Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
4.2 Perhitungan Ukuran Nosel
Nosel adalah salah satu komponen terpenting dalam turbin uap, yang berfungsi untuk mengubah energi pontensial uap dalam bentuk panas menjadi
energi kinetic berupa pancaran uap kesudu jalan gerak turbin. Nosel yang digunakan pada turbin ada dua jenis yaitu :
Nosel Konvergen Nosel Konvergen – divergen
4.2.1 Nosel Konvergen
Nosel konvergen digunakan jika tekanan uap keluar setidak-tidaknya sama dengan tekanan kritis
kr
P , akan tetapi kecepatan uap keluar nosel
t
C
1
lebih kecil atau sama dengan kecepatan kritis
kr
C atau
kr t
kr
C danC
P P
≤ ≥
1 1
.
4.2.2 Nosel Konvergen –Divergen
Pada bagian nosel yang konvergen, uap berekspansi dari tekanan awal Po sampai tekanan kritis
kr
P . Pada penempang yang terkecil , yang terkenal sebagai leher throat uap memperoleh kecepatan kritis
kr
C . Ekspansi uap dari tekanan kritis
kr
P ketekanan sisi keluar
1
P terjadi didalam bagian nosel yang divergen dengan kecepatan uap yang terus-menerus bertambah hingga akhirnya mencapai
nilai akhir
kr t
C C
≥
1
. Untuk mengetahui jenis nosel yang digunakan terlebih dahulu kita ketahui
tekan kritis
kr
P :
kr
P = 0,546 .Po
kr
P = 0,546.19
kr
P =10,374
2
cm kg
Dari bab terdahulu diketahui
1
P = 3
2
cm kg
, sehingga
1
P
kr
P . Maka jenis nosel yang digunakan adalah jenis konvergen.
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
Kondisi uap pada sisi keluar nosel, titik
1
A pada gambar 3.7 didapat
1
v = 0,62352 kg
m
3
sehingga kebocoran uap melalui labirin dapat dihitung :
1 1
5 ,
1 100
v P
z g
f G
s kebocoran
× +
=
Dmana: fs =luas celah melingkar antara poos dan sekat
2
m fs =
s d.
.
π d = diameter poros = 100 mm
s = lebar celah melingkar antara poros dan sekat labiran, diambil sebesar 0,3 mm atau 0,0003 m
z = jumlah sekat ,ditetapkan 40 sekat Maka :
det 0100461
, 62352
, 3
5 ,
1 40
81 ,
9 0003
, .
1 ,
. .
100 kg
G G
kebocoran kebocoran
= ×
+ =
π
Luas penampang minimum atau leher untuk nosel dihitungan dari:
o o
kebocoran o
v P
G G
f
, min
203 +
=
Dimana:
o
v = Volume spesifik uap sebelum memasuki nosel = 0,11789 kg
m
3
Maka :
2 min
min
58 ,
20 11789
, 19
203 0100641
, 29
, 5
cm f
f
= +
=
Luas penampang sisi keluar dengan mengandaikan persamaan kontinuitas berlaku untuk ini, akan sebesar :
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009 2
2 max
max 1
max
31 ,
41 004131
, 51
, 800
62352 ,
. 0100461
, 29
, 5
cm m
f f
C G
G f
kebocoran o
= =
+ =
+ =
Dimana
1
v = 0,62352 kg
m
3
, volume spesifik uap pada sisi keluar nosel , titik
1
A pada gambar 3.7. tinggi nosel “ l ” tidak boleh kurang dari 10 mm dan derajat pemasukan parsial
ε tidak boleh kurang dari 0,2. untuk perencanaan ini diandaikan l= 12 mm.
Derajatpemasukan parsial ε degree of partial admission dapat dihitung:
476 ,
20 sin
012 ,
673 ,
004131 ,
sin .
.
1
= °
= =
ε π
ε α
π ε
dl f
maks
Jadi ε masih dalam batas-batas yang diizinkan.
Nosel turbin dipasang disekeliling cakram yang jumlahnya diambil sebanyak 20 buah, maka untuk setiap nosel akan mempunyai luas penampang
leher sebesar :
2 ,
min ,
min min
, min
03 ,
1 20
58 ,
20 20
cm f
f f
f
= =
=
Dalam hal ini diambil tinggi nosel pada bagian lehernya sama dengan tinghgi pada sisi keluar yakni
min
l = 12 mm = 1,2 cm.
Lebar nosel pada bagian lehernya adalah : mm
l f
d 57
, 8
85743 ,
2 ,
1 03
, 1
min ,
min min
= =
= =
Lebar pada nosel pada sisi keluarnya akan menjadi sebesar :
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
mm cm
d l
f d
maks
21 ,
17 7211
, 1
2 ,
1 .
20 31
, 41
. 20
1 min
1
= =
= =
÷
Divergensi γ nosel adalah sebesar 6˚ ÷ 12˚, diambil sebesar 10˚, maka
panjang nosel pada bagian divergennya sebesar :
mm l
l d
d l
d d
d
38 ,
49 2
10 tan
. 2
57 ,
8 21
, 17
2 tan
. 2
min 1
= −
= −
= γ
Untuk bahan nosel diambil bahan dari baja yang sama dengan bahan poros dan sudu yaitu baja khrom nikel SNC 2 dengan kekuatan tarik
2
85 mm
kg
b
=
σ ,
dimana material ini juga tergolong kedalam baja paduan yang tahan terhadap fluida temperatur tinggi.
4.3 Perhitungan Tingggi Sudu Gerak Dan Sudu Pengarah. 4.3.1 Sudu-Sudu Gerak Baris Pertama
