BAB VII TURBIN REAKSI PARSON
1. Pendahuluan Turbin Reaksi disebut juga turbin Parson adalah turbin tekanan yang lebih yang terdiri dari beberapa tingkat tekanan dan tiap tingkat tekanan dan tiap tingkat tekanan terdiri dari unit sudu hantar dan sudu jalan. Turbin ini dimana usaha yang ditimbulkan didapat atas bekerjanya gaya aksi dan gaya reaksi pada sudu-sudu jalannya. Gaya aksi aksi ini dirobah dalam proses kecepatan mutlak sedangkan gaya reaksi dari proses kecepatan relatif, sehingga tiap unit sudu jalan mendapat gaya axial dengan arah tekanan yang lebih kecil. Gaya axial sudu hantar diteruskan ke rumah turbin sedangkan ga axial sudu jalan diteruskan ke rotor. 2. Karakteristik turbin parson 1. Merupakan turbin reaksi (tekanan lebih). 2. Terdiri dari beberapa tingkat dan setiap tingkat terdiri dari 1 rangkaian/unit penuh sudu hantar dan 1 rangkaian penuh sudu jaln. 3. Bekerja atas dasar gaya aksi dan gaa reaksi. 4. Tekanan uap sebelum sudu hantar dan sudu jalan lebih besar dari pada tekanan uap sesudah sudu hantar dan sudu jalan. 5. Pada setiap tingkat terjadi 2 kali jatuh kalor yaitu di sudu hantar dan sudu jalan. 6. Jatuh kalor di sudu hantar sama dengan jatuh kalor di sudu jalan. 7. Bentuk sudu hantar sama dengan bentuk sudu jalan yaitu bentuk asymentris, dimana sudut sudu jalan sisi masuk 1 tidak sama dengan sudut sudu jalan sisi keluar 2 atau 1 > 2 8. Pengaturan daya turbin secara kualitatif (pengaturan mutu). 9. Pemulasan sudu 100% (pemulasan = banyak uap mengalir sudu) 3. Keuntungan turbin Parson 1. Daya turbin besar 2. Pemulasan sudu penuh 3. Rendemen aliran besar 4. Kerugiannya 1. Boros ruangan karena jumlah tingkatnya banyak 2. Kebocoran uap menjadi besar 3. Terjadi gaya axial karena tekanan uap didepan sudu jalan lebih besar dari pada dibelakang sudu jalan. 5. Penggunaan 1. Turbin gabungan (curtis – parson) 2. Penggerak baling-baling kapal 32
Sudu jalan
Suhu Hantar
Tingkat I
Tingkat II
= diagram tekanan uap
P1
W
W
diagramkecepatnan kecepatan ==diagram uap uaprelatif mutlak
P2 C4 C2
P3 P4
C1
C5
C3 P5
Diagram tekanan uap & kecepatan uap Gambar. 20 Pada turbin parson 2 tingkat
6. Derajat Reaksi (DR) Derajat Reaksi adalah perbandingan antara usaha aliran berguna pada sudu jalan terhadap usaha total aliran pada tiap tekanan ganda. Usaha aliran berguna pada tiap tekanan ganda adalah usaha aliran di sudu hantar dan sudu jalan. Usaha dalam sudu jalan = A1 = G (C12 – C02) 2g 33
Usaha gerak dalam sudu jalan = A2 = G (W22 – W12) 2g Usaha keluar sudu hantar = A0 = G C02 2g Usaha keluar sudu jalan = A3 = G C22 2g Usaha total =
A
= A0 + A1 + A2 – A3 = G C02+ G (C12 – C02)+ G (w22 – w12) – G C22 2g 2g 2g 2g 2 2 2 2 2 2 = G (C0 + C1 – C0 + w2 – w1 – C2 ) 2g A = G (C12 – C22 + w22 – w12) 2g Derajat Reaksi = A2 = G (w22 – w12) 2g G (C12 – C22 + w22 – w12) 7. Segi tiga kecepatan Karena bentuk sudu hantar sama dan sebangun dengan sudu jalan, maka menjadi tekanan ganda, akibatnya segi tiga kecepatan sisi masuk setangkup dengan segi tiga kecepatan sisi keluar sehingga segi tiga kecepatan cukup 1 (satu) saja. Karena jatuh kalor di sudu hantar sama dengan jatuh kalor di sudu jalan maka bentuk sudu hatar sama dengan bentuk sudu jalan maka derajat reaksi R = H1 H1 = H2 H1+H2 R=
H1 = 2 H1
Sehingga :
½ = 50 %
R
= W 22 – W 12 W22 – W 12 + C12 – C22 = W2 – W1 W22 – W 12+ C12 – C22 = (W 22 – W 12 + C12 – C22) = W 22 – W 12
1 2 1 2 W22 – W12 + C12 – C22 = 2 W 22 – 2W 12 W22 – W12 = C12 – C22 maka :
W2 = C1 dan W1 = C2
34
8. Rendemen Aliran kerja Biasa C1 = W2 C2 = W 1
U = D U
C1 = 44,7
Ho 2x
A = G (C12 – C22 + W 22 – W 12) C1 = W 2 dan C2 = W 1 2g A = G (2 C12 – 2 C22) sedang A3 = G C22 2g g A0 = kerja awal = A + A3 = G (2 C12 – 2 C22 + C22) 2g = G (2 C12 – C22) 2g s = A = A
Maka
G = 2g (2 C12 – 2 C22 ) = 2 (C12 – C21) G (2 C12 – C22 ) 2 C12 – C22
s = 2 C12 – 2 C22 2 C12 – C22
s secara grafis dengan (skala)
Dari s = 2 C12 – 2 C22 2 C12 – C22
C22 = C12 + u2 - 2 u C1 cos
s = 2 C12 – 2 (C12 + U2 – 2 U C1 cos 2 C12 – (C12 + U2 – 2 U C1 cos
) )
= 2 C12 – 2 C12 – 2 U2 + 4 u C1 cos 2 C12 – (C12 + U2 – 2 U C1 cos ) s = 4 U C1 cos - 2 U2 C12 + 2 UC1 cos - U2
Maka
2 s = 2
U cos C1 1 + 2 U cos C1
U C1 - U C1
) = -2 U + 4UC1 cos C1 – 42 + 2 U C1 cos sama – sama dibagi C12
s secara analitis
35
9. Rendemen Aliran kerja sebaik-baiknya (Maximal)
C1=W2 C2 = W1
U
smax
= 2 C12 cos2 C12 + C12 cos2
smax
= C12 (2 cos2 ) C12 (1 + cos2 )
Dari s = 2 C12 – 2 C22 2 C12 – C22 = 2 (C12 – C22) 2 C12 – C22 = 2 U2 C12 + (C12 – C22 ) s = 2 U U = cos1 2 2 C1 + U
smax= 2 cos2 1 + cos2
2 Atau dari s
=2
U C1 1+2
cos U C1
-
U C1 cos -
2
U C1
U = cos C1
smax= 2 2 cos2 - cos2 2 1 + 2 cos - cos2
smax = 2 cos2 1 + cos2
Kecepatan keliling U = C1 cos
U = 44,7
Ho 2x
C1 = 44,7
Ho 2x
cos
36
Dimana :
X Ho C1 U
= jumlah tingkat = jatuh kalor theritis dalam Kj / kg atau kcal / kg = kecepatan mutlak dalam m / detik = kecepatan keliling dalam m / detik
10. Grafik Rendemen Aliran Turbin Parson (Reaksi) dan Turbin Aksi 2 U cos U 2 Atau dari s =2 C1 C1 1+2 U cos U 2 C1 C1 Dimana sudut uap diambil = 200 Dibandingkan depan turbin aksi
s = 4
U C1
cos
-4
U C1
2
Sehingga diperoleh : U C1
s turbin Reaksi
0
0
0,2
0,503
0,592
0,4
0,747
0,864
0,47
-
0,884 (smax)
0,6
0,868
0,816
0,8
0,926
0,448
0,94
0,938
0
s Turbin Aksi Kesimpulan : smax Turbin Reaksi Lebih besar smax Turbin aksi
37
11. Profile Sudu Jalan Asymentris Turbin Reaksi
38
Cara melukis profile Sudu jalan 1. 2. 3. 4.
Tentukan lebar sudu b. Lukis < 1 melalui titik A. Tarik garis Ac W1. Lukis sudut (1 + 2) dari garis Ac dititik A. 2 5. Lukis sudut yang sama butir 4 dititik B. 6. Tarik garis BC, ABC adalah sama sekali sehingga AC = BC. 7. Melalui titik A dan B buat garis lengkung dengan jari-jari R atau AC = BC, sehingga dada sudu teerlukis . 8. Garis AB dibagi 3 bagian sehingga AD = 1/3 AB. 9. Tebal sudu EF = DE. 10. Lukis garis lengkung pungggung sudu melalui A dan B.
12. Konstruksi Turbin Parson Pada dasarnya turbin parson terdiri dari bertingkat-tingkat, dimana setiap tingkat terdiri dari satu rangkaian penuh sudu hantar (sudu pancar) dan satu rangkaian penuh sudu jalan. Sudu-sudu hantar dihubungkan rendah turbin, sedangkan sudu jalan dihubungkan dengan Rotor. Tekanan uap didepan dan dibelakang sudu jalan tidak sama, artinya tekanan uap didepan sudu jalan lebih besar dari pada tekanan uap belakang sudu jalan (ingat prinsip turbin reaksi). Akibatnya perbedaan tekanan uap ini, maka tromolnya akan menderita suatu gaya searah dengan poros (gaya axial) kearah kanan untuk menghindari hal ini, maka dipasang torak buta (demmy piston), sehingga sebelah kanan dummy piston akan mendapat tekanan uap baru dari boiler, sedangkan sebelah sisi lainnya berhubungan dengan tekanan uap bekas, dengan demikian pada dummy piston akan ada gaya kearah kiri yitu gaya dummy piston (F DP) Keterangan Rumus : DL D D DR HR DTB P1 Pe Fax FTB
= diameter luar dalam meter = diameter dalam dalam meter = diameter Rata – rata dalam meter = diameter Rata – rata dalam meter = tinggi sudu Rata – rata dalam meter = diameter torak buta dalam meter = Tekanan uap masuk dari boiler dalam bar = Tekanan uap di condensor dalam bar = gaya axial dalam KN = gaya torak buta dalam KN
Kelebihan gaya axial dalam KN 39
