of 25 /25
BAB II JENIS JENIS TURBIN UAP Turbin uap dikelompokkan kepada : a. Turbin Aksi (tekanan roda) adalah turbin bila tekanan uap didepan dan dibelakang sudu jalan sama besarnya. Tekanan uap tersebut sama besarnya kedua bentuk dari penampang sudu jalan tersebut setangkup (symentris). b. Turbin Reaksi (tekanan lebih) adalah turbin bila tekanan uap didepan dan dibelakang sudu jalan tidak sama besarnya atau tekanan uap didepan sudu jalan lebih besar dari pada dibelakang sudu jalan. Hal tersebut juga terjadi karena pengaruh bentuk penampang sudu jalan yang tidak setangkup (asymentris) 1. Bentuk Sudu Jalan a. Bentuk symentris (setangkup) ialah bila sudut jalan sisi masuk (< 1) sama besar dengan sudut sudu jalan sisi keluar (< 2) bentuk sudu jalan ini dijumpai pada turbin aksi. b. Bentuk asymentris (tidak setangkup) ialah bila sudu jalan sisi masuk (< 1) tidak sama besar dengan sudut jalan sisi keluar (<2) atau bentuk sudu jalan ini dijumpai pada turbin Reaksi. 2. Karakteristik Turbin Aksi dan Reaksi Dada Sudu 2 1 Penampung Sudu < 1 = < Gambar . 2 < 1 > <2 Dada Sudu 1 2 Punggung Sudu < 1 = <2 atau < 1 > <2 Gambar. 3

Bab 2 turbin uap

Embed Size (px)

Text of Bab 2 turbin uap

Page 1: Bab 2 turbin uap

BAB – II

JENIS – JENIS TURBIN UAP

Turbin uap dikelompokkan kepada :

a. Turbin Aksi (tekanan roda) adalah turbin bila tekanan uap didepan dan dibelakang sudu jalan sama besarnya. Tekanan uap tersebut sama besarnya kedua bentuk dari penampang sudu jalan tersebut setangkup (symentris).

b. Turbin Reaksi (tekanan lebih) adalah turbin bila tekanan uap didepan dan dibelakang sudu jalan tidak sama besarnya atau tekanan uap didepan sudu jalan lebih besar dari pada dibelakang sudu jalan. Hal tersebut juga terjadi karena pengaruh bentuk penampang sudu jalan yang tidak setangkup (asymentris)

1. Bentuk Sudu Jalan a. Bentuk symentris (setangkup) ialah bila sudut jalan sisi masuk (< 1) sama

besar dengan sudut sudu jalan sisi keluar (< 2) bentuk sudu jalan ini dijumpai pada turbin aksi.

b. Bentuk asymentris (tidak setangkup) ialah bila sudu jalan sisi masuk (< 1) tidak

sama besar dengan sudut jalan sisi keluar (<2) atau bentuk sudu jalan ini dijumpai pada turbin Reaksi.

2. Karakteristik Turbin Aksi dan Reaksi

Dada

Sudu

2

1

Penampung

Sudu

< 1 = <

2

Gambar . 2

< 1 > <2

Dada Sudu

1

2

Punggung Sudu

< 1 = <2 atau

< 1 > <2

Gambar. 3

Page 2: Bab 2 turbin uap

a. Turbin aksi (contohnya : de laval, curtis, zolley dan curtis-zolley) - Saat uap mengalir dipancar tekanan uap berkurang sedangkan saat mengalir

di sudu jalan sama besarnya (tetap). - Saat mengalir di pipa pancar kecepatannya uap bertambah, saat mengalir di

sudu jalan berkurang. - Bentuk sudu symentris (setangkup). - Usaha yang ditimbulkan didapat dari gaya-gaya aksi yang bekerja pada sudu

jalan yang melengkung.

b. Turbin reaksi (contohnya : Person dan Curtis-Person) - Saat mengalir di sudu antar tekanan uap berkurang dan di sudu jalan juga

berkurang. - Saat mengalir di sudu antar kecepatan uap bertambah dan di sudu jalan

berkurang. - Bentuk sudu jalan adalah asymentris (tidak setangkup). - Usaha yang ditimbulkan didapat dari gaya-gaya aksi dan gaya reaksi yang

bekerja pada sudu jalan yang melengkung. 3. Bagian-bagian utama Turbin Uap adalah : Pipa pancar sudu jalan rotor dan

sudu balik.

a. Pipa Pancar : 1. Fungsinya : - Pengubah aliran uap masuk ke sudu jalan supaya

supply uap betul-betul efektif.

- Perobah tenaga panas menjadi tenaga kecepatan uap (rumus zeuner).

2. Bentuknya : - Bentuk Lurus

- Bentuk cembung (sonvergency)

- Bentuk cekung (disverygency)

- Bentuk cembung-cekung (convergency – disverygency)

3. Rumus Kontiniutas

Uap masuk

Uap keluar

Gambar. 4 Bentuk-bentuk Pipa Pancar

Page 3: Bab 2 turbin uap

Dimana : Gu = pemakaian uap dalam kg/detik

= volume jenis uap dalam m3/kg A = penampang pipa pancar dalam m2

c = kecepatan uap yang mengalir dalam m/detik D = diameter pipa pancar dalam m H1 = Entalpi uap keluar pipa pancar dalam kcal/kg atau kj/kg H2 = Entalpi uap keluar pipapancar dalam kcal/kg atau kj/kg

Penampang pipa pancar

Rumus kontiniutas tersebut berlaku pada pipa pancar dipenampang sisi masuk, penampang sisi keluar dan penampang kritis (ditengah-tengah)

- Penampang sisi masuk, Gu1 . 1 = 0,785 D1

2 . C1

- Penampang sisi keluar, Gu1 . 1 = 0,785 D12 . C1 dimana

C2 = C1 + 44,7 H1 – H2

- Penampang tengah Gu3 . 3 = 0,785 D3 2. C3 dimana

C3 = C1 + 44,7 H1 – H2

2 4. Rumus Zeuner (menggunakan Satuan International) Energi kinetis = Gu C1

2 …….. (kgm) …. 1 2g Energi kinetis = Gu. Ho .. (kj) = Gu.Ho …(kcal) = Gu.Ho.427…(kgm) 2 4,187 4,187 Jadi 1 dan 2 maka : Dimana : C1 = Kecepatan mutlak masuk pipa pancar (m/detik) Ho = Jatuh kalor theoritis (kj/kg uap)

b. Sudu Jalan

Gu. = A.c

A = 0.785 D2

Gu . C12 = Gu.Ho.427 2g 4,187 4,187. C1

2 = 2g. Ho. 427 4,187. C1

2 = 2.9,81. Ho. 427 C1

2 = 2.9,81. Ho. 427 4,187 C1 = 2.9,81.427.Ho 4,187 2000,8932 Ho

C1 = 44,7 VHo

Page 4: Bab 2 turbin uap

- Sudu jalan adalah bagian-bagian utama turbin yang bergerak, sudu jalan berhubungan dengan Roda jalan untuk memutar poros turbin.

- Fungsi sudu jalan untuk menampung uap menggerakkan Roda jalan. - Bentuk sudu jalan dikelompakkan kepada sudu symentris pada turbin aksi dan

sudu asymentris pada turbin reaksi. - Bagian-bagian sudu jalan adalah dada sudu punggung sudu, lebar sudu dan

jarak antar sudu (tusuk). Skets sederhana dari sudu jalan symentris pada turbin aksi Punggung sudu

1. Kecepata-kecepatan Uap dan segi tiga kecepatan

Pada saat sudu jalan berputar, sekali gas secara serentak terdapat 3 (tiga) kecepatan yang terjadi disekitar sudu jalan tersebut aitu : - Kecepatan mutlak ialah kecepatan uap terhadap bidang diam (uap mengalir

didalam pipa pancar) - Kecepatan Relay ialah kecepatan uap terhadap bidang ang bergerak (uap

memutar sudu jalan) - Kecepatan keliling ialah kecepatan berputarnya sudu jalan selanjutnya ke 3

(tiga) kecepatan tersebut membentuk segi Tiga kecepatan, dimana terdapat 2 (dua) segi tiga yang terjadi yaitu pada sisi

masuk dan sisi keluar dari sudu jalan. Sedangkan sudut pancaran uap (sudut uap) adalah sudut yang dibentuk kecepatan mutar C1 dengan kecepatan keliling U.

Sudut sudu jalan adalah sudut yang dibentuk kecepatan relatif w1 dangan kecepatan keliling U.

Segi kecepatan tersebut seperti skets dibawah ini

2

1

A

1 2

B A

Gambar. 5

1 = Sudut sudu Jalan sisi masuk.

2 = Sudut sudu jalan sisi keluar.

Symetris : 1 = 2

C1 U

U

1

Punggung

sudu

W1

Page 5: Bab 2 turbin uap

Sisi masuk :

W1 = kecepatan masuk relatif sisi masuk menyinggung pungung sudu. U = kecepatan keliling sisi masuk tegak lurus penampang sudu. C1 = kecepatan mutlak sisi masuk. = sudut pemanas uap dibentuk antara kecepatan mutlak C1 dengan U. 1 = sudut sudu jalan sisi masuk dibentuk antara kecepatan relatif W1 dengan U. arah panah : - C1 dan U saling anak panah bertemu atau saling tutup menutup). - arah panah W1 kearah U. Sisi keluar : W2 = kecepatan relatif sisi keluar menyinggung punnggung sudu U = kecepatan keliling sisi keluar tagak lurus penampang sudu C2 = kecepatan mutlak sisi keluar Dalam menyelesaikan soal-soal turbin, segi 3 kecepatan sisi masuk dan sisi keluar digabung dalam satu segi 3 saja. 2) Segi tiga kecepatan kerja biasa

Segi 3 kecepatan sisi keluar

Sisi Keluar

Bila turbin biasa, maka segi tiga kecepatannya adalah segitiga tumpul dimana besar sisi-sisi segi tiga dapat dihitung dengan cara analisi (dihitung)

C1 = 44,7 Ho u = D W1

2 = C12 + 42 – 2 uc1 cos (rumus cosinus)

C22= C1

2 +(2u)2 – 2.2u C1 Cos (rumus cosinus)

Arah panah : C1 dan U arah panahnya saling bertemu (tutup menutup)

W1 dan W2 arah panahnya kearah U C2 dan U arah panahnya salingbertemu

Sisi Masuk W1=W2

2

Page 6: Bab 2 turbin uap

Atau sisi-sisi segi itga kecepatan didapat dari cara grafis (dengan skala) artinya besar kecepatan-kecepatan tersebut digambar dengan skala kecepatan yang ditentukan sendiri. 3) Rendemen aliran kerja biasa dengan kecepatan-kecepatan cara grafis

Rendemen aliran adalah perbandingan usaha yang berguna disudu jalan terhadap usaha yang diberikan, dapat ditulis : s = A1 – A2 dimana A1 = usaha yang diberikan A1 A2 = usaha yang terbuang A1 – A2 = usaha yang berguna s = ½ mC1

2 – ½ mC22 dimana m = masa uap yang mengalir

½ m C12

s = ½ m (C12 – C2

2) atau ½ m C1

2

dimana : s = Rendemen aliran dalam % C1 = Kecepatan mutlak masuk pipa pancar (m/detik) C2 = Kecepatan mutlak keluar sudu jalan (m/detik) Dimana : Hu= Panas terbang keluar turbin (kj/kguap) X = jumlah tingkat 4) Rendemen aliaran kerja biasa dengan kecepatan-kecepatan secara analitis.

Dari s = C1

2– C22 C22 = C1

2 +(2u)2– 2.2u C1 Cos (rumus cosinus) C22 = C1

2 + 4u – 4 uC1 Cos s = C1

2– (C12 + 4u2 – 4 uC1 Cos )

C12

s = C12– C1

2 + 4u2 – 4 uC1 Cos = 4u2 – 4 uC1 Cos C1

2 C12

s = 4u C1 Cos – 4u2

s = C12 – C2

2

C12

s = Ho – Hu Ho

Hu = C2 2 X 44,7

C2

C1

W1=W2

2

Bentuk segi 3 kecepatan turbin kerja biasa adalah segi 3 tumpul, sehingga untuk mencari kecapatan W1=W2 dan C2 kita hanya menggunakan rumus Cosinus (cara analitis).

Sama-sama pembilang dan penyebutnya dibagi C1

2

Page 7: Bab 2 turbin uap

C12

s = 4u C1 Cos – 4u2 C1

2 C12

s = C12

C12

5) Rendemen aliran turbin aksi kerja sebaik-baiknya (kerja maximal) Atau dari s = 4 u cos - 4 u 2 cara analisis

C1 C1

Dimana 2 u = cos atau U = ½ cos C1 C1

s = 4 (½ cos ) cos - 4(½ cos )2

s = 4. ½ cos . cos - 4. ¼ cos2

= 2 cos2 - cos2

6) Grafik (kurva) Rendemen Aliran turbin Aksi Dari s = 4 u cos - 4 u 2 , bila u ditetapkan antara o hinga 1 dan

C1 C1 C1

Tetap, maka s akan berubah-ubah Contoh (lihat tabel dibawah ini)

u C1

s (%) Keterangan

s = 4 u 2 cos - 4 u 2

C1 C1 s = Rendemen aliran cara

analisis(%) U = kecepatan keliling sudu

(m/det) C1 = kecepatan mutlak masuk

(m/det)

U U

C1

1 C2

Dari s = C12– C1

2 cara grafis C1

s = (2 u)2 2u = cos C1

2 C1 smax = cos2

smax = cos2

Page 8: Bab 2 turbin uap

0 0,1 0,2 0,3 0,4

0,47 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,94

0 33,6 59,2 76,8 86,4 88,4 8,8

81,6 67,2 44,8 14,4

0

Sudut pipa pancar = 200 - Rendemen maximum - Bentuk kurva adalah parabola

7) Diagram H – S (Entalpy – Entropy)

s = 4 u cos - 4 u 2 C1 C1

u C1

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

0,2 0,4 0,6 0,8

0,47

88,4

Gambar. 7

Page 9: Bab 2 turbin uap

- Bila air dipanaskan dari semula dengan suhu misalnya 300 C hingga 1000 C,

maka pada suhu 1000 C, maka pada suhu 1000 C tersebut air berobah bentuk menjdai uap bash, dimana uapnya sendiri masih mengandung butir-butir air panasnya.

- Selanjutnya dinaikkan lagi hingga 1000 C tanpa adanya kenaikkan lagi hingga

1000 C tanpa adanya kenaikkan suhu, panas yang terbentuk disebut panas penguapan latent (adanya penambahan panas tanpa kenaikan suhu).

- Pada kondisi 1000 C terakhit tersebut uapnya berobah bentuk menjadi uap

jenuh, dimana uapnya sama sekali tanpa megandung air (kadar air = 0% sedang kadar uap = 100%).

- Dari shu 1000 C kedua, uap dipanaskan lagi hingga 5000 C, uap terakhir ini

berobah bentuk menjadi uap panas lanjut (uap kering). Perobahan bentuk suatu zat disebut AGREGASI Air berobah bentuk dari semula air uap panas lanjut.

- Untuk lebih jelasnya keadaan Agregasi tersebut ditangkan dalam diagregasi. Diagram AGREGASI seperti dibawah ini :

Kejadian Agregasi tersebut dituangkan dlam diagram H – S (entalpy – Entrapi), diagram itu menyajikan besarnya entalpi uap pada tahunan dan suhu tertetu. Sebagai sumbu horizontal (absis) ditetapkan entalpy, sedang sumbu vertical (ordinat) ditetapkan entalpi uap.

Q1 Q2 Q3

Zat Cair

Suhu

5000 C

Uap panas lanjut

Uap jenuh 1000 C Uap Basah

300C Panas

Ho = H1 – H2 Ho = 3332 – 2612 Ho = 720 kj/kg

Isobar

H

t = 4000 C isotherm

P2 = 1 bar

Isentropis

E Daerah

A Ho = H1 – H2

Atau kj/kg

32 kj/kg = H1

H2 = 2612 kj/kg

Page 10: Bab 2 turbin uap

Dalam H – S diagram dicantumkan garis-garis yaitu :

a. Garis isobar melengkung keatas, adalah garis-garis yang menghubungkan

titik-titik yang tekanannya sama. b. Garis isothram melengkung kebawah, adalah garis-garis yang

menghubungkan titik-titik suhunya sama. c. Garis isopyscram melengkung kebawah, adalah garis-garis yang

menghubugkan titik-titk yang kadar uapnya sama. d. Garis isentelpis sejajar sumbu entropy adalah garis-garis yang

menghubungkan titik-titik yang entalpinya sama. e. Garis isentropis tegak lurus sumbu entropy adalah garis-garis yang

menghubungkan titik-titik yang entropynya sama.

Cara menggunakan H - S diagram

a. Isobar p = 30 bar berpotongan dengan isotherm t = 4000 C dititik A, tarik melalaui A garis tegak lurus sumbu entalpi, menentukan H1 = 3332 kj/kg uap (H1 = entalpi uap panas lanjut).

b. Isobar p = 30 bar berpotongan dengan kadar uap x = 100% dititk B, tarik garis melalui B tegak lurus sumbu entalpi, menentukan entalpi jenuh = Huj = 2803 kj/kg uap.

(kj/kg0 C

2805 kj/kg = hub

2803 kj/kg = hub 2441 kj/kg = hub

Gambar. 9

Page 11: Bab 2 turbin uap

c. Isobar p = 30 bar berpotongan dengan kadar x = 90 % dititik c, tarik garis melalui c tegak lurus sumbu entalpi, menentukan entalpi uap basah = 2803 kj/kg uap.

d. Isobar p = 30 bar berpotongan dengan x = 80 % dititik D, tarik garis melalui D tegak lurus sumbu entalpi, menetukan entalpi uap basah = 2441 kj / kg uap.

e. Untuk menetukan jatuh kalor theritis Ho, maka Ho = H1 – H2 dimana H1 = 3332 kj/kg uap dan H2 didapat dari garis isentropis melalui titik A dan garis ini memotong isobar p = 1 bar dititik E, tarik garis melalui D tegak lurus sumbu entalpi, H2 = 2612 kj/kg uap, sehingga Ho = H1 – H2 = 3332 – 2612 = 720 kj/kg uap.

Entalpi dapat juga dicari di TABEL UAP, namun garis isentropis tidak tercantum dalam tabel uap tersebut, sehinggsa H2 pada butir e diatas tidak dapat dicari di tabel uap.

8) Melukis profile sudu jalan symentris *setangkup) turbin Aksi Untuk melukis propile sudu jalan baik ½ pasang maupun 1 pasang atau 2 buah sudujalan harus diketahui - Sudut sudu jalan sisi masuk 1 = 2 - Lebar sudu b - Lebar sudu t Dan harus diingat bahwa kecepatan relatif sisi masuk W1 menyinggung penggung sudu, begitu juga kecepatan relatif sisi keluar w2 menyinggung punggung sudu. Garis melukis

2

1

B A

Punggung Sudu

Dada Sudu

D

F E

W1

W2

Page 12: Bab 2 turbin uap

- Lebar sudu b ditentukan sembarang - Bagi dua lebar sudu b - Melalui titik A lukis sudut sudujalan sisi masuk 1 - Melalui titik B lukis sudut sudu jalan sisi keluar 2 - Tarik garis AC W1 dan tarik garis W2 (garis AC dan BC berpotongan di titik C)

dan W1 dan W2 berpotongan di G\. - Tempatkan titik jangka dititik C, buat lengkung dada sudu dengan jari-jari AC = BC =

R - Dengan demikian lengkung dada sudu terlukis - Tentukan tusuk = t = CD - Tarik garis DELW, dan tarik garis DF W1 dan tarik garis DF W2 - Tempatkan titik jangka di titik D, buat garis lengkung punggung sudu dengan jari-jari

DE = DF = r - Dengan demikian lengkung punggung sudu terlukis - Prefile sudu jelas terlukis sebanyak ½ pasang = 1 buah - Dengan cara yang samaprofile sudu jelas lukis lagi diatasnya sebanyak ½ sepasang

= buah lagi sehingga jumlah sudu jelas = 1 pasang atau 2 buah sudu jelas. 9. Evaluasi hasil pembelajaran :

Gambar. 10 lukisan sudu jalan

Page 13: Bab 2 turbin uap

1. Sebutkan fungsi sudu jalan dan bentuk sudu jalan 2. Sebutkan dan lukis sudu jalan serta sebutkan bagian-bagiannya 3. Ada berapa kecepatan uap disekitar uap sudu jalan yang sedang berputar,

jelaskan secara rinci. 4. Gambarkan skets sederhana sebuah sudu jelas yang tempatkan segi tiga

kecepatan sisi masuk dan sisi keluar 5. Gambarkan segi tiga kecepatan turbin kerja biasa dan kerja sebaik-baiknya dan

berapa rendemen aliran-alirannya 6. Tuliskan rumus rendemen aliran dipandang dari kecepatan uap dan dipandang

dari jatuh kalor, jelaskan rumus-rumus tersebut 7. Gambarkan grafik (kurva) rendemen aliran turbin aksi (data tentukan sendiri) 8. Lukis profile 1 pasang sudu jalan (data tentukan sendiri)

BAB – II

JENIS – JENIS TURBIN UAP

Turbin uap dikelompokkan kepada :

c. Turbin Aksi (tekanan roda) adalah turbin bila tekanan uap didepan dan dibelakang sudu jalan sama besarnya. Tekanan uap tersebut sama besarnya kedua bentuk dari penampang sudu jalan tersebut setangkup (symentris).

d. Turbin Reaksi (tekanan lebih) adalah turbin bila tekanan uap didepan dan dibelakang sudu jalan tidak sama besarnya atau tekanan uap didepan sudu jalan lebih besar dari pada dibelakang sudu jalan. Hal tersebut juga terjadi karena pengaruh bentuk penampang sudu jalan yang tidak setangkup (asymentris)

2. Bentuk Sudu Jalan c. Bentuk symentris (setangkup) ialah bila sudut jalan sisi masuk (< 1) sama

besar dengan sudut sudu jalan sisi keluar (< 2) bentuk sudu jalan ini dijumpai pada turbin aksi.

Dada

Sudu

2

1

Penampung

Sudu

< 1 = <

2

Page 14: Bab 2 turbin uap

d. Bentuk asymentris (tidak setangkup) ialah bila sudu jalan sisi masuk (< 1) tidak

sama besar dengan sudut jalan sisi keluar (<2) atau bentuk sudu jalan ini dijumpai pada turbin Reaksi.

4. Karakteristik Turbin Aksi dan Reaksi

c. Turbin aksi (contohnya : de laval, curtis, zolley dan curtis-zolley) - Saat uap mengalir dipancar tekanan uap berkurang sedangkan saat mengalir

di sudu jalan sama besarnya (tetap). - Saat mengalir di pipa pancar kecepatannya uap bertambah, saat mengalir di

sudu jalan berkurang. - Bentuk sudu symentris (setangkup). - Usaha yang ditimbulkan didapat dari gaya-gaya aksi yang bekerja pada sudu

jalan yang melengkung.

d. Turbin reaksi (contohnya : Person dan Curtis-Person) - Saat mengalir di sudu antar tekanan uap berkurang dan di sudu jalan juga

berkurang. - Saat mengalir di sudu antar kecepatan uap bertambah dan di sudu jalan

berkurang. - Bentuk sudu jalan adalah asymentris (tidak setangkup). - Usaha yang ditimbulkan didapat dari gaya-gaya aksi dan gaya reaksi yang

bekerja pada sudu jalan yang melengkung. 5. Bagian-bagian utama Turbin Uap adalah : Pipa pancar sudu jalan rotor dan

sudu balik.

b. Pipa Pancar : 5. Fungsinya : - Pengubah aliran uap masuk ke sudu jalan supaya

supply uap betul-betul efektif.

Gambar . 2

< 1 > <2

Dada Sudu

1

2

Punggung Sudu

< 1 = <2 atau

< 1 > <2

Gambar. 3

Page 15: Bab 2 turbin uap

- Perobah tenaga panas menjadi tenaga kecepatan uap (rumus zeuner).

6. Bentuknya : - Bentuk Lurus

- Bentuk cembung (sonvergency)

- Bentuk cekung (disverygency)

- Bentuk cembung-cekung (convergency – disverygency)

7. Rumus Kontiniutas

Dimana : Gu = pemakaian uap dalam kg/detik

= volume jenis uap dalam m3/kg A = penampang pipa pancar dalam m2

c = kecepatan uap yang mengalir dalam m/detik D = diameter pipa pancar dalam m H1 = Entalpi uap keluar pipa pancar dalam kcal/kg atau kj/kg H2 = Entalpi uap keluar pipapancar dalam kcal/kg atau kj/kg

Penampang pipa pancar

Rumus kontiniutas tersebut berlaku pada pipa pancar dipenampang sisi masuk, penampang sisi keluar dan penampang kritis (ditengah-tengah)

- Penampang sisi masuk, Gu1 . 1 = 0,785 D1

2 . C1

- Penampang sisi keluar, Gu1 . 1 = 0,785 D12 . C1 dimana

C2 = C1 + 44,7 H1 – H2

- Penampang tengah Gu3 . 3 = 0,785 D3 2. C3 dimana

C3 = C1 + 44,7 H1 – H2

2 8. Rumus Zeuner (menggunakan Satuan International) Energi kinetis = Gu C1

2 …….. (kgm) …. 1 2g Energi kinetis = Gu. Ho .. (kj) = Gu.Ho …(kcal) = Gu.Ho.427…(kgm) 2 4,187 4,187

Uap masuk

Uap keluar

Gambar. 4 Bentuk-bentuk Pipa Pancar

Gu. = A.c

A = 0.785 D2

Page 16: Bab 2 turbin uap

Jadi 1 dan 2 maka : Dimana : C1 = Kecepatan mutlak masuk pipa pancar (m/detik) Ho = Jatuh kalor theoritis (kj/kg uap)

c. Sudu Jalan - Sudu jalan adalah bagian-bagian utama turbin yang bergerak, sudu jalan

berhubungan dengan Roda jalan untuk memutar poros turbin. - Fungsi sudu jalan untuk menampung uap menggerakkan Roda jalan. - Bentuk sudu jalan dikelompakkan kepada sudu symentris pada turbin aksi dan

sudu asymentris pada turbin reaksi. - Bagian-bagian sudu jalan adalah dada sudu punggung sudu, lebar sudu dan

jarak antar sudu (tusuk). Skets sederhana dari sudu jalan symentris pada turbin aksi Punggung sudu

Gu . C12 = Gu.Ho.427 2g 4,187 4,187. C1

2 = 2g. Ho. 427 4,187. C1

2 = 2.9,81. Ho. 427 C1

2 = 2.9,81. Ho. 427 4,187 C1 = 2.9,81.427.Ho 4,187 2000,8932 Ho

C1 = 44,7 VHo

2

1

A

1 2

B A

Gambar. 5

1 = Sudut sudu Jalan sisi masuk.

2 = Sudut sudu jalan sisi keluar.

Symetris : 1 = 2

Page 17: Bab 2 turbin uap

2. Kecepata-kecepatan Uap dan segi tiga kecepatan

Pada saat sudu jalan berputar, sekali gas secara serentak terdapat 3 (tiga) kecepatan yang terjadi disekitar sudu jalan tersebut aitu : - Kecepatan mutlak ialah kecepatan uap terhadap bidang diam (uap mengalir

didalam pipa pancar) - Kecepatan Relay ialah kecepatan uap terhadap bidang ang bergerak (uap

memutar sudu jalan) - Kecepatan keliling ialah kecepatan berputarnya sudu jalan selanjutnya ke 3

(tiga) kecepatan tersebut membentuk segi Tiga kecepatan, dimana terdapat 2 (dua) segi tiga yang terjadi yaitu pada sisi

masuk dan sisi keluar dari sudu jalan. Sedangkan sudut pancaran uap (sudut uap) adalah sudut yang dibentuk kecepatan mutar C1 dengan kecepatan keliling U.

Sudut sudu jalan adalah sudut yang dibentuk kecepatan relatif w1 dangan kecepatan keliling U.

Segi kecepatan tersebut seperti skets dibawah ini Sisi masuk :

W1 = kecepatan masuk relatif sisi masuk menyinggung pungung sudu. U = kecepatan keliling sisi masuk tegak lurus penampang sudu. C1 = kecepatan mutlak sisi masuk. = sudut pemanas uap dibentuk antara kecepatan mutlak C1 dengan U. 1 = sudut sudu jalan sisi masuk dibentuk antara kecepatan relatif W1 dengan U. arah panah : - C1 dan U saling anak panah bertemu atau saling tutup menutup). - arah panah W1 kearah U. Sisi keluar : W2 = kecepatan relatif sisi keluar menyinggung punnggung sudu U = kecepatan keliling sisi keluar tagak lurus penampang sudu C2 = kecepatan mutlak sisi keluar

C1

Segi 3 kecepatan sisi keluar

U

U

1

1

W2

U

C2

Punggung

sudu

W1

U

Dada sudu

Page 18: Bab 2 turbin uap

Dalam menyelesaikan soal-soal turbin, segi 3 kecepatan sisi masuk dan sisi keluar digabung dalam satu segi 3 saja. 9) Segi tiga kecepatan kerja biasa Atau sisi-sisi segi itga kecepatan didapat dari cara grafis (dengan skala) artinya besar kecepatan-kecepatan tersebut digambar dengan skala kecepatan yang ditentukan sendiri. 10) Rendemen aliran kerja biasa dengan kecepatan-kecepatan cara grafis

Rendemen aliran adalah perbandingan usaha yang berguna disudu jalan terhadap usaha yang diberikan, dapat ditulis : s = A1 – A2 dimana A1 = usaha yang diberikan A1 A2 = usaha yang terbuang A1 – A2 = usaha yang berguna s = ½ mC1

2 – ½ mC22 dimana m = masa uap yang mengalir

½ m C12

s = ½ m (C12 – C2

2) atau ½ m C1

2

dimana : s = Rendemen aliran dalam % C1 = Kecepatan mutlak masuk pipa pancar (m/detik) C2 = Kecepatan mutlak keluar sudu jalan (m/detik)

Sisi Keluar

Bila turbin biasa, maka segi tiga kecepatannya adalah segitiga tumpul dimana besar sisi-sisi segi tiga dapat dihitung dengan cara analisi (dihitung)

C1 = 44,7 Ho u = D W1

2 = C12 + 42 – 2 uc1 cos (rumus cosinus)

C22= C1

2 +(2u)2 – 2.2u C1 Cos (rumus cosinus)

Arah panah : C1 dan U arah panahnya saling bertemu (tutup menutup)

W1 dan W2 arah panahnya kearah U C2 dan U arah panahnya salingbertemu

s = C12 – C2

2

C12

s = Ho – Hu Ho

Hu = C2 2 X 44,7

Sisi Masuk W1=W2

2

Page 19: Bab 2 turbin uap

Dimana : Hu= Panas terbang keluar turbin (kj/kguap) X = jumlah tingkat 11) Rendemen aliaran kerja biasa dengan kecepatan-kecepatan secara analitis.

Dari s = C1

2– C22 C22 = C1

2 +(2u)2– 2.2u C1 Cos (rumus cosinus) C22 = C1

2 + 4u – 4 uC1 Cos s = C1

2– (C12 + 4u2 – 4 uC1 Cos )

C12

s = C12– C1

2 + 4u2 – 4 uC1 Cos = 4u2 – 4 uC1 Cos C1

2 C12

s = 4u C1 Cos – 4u2

C12

s = 4u C1 Cos – 4u2 C1

2 C12

s = C12

C12

12) Rendemen aliran turbin aksi kerja sebaik-baiknya (kerja maximal) Atau dari s = 4 u cos - 4 u 2 cara analisis

C2

C1

W1=W2

2

Bentuk segi 3 kecepatan turbin kerja biasa adalah segi 3 tumpul, sehingga untuk mencari kecapatan W1=W2 dan C2 kita hanya menggunakan rumus Cosinus (cara analitis).

Sama-sama pembilang dan penyebutnya dibagi C1

2

s = 4 u 2 cos - 4 u 2

C1 C1 s = Rendemen aliran cara

analisis(%) U = kecepatan keliling sudu

(m/det) C1 = kecepatan mutlak masuk

(m/det)

U U

C1

1 C2

Dari s = C12– C1

2 cara grafis C1

s = (2 u)2 2u = cos C1

2 C1 smax = cos2

Page 20: Bab 2 turbin uap

C1 C1

Dimana 2 u = cos atau U = ½ cos C1 C1

s = 4 (½ cos ) cos - 4(½ cos )2

s = 4. ½ cos . cos - 4. ¼ cos2

= 2 cos2 - cos2

13) Grafik (kurva) Rendemen Aliran turbin Aksi Dari s = 4 u cos - 4 u 2 , bila u ditetapkan antara o hinga 1 dan

C1 C1 C1

Tetap, maka s akan berubah-ubah Contoh (lihat tabel dibawah ini)

u C1

s (%) Keterangan

0 0,1 0,2 0,3 0,4

0,47 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

0,94

0 33,6 59,2 76,8 86,4 88,4 8,8

81,6 67,2 44,8 14,4

0

Sudut pipa pancar = 200 - Rendemen maximum - Bentuk kurva adalah parabola

smax = cos2

60

70

80

90

100

88,4

Page 21: Bab 2 turbin uap

14) Diagram H – S (Entalpy – Entropy)

- Bila air dipanaskan dari semula dengan suhu misalnya 300 C hingga 1000 C, maka pada suhu 1000 C, maka pada suhu 1000 C tersebut air berobah bentuk menjdai uap bash, dimana uapnya sendiri masih mengandung butir-butir air panasnya.

- Selanjutnya dinaikkan lagi hingga 1000 C tanpa adanya kenaikkan lagi hingga

1000 C tanpa adanya kenaikkan suhu, panas yang terbentuk disebut panas penguapan latent (adanya penambahan panas tanpa kenaikan suhu).

- Pada kondisi 1000 C terakhit tersebut uapnya berobah bentuk menjadi uap

jenuh, dimana uapnya sama sekali tanpa megandung air (kadar air = 0% sedang kadar uap = 100%).

- Dari shu 1000 C kedua, uap dipanaskan lagi hingga 5000 C, uap terakhir ini

berobah bentuk menjadi uap panas lanjut (uap kering). Perobahan bentuk suatu zat disebut AGREGASI Air berobah bentuk dari semula air uap panas lanjut.

- Untuk lebih jelasnya keadaan Agregasi tersebut ditangkan dalam diagregasi. Diagram AGREGASI seperti dibawah ini :

s = 4 u cos - 4 u 2 C1 C1

u C1

10

Suhu

5000 C

Uap panas lanjut

Uap jenuh 1000 C Uap Basah

Page 22: Bab 2 turbin uap

Kejadian Agregasi tersebut dituangkan dlam diagram H – S (entalpy – Entrapi), diagram itu menyajikan besarnya entalpi uap pada tahunan dan suhu tertetu. Sebagai sumbu horizontal (absis) ditetapkan entalpy, sedang sumbu vertical (ordinat) ditetapkan entalpi uap.

Dalam H – S diagram dicantumkan garis-garis yaitu :

Q1 Q2 Q3

Zat Cair

Ho = H1 – H2 Ho = 3332 – 2612 Ho = 720 kj/kg

Isobar

H

t = 4000 C isotherm

P2 = 1 bar

Isentropis

E Daerah kering

Daerah jenuh

Isentropis

Daerah Basah (Cair)

1,31 1,39

1,48

D

C

B

A Ho = H1 – H2

1,65 S

(kj/kg0 C

X = 80%

X = 90 %

X = 100 %

Atau kj/kg

32 kj/kg = H1

H2 = 2612 kj/kg

2805 kj/kg = hub

2803 kj/kg = hub 2441 kj/kg = hub

Gambar. 9

Page 23: Bab 2 turbin uap

f. Garis isobar melengkung keatas, adalah garis-garis yang menghubungkan titik-titik yang tekanannya sama.

g. Garis isothram melengkung kebawah, adalah garis-garis yang menghubungkan titik-titik suhunya sama.

h. Garis isopyscram melengkung kebawah, adalah garis-garis yang menghubugkan titik-titk yang kadar uapnya sama.

i. Garis isentelpis sejajar sumbu entropy adalah garis-garis yang menghubungkan titik-titik yang entalpinya sama.

j. Garis isentropis tegak lurus sumbu entropy adalah garis-garis yang menghubungkan titik-titik yang entropynya sama.

Cara menggunakan H - S diagram

f. Isobar p = 30 bar berpotongan dengan isotherm t = 4000 C dititik A, tarik melalaui A garis tegak lurus sumbu entalpi, menentukan H1 = 3332 kj/kg uap (H1 = entalpi uap panas lanjut).

g. Isobar p = 30 bar berpotongan dengan kadar uap x = 100% dititk B, tarik garis melalui B tegak lurus sumbu entalpi, menentukan entalpi jenuh = Huj = 2803 kj/kg uap.

h. Isobar p = 30 bar berpotongan dengan kadar x = 90 % dititik c, tarik garis melalui c tegak lurus sumbu entalpi, menentukan entalpi uap basah = 2803 kj/kg uap.

i. Isobar p = 30 bar berpotongan dengan x = 80 % dititik D, tarik garis melalui D tegak lurus sumbu entalpi, menetukan entalpi uap basah = 2441 kj / kg uap.

j. Untuk menetukan jatuh kalor theritis Ho, maka Ho = H1 – H2 dimana H1 = 3332 kj/kg uap dan H2 didapat dari garis isentropis melalui titik A dan garis ini memotong isobar p = 1 bar dititik E, tarik garis melalui D tegak lurus sumbu entalpi, H2 = 2612 kj/kg uap, sehingga Ho = H1 – H2 = 3332 – 2612 = 720 kj/kg uap.

Entalpi dapat juga dicari di TABEL UAP, namun garis isentropis tidak tercantum dalam tabel uap tersebut, sehinggsa H2 pada butir e diatas tidak dapat dicari di tabel uap.

15) Melukis profile sudu jalan symentris *setangkup) turbin Aksi Untuk melukis propile sudu jalan baik ½ pasang maupun 1 pasang atau 2 buah sudujalan harus diketahui - Sudut sudu jalan sisi masuk 1 = 2 - Lebar sudu b - Lebar sudu t

Page 24: Bab 2 turbin uap

Dan harus diingat bahwa kecepatan relatif sisi masuk W1 menyinggung penggung sudu, begitu juga kecepatan relatif sisi keluar w2 menyinggung punggung sudu. Garis melukis

2

1

A

1 2

B A

Gambar. 10 lukisan sudu jalan

Punggung Sudu

Dada Sudu

D

F E

B

W1

W2

Lebar Sudu = b

C W1

W2

Page 25: Bab 2 turbin uap

- Lebar sudu b ditentukan sembarang - Bagi dua lebar sudu b - Melalui titik A lukis sudut sudujalan sisi masuk 1 - Melalui titik B lukis sudut sudu jalan sisi keluar 2 - Tarik garis AC W1 dan tarik garis W2 (garis AC dan BC berpotongan di titik C)

dan W1 dan W2 berpotongan di G\. - Tempatkan titik jangka dititik C, buat lengkung dada sudu dengan jari-jari AC = BC =

R - Dengan demikian lengkung dada sudu terlukis - Tentukan tusuk = t = CD - Tarik garis DELW, dan tarik garis DF W1 dan tarik garis DF W2 - Tempatkan titik jangka di titik D, buat garis lengkung punggung sudu dengan jari-jari

DE = DF = r - Dengan demikian lengkung punggung sudu terlukis - Prefile sudu jelas terlukis sebanyak ½ pasang = 1 buah - Dengan cara yang samaprofile sudu jelas lukis lagi diatasnya sebanyak ½ sepasang

= buah lagi sehingga jumlah sudu jelas = 1 pasang atau 2 buah sudu jelas. 9. Tugas Mandiri :

1. Sebutkan fungsi sudu jalan dan bentuk sudu jalan 2. Sebutkan dan lukis sudu jalan serta sebutkan bagian-bagiannya 3. Ada berapa kecepatan uap disekitar uap sudu jalan yang sedang berputar,

jelaskan secara rinci. 4. Gambarkan skets sederhana sebuah sudu jelas yang tempatkan segi tiga

kecepatan sisi masuk dan sisi keluar 5. Gambarkan segi tiga kecepatan turbin kerja biasa dan kerja sebaik-baiknya dan

berapa rendemen aliran-alirannya 6. Tuliskan rumus rendemen aliran dipandang dari kecepatan uap dan dipandang

dari jatuh kalor, jelaskan rumus-rumus tersebut 7. Gambarkan grafik (kurva) rendemen aliran turbin aksi (data tentukan sendiri) 8. Lukis profile 1 pasang sudu jalan (data tentukan sendiri)