simulasi dua dimensi karakteristik aliran pada blade untuk desain nozzle dan blade turbin uap tipe

31 Pages·2010·1.87 MB·Indonesian

by  Andrian Hadi Pramono

Tugas Akhir
Konversi Energi
SIMULASI DUA DIMENSI KARAKTERISTIK ALIRAN
PADA BLADE UNTUK DESAIN NOZZLE DAN BLADE
TURBIN UAP TIPE IMPULS SATU TINGKAT
ANDRIAN HADI PRAMONO
2105 100 075
Dosen Pembimbing : Dr Eng Prabowo M.Eng
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
2009
Belum ada analisa
numerik untuk
mengetahui
karakteristik aliran
pada sudu turbin
Belum ada desain
turbin uap dari
dalam negeri
Penelitian terdahulu
Turbin uap merupakan bagian penting dari siklus pembangkit ditunjukkan bagian A
Kebutuhan energi semakin meningkat
salah satu cara meningkatkan efisiensi siklus adalah meningkatkan efisiensi turbin uap
Tujuan Perancangan
Tujuan perancangan ini adalah untuk:
1. Mendapatkan geometri nozzle
• Panjang nozzle l
• Lebar nozzle pada sisi keluar a
1
• Lebar nozzle pada bagian leher a
min
• Penampang leher setiap nozzle f’
min
• Penampang sisi keluar nozzle f
maks
• Sudut pada nozzle α
1
2. Mendapatkan geometri sudu turbin
• Tinggi sisi masuk sudu gerak l’
1
• Sudut pada sudu gerak β ,β
1
2
3. Melakukan analisa secara numerik menggunakan FLUENT software untuk mengetahui
kualitas desain pada sudu turbin
Batasan Masalah
Batasan masalah perancangan ini adalah:
1. penelitian berdasarkan teori perancangan turbin uap yang
telah ada
2. turbin uap yang di desain adalah turbin uap tipe impuls
dengan satu tingkat kecepatan.
3. Kondisi operasi diasumsikan steady state, incompressible
flow.
4. Tidak ada perpindahan panas keluar turbin Adiabatik.
5. Disimulasikan dengan bantuan FLUENT software dimana
boundary condition untuk inlet adalah velocity inlet
sedangkan pada posisi outlet adalah outflow.
6. penelitian tidak mengikutsertakan analisa metallurgy.
7. Penelitian tidak mengikutsertakan analisa ekonomi.
8. Penelitian tidak mengikutsertakan analisa kekuatan material
Perumusan masalah
Hasil yang didapat
P ,T ,
inlet 1 1
Jumlah tingkat ????
Turbin uap,
N , n
e Perhitungan manual
Geometri nozzle ????
Geometri sudu turbin ????
outlet
P ,T ,
2 2
Jumlah sudu ????
Karakteristik aliran pada sudu ????
Siklus Rankine
Panas yang dimasukkan pada
boiler Q = h - h
A 1 4
Kerja bersih/kg uap
W = W –W = (h –h ) – v (p – p )
net T P 1 2 3 4 3
Efisiensi siklus rankine ideal
Kerja turbin
W
meningkat sehingga net
th
Q
efisiensi siklus
A
rankine meningkat
Kerja turbin
meningkat jika
efisiensi turbin
meningkat
Penelitian Terdahulu
Erosion behaviour and mechanisms for
steam turbine rotor blade
B . S taniSa a, V. IvuSiC b (1995)
B . S taniSa a, V. IvuSiC b
(1995)
Dalam Penelitian berjudul ”Erosion behaviour and mechanisms for steam turbine
rotor blade”
Didapatkan:
Kerusakan blade turbin
akibat erosi(third region)
pada tingkat terakhir
turbin uap bertekanan
rendah
(A) Kerusakan blade
setelah turbin beroperasi
56.384 jam
(B) Kerusakan blade
setelah turbin beroperasi
82.910 jam.
Kerusakan turbin akibat erosi
pada second region
Hasil dari penelitian
menunjukkan bahwa
kerusakan blade akibat erosi
tergantung dari fungsi
banyaknya waktu operasi
turbin
Perancangan turbin uap
dengan perhitungan manual
Perancangan Turbin Uap terdiri dari beberapa tahap, sebagai berikut:
1. Penentuan Jenis Turbin Uap yang Dirancang
2. Penentuan Jumlah Tingkat Yang dibutuhkan
3. Menghitung Daya Keluaran
4. Perancangan geometri perapat labirin
5. Pemilihan jenis nozzle
6. Pemilihan u/c1 maksimum
7. Perhitungan Kerugian-kerugian
8. Koreksi Perancangan Nozzle
9. Perancangan Sudu Gerak.