PERANCANGAN KOMPRESSOR SENTRIFUGALPADA TURBOCHARGER UNTUK MENAIKANDAYA MESIN BENSIN 1500cc SEBESAR 25%

DOSEN PEMBIMBINGProf.Dr.Ir. I MADE ARYA DJONI, MSc

LATAR BELAKANG

Memaksimalkanpower yang dihasilkan

Turbocharger

Material piston

PERANCANGAN KOMPRESOR

Perumusan Masalah

Bagaimana merancang sebuah kompresor dariturbocharger untuk menghasilkan tekanan yang

sesuai dengan tipe engine tanpa merubahmaterial dari komponen engine

Batasan Masalah

Jenis fluida adalah udara bebas yang diasumsikansebagai gas ideal

Tipe engine yang digunakan adalah tipe engineToyota Rush

Daya yang ditingkatkan sebesar 25% (survey daribengkel Gut)

Aliran dalam kondisi steady flow

Tujuan Perancangan

Merancang sebuah kompresor sentrifugal padaturbocharger untuk menaikkan daya enginetanpa mengganti material bagian dari engine

Membuat pemodelan kompresor yang didapatdari hasil perhitungan kedalam bentuk duadimensi

Prinsip Kerja Turbocharger

Otto Cycle

Saphiro, Moran. . Fundamental of Engineering Thermodynamics

Klasifikasi Kompresor

Brown, Royce N. 1997. Compressors Selection and Sizing

Jenis Impeller Kompresor Sentrifugal

(c). forward-curved vanes(β > 900)

(a). Radial vanes(β = 900)

(b). Backward-curved vanes(β < 900)

Boyce, Meherwan. Gas Turbine Engineering Handbook

Perancangan Sisi Inlet Impeller

Kecepatan aliran masukan impeller

Dixon, S.L. 1978. Thermodynamics of Turbomachinery

Slip Factor

Kecepatan aliran keluaran impeller akibat dari slip factor

Dixon, S.L. 1978. Thermodynamics of Turbomachinery

Perancangan Diffuser

Sudut inlet dan outler diffuser

Yahya, S. M. 1983. Turbines, Compressors and Fans

Perancangan Volute Kompresor

Yahya, S. M. 1983. Turbines, Compressors and Fans

Diagram Alir Perancangan

end

•Dimensi piston•Tekanan masuk piston •Rasio kompresi piston•Air fuel ratio•Temperatur masuk piston

Perhitungan laju alir massa masukanpiston untuk menaikan daya sebesar

25 %

Perhitungan kondisi udaramasukan dan keluaran kompresor

Perancangan impeller kompresor

A

A

Perancangan diffuser kompresor

Perancangan volute casing kompresor

Pemodelan 2 dimensi dari hasilperancangan

START

Data Engine

• Tekanan masukan piston awal : 1 kgf/cm2• Tekanan kompresi piston : 15 kgf/cm2• Compresi ratio : 10• Pressure ratio : 15• Bore x stroke piston :(72 x 91.8) mm• Air fuel ratio : 12 : 1

Daya Mobil Tanpa Turbocharger

daya = 27,4 Hp x 4 =109,6 Hp

Tekanan yang Diperlukan

daya`= 137 Hp

Jadi kompresor harus menaikan tekanan udara masuk sebesar 0,382 kgf/cm2

Data Awal Kondisi Udara

• Spesific heat udara (cp) = 1005 J/kg K• Konstanta gas ideal (R) = 287 J/kg K• Tekanan masuk kompressor (pin) = 1 atm• Temperatur inlet kompresor (Tin) = 303 K• Rasio spesific heat (k atau γ) = 1,4

Putaran dan Effisiensi Kompresor

N = 50000 rpm

ηc = 68%

Sudut Relatif Inlet Kompresor

Sudut Mr1Relatif inlet 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9

1 3,13201E-05 4,98144E-05 7,18748E-05 9,63E-05 0,000122

10 0,003071432 0,004896529 0,007083669 0,009521 0,012076

20 0,011559679 0,018555224 0,027052446 0,036672 0,046941

30 0,023357601 0,037893258 0,055918635 0,076824 0,09977

40 0,035242081 0,057936582 0,086805488 0,121295 0,160456

50 0,043447332 0,072460984 0,110386468 0,157152 0,212203

60 0,0446027 0,075421281 0,116755551 0,169271 0,233233

70 0,036880973 0,063082244 0,098972838 0,145705 0,204239

80 0,020925027 0,036062801 0,057087545 0,084908 0,12040290 7,65718E-18 1,32316E-17 2,10113E-17 3,14E-17 4,47E-17

Sudut Relatif Inlet Kompresor

β1 = 600

Dimensi Inlet Kompresor

Segitiga Kecepatan pada Inlet

Kecepatan Outlet Impeller

w2 = 62,7 m/s

Kecepatan Outlet Impeller Akibat Slipw

2=

62,7

m/s

Kondisi stagnasi inlet kompresor

Tekanan yang Ditingkatkan Impeller

Kenaikan Temperatur

Kondisi Statis Keluaran Impeller

Tebal Impeller

Perancangan Diffuser

Rasio Luasan Diffuser

Lebar Diffuser

Effisiensi Diffuser

Diasumsikan effisiensidiffuser =90%

Kecepatan Udara pada Diffuser

Temperatur dan Tekanan Diffuser

Perancangan Volute

Volute Tongue

Kecepatan Keluar Volute

Luasan Inlet dan Outlet Volute

Persamaan Kemiringan Volute

Sehigga diperoleh persamaan

Persamaan Kemiringan Volute

θ b r` θ b r`

8 0,013217 0,051885 100 0,031617 0,061085

10 0,013617 0,052085 110 0,033617 0,062085

20 0,015617 0,053085 120 0,035617 0,063085

30 0,017617 0,054085 130 0,037617 0,064085

40 0,019617 0,055085 140 0,039617 0,065085

50 0,021617 0,056085 150 0,041617 0,066085

60 0,023617 0,057085 160 0,043617 0,067085

70 0,025617 0,058085 170 0,045617 0,068085

80 0,027617 0,059085 180 0,047617 0,069085

90 0,029617 0,060085 190 0,049617 0,070085

Kesimpulan

Bagian Impeller Dimensi Satuan

Diameter shroud 0,0415 m

Diameter hub 0,013833 m

Sudut radial inlet impeller 60 derajat

Diameter luar Impeller 0,056 m

Sudut relatif keluar impeler 90 derajat

Tebal Impeller 0,00503 m

Kesimpulan

Bagian Diffuser Dimensi Satuan

Lebar daerah tanpa sudu 0,0028 m

diameter inlet diffuser 0,0616 m

Sudut Alfa masukan diffuser 20 derajat

Diameter keluaran diffuser 0,08624 m

Sudut alfa keluaran diffuser 47,85 derajat

Lebar keluaran diffuser 0,0093 m

Panjang kemiringan diffuser 0,0245 m

Kesimpulan

Bagian Volute Dimensi Satuan

Radius dasar volute 0,047432 mDiameter inlet volute 0,0093 m

Diameter outlet volute 0,0783 m

Kesimpulan

Lokasi Tekanan Satuan Temperatur Satuan

Inlet impeller 100000 pa 303 K

Outlet impeller 132677,1

pa 369,81 KInlet diffuser

Outlet diffuser 133711,9

pa 393,04 KInlet volute

Outlet volute 138200 pa 398,87 K

SEKIAN DAN TERIMAKASIHMOHON KRITIK DAN SARAN UNTUK KESEMPURNAAN TUGAS AKHIR INI