4.7 Transition pieces
Walaupun secara teknis tidak termasuk bagian ruang bakar, transition pieces sangat penting sebagai bagian dari sistem pembakaran, yaitu mengarahkan gas hasil
pembakaran menuju sudut - sudut turbin. Material yang dipilih sebagai bahan pembuatan transition pieces adalah sustenite stainless steel AISI tipe 310.
4.8 Pindahan Panas
Secara umun perpindahan panas yang terjadi pada ruang bakar akibat aliran panas yang mengalir didalamnya, merambat ke segala arah dengan 3 cara,
yaitu :
− 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.
Laju pindahan panas untuk aliran gas pada tabung api ruang bakar dengan aliran udara yang meliputinya dapat dicari dengan beberapa langkah - langkah
pertimbangan dalam perhitungannya. Beberapa hal yang harus diperhatikan adalah temperatur rata- rata yang terjadi pada ruang bakar, yang merupakan
hubungan antara temperatur udara laluan didalam annulus dengan temperatur rata - rata yang terjadi didalam tabung api liner.
Proses perpindahan panas yang terjadi didalam ruang bakar turbin gas yang paling besar adalah proses perpindahan panas secara radiasi dan konveksi,
sedangkan proses perpindahan panas secara konduksi lebih kecil, karena pada dinding liner dipasang batu tahan api.
4.9 Perpindahan Panas Secara Radiasi 4.9.1 Internal radiasi
Internal radiasi adalah panas yang dipancarkan oleh api proses pembakaran dan gas panas pada dinding liner sebelah dalam q
rad l
, sebelum menghitung internal radiasi, terlebih dahulu ditentukan emisivitas gas pembakaran
Universitas Sumatera Utara
εg, ini dapat diperoleh dari persamaan berikut:.....
Levebre,A.H,”Gas Turbine Combustion”,Hemisphere Pub Listing Corporation, New York, 1983,hal 273
.
εg = 1 – exp
�−290 �3 . � ��
��
. ���
0,5
��
−1,5
�
dimana :
P
3
= Tekanan pada ruang bakar = 9,97 bar
L = Luminositas Factor
= 1,7 f
PZ
= perbandingan bahan bakar dan udara pada daerah primer = f . 110
= 0,01777 . 110 = 0,01947
Lb = Panjang nyala pembakaran beam lenght
= 0,6 ÷ 0,9
Levebre,A.H,”Gas Turbine Combustion”, New York, 1983,hal 284
. = 0,75 diambil
= 0,75 . 1,449 = 1,10925 m
Tg = Temperatur gas daerah primer = T
3
= 1323 K εg
= 1 – exp [ −290 .9,97 �10
2
. 7 0,01947 . 1,10925
0,5
. 1323
−1,5
] = 0,7447 Wm
2
Besarnya internal radiasi q
rad l
selanjutnya dapat ditentukan dengan persamaan berikut :.......
Levebre,A.H,”Gas Turbine Combustion”, New York, 1983,hal 284
.
q
rad l
= 0,5 δ .1 + ε
bt
. εg . T
g 1,5
. T
g 2,5
– T
Ll 2,5
Universitas Sumatera Utara
Dimana :
δ = Konstanta Stefan Boltzmann
= 5,67 . 10
-8
Wm
2
. K
4
ε
bt
= Emisitas bahan pelapis liner = 0,75 untuk bata tanah liat tahan api...
holzman,J.P,perpindahan kalor
T
g
= Temperatur gas panas pada primary zone = T
3
= 1323
o
K
T
Ll
=
�
3
+ �
4
2
=
1323 + 793,38 2
= 1058,19
o
K
q
rad l
= 0.5 . 5,67 . 10
-8
1 + 0,75 . 0.7477 . 1323
1,5
1323
2,5
– 1058,19
2,5
= 48623,91392 Wm
2
4.9.2 External radiasi
External radiasi yaitu panas yang dipancarkan oleh dinding luar liner ke udara. Besarnya external radiasi ini dapat ditentukan dengan persamaan berikut :...
Levebre,A.H,”Gas Turbine Combustion”, New York, 1983,hal 275
.
q
rad 2
= δ
ε
�
.
ε
�
ε
�
+
ε
�
1 −
ε
�
�
�
�
�
T
L2 4
– T
2 4
Dimana : ε
�
= Emisivitas bahan casing = 0,63 baja tahan karat
ε
�
= Emisivitas bahan liner = 0,63 baja tahan karat
Universitas Sumatera Utara
�
�
�
�
=Perbandingan luas liner dengan casing
=
1,65 �
2
2,17 �
2
= 0,7603
T
L2
= Temperatur rata – rata dinding liner sebelah luar =
�
3
+ �
2
2
=
1323 +627,98 2
= 975,49
o
K
Maka :
q
rad 2
= 5,67 . 10
-8 0,63. 0,63
0.63+ 0,63 1 − 0,630,7603
975,49
4
– 627,98
4
= 15570,406 Wm
2
4.10 Perpindahan Panas Secara Konveksi
4.10.1 Internal Konveksi
Internal konveksi adalah hantaran panas dari gas panas pembakaran ke dinding melalui permukaan pelapis liner, bata tanah liat api. Besarnya Internal
konveksi tersebut dapat dihitung dengan persamaan berikut :.......
Levebre,A.H,”Gas Turbine Combustion”, New York, 1983,hal 278
.
q
kov 1
= 0,017
�
�
�
�� 0,2
�
�
��
�
�� . � �
�
0,8
T
g
– T
L1
Dimana : k
g
= konduktivitas thermal gas = 0,0806 Wm
Universitas Sumatera Utara
DPL = diameter pelapis liner bagian dalam = D
IL
– 2 x tebal bata tanah liat tahan api direncanakan tebal bata tanah liat tahan api = 0,03 m
= 1,449 – 2 0,03 = 1,389 m
A
PL
= Luas pelapis liner =
� 4
. D
PL 2
=
� 4
1,389
2
= 1,5145 m
2
µ
g
= Viscositas dinamik gas = 4,79932 x 10
-5
kgm.s �
��
= Laju aliran massa daerah primer =
166,82 ���
2
= 83,41 kgs
maka :
q
kov 1
= 0,017
0,0806 1,389
0,2
�
83,41 1,5145 . 4,7932
� 10
−5
�
0,8
1323 – 1058,19
= 0,017 x 0,07515 x 68468,800 x 264,81 = 23163,54385 Wm
2
4.10.2 Eksternal konveksi
Eksternal konveksi yaitu hantaran panas dindimg luar liner kealiran udara pada annulus. Besarnya Eksternal konveksi dinding luar liner dapat dihitung
dengan persamaan berikut :......
Levebre,A.H,”Gas Turbine Combustion”, New York, 1983,hal 280
.
q
kov 2
= 0,02
�
�
�
�� 0,2
�
�
��
Aan .
µ
�
�
,8
T
L2
– T
2
Universitas Sumatera Utara
dimana : �
�
= konduktivitas thermal udara annulus = 0,0476 Wm
2
.K µ
�
= Viskositas dinamik udara = 3,0476.10
-5
�
��
= laju aliran massa annulus =
64 1,630
��� 2
= 320,815 kgs A
an
= Luas annulus = 0,3518 m
2
D
an
= Diameter annulus = D
ic
– D
ol
= 1,67 – 1,53 = 0,14 m
maka : q
kov 2
= 0,02
,0476 ,14
0,2
�
32 0,815
,3518 .3,0476.10
−5
�
,8
975,49 – 627,98
= 0,02. 0,07053 . 961752,2957 . 347,51
= 471448,6729 Wm
2
4.11 Perpindahan Panas Secara Konduksi
Perpindahan panas secara konduksi terjadi pada liner yakni melalui bahan liner dan pelapis liner berupa bata tanah liat tahan api.
Besarnya perpindahan panas secara konduksi pada dinding liner dapat dihitung dengan persamaan berikut :......
Levebre,A.H,”Gas Turbine Combustion”, New York, 1983,hal 280
.
Universitas Sumatera Utara
q
kod 1-2
=
�
�
�
�
T
L1
– T
L2
dimana :
k
l
= konduktifitas rata – rata bahan liner, yakni : = 29 wm.k
k
bt
= konduktifitas bata tanah liat tahan api = 1,04 wm.k
k
t
=
�
�+���
2
=
29 + 1,04
2
=15,02 Wm.k tt
= tebal total liner = tebal liner + tebal bata tanah liat tahan api
= 0,025 + 0,030 = 0,055 m
maka :
q
kod 1-2
=
15,02 0,055
1058,19 – 975,49 = 22584,618 Wm
2
4.12 Langkah - Langkah Membuat Gambar Ruang Bakar dengan Solid