Download pdf - Turbin Uap

Transcript

TURBIN UAPSteam=

Uap air

Titik didih

Machine adalah setiap alat yang berupa energi ( Merupakan energi mekanik ) yang bermanfaa. Minsalnya ; 1. Mesin kerja 2. Mesin Tenaga Turbib Mechining ialah suatu alat yang mengambil energi dari aliran atau memberikan energi dari aliran. Tekanan (P) : # Pabs : Tekanan absolut : # Pgange : # Pvakum Pabs : Tekanan rata-rata : Tekanan dibawah tekanan atmosfer

Pgage + Patm = 0% Vakum = 0 gage Pvakum Pgage (-) 0 atm

100% Vakum

1 atm = P P P P = = = =

10 mH2O 15 mH2O gage = 5 mH2O gage -5 mH2O 5 mH2O vakum 25 mH2O abs = = = 15 mH2O abs 5 mH2O abs 5 mH2O abs

Pabs = Patm Pgage

Entalpi i V konstan

----------------------------------------------------------------------------------P konstan

----------------------------------------------------------------------------------I konstan

---------------------------------------------------------------------------------- t konstan

X=1 X= 0,8 X=0

g

S entropi Diagram Mollier

Sistem Pembangkit Tenaga Uap

Luas 1-2-3-4 = kerja yang dihasil Luas a-b-3-2 = panas yang masuk

Fungsi dari kondensor = memperbesar kerja yang di hasilkan dengan cara menurunkan tekanan turbin

= w/ qm = wT wP/qm = (i3 - i4) (i2 - i1) (i3 - i2)

KLASIFIKASI TURBIN UAP1. Menurut Jumlah Tingkat Tekanan a. Turbin satu tingkat (tekanan) satu tingkat kecepatan = de Larae dua atau lebih tingkat kecepatan = Curtis

b. Turbin neka tingkat = T. impuls or reaksi

2. Menurut jumlah silinder satu silinder dua silinder tiga silinder empat silinder

tekanan rendah

tekanan tinggi 3. Menurut Arah Aliran Uap Turbin Axial = yang uapnya mengalir dari arah sejajar sumbu turbin Turbin Radial = yang uapnya mengalir dari arah tegak lurus sumbu

turbin, satu atau lebih tingkat tekanan rendah pada beberapa turbin sering dibuat axial

Gambar susunan umum turbin aliran radial terdapat pada hal. 8 (stem turbine)

Kerugian turbin radial Proses harus lebih besar pada daya yang sama. Akibat bobot turbin & perbedaan tekanan di sumbu & di permukaan turbin.

- Turbin Tangensial Turbin tangensial adalah tegangan geser akibat torsi

Turbin Tangensial

4.Menurut metode pengaturan a. Turbin dengan pengaturan pemilihan b. Turbin dengan pengaturan nozzel c. Turbin pengaturan langkah

Kapasitas Mesin

Nominal Optimal mesin.

: kemampuan maksimal suatu mesin. : kapasitas suatu mesin yang tertinggi yang dapat di capai suatu

Untuk mencapain kapasitas nominalnya pada turbin langkah tidak adanya pengoperasian mesin. Pada kondisi P1= roda searah pada tingkat depan tidak ada daya. N= 120 f P Dimana : n = putaran motor tarik f = frekuensi ( 50 Hz ) P = kutub

# 5. Menurut prinsip aksi uapa. T. Impuls aksial b. T. Reaksi

Radial Turbin Impuls Ekspansi terjadi pada nozel atau pada suhu tetap # 6. Menurut proses penurunan kalor

a.

refsenerator (a)

b.

Prinsip aksi turbin uap Pu r

Torsi : T = Pu . r Kerja :

L = T . L = Pu .r . 2n L= Pu.u u =2 rn 60 = 2n hubungan impuls = perubahan momentum Pu.t = G g Impuls perubahan momentum ( C1t C2 )

C1t = kecepatan teoritis Pu = m . a Pu = G c g t Pu = G ( C1t C2 ) g t Pu . t = G ( C1t C2 ) g

C1t

C2 = 0

Pu = G (C1t ) g

C1t

C2=-C1t Pu =2 G (C1t ) g

jika = 0

Pu = 2 G (C1t ) g

Implus

Ulir benda yang bergerak

kerja

Gaya maksimal dihasilkan bila

(

)

(

)

Dan :

LR =

+

-

Turbin impuls = L1 =

=0

Untuk M < 1; untuk nosel Untuk M > 1; untuk nosel

Kecep uap dan panas kecepatan kritis berfungsi sebagai nosel

M 0 Perut luasan bertambah/membesar dC < 0 Kecep berkurang dP > 0 difuser

M 0 dP < 0 nosel

M>1 dA > 0 dC > 0

M>1 dA < 0 dC < 0

nosel

difuser

Ekspansi uap didalam nosel dengan mengatasi kerugian Nosel adalah suatu saluran energi yang mengubah energi potensial menjadi energi kinetik C1t = 91,5 = 91,5

Persamaan energi yang umum untuk proses yang steady : Uo + APoVo + A= + Azo + AW q = U1 + AP1V1 + + Az1

2 (9,81) 427 = 8378 W t = im - ik Suatu nosel konvergen yang penampang seragam minimal hanya dapat mencapai tekanan kritis

Po

Pr

Pkritis

Pkritis = Vkritis x P0 Vkritis tergantung dari turbin uap

[

] = 0,546 (konstanta) & k = 1,3 = 0,577 & k =1,135

.Uap panas lanjut .Uap jenuh kering

Nosel konvergen divergen :

Persamaan kontinuitas :

GV = f.Cit f=

Dimana : V = Volume Spesifik

f = luas penampang nosel

= 91,5

Sering diabaikan

0

= 91,5 = 91,5

=

Exmple :

= 12 ata =

= 28 kkal/kg = 0,315 /kg = 7,5 ata

x=1

= indeks teoritis

=

.

= 0,546 . 12 = 6,552 ata dapat menggunakan nosel konvergen Nosel konvergen divergen O Kr = = 1

= 91,5 = 91,5

Langkah-langkah penyelesaian soal:1. Cari Pkr = Vkr . Po 2. Cari percepatan kritis (Ckr) 3. Cari Vkr (Volume Spesifik)

Luas penampang minimum nobel juga dapat ditentukan sebagai berikut: = = =

=

Dimana

=

Untuk uap jenuh kering k = 1.135 =

Untuk uap panas lanjut k = 3 =

Secara Umum baik untuk uap panas lanjut atau pun uap jenuh bening, maka :

=

Panjang bagian nosel yang divergen :

Sudut divergen

Maka :

=

dimana

=

Jika kondisi

&

=

maka :

F=

.a

Expansi uap didalam nosel dengan mempertimbangkan kerugian Po io to i c Entalpi yang keluar sebenarnya Pi Pkr Ai Iit hn Viti Vi (volume Spesifik) Tinggi Nosel

ho

h

Ii

ln

Semua Kerugian (0,91 0,98) Koefisien kecepatan dipengaruhi oleh ukuran dinding nosel

Kerugian pada dinding nosel :

Atau ( )

Jika diketahui kondisi awal (Ao, Io) Jika diketahui dapat dicari Ci

dicari

Ekspansi uap didalam bagian nol ini keluar yang miring Konvergen :

Ukuran Batas

Bila Pi . Pia 2 3 2

2

c

i iw

1 c 4 Pada buku halaman 29 c

Ekspansi ke Pi (

0

Derajat pemasukan uap : = = 1

Dari persamaan kontinuitas : . = . Sin Sin t.z=.d. =t..z. =.d. Sehingga : = atau :

< 1 tidak dapat dilakukan pada turbin reaksi , melainkan untuk turbin impuls

dengan 10 mm

dipengaruhi oleh . Pada T. reaksi tidak mungkin dilakukan, karena derajat pemasukan uap sebagian terjadi ekspansi pada sudu gerak (P1 > P2) dengan = 1.

Pabs

Pgage + Patm = 0% Vakum = 0 gage Pvakum Pgage (-) 0 atm

100% Vakum

1 atm = P P P P = = = =

10 mH2O 15 mH2O gage 5 mH2O gage -5 mH2O 5 mH2O vakum = = = = 25 mH2O abs 15 mH2O abs 5 mH2O abs 5 mH2O abs

Pabs

= Patm Pgage

Entalpi i V konstan

----------------------------------------------------------------------------------P konstan

----------------------------------------------------------------------------------I konstan

---------------------------------------------------------------------------------- t konstan

X=1 X= 0,8 X=0

g

S entropi Diagram Mollier

- Sistem Pembangkit Tenaga Uap3 Turbin 2 3

Ketel uap P atm

4

1 2 1 Pompa Kondensor

4

a

b

i3 i 2 1 4

s

fungsi dari kondensor tekanan

-

memperbesar kerja yg dihasilkan dengan cara meurunkan turbin.

qm

i

3

i 4 - i 2 i1 i3 i 2

- Klasifikasi Turbin Uap1. Menurut tingkat tekanan: a. Turbin satu tingkat (tekanan) -satu tingkat kecepatan -dua atau lebih tingkat kecepatan b. Turbin dua tingkat

2. Menurut jumlah silinder - satu silinder - dua silinder - tiga silinder - empat silinder

Tekana tinggi Tekanan rendah

3. Menurut arah aliran uap - Turbin axial : yang uapnya mengalir di arah sejajar sumbu turbin - Turbin Radial : yang uapnya mengalir di arah tegak lurus sumbu tubin, satu atau lebih tingkat tekanan rendah pada beberapa turbin serip & bawah aksial. Gambar susunan umum turbin aliran radial Terdapata pada halaman 5 (steam turbin)

Arah aliran uap

Arah putaran

tetap

Kerugian turbin radial Porosnya harus lebih besar pada daya yang sama, akibat bobot turbin & perbedaan tekanan disumbu & dipermukaan turbin.

Derajat pemanasan uap sebagian

-

Turbin tangensial tegangan tangensial adalah tegangan geser akibat torsi.

Turbin tangentsial