W
K
= C
p
t
es —
t
i
= h
es
– h
i
k J k g ……………2.1 lit 2 hal. 56
Sedangkan pada siklus aktual, titik es pada gambar akhirnya akan bergeser kekanan sebagai akibat dari penyimpangan bahwa siklus tidak berlangsung secara
isentropik. Titik akhir, e merupakan akibat penyimpangan dari siklus. Sehingga persamaan 2.1 juga mengalamai perubahan. Nilai inilah yang kemudian dipakai
sebagai hasil kerja aktual yang dirumuskan sebagai berikut:
W
Kaktual
= C
p
t
e —
t
i
= h
e
– h
i
k J k g …………2.2 lit 2 hal. 56
2.3 Efisiensi Kompresor
Dari gambar 2.3, dapat dilihat bahwa kerja ideal kompresor lebih rendah dari kerja aktual. Perbandingan kedua kerja ini dinayatakan dengan efisiensi
isentropik kompresor. Efisiensi isentropik, η
K
kompresor dapat dirumuskan sebagai berikut:
η
K
= …………. 2.3 lit. 2 hal. 57
Persamaan 2.3 dapat juga dicari dengan mensubstitusikan persamaan 2.1 dan 2.2 kedalamnya. Sehingga persamaan 2.3 bisa kemudian diganti dengan
parameter input berupa temperatur ataupun entalpi seperti persamaan berikut: η
K
= =
……………2.4 lit. 2 hal. 57
Untuk menaikkan efisiensi kompresor, dapat dilakukan dengan mengurangi kerja kompresor untuk mencapai tekanan yang sama atau stabil pada
sisi masuk dan sisi keluar kompresor. Dengan kata lain, dilakukan dengan
Universitas Sumatera Utara
mengurangi Δh
K
antara siklus ideal dan siklus aktual. Atau membuat sebisa mungkin dengan cara mendekatkan titik e ke titik es sesuai pada gambar 2.3.
denga n kata lain membuat Δs mendekati isentropik atau mendekati nol.
Menaikkan efisiensi kompresor adalah dengan tujuan untuk meningkatkan kerja sistem turbin gas secara keseluruhan. Karena kompresor adalah komponen
parsial dari sebuah sistem turbin gas yang memiliki pengaruh pada siklus sistem turbin gas secara utuh. Tentu dengan meningkatnya efisiensi, akan memberikan
peningkatan nilai guna terhadap sebuah pembangkit tenaga.
2.4 Konstruksi Kompresor Aksial
Kompresor aksial dapat menghasilkan laju aliran massa udara yang tinggi pada bidang frontal yang kecil. Kompresor aksial terdiri dari beberapa tingkat
dapat sampai 30, dimana masing-masing tingkat terdiri dari sebaris sudu gerak pada rotor, dan sebaris sudu tetap pada stator. Rotor dan stator inilah yang
menjadi bagian utama dari sebuah kompresor aksial. Untuk lebih jelasnya tentang komponen kompresor aksial, dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 2.4 Skema konstruksi kompresor aksial
2.4.1 Sudu Kompresor
Sudu kompresor terdiri dari sudu gerak dan sudu tetap. Penampang sudu adalah berbentuk aerofoil. Aerofoil merupakan bentuk aerodinamik yang paling
efektif untuk menghasilkan gaya angkat. Ada beberapa cara pemasangan sudu
Universitas Sumatera Utara
pada rotor seperti gambar berikut.
Gambar 2.5 Konstruksi dan jenis-jenis pemasangan sudu pada rotor
Sudu kompresor dipasang longgar pada rotor untuk memungkinkan peredaman atau menghilangkan getaran. Namun hal ini uga bisa menyebabkan
masalah ketika gaya sentrifugal pada sudu tidak cukup menghasilkan gesekan yang diperlukan.
Pada satu tingkat kompresor, sudu gerak tersusun melingkar pada rotor. Jumlah sudu pada masing-masing tingkat tidaklah sama. Itu semua bergantung
pada dimensi-dimensi sudu jarak antar sudu pitch. Berikut detail susunan sudu gerak pada sumbu putar.
Gambar 2.6 Detail susunan sudu dan penamaan sudut
Aspect ratio merupakan perbandingan antara tinggi sudu dan chord sudu hc. Dengan adanya perbandingan ini, dapat dicari panjang dari chord sudu.
Universitas Sumatera Utara
Setelah diperoleh chord sudu, dengan perbandingan soliditas sc dapat dicari jarak sudu. Perbandingan soliditas ini, dipengaruhi oleh sudut keluar kecepatan
aksial dan sudut defleksi fluida yang didapat dari perhitungan perancangan.
Gambar 2.7 Grafik hubungan sc
Berat Sudu W
s
, dapat ditentukan dari persamaan berikut: W
s
= volume sudu x berat jenis sudu γ
Dimana: V
s
= h . c. t γ
= 76 kNm
3
≈ 7,6 x 10
4
Nm
3
Sudu yang berada pada satu tingkat kompresor, maka dianggap sudu yang satu relatif dengan dan terhadap sudu yang lai.. Karena hal tersebutlah, kemudian
dapat dianggap bahwa fenomena-fenomena akibat aliran fluida kerja pada satu sudu, akan sama dengan sudu lainnya. Baik itu berupa kecepatan, ataupun ia
berupa sifat-sifat fluida lainnya yang berhubungan dengan sudu-sudu tersebut.
Untuk jumlah sudu masing-masing tingkat pada kompresor tidaklah sama. Untuk menghitung jumlah sudu pertingkat dapat dengan menggunakan persamaan
Universitas Sumatera Utara
berikut:
Z =
Dimana: Z
= Jumlah sudu dalam satu tingkat kompresor r
m
= panjang jari-jari rata-rata sudu s
= jarak sudu pitch
2.4.2 Segitiga Kecepatan pada Sudu Kompresor
Pada analisis dua dimensi, maka proses yang terjadi dalam kompresor adalah beberapa kondisi. Kondisi inilah yang kemudian mengalami pengulangan
dalam tingkat-tingkat berikutnya dalam sebuah kompresor. Berikut gambaran tentang kondisi dalam ruang annulus kompresor.
Gambar 2.8 Kondisi dalam annulus tingkat pertama kompresor
Kondisi 1 merupakan ruang dimana fluida sebelum melewati sudu gerak tingkat pertama. Sedangkan kondisi 2 adalah kondisi fluida setelah melewati sudu
gerak dan akan melalui sudu tetap tingkat pertama. Dan kondisi 3 adalah kondisi dimana fluida setelah melewati tingkat pertama dan akan melewati sudu gerak
tingkat kedua dalam kompresor dan begitulah tahapan atau kondisi ini berlanjut sampai pada tingkat terakhir. Notasi 1, 2 dan 3 pada tingkat pertama kompresor
ini, kemudian bisa digambarkan pada segitiga kecepatan dengan notasi subscript yang sama seperti pada gambar berikut:
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.9 Segitiga kecepatan pada satu tingkat pertama kompresor
Segitiga kecepatan untuk satu tingkat kompresor dapat dilihat pada gambar 2.9 dimana kecepatan absolut dan arah aliran pada sisi keluar, sama
dengan pada sisi masuk. Aliran dari tingkat sebelumnya atau dari sudu pengarah memiliki kecepatan c
1
dan arah α
1
. Dan w
1
merupakan kecepatan relatif dengan sudut
β
1
. Kemudian aliran fluida membentuk sudut β
2
pada sisi keluar dengan kecepatan relatif w
2
. Dengan menambahkan kecepatan sudu, U, maka akan menhasilkan kecepatan absolut dari rotor, c
2
dengan sudut sebesar α
2
. Kemudian sudu stator akan membelokkan aliran sehingga kecepatan keluar adalah c
3
dengan sudut α
3
. Beginilah diagram kecepatan pada satu tingkat kompresor, dan kemudian proses seperti ini akan kembali berlanjut pada tingkat selanjutnya
sampai pada tingkat terakhir dari kompresor aksial.
2.5 Derajat Reaksi Kompresor Aksial
Didalam kompresor aksial, kenaikan tekanan terjadi pada kedua jenis sudu. Sudu gerak pada rotor dan sudu tetap pada stator. Oleh karena itu, perlu
ditetapkan seberapa besar kontribusi rotor terhadap terhadap kenaikan tekanan
Universitas Sumatera Utara
statik dalam satu tingkat. Hal ini didalam perhitungan dikenal dengan derajat reaksi, R
R
, yang didefenisikan sebagai :
R
R
= ……….2.5 lit. 2 hal 512
Dimana, ΔT
sg
dan ΔT
sd
secara berurutan adalah kenaikan temperatur statik dalam sudu gerak dan sudu tetap. Derajat reaksi juga dapat dinyatakan sebagai kenaikan
tekanan statik dalam baris sudu gerak, dibagi dengan kenaikan tekanan yang terjadi pada dalam satu tingkat kompresor.
R
R
= ……..2.6 lit. 2 hal. 512
Dimana, 1,2 dan 3 berturut-turut merupakan kondisi masuk sudu gerak, keluar sudu gerak dan masuk sudu tetap, keluar sudu tetap dan akan masuk ke sudu
gerak tingkat selanjutnya. Untuk menentukan derajat reaksi dengan analisa pada suatu kompresor, maka salah satu cara yang mudah adalah dengan melihat
segitiga kecepatan pada satu tingkat kompresor tersebut. Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar berikut.
Gambar 2.10 Segitiga kecepatan derajat reaksi 50 dan 50
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan untuk derajat reaksi 0,5 lebih mudah dalam penganalisaan dari derajat reaksi lainnya karena bentuknya yang simetris antara segitiga kecepatan
pada sudu gerak dan segitiga kecepatan pada sudu tetap. Dengan kata lain α
1
dan β
2
mempunyai besar sudut yang sama.
2.6 Jumlah tingkat Kompresor
