PERANCANGAN KOMPRESSOR SENTRIFUGAL PADA TURBOCHARGER UNTUK MENAIKAN DAYA MESIN BENSIN 1500cc SEBESAR 25%
DOSEN PEMBIMBING Prof.Dr.Ir. I MADE ARYA DJONI, MSc
LATAR BELAKANG Material piston
Memaksimalkan power yang dihasilkan
Turbocharger
PERANCANGAN KOMPRESOR
Perumusan Masalah
Bagaimana merancang sebuah kompresor dari turbocharger untuk menghasilkan tekanan yang sesuai dengan tipe engine tanpa merubah material dari komponen engine
Batasan Masalah Jenis fluida adalah udara bebas yang diasumsikan sebagai gas ideal Tipe engine yang digunakan adalah tipe engine Toyota Rush Daya yang ditingkatkan sebesar 25% (survey dari bengkel Gut)
Aliran dalam kondisi steady flow
Tujuan Perancangan Merancang sebuah kompresor sentrifugal pada turbocharger untuk menaikkan daya engine tanpa mengganti material bagian dari engine Membuat pemodelan kompresor yang didapat dari hasil perhitungan kedalam bentuk dua dimensi
Prinsip Kerja Turbocharger
Otto Cycle
Saphiro, Moran. . Fundamental of Engineering Thermodynamics
Klasifikasi Kompresor
Brown, Royce N. 1997. Compressors Selection and Sizing
Jenis Impeller Kompresor Sentrifugal
(a). Radial vanes (β = 900)
(b). Backward-curved vanes (β < 900)
Boyce, Meherwan. Gas Turbine Engineering Handbook
(c). forward-curved vanes (β > 900)
Perancangan Sisi Inlet Impeller Kecepatan aliran masukan impeller
Dixon, S.L. 1978. Thermodynamics of Turbomachinery
Slip Factor
Dixon, S.L. 1978. Thermodynamics of Turbomachinery
Kecepatan aliran keluaran impeller akibat dari slip factor
Perancangan Diffuser
Yahya, S. M. 1983. Turbines, Compressors and Fans
Sudut inlet dan outler diffuser
Perancangan Volute Kompresor
Yahya, S. M. 1983. Turbines, Compressors and Fans
Diagram Alir Perancangan START •Dimensi piston •Tekanan masuk piston •Rasio kompresi piston •Air fuel ratio •Temperatur masuk piston
Perhitungan laju alir massa masukan piston untuk menaikan daya sebesar 25 %
A
Perancangan impeller kompresor
Perancangan diffuser kompresor
Perancangan volute casing kompresor Pemodelan 2 dimensi dari hasil perancangan
Perhitungan kondisi udara masukan dan keluaran kompresor
end A
Data Engine • • • • • •
Tekanan masukan piston awal Tekanan kompresi piston Compresi ratio Pressure ratio Bore x stroke piston Air fuel ratio
: 1 kgf/cm2 : 15 kgf/cm2 : 10 : 15 :(72 x 91.8) mm : 12 : 1
Daya Mobil Tanpa Turbocharger
daya = 27,4 Hp x 4 =109,6 Hp
Tekanan yang Diperlukan daya`= 137 Hp
Jadi kompresor harus menaikan tekanan udara masuk sebesar 0,382 kgf/cm2
Data Awal Kondisi Udara • • • • •
Spesific heat udara (cp) Konstanta gas ideal (R) Tekanan masuk kompressor (pin) Temperatur inlet kompresor (Tin) Rasio spesific heat (k atau γ)
= 1005 J/kg K = 287 J/kg K = 1 atm = 303 K = 1,4
Putaran dan Effisiensi Kompresor
N = 50000 rpm ηc = 68%
Sudut Relatif Inlet Kompresor
Sudut Relatif inlet 1
Mr1 0,5 3,13201E-05
0,6 4,98144E-05
0,7 7,18748E-05
0,8 9,63E-05
0,9 0,000122
10
0,003071432
0,004896529
0,007083669
0,009521
0,012076
20
0,011559679
0,018555224
0,027052446
0,036672
0,046941
30
0,023357601
0,037893258
0,055918635
0,076824
0,09977
40
0,035242081
0,057936582
0,086805488
0,121295
0,160456
50
0,043447332
0,072460984
0,110386468
0,157152
0,212203
60
0,0446027
0,075421281
0,116755551
0,169271
0,233233
70
0,036880973
0,063082244
0,098972838
0,145705
0,204239
80 90
0,020925027 7,65718E-18
0,036062801 1,32316E-17
0,057087545 2,10113E-17
0,084908 3,14E-17
0,120402 4,47E-17
Sudut Relatif Inlet Kompresor
β1 = 600
Dimensi Inlet Kompresor
Segitiga Kecepatan pada Inlet
Kecepatan Outlet Impeller
w2 = 62,7 m/s
w2 = 62,7 m/s
Kecepatan Outlet Impeller Akibat Slip
Kondisi stagnasi inlet kompresor
Tekanan yang Ditingkatkan Impeller
Kenaikan Temperatur
Kondisi Statis Keluaran Impeller
Tebal Impeller
Perancangan Diffuser
Rasio Luasan Diffuser
Lebar Diffuser
Effisiensi Diffuser
Diasumsikan effisiensi diffuser =90%
Kecepatan Udara pada Diffuser
Temperatur dan Tekanan Diffuser
Perancangan Volute
Volute Tongue
Kecepatan Keluar Volute
Luasan Inlet dan Outlet Volute
Persamaan Kemiringan Volute
Sehigga diperoleh persamaan
Persamaan Kemiringan Volute θ
b
r`
θ
b
r`
8
0,013217
0,051885
100
0,031617
0,061085
10
0,013617
0,052085
110
0,033617
0,062085
20
0,015617
0,053085
120
0,035617
0,063085
30
0,017617
0,054085
130
0,037617
0,064085
40
0,019617
0,055085
140
0,039617
0,065085
50
0,021617
0,056085
150
0,041617
0,066085
60
0,023617
0,057085
160
0,043617
0,067085
70
0,025617
0,058085
170
0,045617
0,068085
80
0,027617
0,059085
180
0,047617
0,069085
90
0,029617
0,060085
190
0,049617
0,070085
Kesimpulan
Bagian Impeller
Dimensi
Satuan
Diameter shroud
0,0415
m
Diameter hub
0,013833
m
Sudut radial inlet impeller
60
derajat
Diameter luar Impeller
0,056
m
Sudut relatif keluar impeler
90
derajat
Tebal Impeller
0,00503
m
Kesimpulan
Bagian Diffuser
Dimensi
Satuan
Lebar daerah tanpa sudu
0,0028
m
diameter inlet diffuser
0,0616
m
Sudut Alfa masukan diffuser
20
derajat
Diameter keluaran diffuser
0,08624
m
Sudut alfa keluaran diffuser
47,85
derajat
Lebar keluaran diffuser
0,0093
m
Panjang kemiringan diffuser
0,0245
m
Kesimpulan
Bagian Volute
Dimensi
Satuan
Radius dasar volute Diameter inlet volute Diameter outlet volute
0,047432 0,0093 0,0783
m m m
Kesimpulan
Lokasi
Tekanan Satuan Temperatur Satuan
Inlet impeller
100000
pa
303
K
Outlet impeller
132677, 1
pa
369,81
K
Inlet volute
133711, 9
pa
393,04
K
Outlet volute
138200
pa
398,87
K
Inlet diffuser Outlet diffuser
SEKIAN DAN TERIMAKASIH MOHON KRITIK DAN SARAN UNTUK KESEMPURNAAN TUGAS AKHIR INI
