BAB III

PRINSIP DAN PERHITUNGAN TURBIN IMPULS SERTA ANALISIS ALIRAN UAP MELALUI SUDU

3.1. Dasar Teori Impuls

3.1.1 Prinsip Impuls dan Momentum

Di dalam ilmu fisika ditunjukkan bahwa konsep usaha dan konsep energi tumbuh berdasarkan hukum-hukum gerak Newton. Impuls merupakan kosep yang mirip dengan konsep tersebut, yakni juga timbul berdasarkan hukum-hukum tersebut. Dalam ilmu mekanika impuls pada sutu benda terjadi akibat adanya perubahan momentum benda tersebut dalam selang waktu tertentu. Namun perlu diketahui bahwa impuls diartikan sebagai gaya yang bekerja pada benda dalam waktu yang sangat singkat. Hal ini menjadi dasar persamaan impuls nantinya. Sedangkan momentum suatu benda tersebut dalam fisika didefinisikan sebagai hasil kali massa benda dengan kecepatan gerak benda tersebut. Secara matematis ditulis :

p = mv .. (3.1)

p adalah lambang momentum, m adalah massa benda dan v adalah kecepatan benda. Momentum merupakan besaran vektor, jadi selain mempunyai besar alias nilai, momentum juga mempunyai arah. Besar momentum p = mv. Arah momentum sama dengan arah kecepatan.

Dari persamaan di atas, tampak bahwa momentum (p) berbanding lurus dengan massa

(m) dan kecepatan (v). Semakin besar kecepatan benda, maka semakin besar juga momentumsebuah benda. Demikian juga, semakin besar massa sebuah benda, maka momentum benda tersebut juga bertambah besar.Seperti dijelaskan sebelumnya bahwa ada hubungan antara impuls dan momentum..

Hubungan tersebut dapat dilihat dari persamaan berikut :

F = pt .......................................................................................................(3.2)

Dimana : F = gaya total yang bekerja pada benda

p = perubahan momentum

t = selang waktu perubahan momentum

Jika ditinjau suatu partikel bermassa m yang bergerak dalam suatu bidang xy dan mengalami gaya resultan F yang besar dan arahnya dapat berubah, maka berdasarkan hukum kedua Newton pada setiap saat diperoleh :

F = m. a

Jika :

a = dv , makadt

F= m. dv dt

F.dt = m.dv

Kalau v1 adalah kecepatan ketika t = t1 dan v2 adalah kecepatan ketika t = t2 , maka :

t2 v211t F.dt = v m.dv

t21t F.dt = m. v2 m. v1 = m ( v2 v1 )Bila t1 = 0 dan t2 = t, maka :

F.t = m ( v2 v1 )

oF = m ( v2 v1 ) ..............................................................................................(3.3)

3.2. Asas Impuls Pada Turbin

Pada roda turbin terdapat sudu dan fluida kerja mengalir melalui ruang di antara sudu tersebut. Apabila kemudian ternyata bahwa roda turbin dapat berputar, maka ada gaya yang bekerja pada sudu. Gaya tersebut timbul karena terjadinya perubahan momentum dari fluida kerja yang mengalir di antara sudu yang dianggap sangat efektif untuk menghasilkan gaya dorong. Gaya dorong harus lebih besar atau sekurang-kurangnya sama dengan berat turbin dan porosnya, agar turbin dapat berputar dengan lebih ringan.Karena sudu-sudu tersebut dapat bergerak bersama-sama dengan roda turbin, maka sudu tersebut dinamakan sudu gerak. Sebuah roda turbin bisa saja terdapat beberapa baris sudu gerak yang dipasang berurutan dalam arah aliran fluida kerja. Setiap baris sudu terdiri dari sudu-sudu yang disusun melingkari roda turbin, masing-masing dengan bentuk yang sama. Turbin dengan satu baris sudu gerak dinamai bertingkat tunggal. Sedangkan turbin dengan beberapa baris sudu gerak dinamai turbin bertingkat ganda. Proses fluida kerja mengalir melalui baris sudu yang pertama, kemudian baris kedua, ketiga dan seterusnya. Namun sebelum mengalir ke setiap baris sudu berikutnya, fluida kerja melalui baris sudu yang bersatu dengan rumah turbin. Dan karena sudu tersebut terakhir tidak berputar, sudu tersebut dinamakan sudu tetap, yang berfungsi mengarahkan aliran fluida kerja masuk kedalam sudu gerak berikutnya, bisa juga sebagai noselTurbin uap adalah mesin rotari yang bekerja karena terjadi perubahan energi kinetik uap menjadi putaran poros turbin. Proses perubahan itu terjadi pada sudu-sudu turbin. Fluida uap dengan energi potensial yang besar berekspansi sehingga mempunyai energi kinetik

tinggi yang akan medorong sudu, karena dorongan atau tumbukan tersebut, sudu kemudian bergerak. Proses tumbukan inilah yang dinamakan dengan Impuls.

Gambar 3.1. Impuls pada sudu Turbin

Gambar 3.2. Impuls pada penampang vertikal dan melengkung

3.3. Prinsip Turbin Impuls

Turbin impuls adalah turbin yang mempunyai roda jalan atau rotor dimana terdapat sudu-sudu

impuls. Sudu-sudu impuls mudah dikenali bentuknya, yaitu simetris dengan sudut masuk 1 dan

sudut keluar 2 yang sama. Bentuk turbin impuls pendek dengan penampang yang konstan. Ciri yang lain adalah secara termodinamika penurunan energi terbanyak pada nosel, dimana pada nosel terjadiproses ekspansi atau penuruan tekanan. Sudu-sudu turbin uap terdiri dari sudu tetap dan sudu gerak. Sudu tetap berfungsi sebagai nosel dengan energi kinetik yang naik, sedangkan pada sudu begerak tekanan adalah konstan atau tetap. Dari karakteristik tersebut, turbin impuls sering disebut turbin tekanan sama. Bentuk dari sudu tetap turbin impuls ada dua macam yaitu bentuk simetris dan bentuktidak simetris. Pada bentuk sudu tetap simetris, profile kecepatan dan tekanan adalah sama, tidak ada perubahan kecepatan dan tekanan. Sedangkan pada sudu tetap yang berfungsi sebagi nosel mempunyai bentuk seperti nosel yaitu antar penampang sudu membetuk penampang yang menyempit pada ujungnya. Karena bentuknya nosel, kecepatan akan naik dan tekanan turun. Bentuk pertama simetris dipakai pada turbin uap Curtis dan bentuk yang kedua dipakai turbin uap Rateau.

Gambar 3.3. Sudu Turbin simetris

el atau sudu pengarah.

Seperti dijelaskan sebelumnya bahwa pada turbin uap agar sudu gerak dapat berputar maka dibutuhkan semburan uap yang akan memberikan dorongan (impuls) pada sudu jalan tersebut. Uap yang disemburkan harus memiliki kecepatan tinggi agar memperoleh energi kecepatan yang besar. Untuk itu maka sebelum memasuki sudu jalan, uap dari ketel harus diekspansikan di dalam nos

Gambar 3.4. Aliran uap pada nosel3.4 Perubahan Energi Thermal Menjadi Energi KinetisProses perubahan energi thermal menjadi energi kinetic berlangsung di dalam nosel, yang mana di dalam nosel tersebut akan terjadi penurunan tekanan uap dan kenaikan kecepatan uap. Hal tersebut diperlihatkan pada gambar berikut.

Po To

Pi

Co Ci

i o

Gambar 3.5. saluran uap pada nosel

Bila uap berekspansi melalui penampang yang kecil, akan menghasilkan energi yang seimbang dengan perubahan entalpinya. Energi kinetis diserap oleh sudu-sudu turbin yang akan menghasilkan ekspansi isentropis. Kecepatan uap keluar nosel sangat dipengaruhi oleh besarnya perbandingan tekanan keluar dan tekanan masuk. Dengan hukum kekekalan energidisebutkan bahwa energi sebelum dan sesudah nosel harus sama, maka :

c2o + po2 .vo + uo = 2c1t 2 + p1 .v1 + u1

; p.v + u = h, maka :

c2o + ho2 2c= 1t 2 + h1

c21t -c2 2o = ho2 - h1

c1t = kJ/kg

c1t = .....J/kg c1t = 44,72

; jika co = 0, maka

c1t = 44,72

c1t = 44,72 (m/det)................... (3.4)

3.5 Transformasi Energi Pada SuduUap yang keluar dari dalam nosel dengan kecepatan mutlak c1 memasuki laluan- laluan sudu pada sudut 1 . Disebabkan oleh perputaran cakram turbin, kecepatan uap pada jalan masuk ke laluan-laluan sudu akan mempunyai kecepatan relative terhadap dinding laluan sudu tersebut. Kecepatan relative tersebut akan memiliki nilai dan arah yang berbeda dengan kecepatan mutlaknya.

Gambar 3.6. Skema aliran uap pada sudu gerakDari proses aliran uap yang melalui nosel atau sudu pengarah hingga keluar dari sudu

gerak, dapat dibentuk suatu skema aliran uap. Skema tersebut dapat dilihat berikut ini.

Gambar 3.7. Skema arah kecepatan uap pada sudu gerak

c1 = Kecepatan uap mutlak meninggalkan nosel

u = Kecepatan tangensial sudu

w1 = kecepatan relatif uap masuk sudu

w2 = Kecepatan relatif uap meninggalkan sudu

c2 = Kecepatan mutlak uap meninggalkan sudu

1 = sudut nosel

1 = sudut masuk sudu

2 = sudut keluar sudu

2 = sudut keluar fluida3.5. Analisis Kecepatan Aliran Uap

Analisis terhadap kecepatan uap dapat ditentukan dengan memperhatikan bagaimana proses aliran uap yang terjadi, mulai dari masuk hingga keluar turbin. Untuk itu posisi nosel dan sudu turbin perlu diperhatikan, karena hal tersebut akan mempengaruhi proses aliran uap tersebut.

Gambar 3.8 Konstruksi turbin uap impuls satu tahap

Gambar diatas adalah skema turbin de-laval atau turbin impuls satu tahap. Turbin terdiri satu atau lebih nosel konvergen divergen dan sudu-sudu impuls terpasang pada rodajalan (rotor). Tidak semua nosel terkena semburan uap panas dari nosel, hanya sebagian saja. Pengontrolan putaran dengan jalan menutup satu atau lebih nosel konvergen divergen.Adapun cara kerjanya adalah sebagai berikut. Aliran uap panas masuk nosel konvergen divergen, di dalam nosel uap berekspansi sehingga tekanannya turun. Berbarengan dengan penurunan tekanan, kecepatan uap panas naik, hal ini berarti terjadi kenaikan energi kinetik uap panas. Setelah berekspansi, uap panas menyembur keluar nosel dan menumbuk sudu-sudu impuls dengan kecepatan abolut c1 . Pada sudu-sudu impuls uap panas memberikan sebagian energinya ke sudu-sudu, dan mengakibatkan sudu-sudu bergerak dengan kecepatanu. Tekanan pada sudu-sudu turbin adalah konstan atau tetap, sedangkan kecepatan uap keluar

sudu berkurang menjadi c2..

Berdasarka arah aliran uap yang mengalir melalui nosel atau sudu pengarah dan melalui sudu gerak turbin maka dapat digambarkan suatu skema segi tiga kecepatan uap,yang kemudiam melalui skema tersebut dapat ditentukan kecepatan uap tersebut.

212 1

Gambar 3.9. Skema segitiga kecepatan uap

Dari segitiga kecepatan diatas, panjang pendeknya garis adalah mewakili dari besar kecepatan masing-masing. Sebagai contoh, fluida masuk sudu dari nosel dengan kecepatan c1 kemudian keluar dari nosel sudah berkurang menjadi w1 dengan garis yang lebih pendek, artinya sebagian energi kinetik fluida masuk sudu diubah menjadi energi kinetik sudu dengankecepatan u, kemudian fluida yang sudah memberkan energinya meningglkan sudu dengan kecepatan c2 .

1. Kecepatan uap mut lak masuk sudu turbin:

c1 = c1t ) .............................................(3.5)

c1 = 44,72 H

c1 = Kecepatan uap mut lak masuk sudu turbin (m/s)

H = Besar panas jatuh (kJ/kg)

= koefisien gesek pada dinding nosel (0,91 0,98)

2. Kecepatan Tangensial sudu :

u = .d .n60 ......................................................................................................(3.6)

u = Kecepatan tangensial sudu (m/s)

d = diameter rata-rata turbin (m)

n = jumlah putaran turbin (rpm)

3. Kecepatan relatif uap masuk sudu gerak :

cw1 = 2 + u 2 2 u c1 cos1 .............................................................................(3.7)

1w1 = Kecepatan relatif uap masuk sudu gerak

1 = sudut mutlak uap masuk sudu gerak

4. Sudut relatif uap masuk sudu gerak

w1 sin 1 = c1 sin 1

sin 1 = c1 w1 sin 1 ............................................................................................(3.8)5. Sudut relatif uap keluar sudu gerak

2 = 1 .................................................................................................................(3.9)

Atau kadang 2 = 1 - (3 o - 5 o )

6. Kecepatan uap keluar sudu gerak

w2 = w1 .......................................................................................................(3.10)

= koefisien sudu gerak

= 0,86

7. Kecepatan uap mutlak keluar sudu turbin:

2c2 = w2 + u 2 2 u w2 cos 2 .........................................................................(3.11)

8. Sudut mutlak uap keluar sudu gerak :

w2 sin 2 = c2 sin 2

sin 2 = w2 c2 sin 2 ........................................................................................(3.12)

3.6. Gaya Tangensial Turbin :

Gaya tangensial turbin ditentukan berdasarkan prinsip impuls yang terjadi pada sudu. Yang mana impuls tersebut terjadi akibat adanya perubahan momentum pada sudu, dan perubahan momentum tersebut diakibatkan oleh adanya perubahan kecepatan uap yang mengalir pada sudu.oFu = m (c1 cos 1 - c2 cos 2 ) .................................................................(3.13)

o= m (c1 cos 1 (- c2 cos 2 ))

o= m (c1 cos 1 + c2 cos 2 )

c1 cos 1 + c2 cos 2 = w1 cos 1 + w2 cos 2

; w2 = w1

c1 cos 1 + c2 cos 2 = w1 cos 1 + w1 cos 2

= (1 + cos 2 )cos 1 w1 cos 1

c1 cos 1 + c2 cos 2 = (1 + cos 2 )cos 1 w1 cos 1

; w1 cos 1 = c1 cos 1 u

c1 cos 1 + c2 cos 2 = (1 + cos 2 )cos 1 ( c1 cos 1 u)

.(3.14)

jadi :

Fu = om (c1 cos 1 + c2 cos 2 )

Fu = om (1 + cos 2 )cos 1 ( c1 cos 1 u)

..............................................................(3.15)

3.7. Daya Mekanis yang dihasilkan Turbin :Daya mekanis yang dihasilkan oleh turbin ditentukan berdasarkan gaya dan kecepatan tangensial turbin tersebut yang akan menghasilkan torsi pada poros turbin. Sehingga dengan menerapkan persamaan daya mekanis turbin, maka akan diperoleh :

Pu = om .u (c1u c2u )

karena

c2u = c2 cos 2

c1u = c1 cos 1

maka

Pu =

= om .u (c1 cos 1 - c2 cos 2 )

om .u (c1 cos 1 (- c2 cos 2 ))

Pu = om .u (c1 cos 1 + c2 cos 2 ) ...(3.16)

Dari persamaan 3.14, diketahui bahwa :

c1 cos 1 + c2 cos 2 = (1 +

cos 2 )cos 1

( c1 cos 1 u)

dengan mensubstitusikan persamaan 3.14 ke persamaan 3.16, maka akan diparoleh

persamaan :

Pu = om .u (1 + cos 2 )cos 1 ( c1 cos 1 u) ..................................................(3.17)

Daya mekanis turbin dapat juga ditentukan menurut persamaan berikut :

Pu = Mt. ...........................................................................................................(3.15)Mt = Fu . r

= u r

Pu = (Fu . r) (u/r)

Pu = Fu . u ..........................................................................................................(3.18)

Jika disubstitusikan persamaan 3.15 ke persamaan 3.18, maka akan menghasilkan persamaan

yang sama dengan persamaan 3.17, yaitu

Pu = om .u (1 + cos 2 )cos 1 ( c1 cos 1 u)

3.8. Efisiensi Turbin ImpulsKerja teoritis uap pada pinggir cakram untuk turbin ideal, dengan kata lain tidak adanya kerugian baik pada nosel ataupun sudu akan menjadi :

o c 2P = m 1t ......................................................................................................(3.18)2

u = Pu P ......................................................................................................(3.19)

2 (mo cos u1 + c cos u ) cos 1 1u = 1 o2m c 1t 2

2 u1 + cos 2 (c1 cos 1 u )= cos 1 cu 21t

c22 1 ; c1t = 22 u1 + cos 2 (c1 cos 1 u )= cos 1 cu 21 2

= 2 2 1 + cos 2 (c cos u ) u c1 1u cos 1 1 2

= 2 2 1 + cos 2 (c cos u ) u c1 1u cos 1 1 2

cos u u 2 2 2 u = 2 1 + cos cos 1 2 c c 1 1 1

u = 2 2 1 + cos 2 cos 1 cos 1 u u c1 c1 ..............................................(3.20)

Jika ; 1 = 2 , maka :

u = 2 2 (1 + ) cos u u ...............................................................(3.20) 1 c1 c1

BAB IV

ANALISIS VARIASI SUDUT SUDU-SUDU IMPULS TERHADAP DAYA MEKANIS TURBIN

4.1 Prinsip Aksi Aliran Uap Melalui Sudu

Semburan uap yang keluar dari nosel atau kelompok nosel yang diam akan memberikan gaya pada sudu turbin yang besarnaya adalah Fu (Newton) dalam arah putarnya. Gaya Fu yang dihasilkan oleh uap sewaktu uap tersebut di dalam laiannya melalui sudu turbin duibah menjadi kerja mekanis pada pinggir sudu. Kerja yang dilakukan oleh uap pada sudu adalah sebesar :

Pu = m.u (c1u c2u ) . (4.1)

dimana u adalah kecepatan keliling sudu-sudu turbin dalam m/s.

Gaya yang diberikan oleh uap ke sudu-sudu dapat dicari dengan menggunakan pendekatan ilmu mekanika. Dari mekanika dapat diketahui bahwa perubahan momentum selama periode waktu tertentu adalah sama dengan gaya yang diberikan. Dan dengan demikian dapat dituliskan bahwa :

Fu .t = m ( c1 c2 )

Fu = om ( c1 c2 ) . (4.2)

Gambar 4.1 Semburan uap dari nosel

4.2 Analisis Aliran Uap Melalui Penempang Sudu Yang Bervariasi

Semburan uap yang mengalir melalui bentuk penampang sudu yang berbeda, ternyata menghasilkan gaya dan energi yang berbeda pula. Artinya bentuk dari penampang suatu sudu akan mempengaruhi bedar kecilnya energi mekanis yang akan dihasilkan.

Gambar 4.2 Prinsip aksi uap pada berbagai bentuk benda

Gambar 4.2 menunjukkan prinsip aksi uap pada berbagai bentuk benda. Dapat ditunjukkan bahwa gaya Fu yang diberikan oleh uap pada berbagai bentuk benda dengankondisi aliran yang serupa, tidak akan sama. Untuk jenis aliran yang berbeda seperti ditunjukkan pada gambar 4.2, gaya-gaya ini dengan mudah dapat dievaluasi.Misalkan kecepatan awal uap pada sisi keluar nosel untuk ketiga penampang tersebut adalah sama, sama dengan c1t, tetapi dalam arah yang berbeda sesuai dengan permukaan yang menerimanya. Untuk hal khusus ini misalkan kecepatan c1 sama dengan 100 m/s dan laju aliran massa uap adalah 5 kg/s.

Kasus (a)Uap dengan kecepatan awal c1t menubruk benda A dalam arah tegak lurus terhabap permukaan yang menerimanya dan mengalami perubahan arah aliran sebesar 90o sewaktu memencar ke segala arah di permukaan benda tersebut, sehingga proyeksi kecepatan c2 terhadap arah aksi gaya F1 semburan uap sama dengan nol. Dangan mensubstitusikan kecepatan-kecepatan awal dan akhir uap c1t dan c2 , kita akan mendapatkan gsys yang diberikan yang searah dengan kecepatan c1t.

F1 = om ( c1t c2 )

F1 = 5 kg/s (100 m/s 0)

F1 = 500 N

Kasus (b)

Dengan mengabaikan kerugian akibat gesekan pada permukaan yang melengkung, akan diperolehc2 = c1t

Jadi gaya F2 yang bekerja searah dengan kecepatan c1t dari persamaan (4.2), akan sama dengan :

F2 = om ( c1t c2 )

F2 = 5 kg/s (100 + 100)m/s

F2 = 1000 N

Kasus (c)

Dengan tetap mengabaikan kerugian-kerugian pada permukaan sudu seperti pada kasus (b), sekali lagi diperolehc2 = c1t

Dalam hal ini semburan uap pada tempat masuk kepermukaan sudu tidak mengalir dalam arah yang sejajar dengan arah gaya F3 yang brkerja pada benda tersebut. Dan oleh sebab itu segera terbukti bahwa pada suku-suku kecepatan c1t dan c2 harus disubstitusikan nilai-nilaiproyeksi kecepatan semburan uap tadi terhadap arah aksi gaya F3 .

Komponen-komponen kecepatan c1t dan c2 yang searah dengan garis aksi F3 dengan

demikian adalah sama dengan :

c1t = c1t cos 30 = 100 (0,866) = 86,6 m/s

c2 = c2 cos 30 = -100 (0,866) = -86,6 m/s

jadi

F3 = om ( c1t c2 )

F3 = 5 kg/s (86,6 + 86,6)

F3 = 866 N

Dari ilustrasi-ilustrasi yang diberikan di atas ternyata bahwa gaya maksimum diperoleh untuk kasus (b) dimana semburan uap yang mengalir sepanjang permukaan sudu mengalami pembalikan arah sebesar 180o. Akan tetapi dalam pembuatan turbin uap, aliran uap yang bemikian itu tidak mungkin diperoleh, dan oleh sebab itu, seperti yang ditunjukkanpada kasus (c), semburan uap diarahklan dengan suatu besar sudut tertentu, baik dari sisi keluar nosel diam maupun dari sudu gerak. Akan tetapi sudut kemiringan ini terhadap bidang putar sudu-sudu dibuat sekecil mungkin.Untuk bisa mendapatkan kerja yang berguna dari aksi uap, adalah perlu bahwa bwnda yang ditubruknya dapat bergerak leluasa. Bila kita andaikan bahwa benda-benda A,B, dan C, akibat aksi uap berpindah searah dengan tanda panah, maka dengan mengetahui kecepatan perpindahan u, kita dapat dengan mudah menghitung gaya F dan kerja P. Anggap bahwa akibat aksi semburan uap benda-benda A,B, dan C berpindah searah dengan gaya F, dengan kecepatan u yang sama. Maka gaya F pada ketiga kasus tersebut akan ditentukan dari pertimbangan- pertimbangan berikut :

Kasus (a)

Kecepatan uap relatif terhadap benda A yang bergerak akan sama dengan :

w1 = c1t u

Kecepatan w1 dikenalsebagai kecepatan relatif.

Kecepatan relatif uap sesudah perubahan arah aliran pada benda A akan sama dengan

w2 = c2 = 0

Jadi gaya yang diberikan oleh uap ditentukan dari persamaan :

o oF1 = m ( w1 w2 ) = m ( c1t u ) ...(4.3a)

Kasus (b)

Kecepatan relatif semburan uap yang menubruk permukaan benda B akan sama dengan :w1 = c1t u

Kecepatan relatif uap yang meninggalkan permukaan sudu B yang cekung akan sama denganw2u = w1u = c1t cos 30 + u

Oleh sebab itu gaya yang diberikan oleh semburan uap pada benda B adalah :

o oF2 = m ( w1 w2 ) = 2 m ( c1t u ) .(4.3b)

Kasus (c)

Proyeksi kecepatan relative semburan uap yang menubruk benda C yang searah dengan kecepatan u akan sama dengan :w1u = c1t cos 30 u

Komponen kecepatan relative uap yang meninggalkan permukaan sudu C akan

ditentukan dari persamaan

w2u = w1u = c1t cos 30 + u

dan gaya yang diberikan adalah :

o oF3 = m ( w1u w2u ) = 2 m ( c1t cos 30 u ) ......(4.3c)

Bila sekarang diandaikan bahwa kecepatan awal uap c1 dan kecepatan perpindahan u

ketiga benda tersebut adalah sama yakni c1t = 100 m/s dan u = 50 m/s, maka dengan

mensubstitusikan kecepatan-kecepatan ini ke dalam persamaan-persamaan (4.3a), (4.3b), dan

(4.3c), kita akan peroleh nilai gaya F.

Untuk kasus (a) :

F1 = 5 kg/s (100 50) = 250 N

Untuk kasus (b) :

F2 = (2).5 kg/s (100 50) = 500 N

Untuk kasus (c) :

F3 = (2).5 kg/s (100 cos 30 50)

F3 = (2).5kg/s (100 . 0,866 50) = 366 NKerja yang dilakukan uap pada ketiga hal tersebut di atas yang memindahkan ketiga benda tersebut dengan kecepatan u ditentukan oleh persamaan (4.1).

Untuk kasus (a) :

Pu1 = F1 . u = (250 N) (50 m/s) = 12500 J/s

Untuk kasus (b) :

Pu2 = F2 . u = (500 N) (50 m/s) = 25000 J/s

Untuk kasus (c) :

Pu3 = F3 . u = (366 N) (50 m/s) = 18300 J/s

Oleh sebab itu, dari persamaan (4.3c) ternyata bahwa gaya F3 semburan uap tergantung pada nilai cosinus sudut 1. Dengan nilai yang minimum-nol, gaya F3 akan mencapai nilai batasnya F2. Dalam hal nilai sudut 1 yang membesar, gaya yang diberikan yang searah dengan arah putaran akan terus berkurang sampai pada nilai 1 = 90o, gaya ini akan menjadi nol. Jadi, kecermatan harus diberikan sewaktu memilih nilai 1 yang sesuai untuk nosel-nosel dan sudu-sudu turbin uap, biasanya yang diperbolehkan adalah 11o sampai20o (lit. 1 halaman 16).

4.3 Perhitungan Data Survey

4.3.1 Data Hasil Survey Studi

Untuk membantu dalam penyelesaian skripsi ini, maka dilakukan survey studi ke Pabrik Kelapa Sawit PTP Nusantara IV, yang dalam memenuhi kebutuhan energi listriknya menggunakan turbin uap sebagai penggerak mula generator listrik. Dari survey tersebut diperoleh beberapa informasi yang berkaitan dengan data-data yang dibutuhkan.Data Turbin :

1. Daya turbin (Pu) : 630 kWatt

2. Diameter turbin (d) : 800 mm

3. Jumlah putaran turbin (n) : 3000 rpm

4. Sudut masuk uap ke turbin ( 1 ) : 20o

o5. Sudut masuk sudu ( 1 ) : 24

o6. Sudut keluar sudu ( 2 ) : 31

o7. Sudut keluar uap ( 2 ) : 24

8. Pemasukan uap parsial ( ) : 0,25

9. Tinggi sudu (l) : 20 mm

10. Lebar sudu (b) : 15 mm

11. Jarak bagi sudu (t) : 12 mm

12. Jumlah sudu (z) : 209 buah

13. Kecepatan uap mutlak (c1 ) : 714 m/s

14. Kecepatan tangensial turbin (u) : 125 m/s

15. Tekanan uap masuk (P1 ) : 15 bar

16. Suhu uap masuk (T1 ) : 240 oC

17. Tekanan uap bekas turbin (P2 ) : 3 bar

18. Kualitas uap (x) : 0,95

19. Spesific volume (v ) : 0,57413 m3/kg4.3.2 Perhitungan Data

Untuk mendapatkan besarnya gaya tangensial dan daya mekanis yang dihasilkan turbin maka ditentukan terlebih dahulu variabel variabel berikut :a) Panas Jatuh

Pada tekanan uap masuk 15 bar dan temperatur 240 oC, diperoleh :

h1 = 2899,3 kJ/kg

v1 = 0,1483 m3/kg

Gambar 4.3 Diagram T-s siklus rankine

kemudian pada saat uap keluar pada tekanan 3 bar diperoleh :

hf = 560,34 kJ/kg

hfg = 2164, 52 kJ/kg vf = 0,001073 m3/kg vfg = 0,603227 m3/kg

maka

h2 = hf + x hfg

h2 = 560,34 kJ/kg + (0,95) 2164, 52 kJ/kg

h2 = 2616,63 kJ/kg

v2 = vf + x vfg= 0,001073 m3/kg + (0,95) 0,603227 m3/kg

= 0,57413 m3/kg

h = h1 - h2

= 282,66 kJ/kg

b) Perubahan Energi Thermal Menjadi Energi KinetisDengan hukum kekekalan energi disebutkan bahwa energi sebelum dan sesudah nosel harus sama, maka :

c2o + po2 .vo + uo = 2c1t 2 + p1 .v1 + u1

; p.v + u = h, maka :

c2o + ho2 2c= 1t 2 + h1

c21t -2 2o = hoc2 - h1

c1t 2= 2(ho h1 ) + co kJ/kg

c1t 2= 2.1000.(ho h1 ) + co .....J/kg

c1t 2= 44,72 .(ho h1 ) + co

; jika co = 0, maka

c1t = 44,72

c1t = 44,72 .(ho h1 )

h (m/det)(4.5)

c) Kecepatan uap masuk turbin teoritis :

c1t = 44,72 h = 44,72 282,66= 751,8 m/s

d) Kecepatan mutlak uap masuk turbin :

Karena ada pengaruh koefisien kecepatan = 0,95, maka

c1 = c1t ;

= 0,95. 751,8 m/s

= 714 m/s

e) Laju Aliran Massa Uap :

Q = m.v

Q = A.c

Dari kedua persamaan tersebut didapat :

m.v = A.c

Dimana :

A = .d.l

Untuk mengetahui laju aliran masa uap, maka rumus luas penampang juga dipengaruhi oleh sudut masuk uap ( 1 ) dan pemasukan uap parsial ( ), sehingga rumus di atas menjadi :A = .d .l. .sin 1

Maka : m.v = .d .l. .c1 sin 1

m = .d .l. .c1 sin 1v

m = 3,14(0,8)(0,02)(0,25)(714) = 5kg0,57413 m3/kg4.4 Perhitungan Kerja Turbin Berdasarkan Prinsip Aksi Uap.

Seperti penjelasan sebelmnya bahwa untuk menentukan variabel-variabel yang mendukung performa turbin, semuanya merujuk kepada proses aliran uap yang terjadi ketika memasuki sudu hingga meninggalkan sudu. Skema aliran tersebut ditunjukkan pada gambar4.4 berikut.

Gambar 4.4 Impuls uap pada sudu

a) Kecepatan tangensial :

u = .d .n60 = .(0,8.m)(3000.rpm)60

u = 125 m/s

21 2 1

Gambar 4.5 Segi tiga kecepatan uapb) Kecepatan relatif uap masuk sudu turbin :

c1w1 = 2 + u 2 2 u c1 cos1

= 714,212 + 1252 2 714,21 125 cos 20 = 598,27 m/s

c) Sudut relatif uap masuk sudu gerak :

w1 sin 1 = c1 sin 1

sin 1 = c1 w1 sin 1

sin 1 = 714.21598,27 sin 20 = 0,4083

1 = arc sin 0.4083 = 24o

d) Sudut relatif keluar sudu gerak :

2 = 1 = 24o

e) Kecepatan uap keluar sudu gerak :

Kecepatan uap keluar sudu gerak dipengaruhi oleh kerugian pada sudu-sudu

w2 = w1 = 0,86

w2 = 0,86 . 598,27 = 514,5 m/s

f) Kecepatan uap mutlak keluar sudu turbin :

2c2 = w2 + u 2 2 u w2 cos 2

c2 = 514,52 + 1252 2 125 514,5 cos 24

c2 = 403,52 m/sg) Sudut mutlak uap keluar sudu gerak :

w2 sin 2 = c2 sin 2

sin 2 = w2 c2 sin 2

sin 2 = 514,5403,52 sin 24 = 0,5186

2 = arc sin 0,5186 = 31,2o

h) Gaya Tangensial turbin :

Fu = m (c1 cos 1 - c2 cos 2 )

= m (c1 cos 1 (- c2 cos 2 ))

= m (c1 cos 1 + c2 cos 2 )

Jika :

c1u = c1 cos 1 = 714,21 cos 20 = 671 m/s

c2u = c2 cos 2 = 403,52 cos 31,2 = 345 m/s

maka :

Fu = m (c1u + c2u )

Fu = 5kg/s (671 + 345) = 5080 N

i) Daya Turbin

Pu = m.u (c1u - c2u )

Pu = m.u (c1u (- c2u ))

Pu = m.u (c1u + c2u )

Pu = 125 m/s (5080 N) = 635000 Watt

Pu = 635 kWatt4.5 Hubungan Variasi 1 terhadap Fu dan Pu

Berdasarkan persamaan-persamaan sebelumnya diketahui bahwa besar 1 akan mempengaruhi nilai dari gaya tangensial (Fu ) dan daya mekanis (Pu ) turbin. Jika 1 divariasikan, maka nilai Fu dan Pu juga akan ikut bervariasi. Berdasarkan literatur yang ada dan juga data di lapangan, batas variasi sudu yang diperbolehkan itu adalah berkisar antara11o s/d 20o.

Fu = m (c1 cos 1 - c2 cos 2 )

= m (c1 cos 1 (- c2 cos 2 ))

= m (c1 cos 1 + c2 cos 2 )

Karena :

c1 cos 1 + c2 cos 2 = w1 cos 1 + w2 cos 2

; w2 = w1

c1 cos 1 + c2 cos 2 = w1 cos 1 + w1 cos 2

= (1 + cos 2 )cos 1 w1 cos 1

; 1 = 2

c1 cos 1 + c2 cos 2 = (1 + ) w1 cos 1

; w1 cos 1 = c1 cos 1 u

c1 cos 1 + c2 cos 2 = (1 + ) ( c1 cos 1 u)

jadi :

Fu = m (c1 cos 1 + c2 cos 2 )

Fu = m (1 + ) ( c1 cos 1 u)

Dimana : m = 5 kg/s u = 125 m/s

= 0,86 c1 = 714,21 m/sjadi :

Fu = 5 (1,86)(714,21 cos 1 -125)

= 9,3 (714,21 cos 1 125)

Dan untuk daya :

Pu = m.u (c1u + c2u )

= m.u (c1 cos 1 + c2 cos 2 )

Pu = m.u (1 + ) ( c1 cos 1 u)

Dengan menggunakan persamaan di atas diperoleh nilai Fu dan Pu yang berbeda-beda jika 1 divariasikan, seperti yang ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

Tabel 4.1 Pengaruh variasi sudut terhadap Gaya dan Daya turbin

1Fu (kN)Pu (kW)0o5,47965684,9565o5,45437681,79610o5,37874672,34215o5,25332656,66520o5,08008635,08525o4,85733607,16630o4,58977573,721

1

1

Gambar 4.6 Grafik pengaruh perubahan sudut terhadap gaya tangensial

1

Gambar 4.7 Grafik pengaruh perubahan sudut terhadap Daya mekanis turbin

Berdasarkan grafik di atas dapat diketahui bahwa jika sudut semakin kecil maka gaya tangensial dan daya mekanis turbin akan semakin besar, demikian juga sebaliknya. Hal

tersebut disebabkan karena jika 1 semakin kecil (mendekati 0), maka dorongan/ semburan

uap yang diterima sudu akan semakin besar. Hal ini dikerenakan sumburan uap tersebut lebih terserap sudu secara keseluruhan sehingga makin meminimalisir kerugian.4.6 Hubungan u/c dengan besar sudut 1 dan pengaruhnya terhadap Efisiensi Turbin

Dari persamaan 3.20 diketahui bahwa :

u = 2 2 1 + cos 2 cos 1 cos 1 u u c1 c1

Dari persamaan di atas ternyata bahawa besaran u tergantung pada nilai u/c1 , sudut nosel,

koefisien kecepatan, dan sudut

Hubungan u/c1 agaknya merupakan karakteristik dasar tingkat turbin. Jika nilai-nilai sudut 1 , 1 , 2 dan koefisien kecepatan dan tetap konstan pada persamaan 3.20, makanilai u hanya tergantung pada rumus berikut.

u u 2u u cos 1 c c = cos 1c c ....(4.4) 1 1 1 1

Jika u/c1 = 0 dan u/c1 = cos , rumus di atas akan menjadi nol dan akibatnya u adalah sama dengan nol. Untuk menentukan nilai optimum u/c1 akoefisien turunan (diferensial)pertama sisi kanan persamaan 4.4 harus disamakan dengan nol.

2 u u d cos 1 c1 c1 = 0 u d c1

u cos 1 2 = 0c 1 u = cos 1 ....................................................................................(4.5) 2 1 c opt

Dengan mensubstitusikan nilai u/c1 dari persamaan 4.5 ke persamaan 3.20, maka

diperoleh nilaiefisiensimaksimum.

u. max = 1 + 2 cos 2 2(cos 1cos 1 )..(4.6)

Jika :

1 = 2 , maka

= ( + ) ( 2 ) .....................(4.7

u.max 1 cos 12

4.7 Menentukan Sudut 1 OptimalDari analisis dan perhitungan yang dilakukan, diketahui bahwa besar sudut sudu turbin sangat mempengaruhi besarnya gaya dan daya mekanis turbin tersebut. Namun perlu diketahui satu besar sudut tertentu yang paling baik untuk perencanaan turbin. Hal tersebut dapat ditentukan berdasarkan hubungan effisiensi turbin tersebut terhadap besar sudut dan koefisien kecepatan (u/c1 ).

Menurut Muin (1993) bahwa nilai koefisien kecepatan optimum (u/c1 ) = 0,483. Hal tersebut dapat terlihat dari table dan grafik berikut :

Table 4.2 Pengaruh (u/c1 ) terhadap Effisiensi turbin

Koefisien kecepatan

(u/c1)Efisiensi ()0,0000,00000,1000,32160,2000,56710,3000,74200,3510,80160,4000,84070,4830,86630,5000,86520,6000,8154

G r af ik ef f is iens i s ebagi f ungs i u/ c

0 .9

0 .8

0 .7

ef f is iens i0 .6

0 .5

0 .4

0 .3

0 .2

0 .1

0

00 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .6 u /c

Gambar 4.9 Grafik nilai (u/c1 ) optimum terhadap effisiensi

Hasil yang diperoleh dari tabel dan juga grafik di atas ditentukan berdasarkan persamaan 3.20, yang menunjukkan hubungan efisiensi dengan keofisien kecepatan.Dari grafik dan tabel di atas menunjukkan bahwa hubungan koefisien kecepatan dan efisiensi tidaklah linier dan ditemukan bahwa nilai optimum (u/c1 ) = 0,483. Berdasarkanpersaman 4.5 didapat :

u Cos 1 = 2 c1

u 1 = arcos 2 = arcos (2. 0,483) c1

1 = 14,98o = 15o

4.8 Analisis Dan Simulasi Dengan Bantuan Software Komputer

Menggunakan software computer dalam analisis ini dimakasudkan untuk membantu mempermudah dalam menganalisis data-data yang diperoleh. Dalam hal perhitungan data, digunakan sofware Matlab.Untuk memulai program Matlab ini, berikut akan dijelaskan tahapan mengoperasikannya. Adapun langkah-langkahnya yakni :

Pilih Start > All Program >MATLAB, AtauKlik ganda ikon shortcut MATLAB pada desktop windows. Setelah ditunggu beberapa saat akan muncul desktop Matlab seprti berikut.

Gambar 4.10 Layar tampilan Matlab

Kemudian akan muncul tampilan berikut.

Gambar 4.11 Layar kerja Matlab4.8.1 Menghitung Gaya Tangensial dan Daya Mekanis Turbin dengan software

MATLAB

Perhitungan secara manual telah dilakukan pada analisis sebelumnya. Untuk memperoleh akurasi yang lebih baik maka dilakukan perhitungan dan analisis denganbantuan software MATLAB.

Gambar 4.12 Aliran uap melalui sudu

Kecepatan mutlak uap masuk turbin>> A1=20;>> k=0.86;>> h=0.95;>> m=5;>> n=3000;>> d=0.8;>> c1t=751.8;>> c1=h*c1t c1 =714.2100

Kecepatan tangensial>> u=pi*d*n/60 u =125.6637Kecepatan relatif uap masuk sudu turbin>> w1=sqrt(c1^2+u^2-2*c1*u*cos(A1*(pi/180)))

w1 =

597.6721

Sudut relatif uap masuk sudu gerak>> sinB1=c1/w1*sin(A1*(pi/180))

sinB1 =

0.4087

>> B1=asin(0.4087)/(pi/180) B1 =

24.1232Sudut relatif keluar sudu gerak

>> B2=B1

B2 =

24.1232

Kecepatan uap keluar sudu gerak>> w2=k*w1 w2 =513.9980

Kecepatan uap mutlak keluar sudu turbin>> c2=sqrt(w2^2+u^2-2*w2*u*cos(B2*(pi/180)))

c2 =

402.5980

Sudut mutlak uap keluar sudu gerak>> sinA2=w2/c2*sin(B2*(pi/180))

sinA2 =

0.5218

>> A2=asin(0.5218)/(pi/180) A2 = 31.4531Gaya Tangensial dan Daya Mekanis Turbin

Fu = m (c1 cos 1 - c2 cos 2 )

= m (c1 cos 1 (- c2 cos 2 ))

= m (c1 cos 1 + c2 cos 2 )

Jika :

c1u = c1 cos 1 = 714,21 cos 20 = 671 m/s

c2u = c2 cos 2 = 403,52 cos 31,2 = 345 m/s

maka :

Fu = m (c1u + c2u )

Fu = 5kg/s (671 + 345) = 5080 N

Daya Turbin

Pu = m.u (c1u + c2u )

Pu = 125 m/s (5080 N) = 635000 Watt

Perhitungan di atas tentunya merujuk kepada persamaan gaya tangensial dan daya mekanis turbin yang diturunkan dari perhitungan analisis aliran kecepatan uap melalui sudu tubin.Untuk bisa melakukan perhitungan seperti diatas, maka data-data yang bersangkutan dimasukkan ke program Matlab, dengan cara :

Ketik :

>> a1=20;

>> a2=31.2;

>> m=5;

>> c1=714.21;>> c2=403.52;

>> u=125;

>> c1u=c1*cos(a1*(pi/180));

>> c2u=c2*cos(a2*(pi/180));

>> F=m*(c1u+c2u) Enter

F =

5.0815e+003

>> P=u*m*(c1u+c2u) P =6.3518e+005

Gambar 4.13 Instruksi kerja Matlab4.8.2 Analisis Variasi sudut terhadap Fu dan Pu

Ketik :

>> a=10:1:20;

>> m=5;

>> u=125;

>> c=714.21;

>> b=cos(a*(pi/180));

>> F=1.86*m*(c*b-u)

Enter.

Akan muncul hasil seperti berikut

Gambar 4.14 hasil instruksi kerja MatlabF =

1.0e+003 *

Columns 1 through 6

5.3787 5.3576 5.3345 5.3094 5.2824 5.2533

Columns 7 through 11

5.2223 5.1894 5.1546 5.1178 5.0791

Tabel 4.3 Pengaruh variasi sudut terhadap Gaya tangensial turbin

1F u (kN)10o5,378711o5,357612o5,334513o5,309414o5,282415o5,253316o5,222317o5,189418o5,154619o5,117820o5,0791Untuk melihat grafik, ketik :

sudut u>> plot(a,F)

Grafik hubunganapmasuk vs gaya tangensial Fu

5400

) n otewN (u

5350

5300

F l ais

en g n5250

5200

a taayG5150

5100

5050Sudut uapmasuk ( )

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ..

Gambar 4.15 Grafik hubungan sudut dengan Gaya tangensial turbin

Kemudian untuk menghitung daya mekanis turbin dilakukan langkah berikut:

>>P=u*1.86*m*(c*b-u)

Enter

Akan muncul hasil seperti berikut

P =

1.0e+005 *

Columns 1 through 6

6.7234 6.6970 6.6681 6.6368 6.6029 6.5667

Columns 7 through 11

6.5279 6.4868 6.4432 6.3972 6.3489Tabel 4.4 Pengaruh variasi sudut terhadap Daya mekanis turbin

1P u (kW)10o672,3411o669,7012o666,8113o663,6814o660,3015o656,6716o652,7917o648,6818o644,3219o639,7220o634,89

Kemudian untuk melihat grafik, ketik:

>> plot(a,P)

Grafik hubunganapmasuk vs dayamekanis Pu

sudut u

675

tt)aWk

670

665

(Pu660

s in aek655

650

m

ya a D645

640

635

630Sudut uapmasuk ( )

10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 ..

Gambar 4.16 Grafik hubungan sudut dengan daya mekanis turbin4.8.3 Pengaruh Sudut dan Koefisien Kecepatan Terhadap Effisiensi

Table 4.5 Pengaruh (u/c1 ) terhadap Effisiensi turbin

Koefisien kecepatan

(u/c1)Efisiensi ()0,0000,00000,1000,32160,2000,56710,3000,74200,3510,80160,4000,84070,4830,86630,5000,86520,6000,8154

Ketik :

>> X=[0 .1 .2 .3 .351 .4 .483 .5 .6];

>> ef=[0 .3216 .5671 .7420 .8016 .8407 .8663 .8652 .8154];

>> plot(X,ef)

enter

G r af ik ef f is iens i s ebagi f ungs i u/ c

0 .9

0 .8

0 .7

ef f is iens i0 .6

0 .5

0 .4

0 .3

0 .2

0 .1

0

00 .1 0 .2 0 .3 0 .4 0 .5 0 .6 u /c

Gambar 4.17 Grafik hubungan nilai (u/c1 ) optimum terhadap effisiensi maksimumJika kita ingin melihat berbagai variasi effisiensi sebagai fungsi u/c jika sudut juga divariasikan, maka langkah yang dilakukan adalah dengan mangetik :

fplot('[3.3573*(cos(0*(pi/180))-X)*X,3.3573*(cos(15*(pi/180))- X)*X,3.3573*(cos(20*(pi/180))-X)*X]',[0,.6])Enter

G r a f ik e f f isie n si vs u / c

0 derajat15 derajat20 derajat

1

0.8

Ef f is ie n s i T u r b in0.6

0.4

0.2

00 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6u /c

Gambar 4.18 Grafik effisiensi sebagai fungsi u/cHubungan antara sudut masuk sudu dengan efisiensi turbin dapat juga dilihat seperti berikut : Ketik :>> fplot('[3.72*(cos(a*(pi/180))-

0.6)*0.6,3.72*(cos(a*(pi/180))-0.5)*0.5,3.72*(cos(a*(pi/180))-

0.483)*0.483,3.72*(cos(a*(pi/180))-0.25)*0.25]',[0,30])

0.95 Grafik efisiensi vs sudut masuk sudu

0.9

0.85

Efisiensi turbin0.8

0.75

0.7

0.65

0.6

0.55

u/c1=0.6 u/c1=0.5 u/c1=0.483 u/c1=0.25

0 5 10 15 20 25 30Sudut masuk sudu

Gambar 4.19 Grafik effisiensi dengan sudut uap masuk sudu

Grafik di atas menunjukkan bahwa efisiensi turbin juga akan semakin maksimal jika

1 = 0. Namun hal tersebut tidak mungkin dilakukan. Jadi harus ditentukan 1 yang paling

1optimal (mendekati ideal). Grafik di atas menunjukan bahwa grafik untuk = 15o hampir

sama dengan grafik untuk 1 = 0.Jika pengaruh variasi sudut turbin terhadap daya dan effisiensi turbin ditabelkan, dan seluruh grafik yang diperoleh digabungkan dalam satu grafik, maka akan terlihat pada sudut berapa sudu turbin yang paling efektif dan efisien. Hal tersebut dapat dilihat dari tabel dan gambar berikut :Tabel 4.6 Pengaruh variasi sudut terhadap Daya dan Effisiensi Turbin

o1 (.. )

o 2 (.. )

Pu (kW)

u/c1 = 0,6u/c1 = 0,5u/c1 = 0,48300684,950,89280,93000,928958681,790,88430,92290,92201020672,340,85880,90170,90161523,7656,660,81670,86660,86772031634,880,75800,81780,82052538,6607,160,68360,75570,7605

2

u/ c 1=0. 5u/ c 1=0. 483 u/ c 1=0. 6Day a Mek anis

110

100

90

80

70

60

50 0 5 10 15 20 25 30

1

Gambar 4.20 Grafik hubungan sudut dengan daya dan efisiensi turbin4.9 Perbandingan Hasil Perhitungan Manual Dengan Simulasi

Dari hasil perhitungan yang dilakukan secara manual dan secara simulasi, maka didapatkan hasil yang tidaka jauh berbeda antara kedua cara tersebut. Hasilanay dapat dilihat pada tabel dan grafik berikut.Tabel 4.7 Perbandingan hasil perhitungan manual dengan simulasi

Perhitungan manual

Perhitungan simulasi

1 Fu (kN) Pu (kW) 1 Fu (kN) Pu (kW)0o 5,4796 684,95 0o 5,4797 684,96

5o 5,4543 681,79 5o 5,4544 681,80

10o 5,3787 672,34 10o 5,3787 672,34

15o 5,2533 656,66 15o 5,2533 656,67

20o 5,0800 635,08 20o 5,0791 634,89

25o 4,8573 607,16 25o 4,8573 607,17

30o 4,5897 573,72 30o 4,5898 573,72

650 Perbandingan perhitungan daya manual dan simulasi

645

Daya turbin (kW)640

635

630

625

62017 17.5 18 18.5 19 19.5 20 20.5 21 21.5 22Sudut uap masuk (derajat)

Gambar 4.21 Grafik perbandingan hasil perhitungan daya manual dengan simulasiDari hasil perbandingan yang dilakukan terhadap perhitungan manual dengan simulasi maka dapat diketahui bahwa keakuratan dengan cara simulasi lebih teliti daripada dengan cara perhitungan manual. Namun perbedaan hasil yang didapatkan masih dapat ditoleransi, karena masih sangat relatif kecil selisih perbedaan tersebut.BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari proses analisis dan simulasi yang dilakukan terhadap data-data dan spesifikasi turbin uap jenis impuls, maka didapatkan suatu kesimpulan bahwa : Gaya tangensial dan daya mekanis turbin akan semakin besar jika sudut uap masuk

( 1 ) semakin kecil.

Gaya tangensial dan daya turbin yang besar belum tentu akan memperoleh efisiensi dan efektifitas turbin yang baik dan maksimal. Besar sudut 1 yang paling optimal untuk mendapatkan performa turbin yang palilng

baik dan maksimal yakni pada sudut 15o.

Hasil analisis secara manual dan simulasi menunjukkan hasil yang tidak jauh berbeda.

Perhitungan secara simulasi sedikit lebih akurat dibanding perhitungan manual.

5.2 Saran

Skripsi ini disadari masih membahas sebagian kecil mengenai turbin uap yang digunakan sebagai power plant, dan juga masih jauh dari kesempurnaan. Untuk itu bagi mahasiswa yang hendak mengambil tugas skripsi dapat melanjutkan sekripsi ini dengan pembahasan yang lain dan variasi yang berbeda. Hal tersebut sangat baik untuk dilakukan, karena dengan demikian secara bertahap analisis yang dilakukan terhadap turbin uap akan semakin sempurna.