Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
4. Pertimbangan tempat dan kondisi pemakaian Turbin ini digunakan pada pabrik pengolahan kelapa sawit dengan
kapasitas 30 Ton TBSjam dan daya listrik yang dibutuhkan pabrik tidak terlalu besar.
5. Pertimbangan Investasi Karena turbin ini digunakan sebagai penggerak mula generator listrik
dengan daya yang kecil, sehingga dari segi kontruksinya dipilih turbin impuls yang relative sederhana untuk menghemat biaya investasi.
2.5 Prinsip dan Sistem Kerja Turbin Curtis
Turbin curtis adalah turbin uap yang bekerja dengan prinsip impuls- aksi dengan aliran aksial. System diterapkan ada tiga macam yaitu:
• Turbin Curtis dengan tingkat tekan tunggal dan tingkat kecepatan ganda
• Turbin Curtis dengan tingkat tekan tunggal dan tingkat kecepatan
berganda lebih dari dua . •
Turbin Curtis dengan tingkat tekanan dan velositas ganda Dari diagram sistem dapat dicatat hal-hal sebagai berikut :
Droping entalpi serupa dengan turbin de laval, jadi seluruh kehilangan
energi termis berubah menjadi pertambahan energi kinetis, jadi : g
C g
C h
h
a i
i a
2 2
427
2 2
− =
− ………………………………………….........2.3
Atau g
C g
C h
h
a i
i a
2 2
427
2 2
2
− =
− ϕ
………..…………………………………...2.4
Roda gerakrotor mempunyai dua karanganrai sudu bergerak. Pada dua
rai terjadi penurunan kecepatan uap maka dikatakan turbin ini mempunyai dua tingkat kecepatan.
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
Diantara dua rai gerak dipasang sebuah rai sudu-sudu tetap dengan arah
berlawanan dengan kedua sudu gerak tersebut, yang berfungsi sebagai pembalik arah uap dari arah
1 o
C menjadi
2 i
C sehingga sudu tersebut dinamakan sudu pemandu.
Gaya tangensial yang terjadi pada roda curtis dengan dua tingkat kecepatan adalah sama dengan jumlah gaya-gaya tangensial pada kedua rai sudu-
sudu gerak tersebut, jadi :
2 1
1 t
t
F F
F +
= …………………………………………………………..2.5
Sebagai akibat dari penurunan energi kinetis dalam rai-rai sudu-sudu gerak, volume jenis uap akan bertambah besar sebagai konsekuensi dari ini maka
ukuran tinggi sudu-sudu pada sisi keluar dibuat lebih besar dari sisi masuk. Dari gambar 2.7 dan 2.8 dapat diterangkan sebagai berikut:
Gambar2.7 Tinggi sudu-sudu pada sisi keluar Pada tingkat pertama
1 i
C : kecepatan uap masuk mutlak pada tingkat pertama mdet
1 i
W : kecepatan uap masuk nisbi pada tingkat pertama mdet
1 o
C : kecepatan uap keluar mutlak pada tingkat pertama mdet
1 o
W : kecepatan uap keluar nisbi pada tingkat pertama mdet
1 i
α : sudut masuk mutlak pada tingkat pertama
1 i
β : sudu masuk nisbi pada tingkat pertama
1 o
α : sudu masuk mutlak pada tingkat pertama
1 o
β : sudu masuk nisbi pada tingkat pertama
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 2.8 segitiga –segitiga kecepatan pada sisi masuk dan sisi keluar turbin curtis
Pada tingkat kedua
2 i
C : kecepatan uap masuk mutlak pada tingkat pertama mdet
2 i
W : kecepatan uap masuk nisbi pada tingkat pertama mdet
2 o
C : kecepatan uap keluar mutlak pada tingkat pertama mdet
2 o
W : kecepatan uap keluar nisbi pada tingkat pertamamdet
2 i
α : sudut masuk mutlak pada tingkat pertama
2 i
β : sudut masuk nisbi pada tingkat pertama
2 o
α : sudut masuk mutlak pada tingkat pertama
2 o
β : sudut masuk nisbi pada tingkat pertama Gambar 2.9 memperlihatkan diagram segitiga kecepatan untuk turbin curtis
dengan dua tingkat kecepatan dan dua pasang segitiga kecepatan dari tingkat dua yang digambar menjadi satu. Gambar tersebut dapat juga dibuat terpisah , masing-
masing terdiri dari sepasang segitiga kecepatan untuk masing-masing tingkat.
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 2.9 Diagram segitiga kecepatan Dari gambar 2.9 dapat dicatat sebagai berikut:
komponen tangensial
1 1
1
cos
i i
i
adalahC C
α komponen tangensial
1 1
1
cos
i i
i
adalahW W
β kecepatan tangensial rotor U =
1 1
1 1
cos cos
i i
i i
W C
β α −
komponen aksial
1 1
1
sin
i i
i
adalahC W
α komponen aksial
1 1
1
sin
i i
i
adalahW W
β
1 1
1 1
sin sin
i i
i i
W C
β α =
komponen tangensial
2 2
2
cos
i i
i
adalahC C
α komponen tangensial W
2 2
12
cos
i i
adalahW β
kecepatan tangensial rotor U = C
2 2
2 2
cos cos
i i
i i
W β
α − komponen aksial
2 2
2
sin
i s
i i
adalahC C
β komponen aksial
adalah W
i 2 2
2
sin
i i
W β
2 2
2 2
sin sin
i i
i i
W C
β α =
Semua ketentuan diatas pada segitiga- segitiga kecepatan yang terdapat pada sisi masuk, sedangkan untuk kentuan untuk sisi keluar adalah sebagai berikut
: komponen tangensial
1 1
1
cos
o o
o
adalahC C
α komonen tangensial
1 1
1
cos
o o
o
adalahW W
β kecepatan tangensial rotor U = W
−
01 1
cos β
O 1
1
cos
o o
C α
komponen aksial
1 1
1
sin
o o
o
adalahC C
α komponen aksial W
1 1
1
sin
o o
i
adalahW
β
1 1
1 1
sin sin
o o
o o
W C
β α =
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
komponen tangensial C
2 2
2
cos
o o
o
adalahC α
komponen tangensial
2 2
2
cos
o o
o
adalahW W
α kecepatan tangensial rotor U =
2 2
2 2
cos cos
o O
o O
C W
α β −
komponen aksial adalah
C
O 2 2
2
sin
o o
C α
komponen aksial
2 2
2
sin
o o
O
adalahW W
β
2 2
2 2
sin sin
o o
o o
W C
β α =
komponen aksial mutlak :
1 1
1 1
sin cos
i i
o o
C C
α ψ
α =
2 2
2 2
sin cos
o o
o o
C C
α ψ
α = komponen aksial nisbi :
1 1
1 1
sin sin
i i
o o
W W
β ψ
α =
2 2
1 2
sin cos
i i
o o
W W
β ψ
β = Maka gaya-gaya tangensial pada masing-masing tingkat pertama dan
kedua sepola jadi : U
C W
i i
i i
− =
1 1
1 1
cos cos
α β
1 1
2 2
sin cos
i i
o o
W W
β ψ
β = =
U C
i o
ψ α
ψ −
1 1
cos U
W C
o o
o o
− =
1 1
1 1
cos cos
β α
= U
U C
i i
− −
ψ α
ψ
1 1
cos Gaya tangensial pada rai sudu-sudu gerak pada tingkat pertama adalah
: cos
1 1
1 1
1
U C
g F
i i
t
− +
= α
ψ ……………………..………………………...2.6
Gaya tangensial pada rai sudu-sudu gerak pada tingkat kedua adalah: 1
1
2
ψ +
= g
F
t
{
U C
i i
2 cos
2 1
1 2
ψ ψ
α ψ
+ +
−
} Gaya total yang dihasilkan turbin :
F
2 1
t t
t
F F
+ =
Tangkas Mario Heli : Rancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Pada Pabrik Kelapa Sawit Dengan Kapasitas Olah 30 Ton TbsJam, 2009.
USU Repository © 2009
Jadi : 1
1 ψ
+ =
g F
t
{
U C
i i
2 cos
1
2 1
1 2
ψ ψ
α ψ
+ +
− +
Bila 2
1 1
1
2 2
2 1
ψ ψ
ψ φ
ψ ψ
φ +
+ +
= +
+ =
dan Maka
cos 1
2 1
1 1
U C
g F
i i
t
φ α
φ −
=
Energi mekanik turbin adalah
g U
E
mek
= cos
2 1
1 1
U C
i i
φ α
φ −
..…………………………….…………………2.7
Daya sudu adalah : g
U N
s
75 =
cos
2 1
1 1
U C
i i
φ α
φ −
DKkg……………..…………………2.8 Efesien sudu efesien rotor
η adalah perbandingan energi mekanik dengan energi kinetic, jadi:
g C
U C
g U
i i
i s
2 cos
2 1
2 1
1 1
φ α
φ η
− =
…………...…………………………………….. 2.9
Efesiensi gross Maksimal adalah :
2 1
2 2
1 2
max
cos 2
1
i GR
α φ
φ ϕ
η =
……………………………………………………2.10
2.6 Kerugian- Kerugian Kalor Pada Turbin Uap 2.6.1 Kerugian –kerugian dalam Internal Losses
