Tugas 3-Axial Flow Turbine [PDF]

Citation preview

TUGAS Mata Kuliah Pilihan Turbin



Oleh : Nama



: Genta Praha Picaso



NIM



: I0414025



PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2017



AXIAL FLOW TURBINE Pengertian Axial flow turbin adalah sebuah turbin dimana arah aliran fluida yang melewati sudu sejajar dengan arah axial dari poros. Jika head dari sisi masuk turbin adalah jumlah dari energi tekan dan energi kinetik, serta jika selama tekanan pada aliran fluida yang melewati runner dari turbin diubah menjadi energi kinetik, keadaan seperti ini disebut dengan turbin reaksi. Turbin reaksi axial flow adalah sebuah turbin dimana porosnya vertikal, bagian bawah dari poros dibuat lebih besar yang disebut dengan hub. Baling baling dari turbin ini terpasang tetap pada hub dan hub juga berfungsi sebagai runner untuk aliran fluida. Axial flow turbin memiliki dua bentuk utama yang didasarkan pada keadaan baling-baling, yaitu : 1. Propeller turbine, ketika baling-baling terpasang tetap pada hub dan tidak dapat diatur. 2. Kaplan turbine, ketika baling-baling yang terpasang pada hub bisa diatur.



Diagram kecepatan pada axial turbine



Gambar Diagram Kecepatan Turbin Axial



Fluida mengalir ke dalam nozzle dengan kecepatan awal c1 dan sudut  1 . Saat keluar nozzle, kecepatan aliran fluida dipercepat sehingga kecepatan absolutnya menjadi c2 dan sudut  2 . Aliran fluida memiliki kecepatan relatif terhadap rotor sebesar w2 dan sudut  2 . Rotor yang berputar memiliki kecepatan sendiri sebesar U , akibatnya kecepatan relatif yang masuk ke rotor dipercepat menjadi w3 dengan sudut  3 , dan kecepatan aliran absolutnya sebesar c3 dengan sudut  3 . Sehingga persamaan kontinuitas untuk aliran seragam dan steady adalah



1 A1c x1   2 A2 c x 2   3 A3 c x3 Untuk aliran dua dimensi persamaan dapat diringkas karena kecepatan axial nya konstan c x1  c x 2  c x3  c x , sehingga persamaannya menjadi



1 A1   2 A2   3 A3  konstan



Hukum Thermodinamika dalam Siklus Turbin Axial Flow kerja yang terjadi pada sebuah rotor dalam satu unit massa sama dengan penurunan enthalpy stagnan yang terjadi pada fluida yang melewati satu siklus turbin axial flow (asumsi aliran adiabatic) 



W 



W 



 h01  h03  U c y 2  c y 3 



m



dimana c y adalah komponen kecepatan tangensial



Gambar Diagram Mollier dari Siklus Turbin Axial Efisiensi dan Stage Losses Untuk sebuah tahapan turbin besarnya efisiensi total to total dari turbin axial flow adalah :



actual work output



 tt 



ideal work output when operating to same back pressure



 tt 



h01  h03  h01  h03ss 



Pada sisi masuk dan keluar untuk normal stage kondisi aliran (kecepatan absolut dan sudut aliran) diketahui sebagai c1  c3 dan 1   3 . Jika diasumsikan bahwa c3ss  c3 , maka efisiensi total to total menjadi :



 tt  h1  h3  h1  h3ss   tt  h1  h3  h1  h3   h3  h3ss   h3s  h3ss  Soderberg’s Correlation Salah satu cara untuk mendapatkan data desain dari losses sudu turbin adalah dengan mengumpulkan informasi dari keseluruhan efisiensi untuk berbagai variasi turbin, kemudian dari data ini dihitung losses individual dari sudu turbin.



Gambar Soderberg’s Correlation



Stage Reaction Klasifikasi berbagai jenis turbin aksial lebih mudah digambarkan dengan tingkat reaksi atau rasio reaksi R, pada setiap tahap dan bukan dengan rasio



c y 2 U . Hal ini lebih berguna untuk menentukan rasio reaksi sebagai penurunan



entalpi statis pada rotor terhadap penurunan entalpi statis pada stage, hal ini sebagai akibat dari pernyataan stage flow geometry, sehingga :



R  h2  h3  h1  h3 



Zero Reaction Stage Zero reaction stage adalah kondisi dimana tidak adanya pressure drop pada fluida yang melewati rotor. Zero reaction stage berbeda dengan impuls stage dimana terjadi kenaikan enthalpy pada diagram Mollier.



Gambar Diagram Mollier untuk Zero Reaction Stage



Gambar Diagram Mollier untuk Impuls Turbin Stage



50% reaction stage Kombinasi diagram kecepatan pada keadaan ini adalah seragam, sehingga jika  3   2 , maka  2   3 . Untuk R  12 , enthalpy drop pada baris nozzle sama besarnya dengan enthalpy drop pada rotor.



h1  h2  h2  h3



Gambar Diagram Kecepatan dan Diagram Mollier Untuk 50% Reaction Turbine Stage