Feedback

Rancangan Turbin Uap Pengerak Generator Listrik (PLTU) Daya Terpasang 65 MW, Pada Putaran 3000 rpm.

Informasi dokumen
RANCANGAN TURBIN UAP PENGERAK GENERATOR LISTRIK (PLTU) DAYA TERPASANG 65 MW, PADA PUTARAN 3000 RPM SKRIPSI Skripsi ini Diajukan Untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik OLEH : JHONI YUSUF MANURUNG NIM : 08 0421 004 PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2011 Universitas Sumatera Utara RANCANGAN TURBIN UAP PENGERAK GENERATOR LISTRIK (PLTU) DAYA TERPASANG 65 MW, PADA PUTARAN 3000 RPM JHONI YUSUF MANURUNG NIM : 08 0421 004 Diketahui/disyahkan Departement Teknik Mesin Fakultas Teknik (USU) Ketua Diketahui Dosen Pembimbing Dr.Ing.Ir Ikhwansyah Isranuri NIP:196412241992111001 Ir. Tekad Sitepu NIP. 195212221978031000 Universitas Sumatera Utara RANCANGAN TURBIN UAP PENGERAK GENERATOR LISTRIK (PLTU) DAYA TERPASANG 65 MW, PADA PUTARAN 3000 RPM JHONI YUSUF MANURUNG NIM : 08 0421 004 Telah disetujui oleh : Pembimbing/penguji Ir. Tekad Sitepu NIP: 195212221978031000 Dosen Pembanding I Dosen Pembanding II Ir. Mulfi Hazwi, MSc NIP : 194910121981031002 Dr. Eng. Himsar Ambarita, ST, MT NIP : 197206102000121000 Diketahui/disyahkan Departement Teknik Mesin Fakultas Teknik (USU) Ketua Dr.Ing.Ir Ikhwansyah Isranuri NIP:196412241992111001 Universitas Sumatera Utara RANCANGAN TURBIN UAP PENGERAK GENERATOR LISTRIK (PLTU) DAYA TERPASANG 65 MW, PADA PUTARAN 3000 RPM JHONI YUSUF MANURUNG NIM : 08 0421 004 Telah disetujui oleh : Pembimbing/penguji Ir. Tekad Sitepu NIP: 195212221978031000 Dosen Penguji I Dosen Penguji II Ir. Mulfi Hazwi, MSc NIP : 194910121981031002 Tulus Burhanuddin , ST, MT NIP : 197209231986011001 Diketahui/disyahkan Departement Teknik Mesin Fakultas Teknik (USU) Ketua Dr.Ing.Ir Ikhwansyah Isranuri NIP:196412241992111001 Universitas Sumatera Utara KATA PENGANTAR Segala puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala kasih dan karunia yang telah diberikan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan Skripsi ini yang merupakan tugas akhir dalam menyelesaikan pendidikan untuk mencapai gelar sarjana di Fakultas Teknik, Departemen Teknik Mesin, Universitas Sumatera Utara. Adapun yang menjadi judul dari pada Skripsi ini adalah “Rancangan Turbin Uap Pengerak Generator Listrik (PLTU) Daya Terpasang 65 MW, Pada Putaran 3000 rpm. Dalam menyelesaikan Tugas Sarjana ini, penulis banyak sekali mendapat dukungan dari berbagai pihak. Maka pada kesempatan ini penulis menyampaikan penghargaan dan ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada : 1. Kedua orang tua penulis, Ayahku tercinta S.Manurung dan Mamaku tercinta S. Br. Panggabean yang telah memberikan doa restu kepada penulis serta telah bersusah payah membiayai penulis selama menjalani pendidikan, hingga penulis dapat menyalesaikan pendidikan dan mendapat gelar sarjana. 2. Kakak ku tercinta, Tetty Novalina Manurung, abangku Varis Yohannes Manurung dan Adik-adik ku tercinta, Yuni Maristella Manurung dan Nikolas Paskalis Manurung yang selalu mendoakan penulis serta selalu mendukung penulis dalam menyelesaikan skripsi ini. 3. Bapak Ir. Tekad Sitepu dan bapak Ir.Isril Amir. sebagai dosen pembimbing yang telah membimbing penulis serta memberi masukan-masukan yang bermanfaat kepada penulis dari awal hingga akhir penyelesaian Skripsi ini. 4. Bapak Dr.Ing.Ir.Ikhwansyah Isranuri sebagai ketua Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara dan Bapak Ir. M. Syahril Gultom, MT sebagai sekretaris Departemen Teknik mesin Universitas Sumatera Utara. Universitas Sumatera Utara 5 Seluruh dosen staf pengajar dan pegawai Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara yang telah banyak membimbing dan membantu penulis selama kuliah di Departemen Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara. 6. Teman-teman mahasiswa khususnya stambuk 2008 ; Roni Novison, Frenki S. Siregar, kang Naim, B’Irwanto lumbangaol & ade, stambuk 2007; Jasran Hutagalung, yang telah banyak membantu penulis selama perkuliahan dan dalam penyelesaian Skripsi ini. 7. Adek-adek kost Riki Simorangkir, Jakobus Pardosi, Ayu Ayuanda, Helen Marisa Sianturi, yang merupakan keluarga paling dekat yang terus memberi semangat. 8. Teman-teman dari Bad Brotherhood (BBH) ; Donie opungsunggu, Cherisce simbolon, James tompulawe, Philip Cristo Simanjuntak, Monika Tobing, Ezra, Erick Deka silalahi yang terus memberi penghiburan saat-saat sedang buntu ide. 9. ‘Teman sehati’ Elisabet Jenita Manik yang terus memberi perhatian untuk selesainya skripsi ini. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih mempunyai beberapa kekurangan, untuk itu penulis sangat mengharapkan adanya saran dari para pembaca untuk memperbaiki dan memperlengkapi tulisan ini ke depan. Akhir kata penulis berharap semoga tulisan ini dapat berguna memperkaya pengetahuan dari para pembaca. Terima kasih. Medan, Agustus - 2011 Penulis, Jhoni Yusuf Manurung NIM : 080421 004 Universitas Sumatera Utara DAFTAR ISI SPESIFIKASI TUGAS KARTU BIMBINGAN LEMBAR PENGESAHAN DOSEN PEMBIMBING KATA PENGANTAR . i DAFTAR ISI . iii DAFTAR NOTASI . vi DAFTAR GAMBAR . ix DAFTAR TABEL . xi BAB I PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang . 1 1.2. Tujuan Perancangan . 2 1.3. Batasan Masalah . 2 1.4. Metodologi Penulisan . 2 1.5. Sistematika Penulisan . 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1. Pandangan Umum Tentang Turbin Uap . 4 2.2. Ananlisis Thermodinamika . 4 2.3. Modifikasi siklus Reankine Pada PLTU . 6 Universitas Sumatera Utara 2.4. Prinsip Dasar Turbin Uap . 8 2.5. Klasifikasi TurbinUap . 9 2.6. Analisis Kecepatan Turbin Uap . 10 2.7. Kerugian energi pada Turbin uap. 12 2.7.1. Kerugian-kerugian Dalam (internal losses) . 12 2.7.2. Kerugian-kerugian Luar . 20 2.8.Efisiensi Dalam Turbin Uap . 20 2.9. Perhitungan Fraksi Masa Pada Tiap Ekstraksi . 21 2.10. Perhitungan jumlah uap yang mengalir Melalui turbin dan ekstraksi. 22 BAB III PEMBAHASAN MATERI 3.1. Pemilihan Jenis Turbin Uap . 24 3.2. Perhitungan Daya Turbin Uap . 25 3.3. Perhitungan Daya Untuk Tiap Ekstraksi . 27 3.3.1 Perhitungan Penurunan Kalor Untuk Tiap Ekstraksi . 27 3.3.2 Perhitungan Fraksi dan Laju Aliran Masa Pada Tiap Ekstraksi . 32 3.3.3 Pengujian Kembali Laju Aliran Masa yang Diperoleh . 33 3.4. Perhitungan Daya Siklus PLTU . 35 3.5. Perhitungan Kalor Turbin Uap Untuk Tiap Tingkatan . . 38 3.5.1 Penentuan Tingkat Tekanan . 38 3.5.2 Turbin Tingkat Pengaturan . 39 3.5.3 Perhitungan Kalor dari Tingkat Pengaturan Sampai Ektraksi I . 45 3.5.4 Pengujian Hasil Perhitungan Kalor Keseluruhan . 53 Universitas Sumatera Utara BAB IV PERHITUNGAN UKURAN UTAMA TURBIN UAP PLTU 4.1. Nosel dan Sudu Gerak . 54 4.1.1. Tinggi nosel dan sudu gerak . 54 4.1.2. lebar dan jari-jari busur sudu . 58 4.1.3. Jarak bagi antar sudu . 58 4.1.4. Jumlah sudu . 59 4.1.5. Nosel dan sudu gerak tingkat 2 . 60 4.2. Kekuatan sudu . 62 4.3. Getaran sudu . 63 4.4. Pembahasan perhitungan ukuran cakram . 64 4.5. Perhitungan Ukuran Poros . 75 4.6. Perhitungan berat cakram. 77 4.7. bantalan dan pelumasan . 78 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. Kesimpulan . 85 5.2. Saran . 90 DAFTAR PUSTAKA . 91 Universitas Sumatera Utara DAFTAR NOTASI 1. Simbol dari abjad biasa Simbol arti Notasi A0 Luas penampang sudu paling lemah cm2 AS Luas plat penguat sudu cm2 a Ruang Bebas Bantalan mm b Lebar sudu mm C Kapasitas thermal rata-rata minyak pelumas kkal/kg 0C Cad kecapatan mutlak uap keluar nosel tanpa m/s Memperhitungkan derajat reaksi C1 Kecepatan mutlak uap keluar nosel m/s C1t kecepatan uap masuk mutlak teoritis m/s C2 Kecepatan uap pada saluran keluar m/s Ckr kecepatan kritis m/s d diameter nominal sudu atau rotor mm dp diameter poros mm E Modulus elastisitas poros kg/cm2 f1 luas penampang sudu gerak cm2 g Percepatan grafitasi bumi m/s2 Geks Massa alir uap ekstraksi kg/s Gkebocoran Massa kebocoran uap pada perapat labirin kg/s Go Massa alir uap kg/s hb Kerugian energi dalam sudu-sudu gerak kJ/kg he Kerugian energi akibat aliran keluar kJ/kg hge.a Kerugian energi karena gesekan roda dan kJ/kg ventilasi hi tk Nilai penurunan kalor pada tiap tingkat turbin kJ/kg hkebasahan Kerugian energi karena kelembaban uap keluar kJ/kg hn Kerugian energi pada nosel kJ/kg Ho Nilai penurunan kalor dengan kJ/kg Universitas Sumatera Utara memperhitungkan kerugian tekanan Ho’ Nilai penurunan kalor dengan memperhitungkan kJ/kg kerugian tekanan dan pemipaan buang Ho,th Nilai penurunan kalor teoritis kJ/kg I Momen inersia cm4 i0 Kandungan kalor uap saat masuk turbin kJ/kg i1t Kandungan kalor uap saat keluar turbin kJ/kg i1’t Kandungan kalor uap setelah katup pengatur kJ/kg l Tinggi nosel mm l1’ Tinggi sisi masuk sudu gerak mm l1” Tinggi sisi keluar sudu gerak mm Mt Momen puntir kg.mm n Putaran turbin rpm nkr Putaran kritis poros rpm P Daya nominal generator listrik MW Pa Gaya yang terjadi akibat perbedaan tekanan uap kg masuk Pa’ Gaya yang bekerja akibat perbedaan momentum kg uap PG Daya yang dibutuhkan generator listrik MVA PN Daya netto turbin MW po Tekanan awal uap masuk turbin kg/cm2 po’ Tekanan uap sebelum nosel kg/cm2 pkr Tekanan kritis kg/cm2 Pu Gaya akibat rotasi pada sudu gerak kg R Jari-jari konis sempurna mm r1 Jari-jari hub mm rs Jari-jari rata-rata plat penguat sudu mm t0 Temperatur uap awal 0 u Kecepatan keliling sudu turbin m/s v Volume spesifik uap m3/kg C Universitas Sumatera Utara W Momen perlawanan poros cm3 Wcr,tot Berat total cakram kg Wp Berat total poros kg Wy Momen perlawanan terkecil sudu cm3 z Jumlah sekat labirin Buah zs,1 Jumlah sudu gerak baris pertama Buah 2. Simbol dari abjad Yunani (Greek Letters) Simbol 1 2 1 2  as  pl u pv  arti Notasi Sudut masuk kecepatan uap mutlak ke sudu gerak 0 Sudut keluar kecepatan uap mutlak 0 Sudut masuk kecepatan relatif uap ke sudu gerak 0 Sudut keluar kecepatan relatif uap ke sudu gerak 0 Massa jenis bahan Alloy Steel kg/m3 Massa jenis minyak pelumas kg/m3 Massa jenis uap kg/m3 Penurunan tekanan uap saat melewati katup kg/cm2 pengatur a Tegangan kg/cm2 Tegangan izin poros kg/cm2 g Kecepatan sudut rad/s Efisiensi generator - Efisiensi mekanis - Koefisien jenis fluida pada rumus stodola - Faktor kecepatan (angka kualitas) nosel - Koefisien kecepatan (angka kualitas) sudu -  m    Universitas Sumatera Utara DAFTAR GAMBAR Gambar nama gambar halaman 2.1 Gambar sederhana siklus Rankine 5 2.2 Diagram T-S siklus Renkin sederhana 5 2.3 Diagram alir siklus Rankine Mengunakan 7 HPH dan LPH 2.4 Diagram T-S siklus Renkine dengan empat 8 tingkat ekstraksi 2.5 Variasi kecepatan uap pada sudu-sudu gerak 10 turbin impuls. 2.6 Proses ekspansi uap dalam turbin beserta 14 kerugian-kerugian akibat Pencekikan. 2.7 Grafik untuk Menentukan Koefisien sebagai 15 fungsi tinggi nozel 2.8 Koefisien kecepatan  untuk sudu gerak turbin 16 Impuls untuk berbagai panjang dan profil sudu 2.9 Celah kebocoran Uap tingkat tekanan pada 18 turbin impuls 3.1 Diagram daya yang harus di suplay ke turbin uap 25 ke generator 3.2 Proses penurunan kalor pada turbin uap 28 3.3 Diagram alir siklus Rankine Mengunakan 35 HPH dan LPH 3.4 Diagram T-S siklus Renkine dengan empat 35 tingkat ekstraksi 3.5 Variasi kecepatan uap pada tingkat pengaturan 40 sudu gerak baris I 3.6 Segitiga kecepatan tingkat pengaturan 42 3.7 Diagram i-s untuk tingkat pengaturan 43 Universitas Sumatera Utara 3.8 Segitiga kecepatan tingkat kedua 47 4.1 Ukuran nosel dan sudu gerak 57 4.2 Jarak bagi dari profil sudu gerak 59 4.3 Penampang cakram kronis 65 4.4 Berbagai Koefisien untuk Cakram Konis 68 4.5 Bantalan Luncur 79 4.6 Kedudukan poros pada bantalan pada berbagai 81 kecepatan 4.7 Grafik kriteria beban koefisien φv 82 4.8 grafik menentukan φs 82 Universitas Sumatera Utara DAFTAR TABEL Tabel Nama Tabel Halaman 3.1 Data hasil perancangan turbin empat tingkatan 31 Ekstraksi 3.2 fraksi masa tiap ekstraksi 33 3.3 Jumlah uap yang mengalir antara berbagai 33 titik ekstraksi 3.4 Kondisi uap pada setiap tingkat Turbin Uap 41 Nekatingkat 4.1 Ukuran nosel dan sudu gerak 61 4.2 Tegangan-tegangan pada cakram konis 71 4.3 Tegangan-tegangan yang berhubungan 73 cakram kronis 4.4 Ukuran dan berat cakram 78 4.5 Ruang bebas yang diperlukan untuk 80 bantalan luncur Universitas Sumatera Utara BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perancangan Pengetahuan tentang turbin uap sudah ada sejak tubin Hero, kira-kira tahun 120 S.M, tetapi pada saat itu masih berbentuk mainan atau masih belum dapat mengasilkan daya poros yang efektif. Giovani Branca juga mengusulkan turbin impulus pada tahun 1629. Tetapi turbin tersebut tidak pernah di buat. Turbin pertama kali di buat pasa tahun 1831 William Avery (Amerika Serikat) untuk menggerakkan mesin gergaji. Sejak saat itu teory tentang turbin uap terus berkembang dengan pesat dan hal tersebut juga di ikuti dengan perkembangan aplikasi turbin tersebut (sumber : Literatur 7. Hal.1) Kehidupan manusia yang terus berkembang dan semakin kompleks, mau tidak mau akan diikuti oleh kebutuhan energi yang semakin meningkat. Salah satu bentuk energi yang paling dibutuhkan manusia sekarang ini adalah energi listrik, manusia membutuhkan energi listrik untuk rumah tangga, industri transportasi dan sebagainya. Energi listrik yang besar dan kontiniu tidak tersedia secara alami di alam ini oleh sebab itu dibutuhkan suatu alat yang dapat mengubah energi dari bentuk lain menjadi energi listrik. Turbin uap sebagi salah satu mesin konversi energy merupakan salah satu alternative yang baik karna dapat mengubah energy potensial uap menjadi energi mekanik pada poros turbin. Sebelum di konversikan energy mekanik energi potensial uap telebih dahulu di konversikan menjadi energy kinetik dalam nozel (pada turbin impulus) dan sudu-sudu gerak (pada turbin reaksi). Energi mekanis yang dihasilkan dalam bentuk putaran poros turbin dapat secara langsung atau dengan bantuan roda gigi reduksi dihubungkan dengan mekanisme yang di gerakkan. Untuk menghasilkan energi listrik, mekanisme yang di gerakkan dalam hal ini adalah poros generator. Pada generator energi yang diteruskan dari poros akan diubah menjadi energy listrik. Universitas Sumatera Utara 1.2 Tujuan Perancangan Adapun tujuan dari perancangan ini adalah untuk merancang sebuah Turbin pengerak generator listrik untuk memenuhi kebutuhan energi listrik dari suatu industri, dengan daya nominal generator 65 MW pada putaran 3000 rpm. 1.3 Batasan Masalah Adapun batasan masalah dari tugas sarjana ini adalah membahas tentang turbin uap penggerak generator listrik untuk suatu industri. Dimana daya yang dibangkitkan generator, tekanan, dan temperature uap masuk, serta putaran turbin diambil dari data-data survey. Penentuan laju aliran masa uap, pemilihan jenis turbin, dan dimensi utama dari turbin ditentukan berdasarkan daya yang dihasilkan. 1.4 Metode Penelitian Metologi yang digunakan dalam penulisan tugas sarjana ini adalah sebagi berikut: a) Survey lapangan, yakni berupa peninjauan langsung ke lokasi tempat unit pembangkit tenaga listrik itu berada. b) Pengambilan data survey dari tempat di laksanakannya survey. c) Tinjauan pustaka, yakni berupa studi kepustakaan, kajian dari buku-buku,dan tulisan-tulisan yang terkait dengan perancanga turbin uap. d) Browsing internet, yaitu untuk mencari gb diambil sebesar 0,95, maka : c1' = 91,5 ⋅ 0,95 283,747 2 + 0,05 ⋅ 55 = 305,6 m/s 8378 Kecepatan teoritis uap pada sisi keluar dari sudu pengarah menjadi : c1t ' = c1 ' = ψ gb 305,6 0,95 = 321,685 m/s Dengan mengambil sudut mutlak uap masuk sudu gerak II ( α 1' ) sebesar 30o diperoleh kecepatan pada pelek (rim) : c1u ' = c1' × cos α 1' = 305,6 × cos 30 o = 264,626 m/s dan kecepatan relatif uap pada sisi masuk sudu gerak II : 1' = c1'2 + u 2 − 2 ⋅ c1' ⋅ u ⋅ cos α 1' = 305,6 2 + 160,145 2 − 2 ⋅ 305,6 ⋅ 160,145 ⋅ cos 30 o = 185,151 m/s Sudut kecepatan relatif uap masuk ke sudu gerak II : sin 1' = c1' ω ' 1 × sin α 1' = 305,6 sin 30 o 185,151 ; β1' = 55,6240 Dengan mengambil sudut mutlak uap keluar sudu gerak II ( β 2' ) sebesar 35o, maka dari gambar 2.5 diperoleh ψ = 0,9 . Kecepatan relatif teoritis uap keluar sudu gerak II : Roy Franc J.S. : Perancangan Turbin Uap Untuk PLTGU dengan Daya Generator Listrik 80 MW pada Putaran Turbin 3000 RPM, 2009. USU Repository © 2009 2t' = 91,5 ω1'2 8378 + ρ 2 ⋅ h0 = 91,5 185,1512 + 0,04 ⋅ 55 = 185,088 m/s 8378 Kecepatan relatif uap pada sisi keluar sudu gerak II dengan memperhitungkan kerugian : ω 2' = ψ × ω 2 t ' = 0,9 × 185,088 = 166,579 m/s dan kecepatan mutlak uap keluar sudu gerak II : c2 ' = ω 2'2 + u 2 − 2 ⋅ ω 2' ⋅ u ⋅ cos β 2' = 166,579 2 + 160,145 2 − 2 ⋅ 166,579 ⋅ 160,145 ⋅ cos 35 o = 98,478 m/s Dengan nilai-nilai kecepatan dan besar sudut yang sudah diketahui, maka dapat digambarkan segitiga kecepatan untuk tingkat pengaturan ini, yaitu : Gambar 3.4 Segitiga kecepatan tingkat pengaturan ( ) Dari gambar 3.4 diatas didapat sudut keluar uap sudu gerak II α 2' sebesar 104o dan kecepatan pada pelek (rim) menjadi : c2u' = c2' x cos 2' = 98,478 x cos 104o = -23,691 m/s Roy Franc J.S. : Perancangan Turbin Uap Untuk PLTGU dengan Daya Generator Listrik 80 MW pada Putaran Turbin 3000 RPM, 2009. USU Repository © 2009 Sehingga kerugian kalor pada sudu pengarah adalah : c1t ' 2 −c1'2 321,685 2 − 305,6 2 = = 5,0421 kJ/kg 2001 2001 hgb = dan kerugian kalor pada sudu gerak baris II adalah : ω 2 t ' 2 −ω 2'2 hb'' = 2001 = 185,088 2 − 166,579 2 = 3,2528 kJ/kg 2001 serta kerugian akibat kecepatan keluar uap dari sudu gerak baris II : c 2'2 98,478 2 = = 4,8464 kJ/kg 2001 2001 he = Efisiensi pada keliling cakram dihitung adalah : ηu = 2 ⋅ u ⋅ Σ(c1u + c2u ) 2 c1 [( ) ( 2.u c1u + c1' u + c2u + c2' u = 2 c1 = )] 2.160,145((604,007 + 264,626 ) + (244,464 − 23,691)) = 0,70886 678,582 2 Untuk memeriksa ketepatan perhitungan kerugian kerugian kalor yang diperoleh diatas hasilnya dibandingkan dengan hasil hasil yang diperoleh untuk nilai u/c1 yang optimum : ηu = = h '0 − (h n + h 'b + h gb + h 'b' + h e ) h '0 230,274 − (21,5389 + 32,4553 + 5,0421 + 3,2528 + 4,8464) = 0,7085 , 194,69 kesalahan perhitungan 0,70886 − 0,7085 × 100% = 0,05079% , karena masih di bawah 0,70886 2%, maka perhitungan diatas sudah tepat. Roy Franc J.S. : Perancangan Turbin Uap Untuk PLTGU dengan Daya Generator Listrik 80 MW pada Putaran Turbin 3000 RPM, 2009. USU Repository © 2009 Gambar 3.5 Diagram i-s untuk tingkat pengaturan Dari perhitungan sebelumnya untuk tinggi nosel 15 mm, akan dapat ditentukan derajat pemasukan parsial sebagai berikut : ε= G1v1 92,456 x0,0747 = = 0,7778 πdlc1 sin α 1 π .1,01911x0,015 x631,628 x sin 17 0 Sehingga dari persamaan 2-6 dapat ditentukan kerugian daya akibat gesekan cakram dan pengadukan, yaitu : N ge ,a u3 = λ ⋅ 1,07 ⋅ d ⋅ 6 ⋅ ρ u 10 2 = 1 ⋅ 1,07 × 1,019112 × 160,145 3  1    10 6  0,0747  = 61,1277 kW dan kerugian kalor yang terjadi dari persamaan 2-8 adalah : hge,a = 102 ⋅ N ge ,a 427 ⋅ G = 102.61,1277 ⋅ 4,1868 = 0,6612 kJ/kg 427 ⋅ 92,456 Roy Franc J.S. : Perancangan Turbin Uap Untuk PLTGU dengan Daya Generator Listrik 80 MW pada Putaran Turbin 3000 RPM, 2009. USU Repository © 2009 Uap dari perapat labirin ujung depan dibuang ke ruang sorong uap ekstraksi yang kedua dengan tekanan II = 5,431 bar, sedangkan tekanan sesudah nosel tingkat p eks pengaturan sebesar p1' = 40,667 bar. Tekanan kritis pada perapat-perapat labirin persis sebelum ruangan dari mana uap dibuang adalah : pkr = 0,85 × p1' z + 1,5 = 0,85 × 40,667 84 + 1,5 = 3,738 bar Dimana z adalah jumlah ruang perapat labirin yang diambil sebanyak 84 buah. Sehingga besarnya kebocoran uap melalui perapat-perapat labirin dihitung dari persamaan 2-11, yaitu : Gkebocoran = 100 × f s × II 2 g ⋅ ( p1'2 − p eks ) z ⋅ p1' ⋅ v1 = 100 × 0,94286 ⋅ 10 −3 × 9,81 ⋅ (40,667 2 − 5,4312 ) = 0,7131 kg/s 84 ⋅ 40,667 ⋅ 0,081556 Dimana dalam hal ini diambil diameter poros (d) sebesar 500 mm, lebar celah antara poros dengan paking labirin ( s ) sebesar 0,6 mm, sehingga luas melingkar untuk aliran uap (fs) adalah : fs = xdx s= x 0,5 x 0,6 x 10-3 = 0,94286 x 10-3 m2 Kalor total uap sebelum nosel tingkat kedua adalah : i0' = i0 - (h0 - ∑h kerugian) = 3520,6 - (230,274 – 67,7965) = 3358,1225 kJ/kg Dimana : ∑h kerugian = hn + hb' + hgb + hb'' + he + hge,a Roy Franc J.S. : Perancangan Turbin Uap Untuk PLTGU dengan Daya Generator Listrik 80 MW pada Putaran Turbin 3000 RPM, 2009. USU Repository © 2009 = 21,5389 + 32,4553 + 5,0421 + 3,2528 + 4,8464 + 0,6612 = 67,7965 kJ/kg Sehingga kondisi uap sebelum nosel tingkat kedua ditentukan oleh tekanan 40 bar dan temperatur 458,333 0C. 3.6 Perhitungan Kalor dari Tingkat Pengaturan sampai Ekstraksi I Penurunan kalor teoritis dari tekanan 40 bar dan temperatur 458,333 0C ke tekanan sampai ekstraksi pertama adalah : ∆ h 0 ' = 3358,1225 – 2998,333 = 359,7895 kJ/kg Perhitungan pendekatan menunjukkan bahwa empat tingkat dapat dipasang pada selang hingga ke titik ekstraksi pertama. Dengan membuat penurunan kalor yang sama pada setiap tingkat, diperoleh : h0 rata -rata = 359,7895 = 89,947 kJ/kg 4 Penurunan kalor untuk ketiga tingkat yang berurutan didistribusikan sebagai berikut : 1. Pada tingkat yang kedua sebesar = 89,77 kJ/kg = 21,4412 kkal/kg 2. Pada tingkat yang ketiga sebesar = 89,85 kJ/kg = 21,4603 kkal/kg 3. Pada tingkat yang keempat sebesar = 89,97 kJ/kg = 21,489 kkal/kg 4. Pada tingkat yang kelima sebesar = 90,1995 kJ/kg = 21,5438 kkal/kg Tekanan uap sesudah tiap-tiap tingkat, dari diagram Mollier (i-s) adalah p 2II = 31,0769 bar setelah tingkat yang kedua, p 2II = 23,8889 bar setelah tingkat yang I ketiga, p 2IV = 17,5 bar setelah tingkat keempat dan p eks = 12,544 bar setelah tingkat Roy Franc J.S. : Perancangan Turbin Uap Untuk PLTGU dengan Daya Generator Listrik 80 MW pada Putaran Turbin 3000 RPM, 2009. USU Repository © 2009 yang keempat. Pada tingkat kedua turbin untuk memperkecil kerugian pemasukan, akan dibuat terjadi 5% reaksi pada setiap baris sudu. Untuk tingkat kedua dipilih perbandingan kecepatan (u/c1)opt = 0,41, sehingga kecepatan mutlak uap keluar nosel tingkat kedua : c1 = 91,5 × h0 = 91,5 × 21,4412 = 423,687 m/s Kecepatan keliling pada sudu adalah : u = (u/c1)opt x c1 = 0,41 x 423,687 = 173,712 m/s Diameter rata-rata sudu pada tingkat pengaturan menjadi : d= 60 × u 60 × 173,712 = π ⋅n π × 3000 = 1,10544 m = 1105,44 mm Penurunan kalor pada nosel tingkat kedua : h01 = (1- ) x h0 = (1 – 0,05) x 21,4412 = 20,3691 kkal/kg, dan pada sudu gerak sebesar : h02 = 21,4412 – 20,3691 = 1,0721 kkal/kg Kecepatan aktual uap adalah : c1 = 91,5 × ϕ × h01 = 91,5 × 0,96 × 20,3691 = 396,440 m/s Dimana ϕ = 0,96 diambil dari gambar 2.4, maka kecepatan teoritis uap : c1t = 396,440 = 412,959 m/s 0,96 Roy Franc J.S. : Perancangan Turbin Uap Untuk PLTGU dengan Daya Generator Listrik 80 MW pada Putaran Turbin 3000 RPM, 2009. USU Repository © 2009 Sudut masuk uap ( 1) diambil sebesar 14,9o sehingga bila = 1 tinggi nosel yang akan diperoleh berada dalam jangka yang diizinkan, sehingga kecepatan pada pelek (rim) adalah : c1u = c1 x cos 1 = 396,440 x cos 14,9o = 383,1 m/s dan kecepatan relatif uap terhadap sudu gerak : 1 = c12 + u 2 − 2 ⋅ c1 ⋅ u ⋅ cos α 1 = 396,440 2 + 173,712 2 − 2 ⋅ 396,440 ⋅ 173,712 ⋅ cos14,9 o = 232,8924 m/s, besar sudut kecepatan relatif ini adalah : sin = 1 1= c1 ω1 × sin α 1 = 396,440 sin 14,9 o 232,8924 25,9570 Sudut keluar relatif uap ( 2) menjadi sebesar : 2= 1- 30 = 25,9570 - 30 = 22,9570 sehingga dari gambar 2.5 diperoleh = 0,86 Kecepatan relatif uap meninggalkan sudu gerak ingkat kedua diperoleh melalui persamaan berikut ini : 2 = 91,5 ×ψ ω12 8378 + ρ ⋅ h01 = 91,5 × 0,86 232,8924 2 + 0,05 ⋅ 20,3691 8378 = 215,3924 m/s maka kecepatan relatif uap teoritis menjadi : ω2t = ω 2 215,3924 = = 250,4563 m/s 0,86 ψ Roy Franc J.S. : Perancangan Turbin Uap Untuk PLTGU dengan Daya Generator Listrik 80 MW pada Putaran Turbin 3000 RPM, 2009. USU Repository © 2009 Selanjutnya kecepatan uap meninggalkan sudu gerak tingkat yang kedua adalah : c2 = ω 22 + u 2 − 2 ⋅ ω 2 ⋅ u ⋅ cos β 2 = 215,3924 2 + 173,712 2 − 2 ⋅ 215,3924 ⋅ 173,712 ⋅ cos 22,957 o = 87,5451 m/s Dengan nilai-nilai kecepatan dan besar sudut yang sudah diketahui, maka dapat digambarkan segitiga kecepatan untuk 441,61 451,8 462,02 472,24 482,49 492,74 503,02 513,32 523,63 533,98 0,3363 0,3987 0,469 0,5477 0,6355 0,7329 0,8405 0,959 1,0889 1,1584 1,2311 1,3068 1,386 1,4686 1,5546 1,6442 1,7375 1,8345 1,9352 2,149 2,379 2,626 2,892 3,176 3,481 3,806 4,153 4,522 4,915 5,322 5,775 6,245 6,742 7,268 7,824 8,411 9,031 9,684 10,37 142,56 149,69 156,82 164 171,13 178,28 185,45 192,6 199,75 203,33 206,91 210,49 214,07 217,67 221,25 224,85 228,42 232,02 235,61 242,82 250,02 257,24 264,46 271,69 278,93 286,16 293,43 300,69 307,99 315,3 322,62 329,97 337,32 344,7 352,08 359,49 366,92 374,36 381,84 1707 1512 1346 1205 1084 979 887,8 808 738 706,1 676,1 647,9 621,2 596 572,3 549,8 528,6 508,4 489,4 454,1 422,2 393,4 367,2 343,4 321,5 301,6 283,3 266,6 251,1 236,8 223,6 211,4 200,1 189,5 179,7 170,6 162,1 154,1 146,1 1,29559 1,34444 1,39105 1,43557 1,47824 1,51917 1,55848 1,59634 1,63279 1,65055 1,66802 1,68515 1,70203 1,71865 1,73498 1,75106 1,7669 1,78249 1,79783 1,8279 1,85708 1,88513 1,91313 1,94001 1,96633 1,99194 2,01699 2,04142 2,08533 2,0887 2,11161 2,13407 2,15604 2,1776 2,19876 2,21952 2,23993 2,25997 2,27967 Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009. USU Repository © 2009 Tabel 1.b Ideal Gas Properties of Air T (K) h (kJ/kg) Pr U (kJ/kg) Vr Sº (kJ/kg.K) 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 700 710 720 730 740 750 760 780 800 820 840 860 880 900 920 940 960 980 1000 1020 1040 1060 1080 1100 1120 1140 1160 544,35 555,74 565,17 575,59 586,04 596,52 607,02 617,53 628,07 683,63 649,22 659,84 670,47 681,14 691,82 702,52 713,27 724,04 734,82 745,62 756,44 767,29 778,18 800,03 821,95 843,98 866,08 888,27 910,56 932,93 955,38 977,92 1000,55 1023,25 1046,04 1068,89 1091,85 1114,86 1137,89 1161,07 1184,28 1207,57 1230,92 11,1 11,86 12,66 13,5 14,38 15,31 16,28 17,3 18,36 19,84 20,64 21,86 23,13 24,46 25,85 27,29 28,8 30,38 32,02 33,72 35,5 37,35 37,27 43,35 47,75 52,59 57,6 63,09 68,98 75,29 82,05 89,28 97 105,2 114 123,4 133,3 143,9 155,2 167,1 179,7 193,1 207,2 389,34 396,86 404,42 411,97 419,55 427,15 434,78 442,42 450,09 457,78 465,5 473,25 481,01 488,81 496,62 504,45 512,33 520,23 528,14 536,07 544,02 551,99 560,01 576,12 592,3 608,59 624,95 641,4 657,95 674,58 691,28 708,08 752,02 741,98 758,94 776,1 793,36 810,62 827,88 845,33 862,79 880,35 897,91 139,7 133,1 127 121,2 115,7 110,6 108,8 101,2 96,92 92,84 88,99 85,34 81,89 78,61 75,5 72,56 69,76 67,07 64,53 62,13 59,82 57,63 55,54 51,64 48,08 44,84 41,85 39,12 36,61 34,31 32,18 30,22 28,4 26,73 25,17 23,72 23,29 21,14 19,98 18,896 17,886 16,946 16,064 2,29906 2,31809 2,33685 2,35531 2,37348 2,3914 2,40602 2,42644 2,44356 2,46048 2,47716 2,49364 2,50985 2,52589 2,54175 2,55731 2,57277 2,5881 2,60319 2,61803 2,6328 2,64737 2,66176 2,69013 2,71787 2,74504 2,7717 2,79783 2,82344 2,84856 2,87324 2,89748 2,92128 2,94468 2,9677 2,99034 3,0126 3,03449 3,05608 3,07732 3,09825 3,11883 3,13916 Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009. USU Repository © 2009 Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009. USU Repository © 2009 Tabel 1.c Ideal Gas Properties of Air T (K) h (kJ/kg) Pr U (kJ/kg) Vr Sº (kJ/kg.K) 1180 1254,34 222,2 915,57 15,241 3,15916 1200 1277,79 238 933,33 14,47 3,17888 1220 1301,31 254,7 951,09 13,747 3,19834 1240 1324,93 272,3 968,95 13,069 3,21751 1260 1348,55 290,8 986,9 12,435 3,23638 1280 1372,24 310,4 1004,76 11,835 3,2551 1300 1395,97 330,9 1022,82 11,275 3,27345 1320 1419,76 352,5 1040,88 10,747 3,2916 1340 1443,6 375,3 1058,94 10,247 3,30959 1360 1467,49 399,1 1077,1 9,78 3,32724 1380 1491,44 424,2 1095,26 9,337 3,34474 1400 1515,42 450,5 1113,52 8,919 3,362 1420 1539,44 478 1131,77 8,526 3,37901 1440 1563,51 506,9 1150,13 8,153 3,39586 1460 1587,63 537,1 1168,49 7,801 3,42147 1480 1611,79 568,8 1186,95 7,468 3,42892 1500 1635,97 601,9 1205,41 7,152 3,44516 1520 1660,23 636,5 1223,87 6,854 3,4612 1540 1654,51 672,8 1242,43 6,569 3,47712 1560 1708,82 710,5 1260,99 6,301 3,49276 1580 1733,17 750 1279,65 6,046 3,50829 1600 1757,57 791,2 1298,3 5,804 3,52364 1620 1782 834,1 1316,96 5,574 3,53879 1640 1806,46 878,9 1335,72 5,355 3,55381 1660 1830,96 925,6 1354,48 5,147 3,56867 1680 1855,5 974,2 1373,24 4,949 3,58335 1700 1880,1 1025 1392,7 4,761 3,5979 1750 1641,6 1161 1439,8 4,328 3,6336 1800 2003,3 1310 1487,2 3,994 3,6684 1850 2065,3 1475 1534,9 3,601 3,7023 1900 2127,4 1655 1582,6 3,295 3,7354 1950 2189,7 1852 1630,6 3,022 3,7677 2000 2252,1 2068 1678,7 2,776 3,7994 2050 2314,6 2303 1726,8 2,555 3,8303 2100 2377,7 2559 1775,3 2,356 3,8605 2150 2440,3 2837 1823,8 2,175 3,8901 2200 2503,2 3138 1872,4 2,012 3,9191 2250 2566,4 3464 1921,3 1,864 3,9474 Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009. USU Repository © 2009 LAMPIRAN 5 : KONVERSI SATUAN Satuan Panjang 1 mil 1 yard : 1760 yards 1 pound (lb) : 5280 feet : 7000 grains : 1,609 km : 0,454 kg : 3 feet 1 ounches (oz) : 0,0625 pound : 0,914 meter 1 foot : 16 ounches : 12 inches : 28,35 gr 1 grain : 308,4 mm : 64,8 mgr : 0,0023 ounches 1 inch : 25,4 mm 1 lb/ft : 1,488 kg/m 100 ft/ min : 0,508 m/det 1 metric ton : 1000 kg 1 km : 1000 meter : 0,984 long ton : 1094 yard : 2205 lbs : 3281 feet 1 kilogram : 0,621 mil 1 meter 1 micron : 1000 mm : 1000 gram : 2,205 pounds 1 gram : 1000 mgr : 39,37 inches : 0,03527 ounches : 0,001 mm : 15,43 grains : 0,000039 inch 1 kg/m : 0,672 lbs/ft : 196,9 ft/min 1 US short : 2000 lbs : 907 kg Satuan Berat 1 US long ton : 2240 lbs Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009. USU Repository © 2009 : 1016 kg Satuan Luas 1 mil2 1 acre : 640 acres : 3,785 liter : 4840 sq yards : 231 cu inches 1 sq foot 1 hectare 1 m2 1 US Barrel : 9 sq feet : 0,836 m2 1 km2 : 0,833 Imp Gallon : 659 hectare : 0,4047 hectare 1 sq yard 1 US Gallon : 42 US Gallon : 35 Imp Gallon 1 m3 : 1000 liter : 100 hectare : 1,308 cu yards : 0,3861 sq mil : 35,31 cu feet : 144 sq inch 1 liter : 1000000 cc : 0,0929 m2 : 0,22 Imp Gallon : 10000 m2 : 0,2642 US Gallon : 2,471 acres : 61 cu inches : 10000000 mm2 1 cu ft/min : 1,669 m3/jam : 1,196 sq yards 1 m3/jam : 0,589 cu ft/min : 10,76 sq feet Satuan Volume Satuan Kerapatan 1 cu yard : 27 cu feet 1 lb/cu ft : 16,02 kg/mm3 : 0,766 m3 1 m3/kg : 16,02 cu ft/lb : 1728 cu inches 1 kg/m3 : 0,0624 lb/cu ft : 28,32 liter 1 g/m3 : 0,437 grain/cu ft 1 cu foot 1 cu inches : 16039 mm3 1 Imp Galoon : 277,4 cu inches : 4,55 liter : 0,0584 grain/US Gallon 1 g/liter : 58,4 grain/US Gallon Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009. USU Repository © 2009 Satuan Panas dan Energi 1 BTU : 778 ft.lb 1 DK metrik : 32550 ft.lbs/sec : 107,6 kg.m : 542 ft.lbs/sec : 0,252 KKal : 75 kg.m/det 1 BTU/lb : 0,556 KKal/kg : 0,735 kW 1 BTU/cu ft : 8,9 KKal/m3 : 0,986 HP 1 Kilokalori : 3088 ft.lbs 1 KKal/kg 1 BTU/hr.ft2.F/ft : 1,488 KKal/j.m2.C/m 1 Kilokalori 1 Kilojoule 1 KW 1 HP : 3088 ft.lbs : 1,8 BTU/lb : 4,187 Kj/m3 1 KKal : 427 kg.m : 427 kg.m : 4187 N.m : 3,968 BTU : 4187 joule : 4,1868 Kj : 4187 Watt.sec : 0,2388 KKal : 0,001163 KWH : 0,948 BTU : 0,001582 DK jam : 738 ft.lbs/det 1 N.m : 1 Joule : 102 kg.m/det : 1 Watt.sec : 1,341 HP : 0,0002388 KKal : 1,36 DK (metrik) : 0,10194 kg.m : 33000ft.lbs/det : 2,778.10-4 Watt.jam : 550 ft.lbs/sec 1 WH : 3412,14 BTU : 76,04 kg.m/det : 860 KKal : 0,746 KW : 3600000 joule : 1,36 DK (metric) : 3600000 Watt.jam Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009. USU Repository © 2009 : 367000 kg.mm 1 kg.m : 0,002342 KKal : 9,81 N.m : 9,81 Joule : 9,81 Watt.sec : 0,002724 Watt.jam : 0,0000037 DK.jam 1 Watt.jam : 0,8599 KKal : 367 kg.m : 3600 Joule : 3600 Watt.sec : 0,001 KWH : 0,00136 DK.jam 1 DK.jam : 632,1 KKal : 270000 kg.m : 2650000 N.m : 2650000 joule : 0,736 KWH Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009. USU Repository © 2009
Rancangan Turbin Uap Pengerak Generator Listrik (PLTU) Daya Terpasang 65 MW, Pada Putaran 3000 rpm. Bantalan dan Pelumasan PERHITUNGAN UKURAN UTAMA TURBIN UAP PLTU Cakra Bantalan Pelumasan Arismunandar, Wiranto, Penggerak Mula Turbin, Edisi ke Dua Cetakan ke Cengel, A., Yunus, Boles, A., Michael, Thermodynamics An engineering Approach Dietzel, Fritz, Turbin, Pompa dan Kompresor, Terjemahan Dakso Sriyono, El-Wakil, M Kecepatan aktual keluar dari nosel C1 adalah: Kecepatan uap keluar teoritis C1t Kecepatan tangensial sudu U Sumber : Lit.7, hal 85 Kecepatan uap memasuki sudu gerak pertama w1 Kecepatan mutlak radial uap keluar sudu gerak baris pertama C1u Sumber : Lit.7, Kekuatan sudu Getaran Sudu Pembahasan Perhitungan Ukuran Cakram Kerugian kalor pada katub pengatur Kerugian kalor pada nozel hn Kerugian kalor pada sudu gerak Kerugian kalor akibat kecepatan keluar Kerugian Kalor Pada Sudu Pengarah Kerugian kalor akibat gesekan cakram Kerugian Pemipaan Buang Efisiensi relatif sudu Efisiensi internal Efisiensi termal Nosel Kerugian Ruang Bebas pada Turbin Impuls Kerugian Akibat Kebasahan Uap Klasifikasi Turbin Uap TINJAUAN PUSTAKA Latar Belakang Perancangan Tujuan Perancangan Lebar dan jari –jari busur sudu Jarak bagi antara sudu Jumlah Sudu Nosel dan sudu gerak tingkat 2 Modifikasi siklus Rankine pada PLTU Prinsip Dasar Turbin Uap Pandangan Umum Tentang Turbin Uap Analisis Thermodinamika Pemilihan jenis Turbin Uap Perhitungan Daya Turbin Uap Penentuan Tingkat Tekanan Turbin Tingkat Pengaturan Perhitungan Fraksi Massa dan Laju Aliran Massa pada Tiap Ekstraksi Pengujian Kembali Laju Aliran Massa yang Diperoleh Perhitungan kalor dari tingkat pengaturan sampai ekstraksi I Perhitungan Penurunan Kalor untuk Tiap Ekstraksi Perhitungan Ukuran Poros Perhitungan berat cakram Spesifikasi turbin uap untuk PLTU Dimensi bagian utama turbin uap untuk PLTU 1. Poros Tinggi Nosel dan Sudu Gerak
Aktifitas terbaru
Penulis
Dokumen yang terkait
Upload teratas

Rancangan Turbin Uap Pengerak Generator Listrik (PLTU) Daya Terpasang 65 MW, Pada Putaran 3000 rpm.

Gratis