Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
BAB IV PERANCANGAN BAGIAN–BAGIAN UTAMA
4.1. Unit Kompresor
Adapun perencanaan perancangan bagian–bagian utama dalam unit kompresor yang akan dibahas meliputi :
1. Jumlah Tingkat Kompresor
2. Sudu Kompresor
3. Poros Utama Tie Rod
4. Disk Kompresor.
4.1.1. Jumlah Tingkat Kompresor
Menurut Lit.2 hal. 182 bahwa kenaikan temperatur seluruh tingkat adalah selisih antara temperatur udara keluar dengan temperatur udara masuk
kompresor. Sedangkan banyaknya jumlah tingkat kompresor dinyatakan sebagai perbandingan antara kenaikan temperatur seluruh tingkat dengan kenaikan
temperatur setiap tingkatnya. Dari diagram h–s dapat dilihat kenaikan temperatur untuk seluruh tingkat
kompresor yaitu : T = T
02
– T
01
Sedangkan kenaikan temperatur untuk setiap tingkatnya menurut Lit.2 hal 166 yaitu :
p a
os
C C
U T
tan tan
. .
2 1
β β
λ −
= ∆
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
Dimana : = Faktor kerja setiap tingkat, besarnya antara 0,80 s d 0,98
= 0,80 dipakai U = Kecepatan keliling sudut rata–rata ms
1
= Sudut kecepatan masuk axial
2
= Sudut kecepatan keluar axial Kerapatan udara pada titik 1 dan 2 dari diagram h–s adalah :
1
=
01 01
.T R
P
air
Dimana : R
air
= 0,287 kJ kg K
1
= 65
, 301
287 ,
10 993
,
2
× ×
= 1,147 kg m
3
dan,
2
= 52
, 626
287 ,
10 996
,
2
× ×
= 5,544 kg m
3
maka jari–jari puncak kompresor adalah : rt
2
=
−
2 1
1 .
.
t r
a ac
r r
C m
ρ π
Dimana :
t r
r r
= Perbandingan dasar dan puncak sudu = 0,4 s d 0,6
........Lit.2, hal 180
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
r
t 2
=
−
× ×
2
1 150
147 ,
1 727
, 595
t r
r r
π
r
t 2
=
−
2
1 1027
, 1
t r
r r
Kecepatan relativ sudu U
t
direlasikan pada r
t
oleh persamaan U
t
= 2 .r
t
.N dan karena itu nilai untuk U
t
= 350 ms sehingga diperoleh besarnya putaran poros rotor adalah :
N =
t t
r U
. 2
π
=
t
r ⋅
π 2
350
Kisaran nilai r
t
dan N terlihat pada tabel dibawah ini. Perhitungan harga r
t
dan N dilakukan dengan memasukkan harga–harga r
r
r
t
yaitu :
Tabel 4.1. Perbandingan dasar dan puncak sudu
r
r
r
t
m r
t
s rev
N
0,40 1,145
48,67 0,45
1,181 47,19
0,50 1,212
45,98 0,55
1,257 44,33
0,60 1,312
42,47
Berdasarkan data yang telah diperoleh diatas, nilai yang mendekati putaran poros 3000 rpm = 50 rev s adalah pada data
t r
r r
= 0,40. Untuk itu dapat diperoleh jari– jari tengah sudu rata–rata r
m
yaitu :
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
r
m
=
2
t r
r r
+
=
2 145
, 1
458 ,
+
= 0,801 m Kenaikan temperatur keseluruhan kompresor pada keadaan stagnasi yaitu :
T = T
02
– T
01
= 626,70 – 301, 665 = 325,05 K
Kecepatan keliling sudu rata–rata U adalah : U
= N
r
m
× ×
π 2
= 50
801 ,
2 ×
× π
= 251,5 m s Sudut kecepatan masuk axial udara pada tingkat pertama menurut Lit 2, hal. 183
adalah : tan
1
=
a
C U
=
150 5
, 251
= 59,17 º Kecepatan relativ udara masuk V
1
adalah : V
1
=
1
cos β
a
C =
° 17
, 59
cos 150
= 292,96 m s Agar estimasi kemungkinan defleksi maksimum dalam rotor diaplikasikan kriteria
de Haller, V
2
V
1
≤ 0,72 atas dasar nilai minimum yang diperbolehkan. Untuk itu,
V
2
= V
1
× 0,72
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
V
2
= 292,96 × 0,72
= 210,93 m s Sudut kecepatan axial keluar adalah :
cos
2
=
2
V C
a
= 93
, 210
150 = 44,69 º
Untuk itu kenaikan temperatur setiap tingkatnya adalah : T
os
= Cp
C U
a
tan .tan
. .
2 1
β β
λ −
=
3
10 005
, 1
68 ,
44 tan
17 ,
59 tan
150 5
, 251
8 ,
× °
− °
× ×
= 20,63 K atau
≈ 21 K Kenaikan temperatur 21 K untuk setiap tingkatnya secara tidak langsung
menyatakan
01 02
T T
= 63
, 20
05 ,
325 = 15,75
Sepertinya dari data diatas kompresor akan membutuhkan 15 atau 16 tingkat dan dalam beberapa pengaruh dari faktor kerja work_down factor, pada perancangan
ini dipilih 16 tingkat. Dengan 16 tingkat dan kenaikan temperatur keseluruhan sebesar 325,05 K, rata-
rata kenaikan temperatur adalah 20,31 K per tingkat kompresor. Hal tersebut adalah normal dirancang untuk mengurangi kenaikan temperatur diawal dan
diakhir tingkat. Sedangkan perbedaan tekanan untuk setiap tingkatnya adalah :
p =
n p
r
1
= 10,04
116
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
=1,1550 Bar Volume spesifik tiap tingkat v adalah :
v =
ρ
1
=
147 ,
1 1
= 0,872 m
3
kg Untuk selanjutnya dihitung besarnya tekanan dan temperatur setiap tingkat
sebagai berikut :
Tingkat I :
×
Tingkat II :
Masuk Kompresor : Keluar Kompresor :
P = 1 Bar P = 1,155 1 = 1,155 Bar
T = 303.16 K T = 303,16 + 20 = 323,16 K
Untuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada tabel 4.2 sebagai berikut :
Tabel 4.2 Kondisi udara tiap tingkat kompresor
Tingkat Udara Masuk
Udara Keluar v
P Bar T K
P Bar T K
m³kg kgm³
I 1.000
303.16 1.155
323.16 0.872
1.147 II
1.155 323.16
1.334 345.16
0.743 1.347
III 1.334
345.16 1.541
367.16 0.684
1.462 IV
1.541 367.16
1.780 389.16
0.628 1.593
V 1.780
389.16 2.055
411.16 0.574
1.742 VI
2.055 411.16
2.374 433.16
0.524 1.910
VII 2.374
433.16 2.742
455.16 0.476
2.099 VIII
2.742 455.16
3.167 477.16
0.432 2.313
IX 3.167
477.16 3.658
499.16 0.392
2.553 X
3.658 499.16
4.225 521.16
0.354 2.825
XI 4.225
521.16 4.880
543.16 0.319
3.130 XII
4.880 543.16
5.636 565.16
0.288 3.475
XIII 5.636
565.16 6.510
587.16 0.259
3.863 XIV
6.510 587.16
7.519 609.16
0.233 4.301
XV 7.519
609.16 8.684
631.16 0.209
4.794 XVI
8.684 631.16
10.030 653.16
0.180 5.544
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
4.1.2. Sudu Kompresor
