Dalam merencanakan suatu turbin uap, dibutuhkan kecermatan dalam penentuan jenis turbin uap agar dapat menghasilkan daya yang diinginkan dengan
tidak mengalami kerugian-kerugian yang besar. Penentuan jenis turbin uap ini sangat penting, bukan hanya dari faktor teknisnya saja, tetapi juga faktor
ekonomisnya, sehingga perlu diambil beberapa jenis turbin uap sebagai perbandingan terhadap turbin uap yang akan direncanakan.
2.3.2 Analisa Kecepatan Aliran Uap
Pertama sekali uap diekspansikan di dalam nosel sehingga di dapatkan kecepatan uap keluar c
1.
Nosel tidak bergerak, karena dipasang dan diikat pada rumah turbin. Akhirnya uap yang baru keluar dari nosel tersebut, sampai dan
masuk ke dalam saluran sudu jalan dan menggerakkan serta ikut berputar dengan sudu jalan dengan kecepatan u. Agar pancaran uap yang keluar dari nosel bisa
berfungsi dengan baik serta lancar bebas dari tumbukan, harus mempunyai harga perbandingan c
1
dan u yang tertentu, dengan demikian bisa didapat sudut masuk dan sudut keluarnya uap yang pasti. Hal ini dapat dilihat pada gambar segitiga
kecepatan aliran uap.
Gambar 2.9 Bagan segitiga kecepatan dari satu tingkat turbin uap impuls
Berdasarkan gambar tersebut : c
1
: Kecepatan absolut; kecepatan uap yang keluar dari sudu nosel sudu pengarah yang tetap tidak bergerak, nilai ini diperoleh dari selisih
entalpi uap. Tekanan uap sebelum masuk sudu pengarah adalah lebih besar
daripada tekanan uap setelah keluar sudu pengarah. u : Kecepatan keliling sudu jalan, dimana letak sudu jalan berhadapan
dengan sudu pengarah.
Universitas Sumatera Utara
w
1
: Kecepatan relatif; kecepatan uap ini bekerja di dalam sluran sudu jalan yang sedang berputar. Besar nilainya didapat dari susunan vektor
c
1
dan u
1
ke w
1
. Besarnya nilai sudut masuk
α
1
, bebas dipilih tetapi diharapkan besarnya sudut ini harus sekecil mungkin.
Gambar 2.10 Skema kecepatan antara sudu pengarah dan sudu jalan Keterangan Gambar :
Pada sudu pengarah Pada sudu gerak
- c
1
: kecepatan absolut -
u : kecepatan keliling sudu jalan -
w
1
: kecepatan relatif -
c
2
: kecepatan absolut -
u : kecepatan keliling sudu jalan -
w
2
: kecepatan relatif
Berdasarkan dalil cosinus maka dapat ditentukan besarnya nilai-nilai pada segitiga kecepatan.
Gambar 2.11 Segitiga Kecepatan pada sudu turbin
Universitas Sumatera Utara
1 Kecepatan teoritis uap keluar dari nosel
t
c
1
, yaitu :
01 1
. 2000 H
c
t
= mdet
Pers. 2.9 dimana : H
o
’ = besar jatuh kalor entalphi drop 2
Kecepatan uap keluar nosel
t
c c
1 1
. ϕ
= mdet
Pers. 2.10 dimana :
ϕ = koefisien gesek pada dinding nosel 0,91 sd 0,98 3
Kecepatan keliling, u
1 1
c c
u u
× =
mdet Pers. 2.11
4 Diameter cakram rata-rata, d
n u
d ×
× =
π
60
m Pers. 2.12
dimana : n = putaran poros turbin rpm 5
Kecepatan relatif uap memasuki sudu gerak pertama w
1 1
1 2
2 1
1
cos 2
α uc
u c
w −
+ =
mdet Pers. 2.13
6 Kecepatan tangensial uap keluar sudu gerak baris pertama c
1u 1
1 1
cos α
c c
u
= mdet
Pers. 2.14 7
Kecepatan tangensial uap keluar sudu gerak baris kedua c
2u 2
2 2
cos α
c c
u
= mdet
Pers. 2.15 8
Sudut relatif masuk sudu gerak baris pertama β
1
1 1
1 1
sin sin
w c
α β =
Pers. 2.16 9
Sudut relatif uap sudu keluar sudu gerak baris pertama β
2
5 3
1 2
° −
° −
= β
β Pers. 2.17
10 Kecepatan relatif uap keluar sudu gerak pertama w
2 1
2
.w w
ψ =
mdet Pers. 2.18
11 Kecepatan mutlak uap keluar sudu gerak pertama c
2 2
2 2
2 2
2
cos .
. .
2 β
w u
w w
c −
+ =
mdet Pers. 2.19
2.3.3 Kerugian Energi Pada Turbin Uap
