• Tidak ada hasil yang ditemukan

Perancangan Dan Simulasi Aliran Fluida Pada Turbin Uap Siklus Rankine Organik Dengan Daya Output 110 KW

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2016

Membagikan "Perancangan Dan Simulasi Aliran Fluida Pada Turbin Uap Siklus Rankine Organik Dengan Daya Output 110 KW"

Copied!
143
0
0

Teks penuh

(1)

PERANCANGAN DAN SIMULASI ALIRAN FLUIDA PADA

TURBIN UAP SIKLUS RANKINE ORGANIK DENGAN DAYA

OUTPUT 110 KW

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan Untuk Melengkapi

Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

MAYCOLD MANURUNG NIM. 050401063

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

PERANCANGAN DAN SIMULASI ALIRAN FLUIDA PADA

TURBIN UAP SIKLUS RANKINE ORGANIK DENGAN DAYA

OUTPUT 110 KW

MAYCOLD MANURUNG

NIM. 050401063

Telah diperiksa dan disetujui dari hasil seminar Tugas Skripsi Priode Ke-586 tanggal 23 oktober 2010

Disetujui Oleh:

Dosen Pembanding I Dosen Pembanding II

Ir.A.Halim Nst,Msc

(3)

PERANCANGAN DAN SIMULASI ALIRAN FLUIDA PADA

TURBIN UAP SIKLUS RANKINE ORGANIK DENGAN DAYA

OUTPUT 110 KW

MAYCOLD MANURUNG NIM. 05 0401 063

Diketahui / Disahkan : Disetujui :

Departemen Teknik Mesin Dosen Pembimbing,

Fakultas Teknik USU

Ketua,

Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri Tulus Burhanuddin, ST, MT NIP. 196412241992111001 NIP. 197209232000121003

(4)

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK USU M E D A N

TUGAS SKRIPSI

N A M A : MAYCOLD MANURUNG

N I M : 0 5 0 4 0 1 0 6 3

MATA PELAJARAN : TERMODINAMIKA

SPESIFIKASI :

DIBERIKAN TANGGAL : 05 / 07 / 2010 SELESAI TANGGAL : 07 / 10 / 2010

MEDAN,05/07/2010

KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN, DOSEN PEMBIMBING,

DR.ING IR.IKHWANSYAH ISRANURI

NIP. 196412241992111001 NIP. 197209232000121003

TULUS BURHANUDDIN, ST, MT

Rancanglah sebuah turbin uap satu tingkat

penggerak generator untuk keperluan siklus rankine

organik dengan daya output sebesar 110 kW. Buat

perhitungan rancangan dan pemilihan jenis turbin.

Kemudian simulasikan:

- Bentuk sudu -

- Aliran fluida pada rotor

dengan mengunakan program CFD.

AGENDA : 889/TS/2010

DITERIMA TGL : 04/07/2010

(5)

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK U.S.U.

KARTU BIMBINGAN

MEDAN

No. : 889 / TS / 2010

TUGAS SARJANA MAHASISWA

Sub. Program Studi : Konversi Energi / Teknik Produksi Bidang Studi : Termodinamika I

Judul Tugas : PERANCANGAN DAN SIMULASI ALIRAN FLUIDA PADA TURBIN UAP SIKLUS RANKINE ORGANIK DENGAN DAYA OUTPUT 110 KW

Diberikan Tgl. : Selesai Tgl: Dosen Pembimbing : Tulus Burhannuddin, ST, MT Nama Mhs: Maycold M

N.I.M : 050401063

NO Tanggal KEGIATAN ASISTENSI BIMBINGAN

Tanda Tangan Dosen Pemb. 1. 05-07-2010 Spesifikasi Tugas Akhir

2. 27-07-2010 Analisa Termodinamika 3. 29-07-2010 BAB I

4. 15-08-2010 BAB II 5. 18-08-2010 BAB III

6. 03-09-2010 Perbaiki BAB III 7. 17-09-2010 BAB IV

8. 23-08-2010 Perbaiki BAB IV 9. 28-08-2010 Lanjut BAB V 10. 24-09-2010 Perbaiki BAB VI 11. 05-10-2010 Kesimpulan 12. 07-10-2010 ACC Seminar 13.

14. 15. 16.

CATATAN : Diketahui,

1. Kartu ini harus diperlihatkan kepada Dosen Ketua departemen TeknikMesin

Pembimbing setiap Asistensi F.T U.S.U 2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapi.

3. Kartu ini harus dikembalikan ke Jurusan, bila kegiatan Asistensi telah selesai.

(6)

KATA PENGANTAR

Pujian dan rasa syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena atas berkat karunia-Nya, Skripsi ini dapat selesai dengan baik. Skripsi ini diajukan untuk melengkapi syarat dan melengkapi studi untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada jenjang pendidikan sarjana (S1) menurut kurikulum Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Skripsi ini membahas tentang perancangan turbin uap satu tingkat untuk keperluan siklus rankine organik, yang berjudul , “ PERANCANGAN DAN SIMULASI ALIRAN FLUIDA PADA TURBIN UAP SIKLUS RANKINE ORGANIK DENGAN DAYA OUTPUT 110 KW”.

Dengan terselesainya Skripsi ini, pada kesempatan ini Penulis mengucapkan terima-kasih yang sebesar-besarnya kepada :

1. Orang Tua dan seluruh keluarga tercinta yang telah memberikan dukungan baik moril maupun materil kepada penulis tanpa pamrih.

2. Bapak Dr,Eng Himsar Ambarita ST, MT dan Tulus Burhannuddin, ST, MT. selaku dosen pembimbing Skripsi yang telah meluangkan waktu dan pikiran untuk membimbing penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini. 3. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikhwansyah Isranuri selaku Ketua Departemen Teknik

Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara .

4. Bapak Tulus Burhanuddin, ST, MT selaku Sekretaris Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara .

5. Seluruh Staf Pengajar dan Pegawai di Lingkungan Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

6. Kepada Daniel Sipayung, Diki Waldi Nababanyang, Ego Sinaga telah membantu terselesaikannya skripsi ini.

7. Ucapkan terima-kasih kepada semua mahasiswa Teknik Mesin umumnya, dan khususnya sesama rekan-rekan stambuk 2005.

Dalam menyelesaikan Tugas ini penulis telah mencoba semaksimal mungkin guna tersusunnya Skripsi ini. Saya mengharapkan kritik dan saran dari semua pihak yang bersifat membangun. Akhir kata, Penulis mengharapkan semoga Skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.

Medan, Oktober 2010 Penulis,

(7)

ABSTRAK

Perancangan turbin uap satu tingakat dengan menggunakan fluida kerja organik yang ramah lingkungan, sebagai fluida dalam skripsi ini digunakan Novec 649. Melakukan perancangan awal siklus rankine dan penentuan data awal keadaan. Melakukan perhitungan segitiga kecepatan sebagai perhitungan mula yang selanjutnya menghitung kerugian-kerugian uap saat masuk turbin yang terdiri dari kerugian internal dan external. Selanjutnya merancang bagian-bagian utama turbin satu tingkat yang terdiri dari jenis nosel, dimensi nosel, dimensi sudu gerak.

Dari hasil perhitungan dimensi nosel dan sudu gerak mulai menggunakan

software gambar AutoCAD untuk membuat gambaran nosel dan sudu gerak

kemudian melakukan simulasi awal dengan menggunakan software Gambit untuk membuat bentuk sudu gerak dan bentuk sederhana dari nosel dan sudu gerak pada turbin sesuai dengan data perhitungan awal.

Hasil geometri yang telah berhasil di gambar di software Gambit kemudian di dimulasikan dengan menggunakan software fluent dengan menggunakan semua data awal hasil perhitungan mulai dari data uap Novec 649 masuk keluar dari nosel dengan seluruh keadaan awalnya. Kemudian melakukan pembatasaan kondisi sesuai dengan kondisi hasil peranacangan turbin uap.

Dari hasil simulasi didapatkan bentuk laju aliran fluida yang masuk turbin dan melalui sudu gerak seperti halnya keadaan saat uap memasuki turbin.

(8)

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN i

EVALUASI SEMINAR SKRIPSI SPESIFIKASI TUGAS v

KARTU BIMBINGAN vi

KATA PENGANTAR vii

ABSTRAK viii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR GAMBAR x

DAFTAR TABEL xv

DAFTAR NOTASI xvi

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang 1

1.2 Tujuan Perancangan 1

1.3 Batasan Masalah 1

1.4 Metodologi Penulisan 2

BAB II TINAJUAN PUSTAKA 2.1 Siklus Renkine Organik 4

2.2 Fluida Organik Berdasarkan Sifat Fisik Pada Lingkungan 5

2.3 Siklus Tenaga Uap pada Steam Power Plant 7

2.4 Pengertian Turbin 9

2.4.1 Tipe Turbin Uap 10

2.5 Cara Kerja Turbin 17

2.5.1 Segitiga Kecepatan Pada Turbin Impuls 18

2.5.2 Kerugian Energi Pada Turbin Uap 22

2.6 Perancangan Nosel Dan Sudu Gerak 27

2.6.1 Perancangan Nosel 27

2.6.1.1 Pemilihan Jenis Nosel 27

2.6.1.2 Penentuan Dimensi Nosel 29

(9)

2.7 Model Matematis 36

2.7.1 Persamaan Atur Aliran Fluida (Governing Equation) 36

BAB III CFD FLUENT DAN PENDEKATAN NUMERIK 3.1 Computational Fluid Dinamycs (CFD) 48

3.1.1 Pengertian Umum CFD 48

3.1.2 Penggunaan CFD 49

3.1.3 Manfaat CFD 50

3.1.4 Proses Simulasi CFD 50

3.1.5 Metode Diskritisasi CFD 51

3.2 Pengenalan FLUENT 52

3.2.1 Struktur Program FLUENT 52

3.2.2 Perencanaan Analisis CFD dan Langkah Penyelesain Masalah Menggunakan FLUENT 53

3.3 Pendekatan Numerik pada CFD FLUENT 56

3.3.1 Ketentuan Matematis 56

3.3.2 Persamaan Kontinuitas, Momentum dan Energi 57

3.3.3 Fisik Aliran Kompressibel 60

3.3.4 Model Turbulensi 60

3.3.5 Persamaan Umum Transport Skalar, Diskritisasi dan Solusi 63

3.3.6 Penyelesaian Persamaan Linear 65

3.3.7 Dasar Penyelesaian Tekanan (Pressure-Based Solver) 65

3.3.8 Diskritisasi (Metode Interpolasi) 67

3.3.9 Pressure Velocity Coupling 68

(10)

BAB IV ANALISA TURBIN UAP

4.1 Data Perancangan 72

4.1.1 Data Rancangan Awal 72

4.1.2 Data Tambahan dan Besaran Teknis 72

4.2 Analisa Termodinamika 73

4.2.1 Perhitungan Laju Massa Uap 75

4.2.2 Efisiensi Termal Siklus 75

4.3 Perhitungan Termodinamik Uap pada Turbin 76

4.3.1 Perhitungan Kondisi Uap Masuk Turbin sebelum Katup Pengatur 77

4.3.2 Perhitungan Kondisi Uap Masuk Turbin setelah Katup Pengatur 77

4.3.3 Perhitungan Kondisi Uap saat Meninggalkan Turbin 78

4.3.4 Penurunan Entalpi Teoritis Uap pada Seluruh Turbin 78

4.4 Perhitungan Dimensi Utama Turbin Uap 78

4.4.1 Perhitungan Segitiga Kecepatan 81

4.4.2 Perhitungan Kerugian Kalor pada Sudu Gerak 83

4.5 Dimensi Nosel Dan Sudu Gerak 87

4.5.1 Dimensi Nosel 87

4.5.2 DimensiSudu Gerak 92

4.6 Proses Simulasi 98

4.7 Data Awal 99

4.8 Kondisi Batas (Boundary Condition) 99

4.9 Kasus yang Disimulasikan 101

4.10 Prosedur Simulasi 102

4.10.1 Membuat Geometri Sudu Turbin dengan Auto CAD dan GAMBIT 102

(11)

4.11 Memasukkan Parameter Simulasi dan

Menjalankan Software CFD FLUENT 105

4.12 Melihat hasil simulasi dengan CFD FLUENT 106

BAB V HASIL DAN ANALISIS SIMULASI

5.1 Pendahuluan 107

5.2 Simulasi Profil Sudu 107

5.2.1 Simulasi Vektor Kecepatan Aliran 108

5.2.2 Simulasi Kontur Tekanan 109

5.2.3 Perbandingan Koefisien Lift (Cl) dan

Koefisien Drag (Cd) 111

5.3 Simulasi Kondisi Steady-State 112

5.3.1 Simulasi Kecepatan Aliran 113

5.3.2 Simulasi Kontur Tekanan 114

BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN

6.1 Kesimpulan 117

6.2 Saran 117

DAFTAR PUSTAKA xvii

(12)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Siklus Rankine Tertutup sederhana 8

Gambar 2.2 Diagram T-s 8

Gambar 2.3 Turbin impuls tingkat tunggal dengan dua tingkat kecepatan dan diagram efisiensinya (Lit.1, hal 80) 11

Gambar 2.4 Penampang turbin impuls tiga tingkat tekanan (Lit.1, hal 89) 12

Gambar 2.5 Penampang turbin reaksi dan diagram efisiensinya (Lit.1, hal 107) 13

Gambar 2.6 Penggabungan sudu turbin uap Impuls dan Reaksi (Lit 11., www.google.com) 14

Gambar 2.7 Tekanan dan kecepatan uap melalui nosel, sudu impuls dan sudu reaksi (Lit 11., www.google.com) 15

Gambar 2.8 Sketsa turbin impuls sederhana (lit 1, hal 5) 17

Gambar 2.9 Nosel dan sudu turbin impuls tampak radial 18

Gambar 2.10 Segitiga kecepatan 19

Gambar 2.11 Proses ekspansi uap melalui ekspansi pengatur Beserta kerugian-kerugian akibat penyempitan (Lit.1, hal 60) 23

Gambar 2.12 Koefisien kecepatan untuk nozel sebagai fungsi tinggi nozel l (Lit.1, hal 61) 24

Gambar 2.13 Celah kebocoran uap tingkat tekanan pada turbin impuls (Lit.1, hal 65) 27

Gambar 2.14 a) Nosel konvergen dan b) Nosel konvergen-divergen (Lit.1, hal 21) 29

Gambar 2.15 Nomenklatur nosel ; a) Nosel konvergen, b) nosel konvergen-divergen (Lit.1, hal 29) 30

Gambar 2.16 Nomenklatur sudu impuls 34

Gambar 3.1 Struktur Komponen Program FLUENT 53

Gambar 3.2 Diagram Alir Prosedur Simulasi 55

Gambar 3.3 Volume control digunakan utnuk mengilustrasikan diskritisasi persamaan transport skalar 64

Gambar 3.4 Volume control satu dimensi 68 Gambar 3.5 Kompatibilitas model pada FLUENT 71

(13)

Diagram for 3MTM NovecTM 649) 73

Gambar 4.2 Segitiga kecepatan sudu gerak 82

Gambar 4.3 Penampang nosel 92

Gambar 4.4 Penampang sudu gerak 97

Gambar 4.5 Uap masuk memutar sudu gerak 98

Gambar 4.6 Profil sudu gerak 99

Gambar 4.7 Kondisi batas profil sudu gerak 100

Gambar 4.8 Kondisi batas profil sudu pengarah dengan sudut arah masuk nosel 100

Gambar 4.9 Kondisi batas nosel-rotor 101

Gambar 4.10 Domain komputasi sudu pengarah dengan sudut arah masuk nosel 103

Gambar 4.11 Mesh profil sudu gerak 104

Gambar 4.12 Mesh domain komputasi nosel 104

Gambar 4.13 Mesh domain komputasi sudu gerak baris (rotor) 105

Gambar 5.1 Vektor kecepatan aliran pada sudu gerak 108

Gambar 5.2 Daerah vektor kecepatan tertinggi pada sudu gerak 109

Gambar 5.3 Kontur tekanan statis pada sudu gerak 110

Gambar 5.4 Garis kontur tekanan statis pada sudu gerak 110

Gambar 5.5 Grafik Cl pada sudu gerak (pembacaan hasil Cl × ) 111

Gambar 5.6 Grafik Cd pada sudu gerak (pembacaan hasil Cd × ) 112

Gambar 5.7 Vektor kecepatan aliran steady tanpa perubahan gerakan rotor 113

Gambar 5.8 Vektor kecepatan tinggi pada upsteam rotor 113

Gambar 5.9 Kontur tekanan 114

Gambar 5.10 Garis kontur tekanan 115

Gambar 5.11 Distribusi Pressure Coefficient pada sudu gerak 115

(14)

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

Tabel 2.1 Formula kimia 5

Tabel 2.2 Sifat fisik Novec 649 6

Tabel 2.3 Perbandingan pengaruh penggunaan Novec 649

dengan fluida organik lainnya terhadap lingkungan 7

Tabel 2.4 Persamaan Konservasi 47

Tabel 2.5 Konstanta model 47

Tabel 4.1 Hasil perhitungan segitiga kecepatan pada

sudu gerak tingkat pertama dengan dua tingkat-kecepatan 82

Tabel 4.2 Hasil perhitungan dimensi nosel 91

Tabel 4.3 Hasil perhitungan sudu 96

(15)

DAFTAR SIMBOL

1. Simbol dari abjad biasa

Simbol Arti Satuan

Luas sisi masuk sudu total

Luas sisi keluar sudu total mm2

b Lebar sudu mm

c1 Kecepatan mutlak uap keluar nosel m/s

c1t Kecepatan uap masuk mutlak teoritis m/s

d Diameter nominal sudu atau rotor mm

dp Diameter poros mm

Go Massa alir uap kg/s

hb Kerugian energi dalam sudu-sudu gerak kJ/kg

he Kerugian energi akibat aliran keluar kJ/kg

hkebasahan Kerugian energi karena kelembaban uap keluar kJ/kg

Ho Nilai penurunan kalor dengan memperhitungkan

kerugian tekanan kJ/kg

Ho’ Nilai penurunan kalor dengan memperhitungkan

kerugian tekanan dan pemipaan buang kJ/kg

Ho,th Nilai penurunan kalor teoritis kJ/kg

po Tekanan awal uap masuk turbin bar

po’ Tekanan uap sebelum nosel bar

(16)

R Jari-jari konis sempurna mm

r1 Jari-jari hub mm

T Temperatur 0

C

z Jumlah sekat labirin buah

2. Simbol dari abjad Yunani (Greek Letters)

Simbol Arti Satuan

α1 Sudut masuk kecepatan uap mutlak ke sudu gerak o

α2 Sudut keluar kecepatan uap mutlak o

β1 Sudut masuk kecepatan relatif uap ke sudu gerak o

ηg Efisiensi generator -

ηm Efisiensi mekanis -

(17)

ABSTRAK

Perancangan turbin uap satu tingakat dengan menggunakan fluida kerja organik yang ramah lingkungan, sebagai fluida dalam skripsi ini digunakan Novec 649. Melakukan perancangan awal siklus rankine dan penentuan data awal keadaan. Melakukan perhitungan segitiga kecepatan sebagai perhitungan mula yang selanjutnya menghitung kerugian-kerugian uap saat masuk turbin yang terdiri dari kerugian internal dan external. Selanjutnya merancang bagian-bagian utama turbin satu tingkat yang terdiri dari jenis nosel, dimensi nosel, dimensi sudu gerak.

Dari hasil perhitungan dimensi nosel dan sudu gerak mulai menggunakan

software gambar AutoCAD untuk membuat gambaran nosel dan sudu gerak

kemudian melakukan simulasi awal dengan menggunakan software Gambit untuk membuat bentuk sudu gerak dan bentuk sederhana dari nosel dan sudu gerak pada turbin sesuai dengan data perhitungan awal.

Hasil geometri yang telah berhasil di gambar di software Gambit kemudian di dimulasikan dengan menggunakan software fluent dengan menggunakan semua data awal hasil perhitungan mulai dari data uap Novec 649 masuk keluar dari nosel dengan seluruh keadaan awalnya. Kemudian melakukan pembatasaan kondisi sesuai dengan kondisi hasil peranacangan turbin uap.

Dari hasil simulasi didapatkan bentuk laju aliran fluida yang masuk turbin dan melalui sudu gerak seperti halnya keadaan saat uap memasuki turbin.

(18)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar belakang

Kebutuhan terhadap energi merupakan hal mendasar yang dibutuhkan

dalam usaha meningkatkan taraf hidup masyarakat. Seiring dengan meningkatnya

taraf hidup serta kuantitas dari masyarakat, maka semakin meningkat juga

kebutuhan akan energi. Pada saat ini kebutuhan energi berhubungan langsung

dengan tingkat kehidupan masyarakat serta kemajuan industrisasi di suatu negara.

Dalam hal ini, energi listrik yang menjadi salah satu bentuk energi yang paling

banyak digunakan oleh masyarakat dalam kehidupan, karena energi listrik dapat

dengan mudah dan efisien diubah ke bentuk energi yang lainnya.

Untuk memenuhi kebutuhan energi yang semakin hari semakin meningkat

perlu diadakannya pemanfaatan energi seperti panas buang dari industri-industri

maupun sumberpanas bumi. Dalam hal ini dapat digunakan pembangkit listrik

dengan menggunakan siklus renkine organik, yang memanfaatkan energi panas

yang tidak terlalu besar di banding siklus rankine yang menggunakan air (H2O)

sebagai fluida kerja.

1.2 Tujuan Perancangan

Adapun tujuan dari penulisan Skripsi antara lain:

Mensimulasikan perancangan turbin uap dengan menggunakan C6 –

fluoroketone sebagai dasar analisa penggunaan Zat organik yang paling efisien

digunakan dalam penggerak turbin uap dengan menggunakan siklus rankine

organik. Dengan kapasitas turbin yang dirancang dapat memenuhi kebutuhan 112

rumah tangga (dengan asumsi tiap rumah tangga menggunakan 850 W ) atau 110

kW.

1.3 Batasan Masalah

Untuk membuat skripsi ini lebih terarah, maka dibuat beberapa batasan

permasalahan. Batasan masalah pada skripsi ini adalah:

(19)

b. Merancang siklus termodinamika yang dapat memenuhi kondisi air

panas, air dingin, dan daya listrik keluaran.

c. Kondisi fluida kerja masuk sebelum memasuki turbin diasumsikan

pada kondisi masih uap jenuh dan keluar dari turbin.

d. Mempelajari teori dasar perencanaan turbin uap untuk tekanan rendah.

e. Mengusulkan beberapa bentuk sudu turbin (blade) dan melakukan

analisis CFD dengan menggunakan salah satu commercial code untuk

mengetahui karakteristik masing-masing blade.

f. Parameter-parameter yang akan dianalisa dengan menggunakan CFD

antara lain bentuk sudu dan sudut masuk uap.

1.4 Metodologi Penulisan

Dalam metodologi penulisan skripsi ini menggunakan tahapan-tahapan

sebagai berikut:

a. Identifikasi

b. Analisis sistem

c. Simulasi sistem

d. Analisis hasil

Tahapan-tahapan yang digunakan pada metodologi ini menggunakan konsep

tahapan yang berurutan dari atas ke bawah. Dimana hasil atau keluaran dari suatu

tahap akan menjadi masukan bagi tahap selanjutnya. Berdasarkan batasan masalah

yang telah ditetapkan, penulisan skripsi ini hanya sampai pada tahap simulasi

(20)

a. Identifikasi

Tahap identifikasi dilakukan dengan melakukan pencarian data awal seperti

spesifikasi turbin uap dan kondisi operasinya, serta penentuan nilai-nilai variabel

yang diperlukan dalam melakukan perhitungan dan analisis masalah.

b. Analisis sistem

Tahap ini dilakukan untuk menganalisis kondisi kerja turbin uap, perhitungan

geometri sudu dan aliran uap khususnya pada sudu tingkat pertama, berdasarkan

kondisi operasi yang diperoleh.

c. Simulasi sistem

Tahap simulasi sistem meliputi proses sebagai berikut :

- Pembuatan model geometri profil sudu dan domain sudu stator dan rotor

beserta meshnya. Perangkat lunak yang digunakan untuk membuat model

adalah AutoCAD sedangkan mesh dibuat dengan GAMBIT. Pembuatan

model dilakukan dengan membuat geometri masing-masing sudu serta

domain sudu stator dan rotor terlebih dahulu, batas-batas permukaan

yang lain seperti inlet, outlet dan permukaan wall didefinisikan

selanjutnya. Mesh dibuat di GAMBIT secara otomatis, dilakukan dengan

pembuatan geometri face terlebih dahulu, kemudian dilanjutkan dengan

penentuan jumlah dan distribusi titik yang membentuk mesh.

- Dimulai dengan melakukan beberapa simulasi terhadap model profil

sudu, hubungan (interface) sudu stator dan rotor dalam kondisi steady,

(21)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Siklus Renkine Organik

Untuk memanfaatkan energi panas berkualitas rendah ada dua siklus

termodinamika yang dapat digunakan untuk melakukan tugas menjadi energi

mekanik atau listrik, yaitu: siklus Rankine Organik dan siklus Kalina. Pada

penulisan skripsi ini, saya hanya fokus pada pengembangan siklus Rankine

Organik. Siklus Rankine Organik adalah suatu siklus tertutup yang menggunakan

fluida kerja organik yang mempunyai titik didih yang jauh lebih rendah dibanding

air pada siklus Rankine konvensional. Komponen utama ORC yang paling

sederhana adalah pompa, evaporator, turbin, kondensor, dan fluida kerja (working

fluid). Sebagai catatan, perbedaan-perbedaan utama siklus Rankine konvensional

dan ORC adalah terletak pada evaporator dan fluida kerja yang digunakan. Jika

siklus Rankine konvensional menggunakan boiler maka ORC menggunakan

evaporator. Meskipun mempunyai fungsi yang sama mengubah fasa dari fluida

kerja dari cair menjadi uap, tetapi bobot kualitas panas sumber energinya berbeda.

Boiler mengubah air menjadi uap dan menjadi uap panas lanjut dengan membakar

bahan bakar atau medium bersuhu tinggi. Sementara evaporator mengubahnya

pada suhu yang relatif lebih rendah, biasanya tanpa pembakaran. Fluida kerja

pada ORC adalah fluida organik yang dapat didefenisikan sebagai fluida yang

berasal dari organisme dan umumnya mengandung unsur karbon. Refrigeran

adalah fluida organik, dan ciri utamanya memiliki titik didih yang jauh lebih

rendah di banding air. Sebagai contoh refrigeran R22 yang sudah mendidih pada

temperatur -400C, sementara pada tekanan yang sama air akan mendidih pada

(22)

2.2 Fluida Organik Berdasarkan Sifat Fisik Pada Lingkungan

Fluida kerja organik merupakan fluida yang bersal dari bahan organik

karena dalam unsur kimianya mengandung ikatan karbon.

Fluida kerja organik akan menentukan efisiensi, performansi siklus, dan

tekanan kerja. Parameter-parameter ini pada akhirnya akan menentukan

spesifikasi yang dibutuhkan oleh komponen-komponen lainnya seperti evaporator,

kondensor, pompa dan turbin. Syarat lain yang harus dipenuhi oleh suatu fluida

kerja ORC adalah harus bersahabat dengan lingkungan dan tidak beracun, serta

tidak mudah terbakar. Mengingat banyaknya syarat tersebut, satu fluida kerja

ORC tidaklah mungkin memenuhi semua syarat tersebut. (Lit.12,hal 1)

Mendapatkan fluida kerja organik yang optimum. Sebagi fluida kerja

organik dalam penulisan skripsi yang saya lakukan menggunkan fluida Novec

649. Novec 649 merupakan fluida organik yang secara fisik bersifat :

- berwarna jernih,

- tidak memiliki bau yang menyengat,

- tidak merusak ozone,

- tidak mudah terbakar.

Berikut

Tabel 2.1 keterangan Novec 649 (Lit.17,hal 1)

Komposisi fluida Novec 649

Dedeca-2-methylpentan-3-satu 99,0 mole %, minimum

(23)

Tabel 2.2 Sifat Fisik Novec 649 (Lit.17,hal 1)

Sifat Fisik Satuan Novec 649

Titik didih 0

C 49

Titik leleh 0

C -108

Berat molekul 316

Temperatur kritis 0

C 169

Tekanan kritis MPa 1,88

Tekanan uap kPa 40

Panas untuk penguapan 88

Berat jenis cairan 1600

Koefisien expansi K-1 0,0018

Viskositas kinematik cST 0,4

Viskositas absolut cP 0,64

Panas jenis J/kg-K 1103

(24)

Tabel 2.3 Perbandingan pengaruh penggunaan Novec 649 dengan fluida organik

lainnya terhadap lingkungan

Sifat fisik yang

mempengaruhi pada

lingkungan.

Novec HFC-245fa HFC-134a

Potensi merusak ozone 0,0 0,0 0,0 0,0

Potensi penyebab

pemanasan global

1 23900 1030 1300

Pengaruh pada atmosfer 0,014 3200 7,6 140

Sumber :

1. World Meteorological Organization (WMO) 1998, Model-Derived Method.

2. Intergovernmental Panel On Climate (IIPCC) 2007 Method, 100 year ITH.

Dalam penggunaannya sebagai fluida kerja Novec 649 merupakan zat yang ramah

lingkungan. berdasarkan hal tersebut dalam skripsi ini memilih Novec 649

sebagagi fluida kerja. (Lit.17,hal 3)

2.3 Siklus Tenaga Uap pada Steam Power Plant

Siklus merupakan rantaian dari beberapa proses yang dimulai dari suatu

tingkat keadaan kemudian kembali ke tingkat keadaan semula dan terjadi secara

berulang. Pada pembangkit tenaga uap, fluida yang mengalami proses-proses

tersebut adalah air. Air berfungsi sebagai fluida kerja. Air dalam siklus kerjanya

mengalami proses-proses pemanasan, penguapan, ekspansi, pendinginan dan

kompresi. Siklus pembangkit tenaga uap yang telah diterima sebagai siklus

standarnya adalah siklus Rankine. Siklus Rankine sederhana terdiri dari empat

komponen utama yaitu pompa, boiler, turbine dan condenser. Skematik siklus

(25)

1 wpump, in

ketel

Pompa 2

q in

q out Kondensor

4

wturb, out Turbin

3

Generator

Gambar 2.1 Siklus Rankine Tertutup sederhana

Siklus ini merupakan siklus tertutup, dimana air dipompa masuk ke boiler,

kemudian di dalam boiler air dipanaskan hingga menjadi uap. Uap yang telah

dihasilkan ini akan memutar steam turbine, didalam steam turbine terjadi

perubahan energi panas yang dibawa uap menjadi energi mekanik berupa putaran

turbin. Setelah uap menggerakkan turbin uap akan masuk ke kondenser untuk

didinginkan dan berubah fasa kembali menjadi air dan kemudian kembali

dimasukkan kedalam boiler.

Untuk mempermudah penganalisaan termodiamika siklus ini,

proses-proses diatas dapat disederhanakan dalam diagram T-s sebagai berikut :

(26)

Siklus Rankine sederhana terdiri dari beberapa proses sebagai berikut :

1 → 2 : Proses pemompaan isentropik didalam pompa.

2 → 3 : Proses pemasukan kalor atau pemanasan pada

tekanan konstan dalam ketel uap.

3 → 4 : Proses ekspansi isentropik didalam turbin.

4 → 1 : Proses pengeluaran kalor pada tekanan konstan.

Maka analisa pada masing-masing proses pada siklus untuk tiap

satu-satuan massa dapat ditulis sebagai berikut:

1) Kerja pompa (WP) = (h2 – h1) = ν (P2 – P1)…...…………...(2.1)

2) Penambahan kalor pada evaporator (Qin) = (h3 – h2)………(2.2)

3) Kerja turbin (WT) = (h3 – h4)………..(2.3)

4) Kalor yang dilepaskan dalam kondensor (Qout) = (h4 – h1)…(2.4)

5) Efisiensi termal siklus

in P T in net th Q W W Q W − = = η ………..(2.5)

2.4 Pengertian Turbin

Turbin asal katanya adalah turbo dari bahasa latin yang artinya adalah

berputar. Turbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi

potensial menjadi energi kinetik dalam nozel dan energi kinetik ini selanjutnya

diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin.

Poros turbin dapat dikopel langsung atau dengan bantuan roda gigi reduksi

yang dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan, turbin uap dapat

digunakan pada berbagai industri seperti untuk pembangkit tenaga listrik.

Berdasarkan fluida yang digunakan turbin diklasifikasikan sebagai:

1. Turbin air

2. Turbin uap

3. Turbin gas

(27)

1. Nozel : Berfungsi untuk mengubah energi potensial fluida

menjadi energi kinetik, dimana terjadi perubahan

kecepatan air aliran fluida ke sudu-sudu.

2. Sudu-sudu : Berfungsi untuk mengubah energi kinetis fluida menjadi

energi mekanik (gerak)

3. Cakram : Berfungsi untuk meneruskan gerakan sudu ke poros,

karena sudu gerak terpasang kuat pada cakram yang

mengalami gaya tangensial.

4. Poros : Berfungsi untuk meneruskan daya dan putaran dari

cakram

5. Rumah turbin : Sebagai tempat pemasangan rotor.

2.4.1 Tipe Turbin Uap

Secara umum tipe turbin uap dapat dibagi ke dalam beberapa kategori,

diantaranya sebagai berikut :

1) Berdasarkan arah aliran uapnya

a) Turbin aksial, yaitu turbin dengan arah aliran uap sejajar dengan

sumbu poros, turbin ini banyak digunakan dengan fluida yang

kompressibel serta lebih efisien daripada tipe radial dengan rentang

operasi yang luas.

b) Turbin radial, yaitu turbin dengan arah aliran uap tegak lurus

terhadap sumbu poros.

2) Berdasarkan geometri sudu dan proses konversi energi uap / prinsip

kerja uap.

a) Turbin impuls

Pada turbin impuls, uap diekspansikan di nosel sehingga terjadi konversi

energi thermal menjadi energi kinetik, yang selanjutnya diubah menjadi energi

gerak pada sudu turbin dan digunakan untuk menggerakkan rotor. Menurut

(28)

(1) Turbin Uap Curtis

Turbin uap Curtis adalah turbin uap yang bekerja dengan prinsip

impuls aksi dengan aliran aksial, sistem tingkat tekanan tunggal dan lebih

dari satu tingkat kecepatan. Turbin uap ini memiliki putaran yang lebih

rendah dari turbin uap De-Laval dan daya yang dihasilkan dapat mencapai

4.000 kW, sehingga turbin uap ini dapat dipakai untuk kapasitas generator

yang sedang.

Dalam turbin uap Curtis ini, uap hanya diekspansikan pada nozel

(sudu tetap yang pertama) dan selanjutnya tekanan konstan sedangkan

dalam baris sudu gerak tidak terjadi ekspansi. Meskipun demikian, dalam

kenyataannya penurunan tekanan yang kecil di dalam sudu gerak tidak

dapat dihindarkan berhubung adanya gesekan, aliran turbulen dan

kerugian lainnya. Keunggulan jenis turbin uap ini adalah konstruksinya

sederhana, mudah dioperasikan namun efisiensinya rendah.

Keterangan gambar :

1. Poros 2. Cakram 3. Baris pertama sudu gerak

4. Nozel 5. Stator 6. Baris kedua sudu gerak

7. Sudu pengarah.

Gambar 2.3 Turbin impuls tingkat tunggal dengan dua tingkat kecepatan

(29)

(2) Turbin Uap Zoelly/Rateau

Turbin uap Zoelly/Rateau adalah turbin uap yang bekerja dengan

prinsip impuls aksi dengan sistem tekanan bertingkat. Tekanan uap turun

secara bertahap di dalam baris sudu tetap saja, sedangkan di dalam baris

sudu gerak tidak terjadi penurunan tekanan. Daya yang dihasilkan adalah

daya yang besar pada putaran rendah. Sehingga turbin uap ini cocok

dipakai sebagai penggerak daya generator yang besar. Keuntungan turbin

ini adalah efisiensinya yang tinggi, tetapi biaya konstruksinya mahal.

Dengan demikian konstruksinya lebih rumit dari turbin uap satu tingkat

tekanan.

Keterangan gambar :

1. Ruang uap segar

2. dan

3. Nosel

4. Sudu Gerak

5. Ruang uap buang

6. Diafragma

(30)

b) Turbin Reaksi

Dalam turbin reaksi, nosel dan sudu berekspansi sehingga tekanan statik menurun

di sudu gerak dan sudu tetap. Sudu tetap berlaku sebagai nosel dan mengarahkan

aliran ke sudu gerak pada kecepatan yang lebih tinggi dari kecepatan sudu gerak.

Keterangan :

1. Drum rotor 6. Rumah turbin 9. Pipa uap penyama-te

2. dan 3. Sudu-sudu gerak 7. ruang uap masuk kanan

[image:30.595.112.538.187.444.2]

4. dan 5. Sudu-sudu pengarah 8. Piston penyeimbang

Gambar 2.5 Penampang turbin reaksi dan diagram efisiensinya (Lit.1, hal 107)

Secara umum, konstruksi turbin reaksi banyak digabungkan dengan turbin

impuls. Tujuan dari turbin impuls adalah untuk mengontrol kecepatan dan

mereduksi enthalpi uap, sedangkan turbin reaksi hanya menerima kondisi uap dari

sudu impuls. Beberapa tipe gabungan turbin reaksi dan impuls :

- 1 tingkat Curtis + beberapa baris Rateau + baris reaksi

- 1 tingkat Rateau + baris reaksi

(31)
[image:31.595.120.501.127.623.2]

Gambar 2.6 Penggabungan sudu turbin uap Impuls dan Reaksi (Lit 11.,

(32)
[image:32.595.119.513.80.612.2]

Gambar 2.7 Tekanan dan kecepatan uap melalui nosel, sudu impuls

dan sudu reaksi (Lit 11., www.google.com) Besarnya energi kinetik uap yang

bekerja pada sudu:

(33)

3) Berdasarkan kondisi uap yang meninggalkannya

a) Turbin tekanan lawan (back pressure turbine)

Yaitu turbin yang tekanan uap bekasnya berada di atas tekanan atmosfir

dan digunakan untuk keperluan proses.

b) Turbin kondensasi langsung

Yaitu turbin yang uap bekasnya dikondensasikan langsung dalam

kondensor untuk mendapatkan air kondensor pengisian ketel.

c) Turbin ekstraksi dengan tekanan lawan

Yaitu turbin yang sebagian uap bekasnya dicerat (diekstraksi) dan

sebagian lagi digunakan untuk keperluan proses.

d) Turbin ekstraksi dengan kondensasi

Yaitu turbin yang sebagian uap bekasnya di cerat (diekstraksi) sebagian

lagi dikondensasikan dalam kondensor untuk mendapatkan air

kondensat pengisian ketel.

e) Turbin non kondensasi dengan aliran langsung

Yaitu turbin yang uap bekasnya langsung dibuang ke udara.

f) Turbin non kondensasi dengan ekstraksi

Yaitu turbin yang sebagian uap bekasnya dicerat (diekstraksi) dan

sebagian lagi dibuang ke udara.

4) Berdasarkan tekanan uapnya

a) Turbin tekanan rendah, yaitu turbin dengan tekanan uap masuk hingga

2 ata.

b) Turbin tekanan menengah, yaitu turbin dengan tekanan uap masuk

hingga 40 ata.

c) Turbin tekanan tinggi, yaitu turbin dengan tekanan uap masuk hingga

diatas 40 ata.

d) Turbin tekanan sangat tinggi, yaitu turbin dengan tekanan uap masuk di

atas 170 ata.

e) Turbin tekanan super kritis, yaitu turbin dengan tekanan uap masuk di

(34)

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.

2.5 Cara Kerja Turbin

Turbin uap telah mengalami perkembangan dalam desainnya. Turbin uap

yang paling sederhana mempunyai komponen seperti yang ditunjukan pada

gambar 2.8 dengan komponennya, yaitu (1) poros, (2) roda, (3) sudu gerak, dan

[image:34.595.176.450.356.621.2]

(4) nosel.

Gambar 2.8 Sketsa turbin impuls sederhana (lit 1, hal 5)

Ekspansi uap terjadi di dalam nosel dari tekanan awal yang tinggi ke

tekanan akhir yang lebih rendah. Adanya penurunan tekanan dan entalpi akan

menyebabkan terjadinya peningkatan kecepatan uap yang keluar dari nosel. Uap

(35)

mengalami perubahan momentum atau momen momentum sehingga dibangkitkan

gaya atau torsi yang memutar poros.

2.5.1 Segitiga Kecepatan Pada Turbin Impuls

Ketika sudu gerak berputar, maka akan terjadi kecepatan relatif antara uap

dengan sudu gerak.

Gambar 2.9 Nosel dan sudu turbin impuls tampak radial

Secara matematis, hubungan antara kecepatan-kecepatan tersebut dinyatakan

sebagai berikut:

= + ………(2.6)

Dimana :

= +

= +

Dengan :

c : kecepatan absolut uap

u : kecepatan keliling sudu gerak

(36)

persamaan (2.6) tersebut merupakan vektor dan biasa dinyatakan dalam segitiga

kecepatan seperti pada gambar 2.10 :

Gambar 2.10 Segitiga kecepatan

Dari gambar 2.10, diperoleh persamaan:

Pada arah tangensial:

= . cos = . cos

= . cos = . cos

Pada arah aksial :

= . sin = . sin

= . sin = . sin

Dari segitiga kecepatan diperoleh persamaan sebagai berikut:

+ = +

+ = + …………...………(2.7)

Dari persamaan (3.2) diperoleh daya poros turbin sebagai berikut:

= u = u………...(2.8)

Uap dengan kecepatan absolut keluar dari nosel, kemudian masuk

barisan sudu gerak dengan sudut . Kecepatan uap yang masuk sudu gerak

tersebut akan berubah arah dan besarnya karena roda berputar dengan kecepatan

tangensial u. kecepatan uap tersebut dinamakan dengan kecepatan relatif uap

(37)

Uap dengan kecepatan absolut keluar dari nosel, kemudian keluar

melalui pipa buang dengan sudut . Penurunan tekanan dari ke

berlangsung pada nosel. Sebagai akibat dari penurunan tekanan tersebut, maka

kecepatan uap bertambah dari menjadi , perubahan energi kinetik uap

menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros turbin berlangsung dalam

sudu gerak yang terpasang pada roda turbin.

Untuk memperoleh gaya tangensial yang benar, maka sudu serang nosel

dibuat sekecil mungkin. Namun, karena dibatasi konstruksi turbin, maka

sudut serang nosel berada dalam batas sebagai berikut :

1. = - untuk tingkat tekanan tinggi dan secara berangsur-angsur

diperbesar hingga bahkan bisa mencapai untuk hal-hal khusus,

bisanya pada tingkat tekanan rendah pada turbin kondensasi. (lit 1. hal 18)

2. = - untuk turbin Curtis dua tingkat kecepatan (lit 1. hal 62)

3. = - untuk turbin Curtis tiga tingkat kecepatan (lit 1. hal 62)

Dari segitiga kecepatan didapat (Lit.1, hal 39 ):

1. Kecepatan teoritis uap keluar dari nosel (c1t), yaitu :

= (m/det)

dimana : Ho’ = besar jatuh kalor (entalphi drop)

2. Kecepatan uap keluar nosel (c1), yaitu :

( m/det)

dimana : ϕ = koefisien gesek pada dinding nosel (0,91 s/d 0,98)

3. Kecepatan keliling (u), yaitu :

u = × (m/det)

Besarnya harga dipilih terlebih dahulu untuk turbin dengan kecepatan

besarnya tersebut adalah sebagai berikut (lit 1, hal 62):

• Turbin impuls dengan satu tingkat kecepatan : 0,2−0,5

(38)

• Turbin impuls dengan tiga tingkat kecepatan : 0,1−0,18

4. Diameter cakram rata-rata (d), yaitu :

d = (m)

dimana : n = putaran poros turbin (rpm)

5. Kecepatan relatif uap memasuki sudu gerak pertama (w1), yaitu :

– (m/det)

6. Kecepatan absolut uap keluar sudu gerak baris pertama (c1u) , yaitu :

(m/det)

7. Kecepatan absolut uap keluar sudu gerak baris kedua (c2u) , yaitu :

(m/det)

8. Sudut relatif masuk sudu gerak baris pertama (β1) , yaitu :

sin

9. Sudut relatif uap sudu keluar sudu gerak baris pertama (β2), yaitu :

10. Kecepatan relatif uap keluar sudu gerak pertama (w2), yaitu :

(m/det)

11. Kecepatan mutlak uap keluar sudu gerak pertama (c2), yaitu :

(39)

2.5.2 Kerugian Energi Pada Turbin Uap

Pertambahan energi kalor yang dibutuhkan untuk melakukan kerja

mekanis pada kondisi aktual dibandingkan dengan nilai teoritis, yang proses

ekspansinya terjadi benar-benar sesuai dengan proses adiabatik, dinamakan

kerugian energi pada turbin. Bentuk kerugian ini secara umum yaitu kerugian

internal dan eksternal, yang dikelompokkan sebagai berikut:

Rugi-rugi internal adalah rugi-rugi yang berhubungan dengan kondisi uap

ketika mengalir melalui turbin sehingga menaikkan entalpi uap tersebut. Yang

termasuk rugi- rugi internal adalah rugi dalam katup pengatur, rugi dalam nosel,

rugi kecepatan keluar, rugi karena gesekan antara roda dengan sudu gerak, rugi

karena windage, rugi clearance antara rotor dan sudu, rugi karena kebasahan uap,

rugi karena saluran keluar.

Rugi-rugi eksternal adalah rugi-rugi yang tidak ada hubungannya dengan

kondisi uap. Yang termasuk rugi-rugi eksternal adalah rugi mekanik dan rugi-rugi

yang disebabkan oleh kebocoran uap dari labyrinth gland seals.

1) Kerugian Internal (Internal Losses)

a) Kerugian pada katup pengatur.

Aliran uap melalui katup-katup penutup dan pengatur disertai oleh

kerugian energi akibat proses penyempitan (throttling), kerugian ini yang disebut

dengan kerugian katup pengatur. Jika tekanan uap masuk adalah Po maka akan

terjadi penurunan tekanan menjadi tekanan awal masuk turbin Po’. Penurunan

tekan awal (∆P) adalah sebesar (3% - 5% ) dari Po.

Dimana ∆P = Po – Po’ , pada perencanaan ini diambil kerugian pada katup

pengatur sebesar 5% sehingga dapat di tuliskan ∆P = 5%Po.

Kerugian energi yang terjadi pada katup pengatur ditentukan dengan

H = Ho – Ho’

dimana: Ho = nilai penurunan kalor total turbin

Ho’= nilai penurunan kalor setelah mengalami proses penurunan tekanan

akibat pengaturan melalui katup pengatur dan katup penutup yang

ditetapkan sebesar 5% dari Po. Jadi tujuan perencanaan kerugian

(40)

Adapun Gambar 2.11 menunjukkan proses ekspansi uap melalui

mekanisme pengatur beserta kerugian-kerugian yang lainnya yang diakibatkan

penyempitan (throttling). Nilai penurunan kalor Ho yang diandaikan pada turbin.

Disebabkan oleh proses penyempitan yang terjadi pada katub pengatur ,

penurunan kalor yang tersedia pada turbin akan berkurang dari Ho menjadi Ho’

dengan kata lain ada kehilangan energi yang tersedia sebesar H = Ho - Ho’.

Besarnya kerugian tekanan akibat penyempitan dengan katub pengatur terbuka

lebar dapat diandaikan sebesar 5 % dari tekanan uap segar Po.

Gambar 2.11 Proses ekspansi uap melalui ekspansi pengatur beserta

kerugian-kerugian akibat penyempitan (Lit.1, hal 60).

b) Kerugian energi pada nozel (hn)

Kerugian energi dalam nozel adalah dalam bentuk kerugian energi kinetis

(41)

=

(kal/kg)

Atau:

=

(

kal/kg)

dimana : hn = besarnya kerugian pada nozel

cit = kecepatan uap masuk nozel teoritis

c1 = c1t⋅ϕ= Kecepatan uap masuk mutlak dari nosel (m/s)

ϕ = Koefisien kecepatan atau angka kualitas nosel.

Gambar 2.12 Koefisien kecepatan untuk nozel sebagai fungsi tinggi nozel l

(Lit.1, hal 61).

c) Kerugian energi pada sudu – sudu gerak

Kerugian pada sudu gerak dipengarui beberapa faktor yaitu :

(1) Kerugian akibat tolakan pada ujung belokan sudu.

(2) Kerugian akibat tubrukan.

(3) Kerugian akibat kebocoran uap melalui ruang melingkar.

(4) Kerugian akibat gesekan.

(5) Kerugian akibat pembelokan semburan pada sudu.

Semua kerugian diatas disimpulkan sebagai koefisien kecepatan sudu

(42)

d) Kerugian energi akibat gesekan cakra

Kerugian gesekan terjadi diantara cakram turbin yang berputar dengan uap

yang menyelubunginya. Cakra yang berputar itu menarik partikel – partikel yang

ada didekat permukaannya dan memberi gaya searah dengan putaran. Sejumlah

kerja mekanis digunakan untuk mengatasi pengaruh gesekan dan pemberian

kecepatan ini. Kerja yang digunakan untuk melawan gesekan dan

percepatan-percepatan partikel uap ini pun akan di konversikan menjadi kalor, jadi akan

memperbesar kalor kandungan uap.

Besarnya nilai kerugian akibat gesekan cakram dan ventilasi dalam satu

kalor dapat ditentukan dari persamaan berikut:

dimana : G = massa aliran uap melalui tingkatan turbin (kg/s)

Ngea = daya gesek dari ventilasi cakram

Adapun penentuan daya gesek dari ventilasi cakram ini sering dilakukan dengan

memakai rumus Forner sebagai berikut :

= β . . . . . γ (kW)

dimana : β = koefisien yang sama dengan 1,76 untuk cakra baris tunggal,

dan 2,06 untuk cakra baris ganda, dan 2,80 untuk cakra tiga

baris;

d = diameter cakra yang diukur pada tinggi rata-rata sudu (m)

n = putaran poros turbin (rpm)

l1 = tinggi sudu (cm)

γ = bobot spesifik dimana cakra tersebut berputar (kg/m3), sama

dengan 1/ν ;

(43)

e) Kerugian akibat ruang bebas

Ada perbedaan tekanan di antara kedua sisi cakra nosel yang dipasang

pada stator turbin ,sebagai akibat ekspansi uap di dalam nosel. Diafragma yang

mempunyai sudu sudu gerak adalah dalam keadaan berputar ,sementara

cakra-cakra adalah dalam keadaan diam sehingga selalu ada ruang bebas yang sempit

antara cakram-cakram putar dan diafragma. Adanya perbedaan tekanan

menyebabkan adanya kebocoran melalui celah ini, yang besarnya (Lit.1, hal 64) :

= ( ) ( )

dimana G kebocoran ditentukan berdasarkan tekanan kritis

= (ata)

Bila tekanan kritis lebih rendah dari p2 ,maka kecepatan uap di dalam labirin

adalah lebih rendah daripada kecepatan kritis dan massa alir kebocoran

ditentukan dengan persamaan:

= 100 (kg/det)

Sebaliknya ,bila tekanan kritis lebih tinggi dari p2 , maka kecepatan uap adalah

lebih tinggi dari kecepatan kritisnya dan massa alir kebocoran dihitung dengan :

(44)

Gambar 2.13 Celah kebocoran uap tingkat tekanan pada turbin impuls (Lit.1, hal

65).

2) Kerugian External ( External Losses )

Kerugian-kerugian ini merupakan kerugian yang bersifat mekanik yaitu

kerugian energi yang digunakan untuk mengatasi tahanan-tahanan mekanik atau

gesekan yang tidak langsung mempengarui kondisi uap, seperti gesekan antara

poros dengan bantalan, mekanisme pengatur, pompa minyak pelumas, serta

kerugian karena kebocoran pada paking.

2.6 Perancangan Nosel Dan Sudu Gerak

2.6.1 Perancangan Nosel

Perancangan nosel yang dilakukan meliputi: pemilihan jenis, luas sisi

masuk, luas sisi keluar, tinggi dan luas leher nosel.

2.6.1.1 Pemilihan Jenis Nosel

Nosel dibedakan menjadi dua golongan, yaitu:

a) Nosel konvergen (nosel menguncup)

(45)

Acuan dalam perencanaan penggunaan kedua jenis nosel tersebut

adalah sebagai berikut (lit.1, hal.20):

Apabila tekanan uap akhir setelah diekspansikan lebih kecil dari

pada tekanan keritisnya ( ), maka nosel yang digunakan adalah

nosel konvergen-divergen.

Apabila tekanan uap akhir setelah diekspansikan lebih besar dari

pada tekanan keritisnya, ( ), maka nosel yang digunakan adalah

nosel konvergen.

Besar tekanan kritis didefinisikan sebagai berikut :

……….……(2.9)

Dimana :

= tekanan uap masuk nosel.

= keceparan keritis dengan besar 0,577 untuk uap kering jenuh dan

(46)

Gambar 2.14 a) Nosel konvergen dan b) Nosel konvergen-divergen

(Lit.1, hal 21)

2.6.1.2 Penentuan Dimensi Nosel

Dalam merencanakan dimensi nosel, hal pertama yang dilakukan

adalah menentukan tinggi nosel dan derajat pemasukan uap. Berdasarkan

derajat pemasukan uap, maka turbin dibagi menjadi: turbin dengan derajat

pemasukan uap penuh dan turbin dengan derajat pemasukan sebagian (

partial admission ). Disebut turbin dengan derajat pemasukan uap penuh

jika nosel yang digunakan, diletakan diseluruh keliling roda. Sedangkan

turbin dengan derajat pemasukan sebagian adalah turbin dengan nosel

tidak diletakan di seluruh bagian roda, tetapi sebagian saja (m) (Lit.1, hal

56).

(47)

Derajat pemasukan uap (ε) dinyatakan dengan persamaan :

………..(2.10)

Dimana :

m : panjang busur yang digunakan nosel

t : pitch, yaitu jarak antara dua buah nosel yang berdekatan pada

diameter roda rata-rata.

z : jumlah nosel

d : diameter roda rata-rata

Gambar 2.15 Nomenklatur nosel ; a) Nosel konvergen, b) nosel

konvergen-divergen (Lit.1, hal 29)

Luas penampang nosel konvergen tegak lurus terhadap arah vektor

kecepatan adalah :

(48)

Diman :

a : lebar nosel pada sisi keluar (minimum)

l : tinggi nosel pada sisi keluar

z : jumlah nosel

b : lebar nosel

dengan menerapkan persamaan kontinuitas pada sisi keluar maka

diperoleh persamaan :

………..(2.12)

Dimana :

: laju aliran massa melalui nosel ( )

: volume spesifik uap pada sisi keluar ( )

: kecepatan uap pada sisi keluar nosel

Dengan melakukan subsitusi persamaan 2.11 ke persamaan 2.12

lalu persamaan 2.10 dan dari gambar diperoleh bahwa ,

maka diperoleh :

……(2.13)

Dari persamaan 2.13 dapat diperoleh persamaan sebagai berikut :

(49)

Dan

………(2.15)

Persamaan 2.14 dan 2.15 adalah persamaan untuk menghitung

dimensi sadar nosel. Semua besaran pada persamaan diatas diketahui

kecuali untuk harga dan . Kita dapat menghitung dengan

mengasumsikan sejumlah nilai dari ataupun sebaliknya.

Harga dan harus memenuhi batasan tertentu. Hal ini sudah

sirekomendasikan oleh sylyakhin pada hal 61, yaitu tinggi nosel minimum

adalah 10 mm dan minimum adalah 0,2. Pembatasan tersebut dilakukan

karena kerugian yang terjadi pada nosel akan bertambah besar seiring

dengan berkurangnya tinggi nisel dan derajat pemasukan uap sebagian.

Untuk nosel konvergen-divergen, luas penampang minimum

ditentukan berdasarkan persamaan berikut (lit.1 hal.23)

Untuk uap panas lanjut

Untuk uap jenuh kering

(50)

Dimana :

: tekanan uap masuk nosel ( )

: volume spesifik uap sebelum nosel ( )

 Pada sisi masuk

(m)

………..……(2.17)

 Pada sisi keluar

(m)

………(2.18)

Lebar badan sebuah nosel adalah sebagai berikut :

 Pada sisi masuk

(m)

..………(2.19)

 Pada sisi keluar

(m)

..………(2.20)

Panjang daerah divergensi nosel adalah sebagai berikut :

(51)

2.6.2 Dimensi Sudu Gerak

Sudu gerak digunakan sebagai pengonversian energi kinetik uap yang

mengalir menjadi kerja mekanis pada poros turbin. Sudu gerak dipasang

disekeliling rotor membentuk suatu piringan. Dalam suatu rotor turbin terdiri dari

beberapa baris piringan dengan diameter yang berbeda-beda. Banyaknya baris

sudu gerak biasanya disebut banyaknya tingkat.

Gambar 2.16 Nomenklatur sudu impuls

Luas penampang sudu gerak pada arah tegak lurus aliran uap didefinisikan

sebagai berikut :

Untuk penampang sisi masuk sudu :

(52)

Untuk penampang sisi keluar sudu :

=

( )

Dimana :

G = massa aliran uap melalui tingkatan turbin (kg/s)

2 1, v

v = volume spesifik uap pada sisi masuk dan sisi keluar sudu (m3/kg)

2 1, w

w = kecepatan aliran uap pada sisi masuk dan sisi keluar sudu (m/det)

Tinggi sudu gerak dihitung dengan persamaan berikut :

=

Dimana :

d = diameter rata-rata roda tempat sudu gerak (mm) ε = derajat pemasukan uap

Dimensi-dimensi lain sudu gerak ditentukan berdasarkan persamaan berikut :

Lebar sudu tambahan (c) : c = 0,1 b (mm)

Radius depan sudu (R) : R =

(mm)

Dimana, b adalah lebar sudu

Pitch dari biling (t) : t =

(mm)

Jumlah sudu (z) : z =

Harga c pada sisi pengeluaran uap dimaksudkan untuk memperlama aliran uap

pada sudu sewaktu meninggalkan sudu sehingga separasi uap pada sudu dapat

dikurangi.

Jumlah sudu berdasarkan dari persamaan briling tidak selamanya

(53)

dihasilkan sebaiknya dibulatkan kebawah supaya pitch sudu yang dihasilkan sama

dengan 1 sampai 1,2 pitch yang diberikan Briling.

Lebar sisi keluar sudu (ab) : ab = t.sin β2 – t2 (mm)

Dimana, t2 adalah tebal sudu pada sisi keluar

Radius belakang sudu ( r ) : r = R – – t

– –

(mm)

Persamaan radius belakang sudu tersebut berlaku jika tebal sudu pada sisi masuk

dan tebal sudu pada sisi keluar adalah sama.

2.7 Model Matematis

Pada bagian ini akan dipaparkan persamaan – persamaan yang digunakan

dalam simulasi sebagai bentuk pendekatan secara numerik, serta beberapa asumsi

tentang aliran yang berlaku di dalamnya.

2.7.1 Persamaan Atur Aliran Fluida (Governing Equation)

Model persamaan atur aliran fluida menggambarkan pernyataan matematis

dari hukum konservasi fisik, yang terdiri dari :

a) Konservasi massa / persamaan kontinuitas

b) Konservasi momentum, laju perubahan momentum sama dengan

penjumlahan gaya – gaya pada partikel fluida (Hukum Newton II)

c) Konservasi energi, laju perubahan energi sama dengan laju penambahan

panas pada fluida dan laju dari kerja yang dilakukan pada partikel fluida

(Hukum I Termodinamika)

Fluida dapat dianggap sebagai kontinum, artinya analisis aliran pada skala

makroskopik (≥1μm) struktur molekular dari bahan dan gerakan molekular dapat

diabaikan. Perilaku fluida digambarkan dalam properti makroskopik seperti

kecepatan, tekanan, massa jenis dan temperatur pada ruang dan waktu. Hal ini

dapat dibayangkan sebagai rata – rata dari sejumlah tertentu molekul – molekul

fluida. Oleh karena itu, dapat didefinisikan elemen fluida terkecil yaitu elemen

(54)

Pada analisa ini aliran fluida diasumsikan dalam kondisi steady – state,

aliran kompresibel, dan bentuk aliran turbulen. Sehingga dapat dituliskan bentuk

persamaannya sebagai berikut :

1) Persamaan konservasi massa

Konsep utama dalam persamaan konservasi massa adalah keseimbangan

massa elemen fluida. Bentuk penyelesaian persamaan dalam bidang dua dimensi

(2-D) untuk kondisi steady – state dapat ditulis :

+

= 0………(2.21)

Atau dalam notasi tensor, persamaan dapat ditulis :

= 0………..……….(2.22)

Dimana , i = 1,2,3 bentuk referensi searah dengan sumbu x, y, z.

2) Persamaan konservasi momentum

Didalam Hukum II Newton menyatakan bahwa laju perubahan momentum

dari partikel sama dengan gaya – gaya pada partikel, secara matematis dapat

ditulis :

………..(2.23)

Dimana Fx dan ax adalah resultan gaya yang bekerja searah sumbu – x.

Untuk bidang 2-D, laju peningkatan momentum per-unit volume fluida dapat

dinyatakan dalam arah x, dan y, dapat ditulis :

ρ , dan ρ ………..…………(2.24)

Sedangkan gaya yang bekerja dibagi ke dalam dua jenis, yaitu :

d) Surface force : pressure force, viscous force

e) Body force : gravity force, centrifugal force, electromagnetic force

(55)

Arah x : ρ = .………...(2.25)

Arah y : ρ = ………...(2.26)

Atau dalam notasi tensor, persamaan dapat ditulis :

= 0…………..……..(2.27)

Dimana i, j, k = 1, 2, 3 bentuk referensi searah sumbu x, y, z

Pada analisa ini, di asumsikan bahwa fluida yang bekerja adalah fluida

Newton (Newtonian fluids). Menurut Hukum Stokes untuk gas monoatomik,

besaran viskositas yaitu :

…………...……….(2.28)

Dengan demikian, besaran viskositas dapat didefinisikan :

………(2.29)

Sehingga persamaan laju perubahan momentum dapat ditulis dalam bentuk notasi

tensor, sebagai berikut :

…...…(2.30)

Dimana i, j, k = 1, 2, 3 bentuk referensi searah sumbu x, y, z. Persamaan ini

(56)

3) Persamaan konservasi energi

Bentuk persamaan energi diturunkan dari Hukum I Termodinamika yang

menyatakan bahwa, laju perubahan energi dari partikel fluida sama dengan laju

penambahan panas ke partikel fluida ditambah laju kerja yang dilakukan terhadap

partikel fluida, secara matematis dapat ditulis :

……….……(2.31)

Dimana, adalah energi pada partikel fluida; adalah laju penambahan panas

(heat flux); dan adalah laju kerja yang dilakukan.

Persamaan laju kerja total yang dilakukan terhadap partikel fluida dapat

ditulis sebagai berikut :

..(2.32)

Persamaan laju penambahan panas searah sumbu x, y dapat ditulis :

………...….(2.33)

Laju penambahan panas menurut Hukum Fourier, yaitu :

; dan ………...………....(2.34)

Persamaan tersebut, merupakan laju penambahan panas searah sumbu x, y. Dalam

hal ini k. adalah konduktivitas termal, sehingga persamaan (2.21) dapat ditulis :

…………..….(2.35)

Adapun persamaan energi dalam hal ini energi kinetik per massa yaitu

(57)

………(2.36)

Dengan menjumlahkan persamaan laju penambahan panas dan persamaan kerja

fluida, maka bentuk umum persamaan energi dapat ditulis :

………..(2.37)

Dalam hal ini, fluida yang bekerja adalah fluida Newtonia dan memiliki besaran

viskositas dan faktor fungsi kehilangan energi Φ, sehingga bentuk persamaan

konservasi energi dapat ditulis :

…..……(2.38)

Dimana, fungsi kehilangan energi dapat ditulis dalam persamaan :

…………...(2.39)

Selanjutnya, dengan mensubtitusikan besaran energi dalam i = cT, dimana c

(58)

….……...(2.40)

Dan dalam bentuk notasi tensor, persamaan energi dapat ditulis :

………(2.41)

Dimana, i, j, k = 1, 2, 3 bentuk referensi searah sumbu x, y, z. Dengan beberapa

asumsi yang disajikan, bentuk persamaan energi dapat disederhanakan lagi.

Misalnya, jika massa jenis konstan atau aliran inkompresibel maka bentuk

sama dengan nol. Selanjutnya, jika viskositas diabaikan, maka bentuk

dapat dihilangkan dari persamaan. Dan jika panas yang bekerja di dalam elemen

adalah nol, maka dapat dihilangkan juga.

4) Persamaan aliran turbulen

Dalam aplikasinya tidak mungkin hanya menggunakan persamaan dasar

dalam menyelesaikan analisa ini. Karena bilangan Reynolds berpengaruh

terhadap turbin, maka persamaan aliran turbulen digunakan dalam penyelesaian

analisa ini.

Dari bentuk fungsi sebagai bentuk variabel yang bergantung pada jenis

aliran yang bekerja. Maka dapat didefinisikan dalam dua tipe perbedaan

kesetimbangan dari , yaitu :

a) Kesetimbangan menurut waktu ( kesetimbangan Reynolds)

(59)

b) Kesetimbangan massa jenis

; Φ” = Φ− ……….(2.43)

Dengan catatan bahwa definisi , tetapi .

Berdasarkan persamaan pembentukan aliran pada persamaan massa,

momentum dan energi berlaku kesetimbangan waktu. Dengan memasukkan

dan sebagai bentuk lain dari kesetimbangan massa jenis (2.31) serta ρ dan p

sebagai bentuk lain dari kesetimbangan waktu (2.32), maka bentuk persamaan

matematisnya adalah :

= 0………...………(2.44)

= 0………....(2.45)

= 0……(2.46)

Kesetimbangan massa jenis energi total yaitu :

……….(2.47)

Selanjutnya, energi turbulen didefinisikan dalam bentuk :

………..………...(2.48)

(60)

Sebuah persamaan energi, k, yang didefinisikan dalam persamaan (2.36)

dapat diperoleh dengan mengalikan persamaan momentum sederhana (2.35)

dengan dan kesetimbangan. Dengan menyusun kembali bentuk persamaan

dengan mengunakan bentuk persamaan konservasi massa maka diperoleh

persamaan matematis untuk k yaitu :

………..(2.49)

Dalam simulasi mengenai turbin ini ada beberapa hal yang memungkinkan untuk

diabaikan, seperti bentuk tekanan – tekanan difusi, tekanan kerja dan dilatasi

tekanan. Sehingga dapat dilakukan pendekatan terhadap bentuk difusi molekul

dan laju aliran turbulen. Hasil dari persamaan bentuk k menjadi :

…………(2.50)

Dimana P didefinisikan dalam dalam bentuk:

………..…(2.51)

Dimana didefinisikan dalam dalam bentuk:

………...(2.52)

(61)

5) Model turbulensi k – epsilon (k – ε)

Model ini merupakan model turbulensi yang cukup lengkap dengan dua

persamaan yang memungkinkan yaitu kecepatan turbulen (turbulent velocity) dan

skala panjang (length scales) yang ditentukan secara independen. Kestabilan,

ekonomis (dari sisi komputasi) dan akurasi yang memadai untuk berbagai jenis

aliran turbulen membuat model k – epsilon sering digunakan pada simulasi aliran

fluida dan perpindahan panas. Model matematis dari persamaan k – ε yaitu :

……….(2.53)

………...(2.54)

………..(2.55)

………...……..(2.56)

Model k – ε standar terdiri dari lima konstanta umum yaitu, Cµ = 0,09 dan

Cε1 = 1,44, yang diperoleh dari aliran lapisan batas, serta Cε2= 1,92; σk = 1,0; dan

σε = 1,3 berdasarkan hasil eksperimen wind tunnel. Kesemuanya akan ditetapkan dalam optimasi komputer. Sedangkan fungsi damping fµ , f1 dan f2, adalah sumber

tambahan dari bentuk D dan E yang hanya memungkinkan digunakan pada bidang

(62)

6) Kesimpulan persamaan atur aliran fluida (governing equations)

Dari ketiga bentuk persamaan konservasi yaitu massa, momentum dan

energy, serta dengan beberapa asumsi yang memungkinkan terjadi didalam aliran

berupa kondisi steady – state, kompresibel, aliran yang terjadi adalah turbulen dan

fluida yang bekerja adalah fluida Newtonia di dalam bidang tiga dimensi, maka

persamaan atur aliran dapat dituliskan sebagai berikut :

- Persamaan konservasi massa / kontinuitas :

.…...…..(2.57)

- Persamaan momentum :

Momentum arah –x :

…..……(2.58)

Momentum arah –y :

(63)

- Persamaan konservasi energi :

……….….(2.60)

- Persamaan aliran turbulen :

………...(2.61)

Dari persamaan atur aliran fluida (2.45) – (2.48) maka dapat disusun

dalam bentuk persamaan :

……….(2.62)

Dimana bentuk pengganti dari variabel tak bebas u, v, k dan ε. Bentuk dan

berkaitan dengan koefisien difusi turbulen dan sebagai istilah untuk variabel

umum . Kesimpulan persamaan terdapat pada tabel 2.4, dan fungsi model

konstanta turbulen terdapat pada tabel 2.5.

Selain itu, fluida yang bekerja diasumsikan sebagai gas ideal, dengan

(64)

; p= RT; e= ;

………(2.63)

Dimana γ , , dan Radalah konstan.

Tabel 2.4 Persamaan konservasi

(sumber: Fluent.Inc/fluent6.3.26/help/html/ug/node1513.htm)

Persamaan

Massa 1 0 0

Momentum arah -x u

Momentum arah -y v

Energi kinetik turbulen k

Tingkat disipasi energi

turbulen ε

Tabel 2.5 Konstanta model

(sumber: Fluent.Inc/fluent6.3.26/help/html/ug/node1513.htm)

Konstanta Cε1 Cε2 f1 f2 σk σε Ew κ

Model k – ε

Standar

(65)

BAB III

CFD FLUENT DAN PENDEKATAN NUMERIK

3.1 Computational Fluid Dynamics (CFD)

Dalam aplikasinya, aliran fluida baik cair maupun gas adalah suatu zat

yang sangat kentara dengan kehidupan sehari – hari. Misalnya pengkondisian

udara bagi bangunan dan mobil, pembakaran di motor bakar dan sistem propulsi,

interaksi berbagai objek dengan udara atau air, aliran kompleks pada penukar

panas dan reactor kimia, dan lain sebagainya, yang mana cukup menarik untuk

diteliti, diselidiki dan dianalisis. Untuk kebutuhan penelitian tersebut bahkan

sampai dengan tingkat desain, perlu dibutuhkan suatu alat yang mampu

menganalisis atau memprediksi dengan cepat dan akurat. Maka berkembanglah

suatu ilmu yang dinamakan Computational Fluid Dynamics (CFD) yang dalam

bahasa Indonesia dikenal dengan Komputasi Aliran Fluida Dinamik.

3.1.1 Pengertian Umum CFD

Secara umum CFD terdiri dari dua kata yaitu sebagai berikut :

- Computational : segala sesuatu yang berhubungan dengan matematika dan

metode numerik atau komputasi

- Fluid Dynamics : dinamika dari segala sesuatu yang mengalir.

Ditinjau dari istilah di atas, maka CFD bisa berarti suatu teknologi komputasi

yang memungkinkan untuk mempelajari dinamika dari benda – benda atau zat

yang mengalir.

Maka secara definisi, CFD adalah ilmu yang mempelajari cara

memprediksi aliran fluida, perpindahan panas, reak

Gambar

Gambar 2.5 Penampang turbin reaksi dan diagram efisiensinya (Lit.1, hal 107)
Gambar 2.6 Penggabungan sudu turbin uap Impuls dan Reaksi (Lit 11.,
Gambar 2.7  Tekanan dan kecepatan uap melalui nosel, sudu impuls
Gambar 2.8 Sketsa turbin impuls sederhana (lit 1, hal 5)
+7

Referensi

Dokumen terkait

ANALISIS DAN SIMULASI VARIASI SUDUT SUDU-SUDU TURBIN IMPULS TERHADAP DAYA MEKANIS YANG DIHASILKAN TURBIN SEBAGAI PEMBANGKIT TENAGA.. UAP PADA PKS KAPASITAS 30

efektif, mencegah korosi pada ketel, dan meningkatkan efisiensi siklus.. Riyaldi : Perancangan Turbin Uap Type Impuls Penggerak Generator Dengan Satu Tingkat Ekstarksi, Daya

Tugas Akhir yang berjudul “ KARAKTERISTIK PERPINDAHAN PANAS DAN PENURUNAN TEKANAN ALIRAN FLUIDA DI SEKITAR PIN FIN COOLING DIAMOND PADA TRAILING EDGE SUDU TURBIN

Ada enam pola aliran yang berpengaruh disekitar rotor turbin [2], model aliran berupa pemisahan vortex dan titik stagnation, adalah penomena dalam aliran fluida yang dapat mengurangi