03. translate

15
Desain dan Analisis Struktural Statis Silinder Dan Piston Dari Dua Tahap Kompresor Reciprocating dengan Menggunakan ANSYS Abstrak: Udara terkompresi ini digunakan untuk beberapa operasi di berbagai industri. Kompresor multistage memainkan peranan penting untuk memasok udara terkompresi diperlukan pada tekanan yang diinginkan. Karya ini menggambarkan desain dan analisis silinder dan piston dua tahap kompresor reciprocating udara yang diambil spesifikasinya untuk tekanan rendah dan tahap tekanan tinggi. Unsur yang terbatas untuk silinder dan piston adalah dibangun dan analisis komponen ini dilakukan dengan menggunakan ANSYS, untuk tekanan rendah dan tahap tekanan tinggi selama stroke hisap dan kompresi. Sehingga untuk mengidentifikasi lokasi konsentrasi maksimum stres dan untuk mengidentifikasi daerah-daerah yang mereka mungkin gagal. Kata kunci: Silinder, Piston, dua-tahap reciprocating kompresor udara, ANSYS I. PENDAHULUAN Kompresor adalah perangkat termodinamika yang memakan daya untuk memgompres gas dan uap dari tekanan rendah tekanan tinggi. Fungsi untuk menekan gas dan uap dari rendah tekanan tinggi. Menurut hukum kedua termodinamika, hal ini dimungkinkan ketika pekerjaan yang dilakukan pada gas oleh sebagai lembaga eksternal, penggerak utama motor listrik, dll, menggunakan langsung dan tidak langsung trans-Misi.

Upload: emy-irvan

Post on 23-Nov-2015

65 views

Category:

Documents


0 download

DESCRIPTION

terjemah jurnal internasional

TRANSCRIPT

Desain dan Analisis Struktural Statis Silinder Dan Piston Dari Dua Tahap Kompresor Reciprocating Menggunakan ANSYS

Desain dan Analisis Struktural Statis Silinder Dan Piston Dari Dua Tahap Kompresor Reciprocating dengan Menggunakan ANSYSAbstrak: Udara terkompresi ini digunakan untuk beberapa operasi di berbagai industri. Kompresor multistage memainkan peranan penting untuk memasok udara terkompresi diperlukan pada tekanan yang diinginkan. Karya ini menggambarkan desain dan analisis silinder dan piston dua tahap kompresor reciprocating udara yang diambil spesifikasinya untuk tekanan rendah dan tahap tekanan tinggi. Unsur yang terbatas untuk silinder dan piston adalah dibangun dan analisis komponen ini dilakukan dengan menggunakan ANSYS, untuk tekanan rendah dan tahap tekanan tinggi selama stroke hisap dan kompresi. Sehingga untuk mengidentifikasi lokasi konsentrasi maksimum stres dan untuk mengidentifikasi daerah-daerah yang mereka mungkin gagal.

Kata kunci: Silinder, Piston, dua-tahap reciprocating kompresor udara, ANSYS

I. PENDAHULUANKompresor adalah perangkat termodinamika yang memakan daya untuk memgompres gas dan uap dari tekanan rendah tekanan tinggi. Fungsi untuk menekan gas dan uap dari rendah tekanan tinggi.

Menurut hukum kedua termodinamika, hal ini dimungkinkan ketika pekerjaan yang dilakukan pada gas oleh sebagai lembaga eksternal, penggerak utama motor listrik, dll, menggunakan langsung dan tidak langsung trans-Misi. Kehilangan pekerjaan yang diterima oleh kompresor, beberapa diserap dalam mengatasi gesekan; beberapa akan kehilangan sebagai radiasi, beberapa akan hilang dalam cairan yang digunakan untuk dingin compressor pendinginan dan sisanya digunakan dalam memberikan gas tekanan tinggi. Dengan demikian, kompresor sucks gas tekanan rendah (atmosfer udara dalam kompresor udara), kompres itu dan memberikan tekanan tinggi untuk wadah penyimpanan yang disebut receiver (hanya dalam reciprocating tipe) dari mana itu mungkin dilakukan oleh pipa ke mana pun yang diinginkan.

Media tekanan kompresor udara adalah dua tahap, dua engkol, satu tindakan, dan air-perningin mesin yang dirancang terutama untuk memulai tugas udara, tapi mereka sama-sama cocok untuk keperluan industri. Desain mereka sesuai dengan praktek modern terbaik, fitur yang menonjol menjadi mesin kompetensi dan kemudahan membongkar untuk mempertahankan tujuan. Katup sebagian dapat diakses dan pendingin udara dapat mudah diambil sebagai unit lengkap.Dalam pekerjaan desain dan analisis silinder dan piston dari dua tahap kompresor reciprocating udara spesifikasi diambil untuk tekanan rendah dan tekanan tinggi tahap dilakukan dengan menggunakan ANSYS, selama stroke hisap dan kompresi. Sehingga untuk mengidentifikasi lokasi konsentrasi maksimum stres dan untuk mengidentifikasi daerah-daerah yang mereka mungkin gagal.

II. METODE DAN METODOLOGIANSYS adalah sebuah paket analisis elemen terbatas yang dapat digunakan untuk solusi masalah serta optimalisasi. Ini memiliki komprehensif grafis antarmuka GUI yang memberikan pengguna akses interaktif untuk fungsi perintah referensi dan bahan-bahan dokumentasi. Sistem menu inisiatif membantu pengguna menavigasi melalui ANSYS program. Pengguna dapat memasukkan perintah untuk program ANSYS menggunakan keyboard mouse atau kombinasi keduanya.

PROSEDUR DASARNYA;ANSYS program ini memiliki banyak kemampuan analisis elemen hingga, mulai dari yang sederhana, linier, analisis statis ke sebuah kompleks, non-linier, analisis dinamik sementara.

Pada umumnya analisis ansys memiliki tiga langkah yang berbeda:

i) Tahap awal pengolahan: membangun modelii) Solusi: menerapkan beban dan mendapatkan solusi.

iii) Secara umum paska pengolahan: meninjau hasilnya.

METODOLOGI

i) Model elemen terbatas untuk silinder dan piston bersambung menggunakan ANSYS.

ii) Menghubungkan menggunakan Divisi geometri biasa dengan ANSYS kerja pesawat

iii) Beban statis diterapkan untuk kasus tekanan rendah dan tekanan tinggi.

iv) Meninjau hasil untuk mengidentifikasi lokasi konsentrasi maksimum stress

III. HASIL DAN DISKUSIDesain data Compressor

Udara bebas yang terkirim: = 62 m3/ hr

Tekanan inlet: 1.10325 bar

Pengiriman tekanan: 30 bar

Kecepatan: 975 rpm

Volumetric efisiensi: 80 %

Rasio L/D: 1.1

Data diatas ini diambil untuk desain silinder dan piston, melalui berbagai geometri yang dapat menemukan yang disebutkan di bawah ini. Bahan silinder adalah besi cor untuk tekanan rendah dan tekanan tinggi kasus dan paduan aluminium untuk Piston.

3.1 silinder tekanan rendah;

Spesifikasi bahan:

besi cor batin diameter silinder = 120 mm

diameter luar silinder = 142 mm

panjang silinder = 132 mm

ketebalan kepala silinder = 4.5 mm

modulus young = 100 N/mm

rasio Poisson = 211

Gbr. 3.1.1 Sebuah penampang model silinder tekanan rendah

Gbr 3.1.2 Sebuah model bertautan silinder tekanan rendah

Gbr. 3.1.3 Beban diterapkan pada silinder tekanan rendah saat pengisapan gaya

Gbr. 3.1.4 Analisis berbagai tekanan pada silinder tekanan rendah selama pengisapan gaya

Gbr 3.1.5 Beban diterapkan pada silinder tekanan rendah saat kompresi gayaGbr. 3.1.6 Analisis berbagai tekanan pada silinder tekanan rendah selama kompresi gaya

Gbr 3.1.1 adalah sebuah penampang model silinder tekanan rendah di bawah studi, dirancang untuk mengingat spesifikasi sebagaimana disebutkan di atas. Gbr 3.1.2 menunjukkan model menggunakan jaringansendiri serta dengan 10 mengangguk tetrahedral elemen. Ada banyak elemen yang digunakan untuk meshing tapi kita telah memilih secara acak 10 mengangguk tetrahedral elemen. Untuk model ditumbuk diterapkan tekanan 1.10325 Bar di bagian bawah dinding bagian kepala silinder silinder selama stroke hisap tekanan rendah silinder yang ditunjukkan pada gambar 3.1.3. Gbr 3.1.4 menunjukkan analisis berbagai tekanan pada silinder tekanan rendah selama stroke hisap. Konsentrasi stres didistribusikan di wilayah yang berbeda dan daerah ini ditunjukkan oleh warna yang berbeda. Tekanan maksimum yang ditunjukkan oleh warna merah, yang memiliki nilai stres 12.825 N/mm2.

Gbr 3.1.5 menunjukkan beban diterapkan pada silinder tekanan rendah di kompresi stroke tekanan 5.753 bar diterapkan pada bagian bawah kepala silinder selama kompresi stroke Cylinder tekanan rendah.

Gbr 3.1.6 menunjukkan analisis berbagai tekanan pada silinder tekanan rendah selama kompresi stroke. Konsentrasi stres didistribusikan di wilayah yang berbeda dan daerah ini ditunjukkan oleh warna yang berbeda. Tekanan maksimum yang ditunjukkan oleh warna merah, yang memiliki nilai stres 66.811 N/mm2.

3.2 Silinder tekanan tinggiSpesifikasi bahan: besi cor

Diameter dalam silinder= 55 mm

Diameter luar silinder

= 82 mm

Panjang silinder

= 61 mm

Kepala silinder ketebalan= 5 mm

Modulus young

= 100 N/mm

Rasio Poisson

= .211

Gbr. 3.2.1 Sebuah model bertautan Silinder tekanan tinggi

Gbr 3.2.2 Beban diterapkan pada silinder tekanan tinggi saat kompresi gayaGbr. 3.2.3 Analisis berbagai tekanan pada silinder tekanan tinggi selama kompresi gaya

Gbr. 3.2.4 Beban diterapkan pada silinder tekanan tinggi saat kompresi gayaGbr. 3.2.5 Analisis berbagai tekanan pada silinder tekanan tinggi selama kompresi gaya

Gbr 3.2.1 menunjukkan model ditumbuk silinder tekanan tinggi.

Gbr 3.2.2 menunjukkan beban diterapkan pada silinder tekanan tinggi di hisap stroke. Tekanan 5.753bar diterapkan pada bagian bawah dinding bagian kepala silinder silinder selama stroke hisap silinder tekanan tinggi.

Gbr 3.2.3 menunjukkan analisis berbagai tekanan pada silinder tekanan tinggi selama stroke hisap. Konsentrasi stres didistribusikan di wilayah yang berbeda dan daerah ini ditunjukkan oleh warna yang berbeda. Tekanan maksimum yang ditunjukkan oleh warna merah, yang memiliki nilai stres 10.93 N/mm.

Gbr 3.2.4 menunjukkan beban diterapkan pada silinder tekanan tinggi di kompresi stroke. Tekanan maksimum 30 Bar diterapkan pada bagian bawah kepala silinder selama stroke kompresi silinder tekanan tinggi.

Gbr 3.2.5 menunjukkan analisis berbagai tekanan pada silinder tekanan tinggi selama kompresi stroke. Konsentrasi stres didistribusikan di wilayah yang berbeda dan daerah ini ditunjukkan oleh berbeda

3.3 Piston tekanan rendahSpesifikasi bahan: Alumunium paduan 7075 t6

Diameter piston = 120 mm

ketebalan dari kepala piston = 9,01 mm

panjang batang piston = 150 mm

lebar radial dari cincin piston = 4.5 mm

ketebalan dari barel piston = 13 mm

Gbr. 3.3.1 Sebuah penampang model piston tekanan rendahGbr 3.3.2Beban diterapkan pada piston tekanan rendah Gbr. 3.3.3 Analisis berbagai tekanan pada piston tekanan rendah selama kompresi gaya

Gbr. 3.3.4 Analisis berbagai tekanan pada piston tekanan rendah selama pengisapan gaya

Gbr 3.3.5 Beban diterapkan pada piston tekanan rendah saat kompresi gayaGbr. 3.3.6 Analisis berbagai tekanan pada piston tekanan rendah selama kompresi gaya

Gbr.3.3.1 menunjukkan model sectional piston tekanan rendah.

Gbr 3.3.2 menunjukkan ditumbuk model tekanan rendah piston. Meshed dengan 10 mengangguk tetrahedral elemen. ada banyak elemen yang digunakan untuk meshing tapi kita telah memilih secara acak 10 mengangguk tetrahedral elemen.

Gbr 3.3.3 menunjukkan beban diterapkan pada piston tekanan rendah selama stroke hisap. Tekanan 1.10325 Bar diterapkan pada bagian bawah dinding bagian kepala silinder silinder selama stroke hisap tekanan rendah silinder

Gbr 3.3.4 menunjukkan analisis berbagai tekanan pada piston tekanan rendah selama stroke hisap. Konsentrasi stres didistribusikan di wilayah yang berbeda dan daerah ini ditunjukkan oleh warna yang berbeda. Tekanan maksimum yang ditandai dengan warna merah, yang memiliki nilai stres 6.908 N/mm2Gbr 3.3.5 menunjukkan beban diterapkan pada piston tekanan rendah di kompresi stroke. Tekanan 5.753 Bar diterapkan di atas kepalanya piston selama kompresi stroke piston tekanan rendah.

Gbr 3.3.6 menunjukkan analisis berbagai tekanan pada piston tekanan rendah selama kompresi stroke. Konsentrasi stres didistribusikan di wilayah yang berbeda dan daerah ini ditunjukkan oleh warna yang berbeda. Tekanan maksimum yang ditunjukkan oleh warna merah, yang memiliki nilai stres 6.908 N/mm2.

3.4 Piston tekanan tinggiSpesifikasi bahan: Alumunium paduan 7075 t6

Diameter piston = 55 mm

ketebalan dari kepala piston = 5.38 mm

panjang batang piston = 77 mm

lebar radial dari cincin piston = 1.78 mm

ketebalan dari barel piston = 9 mm

Gbr. 3.4.1 Sebuah model penampang piston tekanan tinggi

Gbr 3.4.2 Beban diterapkan pada piston tekanan tinggi saat kompresi gayaGbr. 3.4.3 Analisis berbagai tekanan pada piston tekanan tinggi selama kompresi gaya

Gbr. 3.4.4 Analisis berbagai tekanan pada piston tekanan tinggi selama pengisapan gaya

Gbr 3.4.5 Beban diterapkan pada piston tekanan tinggi saat kompresi gayaGbr. 3.4.6 Analisis berbagai tekanan pada piston tekanan timggi selama kompresi gaya

Gbr.3.4.1 menunjukkan model sectional piston tekanan rendah.

Gbr.3.4.2 menunjukkan ditumbuk model piston tekanan tinggi. Meshed dengan 10 mengangguk tetrahedral elemen. Ada banyak elemen yang digunakan untuk meshing tapi kita telah memilih secara acak 10 mengangguk tetrahedral elemen.

Gbr.3.4.3 menunjukkan beban diterapkan pada piston tekanan tinggi selama stroke hisap. Tekanan 5.753 Bar diterapkan di atas kepalanya piston selama stroke hisap tekanan tinggi piston.

Gbr.3.4.4 menunjukkan analisis berbagai tekanan pada tekanan tinggi piston di hisap stroke. Konsentrasi stres didistribusikan di wilayah yang berbeda dan daerah ini ditunjukkan oleh warna yang berbeda. Tekanan maksimum yang ditunjukkan oleh warna merah, yang memiliki nilai stres 22.434 N/mm2.

Gbr.3.4.5 menunjukkan beban diterapkan pada tekanan tinggi piston di kompresi stroke. Tekanan 30 Bar diterapkan di atas kepalanya piston selama kompresi stroke piston tekanan tinggi.

Gbr.3.4.6 menunjukkan analisis berbagai distribusi tekanan pada tekanan tinggi piston di kompresi stroke. Konsentrasi stres didistribusikan di wilayah yang berbeda dan daerah ini ditunjukkan oleh warna yang berbeda. Tekanan maksimum yang ditunjukkan oleh warna merah, yang memiliki nilai stres 117.047 N/mm2.

IV. KESIMPULAN1) Untuk silinder tekanan rendah tekanan maksimum selama stroke hisap 12.825 n/mm2 dan selama kompresi stroke adalah 66.877 n/mm2, yang berjarak kurang dari diperbolehkan stres. jadi desain aman. tekanan maksimum yang diperoleh di kepala silinder dan juga pada sendi silinder dan kepala silinder, dan ada kemungkinan kegagalan di bidang ini.

2) Untuk tekanan tinggi silinder tekanan maksimum selama stroke Bagian 10.93 N/mm2 dan selama kompresi stroke adalah 56.998 N/mm2, yang berjarak kurang dari stres diijinkan. Jadi desain aman. Tekanan maksimum yang diperoleh di kepala silinder dan juga pada sendi silinder dan kepala silinder, dan ada kemungkinan kegagalan di bidang ini

3) Untuk tekanan rendah piston stres maksimum selama stroke hisap adalah 6.908 N/mm2, yang kurang dari diperbolehkan stres. Jadi desain aman. Tekanan maksimum yang diperoleh pada sendi mahkota piston dan piston barel, dan ada kemungkinan kegagalan di bidang ini.

4) Untuk tekanan tinggi piston stres maksimum selama stroke hisap 22.434 N/mm2 dan selama kompresi stroke adalah 117.047 N/mm2, yang berjarak kurang dari diperbolehkan stres. Jadi desain aman. Tekanan maksimum yang diperoleh pada sendi mahkota piston dan piston barel, dan ada kemungkinan kegagalan di bidang ini.

5) Hal ini terungkap bahwa untuk silinder stres meningkat hingga jarak tertentu dan tetap konstan dari ujung silinder untuk kepala silinder ke arah radial.

6) Hal ini terungkap bahwa untuk piston stres berkurang dari pusat mahkota piston hingga jarak tertentu dan kemudian mencapai nilai maksimum pada sendi piston kemudian menurun sepanjang laras piston.V. PEKERJAAN MASA DEPANKita berurusan hanya dengan analisis struktural silinder dan piston pekerjaan ini dapat diperluas lagi untuk analisis menghubungkan batang dan poros engkol dan juga termal Analisis komponen ini.

VI. REFEREMSI

[1] P.K.Jadhao , K.K. Jadhao, S. S. Bhagwat , Design, Modeling and Analysis Of Double Acting Reciprocating Compressor Components in International Journal of Scientific & Engineering Research Volume 3, Issue 4, April-2012 1

[2] Yaubin Yang, Yueh-Ju Tang, Yu-Choung Chang, Static and Dynamic alaysis on R410 A scroll compressor components in International compressor engine conference, school of mechanical engineering 2010

[3] Oskar leufvn, Compressor modeling for control of automotive two stage turbochargers. studies in science and technology thesis no. 1463. Department of Electrical Engineering Linkpings universitet, SE581 83 Linkping, Sweden Linkping 2010.

[4] Jonathan d. baker lieutenant, united states Analysis of the sensitivity of multi-stage axial compressors to fouling at various stages. coast guard B.S.N.A.M.E., united states coast guard academy, 1996. submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of master of science in mechanical engineering, naval postgraduate school september 2002.

[5] Kelly eberle and michael cyca engineering design beta machinery analysis calgary, ab canada , Design challenges for reciprocating compressors in specialty gas services october 4 6, 2010 [6] Klaus Mollenhauer, Helmut Tschoeke, Handbook of Diesel Engines.

[7] Dr.K.Lingaiah, B.R.Narayana Iyengar, Machine Design Data Hand Book, Suma publishers, fourth edition, 2006.