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. Besarnya tegangan tarik akibat gaya radial yang memiliki nilai terbesar yaitu pada sudu gerak baris kedua, dapat dihitung dengan persamaan :
Dimana: n = putaran roda turbin = 5000 rpm
γ = massa jenis bahan sudu = 0,00785 kgcm
3
l
2
= tinggi sudu keluar baris ke dua = 3,476 cm r
= jari-jari rata-rata sumbu sudu = 67,32 = 33,652 cm r
s
= jari-jari rata-rata plat penguat sudu r
s
= r + 0,5 x l
2
+ 0,5 x s ; s = tebal selubung = 0,2 cm r
s
= 33,652 + 0,5 x 3,476 + 0,5 x 0,2 = 38,328 cm t
s
= panjang setiap bilah selubung t
s
= Dimana : lebar akar sudu untuk turbin kapasitas menenga adalah 30
÷
40 mm, diambil 30 mm.
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
Universitas Sumatera Utara
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:
Besarnya gaya akibat rotasi pada sudu gerak baris ke dua adalah : Pu
1
=
1 u
o
z .
u .
ε h
G .
427 kg
dimana: h
u
= penurunan kalor yang dimanfaatkan dalam turbin51,76 kkalkg ε
= derajat pemasukan parsial 0,4737 z
1
= jumlah sudu pada baris kedua 191 buah u
= kecepatan tangensial 176,09 mdet maka:
Gaya yang terjadi akibat perbedaan tekanan uap masuk dan keluar sudu didapat dari persamaan :
P
a1
= l . t P
1
’ – P
2
kg
dimana : l = tinggi sudu baris kedua
t = jarak antara sudu pada diameter rata rata P
1
’ = tekanan uap sebelum sudu P
2
= tekanan uap sesudah sudu P
a1
= 34,76 x 1,34 0,20 – 0,1 = 4,657 kg
Universitas Sumatera Utara
Gaya yang bekerja akibat perbedaan momentum uap yang mengalir : P
a1
’ =
1 u
2 u
1 o
z .
. g
C -
C G
ε
kg
maka :
Sehinga besarnya resultan gaya P
o1
akibat tekanan uap dihitung dengan persamaan :
Dengan menganggap Po
1
konstan sepanjang sudu gerak baris kedua maka momen lengkung yang terjadi Mx
1
adalah :
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 :
Universitas Sumatera Utara
Gambar 4.2. Gaya-gaya lentur pada Sudu
Tegangan lentur yang memiliki nilai terbesar terjadi disepanjang sudu gerak 10, dapat dihitung dengan persamaan :
σ
b
= Mx
1
W
y1
kgcm
2
dimana Wy
1
= momen perlawanan terkecil sudu relatif terhadap y-y = 0,16286 cm
3
table 4.1 maka :
σ
b
= 27,9010,16286 σ
b
= 171,318 kgcm
2
Untuk turbin pemasukan penuh : σ
b
≤380 kgcm
2
, dengan demikian konstruksi sudu yang direncanakan sudah aman.
Table 4.1 Momen perlawanan terkecil sudu relatif terhadap sudu y-y No
F e
F.e eo-e
2
Feo-e
2
1 0,5065
0,33 0,617145
51,37879 26,02336
2 1,2311
0,83 1,021813
44,46089 54,7358
3 1,7838
1,33 2,372454
38,04299 67,86109
4 2,6897
1,83 4,922151
32,12509 86,40686
Universitas Sumatera Utara
5 4,2032
2,33 9,793456
26,70719 112,2557
6 6,9121
2,83 19,56124
21,78929 150,6098
7 11,9904
3,33 39,92803
17,37139 208,2899
8 14,2559
3,83 54,59991
13,45349 191,7909
9 13,3556
4,33 57,82953
10,003559 134,0308
10 12,4552
4,83 60,15862
7,11769 88,65226
11 11,5549
5,33 61,58735
4,69979 54,30537
12 10,6303
5,83 61,97436
2,78189 29,57219
13 9,5261
6,33 60,30021
1,36399 12,99351
14 7,7518
7,33 52,94445
0,44609 3,457981
15 4,7474
34,79836 0,02819
0,133831 ∑
113,5937 521,9591
∑l
y
= 1221,119
4.4 Pembahasan Perhitungan Ukuran Cakram
Kategori