
= °
× ×
× ×
× =
× ×
= π
β π
υ
Untuk tingkat ketiga sampai tingkat sepuluh dihitung dengan cara yang sama seperti di atas, diperoleh ukuran utama nosel dan sudu gerak dan hasilnya ditabelkan
pada tabel lampiran 6.1.
4.3 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.
Universraitas Sumatera Utara
83 Besarnya tegangan tarik akibat gaya radial yang memiliki nilai terbesar yaitu pada
sudu gerak tingkat akhir tingkat 10, dapat dihitung dengan persamaan
[13,288]
:
× ×
+ ×
× γ
π =
σ
s s
s 2
2
r t
F F
r t
g 900
n
.... [4.9]
Dimana: n = putaran roda turbin = 5700 rpm
γ = massa jenis bahan sudu = 0,00785 kgcm
3
l = tinggi sudu gerak tingkat 10 = 41,7 cm
r = jari-jari rata-rata sumbu sudu = 92,52 = 46,25 cm
r
s
= jari-jari rata-rata plat penguat sudu = r + 0,5 x l+ 0,5 x s ; s = tebal selubung = 0,2 cm
= 46,25 + 0,5 x 41,7+ 0,5 x 0,2 = 67,2 cm t
s
= panjang setiap bilah selubung t
s
= 2 π.
98 ,
2 217
2 ,
67 2
10
= ×
× =
π z
r
s
cm F
o
= luas penampang sudu paling lemah, pada akar sudu cm
2
= f x lebar akar sudu = 1,49 x 3 = 4,47 cm
2
Dimana : lebar akar sudu untuk turbin kapasitas menenga adalah 30 ÷ 40 mm,
diambil 30 mm
[13,286]
. F
s
= luas plat penguat sudu, dimana lebar selubung = 30 mm = 3 cm = b x tebal selubung = 3 x 0,2 = 0,6 cm
2
× ×
+ ×
× ×
=
−
05 ,
64 98
, 2
47 ,
4 6
, 15
, 46
6 ,
35 10
. 88
,
2 7
n σ
=1902,96 kgcm
2
Tegangan tarik dan lentur total akibat gaya sentrifugal yang diizinkan untuk baja krom nikel tahan karat AISI UNS NO.41400 adalah sebesar 2137 kgcm
2
, jadi pemilihan bahan di atas sudah aman. Tegangan lentur akibat tekanan uap dapat
ditentukan dari persamaan berikut ini:
Universraitas Sumatera Utara
84 Besarnya gaya akibat rotasi
[13,291]
pada sudu gerak tingkat 10 : Pu
1
=
1 u
o
z .
u .
ε h
G .
427 kg ..... [4.10]
dimana: h
u
= penurunan kalor yang berguna pada tingkat 10 27,36 kkalkg ε
= derajat pemasukan parsial 1 z
1
= jumlah sudu tingkat 10 216 buah u
= kecepatan tangensial 275,024 mdet maka:
P
u1
= 216
024 ,
275 1
36 ,
27 14343
, 10
427 x
x x
x
= 1,99 kg Gaya yang terjadi akibat perbedaan tekanan uap masuk¹ dan keluar sudu didapat dari
persamaan
[13,291]
: P
a1
= l . t P
1
’ – P
2
kg ..... [4.11]
dimana : l = tinggi sudu tingkat 10
t = jarak antara sudu pada diameter rata rata P
1
’ = tekanan uap sebelum sudu P
2
= tekanan uap sesudah sudu P
a1
= 35,6 x 1,34 0,25 – 0,1 = 7,16 kg
Gaya yang bekerja akibat perbedaan momentum uap yang mengalir
[13,291]
: P
a1
’ =
1 u
2 u
1 o
z .
. g
C -
C G
ε
kg ..... [4.12]
maka : P’
a1
= 216
1 81
, 9
356 ,
42 244
, 450
14343 ,
10 ×
× −
= 1,95 kg
Universraitas Sumatera Utara
85 Sehinga besarnya resultan gaya P
o1
akibat tekanan uap dihitung dengan persamaan
[13,298]
: P
o1
=
2 1
1 a
2 1
Pa P
Pu +
+ kg
Po
1
=
2 2
95 ,
1 16
, 7
99 ,
1 +
+ = 9,32 kg
Dengan menganggap Po
1
konstan sepanjang sudu gerak 10 maka momen lengkung yang terjadi Mx
1
adalah
[13,299]
: Mx
1
=
2 l
. P
1 1
kg.cm Dimana: P
1
= Po
1
cos ϕ = Po
1
karena ϕ = 0
l
1
=
2 356
328 +
= 342 mm = 34,20 cm
Sehingga : Mx
1
=
2 20
, 34
32 ,
9 ×
kgcm = 21,76 kg.cm
Gambar 4.2. Gaya-gaya lentur pada Sudu
[13,292]
Tegangan lentur yang memiliki nilai terbesar terjadi disepanjang sudu gerak 10, dapat dihitung dengan persamaan
[13,299]
: σ
b
= Mx
1
W
y1
kgcm
2
Universraitas Sumatera Utara
86 dimana Wy
1
= momen perlawanan terkecil sudu relatif terhadap y-y = 0,15502 cm
3
lampiran 4 maka :
σ
b
= 21,760,15502 σ
b
= 140,368 kgcm
2
Untuk turbin pemasukan penuh : σ
b
≤380 kgcm
2
, dengan demikian konstruksi sudu yang direncanakan sudah aman.
4.4 Pemeriksaan sudu terhadap getaran
