Udara. Bahan Bakar. Generator Kopel Kompresor Turbin

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1

Cara Kerja Instalasi Turbin Gas Instalasi turbin gas merupakan suatu kesatuan unit instalasi yang bekerja

berkesinambungan dalam rangka membangkitkan tenaga listrik. Instalasi turbin gas sederhana biasanya terdiri dari kompresor, ruang bakar, turbin dan generator. Di awal proses, udara ambient dimampatkan oleh kompresor sehingga menjadi udara bertekanan, kemudian udara tersebut dialirkan ke ruang bakar, di dalam ruang bakar disemprotkan pula bahan bakar gas, sehingga terjadi pembakaran isobarik. Gas hasil pembakaran dialirkan ke turbin, dimana di dalam turbin terjadi proses ekspansi yang mengakibatkan poros turbin berputar. Berputarnya poros turbin yang dikopel dengan generator akhirnya membangkitkan energi listrik.

Gas Buang Ruang Bakar

Udara Bahan Bakar

Tenaga Listrik

Generator

Kopel Kompresor

Turbin

Gambar 2.1 Skema Turbin Gas

Universitas Sumatera Utara

2.2

Klasifikasi Turbin Gas

2.2.1 Berdasarkan Siklus Kerjanya − Siklus Terbuka Dalam siklus ini, gas hasil pembakaran langsung dibuang ke udara bebas, setelah mengalami proses ekspansi pada turbin, pada gambar 2.2 yang merupakan skema instalasi turbin gas siklus terbuka terlihat bahwa instalasi ini memiliki struktur yang sederhana, yaitu terdiri dari kompresor, ruang bakar, turbin dan beban.

Gambar 2.2 Sistem turbin gas dengan siklus terbuka

− Siklus Tertutup Dalam siklus ini, fluida kerjanya tidak berhubungan dengan atmosfir sekitarnya,

dengan demikian dapat

dijaga

kemurniannya.

Hal

ini

sangat

menguntungkan dari segi pencegahan kerusakan yang disebabkan oleh erosi dan korosi. Pada sistem ini dapat juga digunakan dengan tekanan tinggi (sampai 40 atm)


seperti pada instalasi uap, tetapi kerjanya tidak mengalami perubahan fasa. Skema instalasi turbin gas siklus tertutup dapat dilihat pada gambar 2.3 Turbin gas dengan sistem ini konstruksinya lebih rumit, karena membutuhkan pesawat pemanas dan juga membutuhkan pesawat pendingin udara sebelum masuk kompresor. Keuntungannya adalah : 1. Untuk daya yang sama, turbin ini mempunyai ukuran yang lebih kecil. 2. Dapat bekerja pada tekanan tinggi 3. Lebih menghemat penggunaan bahan bakar.

Keterangan : Pc = Precooler ; H = Heater ; RB = Ruang bakar Gambar 2.3 Sistem turbin gas dengan siklus tertutup

− Siklus Kombinasi Karena banyaknya energi yang hilang bersama-sama dengan terbuangnya gas buang, maka telah dilakukan beberapa upaya untuk memanfaatkan gas buang dengan cara menambah beberapa macam proses baru setelah peralatan tambahan sehingga energi yang terbuang dapat dimanfaatkan lagi untuk suatu proses tertentu sehingga dengan demikian dapat meningkatkan efisiensi dari sistem tersebut. Tetapi seiring


dengan hal itu bertambah pula biaya investasi yang diperlukan karena harus membeli peralatan baru. Dilihat dari segi ekonomisnya, turbin gas dengan siklus kombinasi memiliki kebaikan bila turbin gas ini dijalankan untuk base load (beban dasar atau utama) dan secara kontinu. Ada beberapa macam turbin gas dengan siklus kombinasi, antara lain :  Turbin gas dengan siklus regenerasi Pada turbin gas dengan siklus regenerasi dilakukan dengan penambahan peralatan berupa alat penukar kalor (heat exchanger) yang diletakkan antara ruang bakar dan saluran gas buang. Udara bertekanan dari kompresor mengalir dengan suhu rendah ke heat exchanger untuk kemudian diteruskan ke ruang bakar dengan temperatur tinggi. Panas yang diberikan oleh heat exchanger diperoleh dari sisa gas buang yang dilewatkan terlebih dahulu di dalam pesawat penukar kalor sebelum dibuang ke udara bebas. Skema instalasi dapat dilihat pada gambar 2.4

Gambar 2.4 Skema instalasi turbin gas siklus regeneratif dengan heat exchanger

 Siklus gabungan turbin gas dengan turbin uap Panas dari gas buang dipergunakan kembali untuk keperluan diantaranya :


− Produksi uap untuk keperluan industri, misalnya proses pemanasan − Produksi uap untuk pembangkit tenaga listrik dengan menggunakan turbin uap. Proses ini disebut “Combined gas and steam cycle”

Keterangan Gambar : K = Kompresor RB = Ruang Bakar TG = Turbin Gas HE = Heat Exchanger TU = Turbin Uap C = Condensor P

= Pompa

Gambar 2.5 Skema instalasi siklus gabungan turbin gas-turbin uap

2.2.2 Berdasarkan Konstruksinya a. Turbin gas berporos tunggal (single shaft) Turbin gas ini digunakan sebagai pembangkit listrik pada perusahaan maupun pada industri yang berskala besar. b. Turbin gas berporos ganda (multi shaft) Jenis turbin ini digunakan untuk menahan beban dan torsi yang bervariasi. Poros pertama turbin dikopel langsung dengan poros aksial. Turbin dengan tekanan tinggi berfungsi menggerakkan kompresor, mensuplai gas panas untuk turbin bertekanan rendah. Turbin multi shaft ini juga digunakan untuk sentral listrik dan industri. Turbin


ini direncanakan beroperasi pada putaran yang berbeda tanpa menggunakan reduction gear. 2.2.3 Berdasarkan arah aliran fluida kerjanya a. Turbin aliran radial : dimana arah aliran fluida kerja dalam arah yang tegak lurus terhadap sumbu poros. b. Turbin aliran aksial : dimana arah aliran fluida kerja diperoleh dalam arah sejajar sumbu poros.

2.3

Siklus Kerja Turbin Gas

2.3.1 Siklus Ideal Turbin gas secara termodinamika bekerja dengan siklus Brayton. Siklus ini merupakan siklus ideal untuk sistem turbin gas sederhana dengan siklus terbuka, seperti terlihat pada gambar 2.2. Siklus ini terdiri dari dua proses isobar dan isentropis. Siklus ideal adalah suatu siklus yang dibangun berdasarkan asumsi sebagai berikut : − Proses kompresi dan ekspansi terjadi secara isentropik − Perubahan energi kinetik dari fluida kerja antara sisi masuk dan sisi keluar kompresor diabaikan − Tidak ada kerugian tekanan pada sisi masuk ruang bakar & sisi keluar ruang bakar − Laju aliran massa gas dianggap konstan

Adapun diagram T-S untuk siklus terbuka dapat dilihat sebagai berikut :


Gambar 2.6 Diagram T-S dan P-V turbin gas siklus terbuka Proses-proses yang terjadi dari diagram tersebut diatas adalah sebagai berikut : •

Proses 1-2

: Proses kompresi isentropis pada kompresor.

•

Proses 2-3

: Proses pembakaran pada tekanan konstan (isobar) di dalam ruang bakar, adanya pemasukan panas.

•

Proses 3-4

: Proses ekspansi isentropik pada turbin.

•

Proses 4-1

: Proses pembuangan kalor pada tekanan konstan.

Dengan demikian pada proses steady state untuk masing-masing proses diatas diperoleh : •

Proses 1-2 : Kerja Kompresor Kerja spesifik kompresor ideal, titik 1-2 (WK) yaitu kalor spesifik yang

dibutuhkan untuk menggerakkan kompresor pada kondisi ideal : WK = Cp (T2 - T1) =

h2 - h1 (kJ/kg)

…(lit 3. hal 16)

Dimana : Cp = Panas jenis udara pada tekanan konstan (kJ/kg K) T1 = Temperatur udara masuk kompresor (K)


T2 = Temperatur udara keluar kompresor (K) h1 = entalpi udara spesifik masuk kompresor (kJ/kg) h2 = entalpi udara spesifik keluar kompresor (kJ/kg)

•

Proses 2-3 : Pemasukan Panas Proses pembakaran terjadi pada tekanan konstan (isobar), tetapi pada

kenyataannya terjadi pengurangan tekanan, faktor pengurangan tekanan sebesar 0,02-0,03 Qin = Cp (T3-T2) = h3-h2

.... (lit 3. hal 17)

Dimana : h3 = entalpi gas keluar ruang bakar (kJ/kg) T3 = temperatur gas keluar ruang bakar (K) Qin = kalor spesifik ruang bakar (kJ/kg)

•

Proses 3-4 : Kerja Turbin Untuk proses ekspansi ideal pada turbin, kerja yang terjadi adalah : Wt = Cp (T3-T4) = h3-h4

.... (lit 3. hal 17)

Dimana : WT = kerja spesifik ideal yang keluar turbin (kJ/kg) T4 = temperatur gas keluar turbin (K) h4 = entalpi spesifik gas keluar turbin ideal (kJ/kg)


•

Kerja netto siklus (Wnet) Kerja spesifik siklus adalah selisih kerja yang dihasilkan turbin dengan kerja

yang dibutuhkan kompresor tiap kg gas, yang secara matematis dapat dituliskan : Wnet = WT - WK = (h3-h4) - (h2-h1) =

Cp(T3-T4) - Cp(T2-T1)

Wnet = Cp [(T3-T4) -(T2-T1)]

(kJ/kg)

.... (lit. 3 hal 20)

Maka, effisiensi total instalasi (ηtotal) adalah perbandingan antara kerja netto siklus dengan pemasukan energi.

ηtotal =

=

Wnet Qin Cp [(T3 - T4) - (T2 - T1)] Cp (T3 - T2)

= 1-

Cp(T4 - T1) Cp (T3 - T2) 

ηtotal



T1 T4 − 1 = 1 -  T1  T2  T3 − 1  T2 

Oleh karena proses 1-2 dan 2-3 adalah proses yang berlangsung secara isentropis, dan P2 = P3 dan P4 = P1

T2 T1

=

 P2     P1 

rp

=

P2 P1

( γ - 1)

=

γ

=

 P3     P4 

( γ - 1) γ

=

T3 T4

P3 P4


dimana, rp adalah perbandingan tekanan (pressure ratio) Maka, effisiensi total siklus menjadi :

1

ηtotal = 1 -

( γ - 1)

rp

γ

Dengan demikian, jelas dapat dimengerti bahwa harga effisiensi tertinggi tergantung kepada pressure ratio (rp). Jadi effisiensi akan naik apabila pressure ratio yang digunakan lebih tinggi. Hubungan effisiensi, pressure ratio dan jenis fluida kerja ditunjukkan oleh gambar berikut :

Gambar 2.7 Grafik hubungan effisiensi dan pressure ratio

2.3.2 Siklus Aktual Proses kerja diatas terjadi secara isentropis, tetapi kenyataannya secara aktual terjadi penyimpangan dari proses ideal. Penyimpangan-penyimpangan itu adalah : 1. Fluida kerja merupakan gas ideal dengan panas spesifik konstan. 2. Laju aliran massa fluida kerja tidak konstan. 3. Proses yang berlangsung di setiap komponen adiabatik.


4. Proses kompresi di dalam kompresor tidak berlangsung secara isentropik. 5. Proses ekspansi di dalam turbin tidak berlangsung secara isentropis. 6. Proses pembakaran tidak berlangsung secara adiabatik serta tidak dapat menjamin terjadinya pembakaran sempurna, sehingga untuk mencapai temperatur gas masuk turbin yang ditetapkan diperlukan jumlah bahan bakar yang lebih banyak. 7. Terjadinya penurunan tekanan pada ruang bakar dan turbin.

Gambar 2.8 Diagram h-s siklus aktual (lit. 3 hal 64) Dari gambar diatas terlihat bahwa : − Kompresi berlangsung secara aktual, yaitu menurut garis 1-2, sedangkan pada proses ideal terjadi secara non isentropik 1-2’. − Proses ekspansi juga berlangsung secara aktual, yaitu menurut garis 3-4, sedangkan pada proses ideal terjadi secara non isentropik 3-4’.


Effisiensi kompresor merupakan perbandingan kerja antara kerja kompresor pada siklus ideal dengan siklus aktual, yaitu :

ηk

=

Wks Wka

ηk

=

Cp(T2 - T1) Cp (T2 ′ - T1)

.... (lit. 3 hal 64)

=

h2 - h1 h2 ′ - h1

Effisiensi turbin didefinisikan sebagai berikut :

ηT

=

WTa WTs

ηT

=

Cp(T3 - T4 ′ ) Cp (T2 ′ - T1)

.... (lit. 3 hal 64)

=

h3 - h4 ′ h3 - h4

Jadi temperatur keluar kompresor (T2a) adalah :

ηk

=

(T2s - T1) (T2a - T1)

T2a

=

T2s - T1 + T1 ηk

Dan temperatur keluar turbin aktual (T4a) adalah :

(T3 - T4a) (T3 - T4s)

ηT

=

T4a

= T3 - (T3 - T4s) x ηT


2.4

Pemilihan Jenis Turbin Ditinjau dari arah aliran, turbin dapat dibagi atas dua bagian, yaitu :

2.4.1 Turbin aliran radial Turbin radial adalah turbin dimana arah aliran fluida kerja dalam arah yang tegak lurus terhadap sumbu poros, yakni arah aliran radial. Pada turbin ekspansi fluida dari tekanan awal ke tekanan akhir terjadi di dalam laluan semua baris sudu-sudu yang berputar.

Gambar 2.9 Penampang turbin jenis radial Turbin radial umumnya digunakan untuk aliran yang kecil, dimana turbin radial lebih murah dan sederhana untuk dibuat bila dibandingkan dengan turbin aksial, misalnya pada instalasi turbin gas yang kecil, dalam bidang automotif dan pompa kebakaran yang dapat dipindah-pindahkan. Pada gambar 2.9 diperlihatkan gambar penampang turbin jenis radial. 2.4.2 Turbin aliran aksial Turbin aksial adalah turbin dimana arah aliran fluida kerja diperoleh dalam arah sejajar sumbu poros. Umumnya untuk kapasitas dan daya besar sering digunakan turbin aksial, karena mempunyai beberapa keuntungan dibandingkan jenis radial, yaitu :


− Effisiensi lebih baik − Perbandingan tekanan (rp) dapat dibuat lebih tinggi − Konstruksi lebih ringan dan tidak membutuhkan ruangan yang besar Ditinjau dari sistem konversi energinya, turbin aksial dapat dibagi menjadi 2 (dua) bagian, yaitu : − Turbin aksial reaksi − Turbin aksial aksi (impuls) Turbin aksial reaksi adalah turbin yang proses ekspansinya terjadi tidak hanya pada laluan-laluan sudu gerak, sehingga penurunan seluruh kandungan kalor pada semua tingkat terdistribusi secara merata.

Gambar 2.10 Penampang turbin jenis aksial Turbin aksial aksi (impuls) adalah turbin yang proses ekspansinya (penurunan tekanan) fluida hanya terjadi pada sudu diam, dan energi kecepatan diubah menjadi energi mekanis pada sudu-sudu turbin (tanpa terjadinya ekspansi pada sudu gerak itu). Konstruksi turbin aksial diperlihatkan pada gambar 2.10


Gambar 2.11 Grafik effisiensi turbin v-s velocity ratio

Dalam perancangan ini penulis memilih turbin aksial reaksi, karena pada tipe reaksi effisiensi maksimum dapat dicapai dengan perbandingan kecepatan (σ) 0,8-1,0 bahwa effisiensi tingkat tipe reaksi lebih baik dibandingkan dengan tipe reteau (turbin dengan tekanan bertingkat) dan curtis (turbin dengan kecepatan bertingkat), seperti terlihat pada gambar 2.11 Dari gambar di atas terlihat bahwa : − Effisiensi tingkat pada tipe reaksi lebih baik daripada yang lainnya, dengan perbandingan kecepatan yang lebih besar. − Pada tipe reaksi, effisiensi maksimum dapat tercapai pada daerah perbandingan kecepatan (σ) 0,8-1,0. − Pada tipe ini, kecepatan tangensial yang mengalir di antara sudu-sudu adalah tidak terlalu besar, sehingga kerugian gesekan akibat kecepatan juga tidak terlalu besar.


2.5 Ruang Bakar Kalor spesifik yang masuk (qin) pada ruang bakar adalah gas hasil pembakaran. Pembakaran ini menaikkan temperatur gas sekaligus menaikkan entalpinya, secara teoritis terjadi pada tekanan konstan. Reaksi pembakaran sempurna dengan udara untuk hidrokarbon dengan rumus CmHn adalah menurut persamaan reaksi :

n  CmHn+  m +  (O2+aN2+bH2O) 4 

   

mCO2+ a  m +

n n  n     N2 +  + b m +   H2O 4  4   4

Dimana : a

= perbandingan volume N2 dengan O2 di udara

b

= perbandingan volume H2O dengan O2 di udara

Sehingga dapat diperoleh perbandingan udara dan bahan bakar yang dibutuhkan pada kondisi stiokiometri yaitu : AFRteo

Dimana ; AFR

=

moludara x BMudara molbahan bakar x BMbahan bakar

=

massaudaraa massabahan bakar

= Air Fuel Ratio (kgu/kgbb)

BMudara = Berat Molekul udara (kgu/kmolbb) BMbhn bkr = Berat Molekul bahan bakar (kgu/kmolbb) Sedangkan untuk mendapatkan nilai AFR pada kondisi aktual, diperoleh melalui persamaan berikut : AFRakt

= (AFRteo x λ) + AFRteo

Kemudian akan didapat faktor kelebihan udara (λ), yaitu : λ

=

AFRakt - AFRteo x 100% AFRteo


2.6 Laju Aliran Massa Udara Untuk menentukan laju aliran massa udara dan bahan bakar maka keadaan dihitung pada temperatur rata-rata udara atmosfir yang dihisap kompresor, hal ini sangat berguna untuk mendapatkan perbedaan daya keluaran sistem tidak terlalu besar bila sistem bekerja pada temperatur udara rendah ataupun tinggi. Laju aliran massa udara dan bahan bakar dapat dihitung dengan menggunakan prinsip kesetimbangan energi dan instalasi : PE

= PT - PK

PE

= ( m a + m f ) WTa - m a . WKa

o

o

ma =

o

o

PE f  m  . WTa - WKa 1 + a  m

Dimana : o

ma

= laju aliran massa udara (kg/s)

o

mf

= laju aliran massa bahan bakar (kg/s)

PT

= daya bruto turbin (kW)

WTa

= kerja turbin aktual (kJ/kg)

WKa

= kerj kompresor aktual (kJ/kg)

PK

= daya kompresor (kW)


2.7

Generator Daya yang dibutuhkan untuk menggerakkan generator untuk menghasilkan daya

listrik merupakan daya netto turbin. Daya netto haruslah lebih besar dari daya keluaran generator, karena pada generator itu sendiri terdapat faktor daya dan kerugian-kerugian. Untuk mentransmisikan daya dan putaran ke generator digunakan kopel langsung, namun dalam hal ini akan terjadi kerugian-kerugian mekanis, sehingga daya yang dibutuhkan generator adalah daya semu (Volt Ampere, PB) dan daya keluaran (daya nyata, PG). Sehingga daya yang diperlukan ke generator adalah : PN = PB Cos φ x ηg x ηm Dimana : ηg = Efisiensi generator ηm = Efisiensi mekanis generator (0,9)

kopling

G

T PT

PN = PG

PB

PG Dimana :

φ

PG = daya berguna pada generator PB = daya semu ( input generator) PE = daya reaktif PE

PB

Gambar 3.5 Skema alur daya pada instalasi turbin gas


2.8

Perencanaan Turbin Pada perencanaan turbin ini akan dibahas mengenai jumlah tingkat turbin,

kondisi gas dan dimensi sudu. 2.8.1 Jumlah Tingkat Turbin Jumlah tingkat turbin dihitung berdasarkan total penurunan temperatur dan penurunan temperatur tiap tingkat, penurunan tiap tingkat adalah : Ψ = Dimana

2 . Cpg . ∆Tos Um 2

:

Ψ

= Koefisien pembebanan sudu

Cpg

= Panas jenis gas pada tekanan konstan (kJ/kg)

ΔTos = Penurunan temperatur tiap tingkat turbin (K) Um

= kecepatan tangensial rata-rata sudu (m/s)

Sedangkan total penurunan temperatur gas adlah : ΔTos = T3 - T4 Dimana : T3

= temperatur gas masuk turbin (K)

T4

= temperatur gas keluar turbin (K)

Jumlah tingkat turbin : n

=

∆To ∆Tos

Dimana : n

= Jumlah tingkat turbin


2.8.2 Kondisi Gas dan Dimensi Sudu Kondisi gas dianalisa pada keadaan stagnasi dan statis, keadaan stagnasi adalah kondisi gas yang dianalisa dalam keadaan diam tanpa memperhitungkan kecepatannya, sedangkan keadaan statis adalah kondisi gas yang dianalisa dalam keadaan diam dengan memperhitungkan kecepatan. − Persamaan-persamaan stagnasi : T01 =

 Pa   P 01 

  

Ta γ - 1 x ηpf γ

Dimana, T01 = Temperatur udara pada kondisi stagnasi (K) Ta

= Temperatur udara atmosfir (K)

Pa = Perbandingan tekanan P 01

ηpf = Effisiensi politropik filter udara − Persamaan-persamaan statik : T1 = T01 −

Ca 2 2 . Cpg

 T1  P1 = P01 −    T01 

γ -1 γ

Dimana, T1 = Temperatur udara pada kondisi statik (K) T01 = Temperatur udara pada kondisi stagnasi (K) P1 = Tekanan udara pada kondisi statik (K) P01 = Temperatur udara pada kondisi stagnasi (K)


− Dari persamaan gas ini dapat dicari massa jenis gas yang mengalir yaitu :

Dimana

ρ

=

:

ρ

P . 100 R .T = massa jenis gas (kg/m3)

− Dengan menghitung laju aliran massa gas maka dapat dicari luasan yang ditempati gas, yaitu : o

A =

mg ρ . Ca

Dimana : A = Luasan yang ditempati o

m g = Massa gas, yang dalam hal ini untuk tiap tingkat berbeda karena

pengaruh laju aliran massa perbandingan sudu (kg/s) − Perhitungan tinggi sudu h Dimana : h n

=

A.n Um . 60

= tinggi sudu (m) = putaran sudu (rpm)

− Jari-jari sudu (jarak dari pusat cakram ke pitch sudu) rm =

60 . Um 2 π.n

Dimana : rm = jari-jari rata-rata sudu turbin (m) − Jari-jari akar sudu dan puncak sudu pada tiap tingkat turbin rm = rm -

h 2

rt = rt +

h 2

Dimana : rt = jari-jari puncak sudu tiap tingkat turbin (m)


− Tebal sudu dan celah antar sudu hr 3

Wr

=

c

= 0,25 . Wr

Dimana : w = tebal sudu (m) C = celah antar sudu (m)

2.8.3 Diagram Kecepatan Gas Untuk menggambarkan kecepatan aliran gas perlu dihitung besar sudut kecepatan gas tersebut untuk sudut masuk dan sudut keluar relatif gas.

Gambar 2.13 Diagram kecepatan pada sudu Ψ = 4 . φ . tg β 2m + 2 Ψ = 4 . φ . tg β 3m - 2 Dimana : φ = koefisien aliran gas

β 1 = sudut relatif kecepatan gas masuk sudu (°) β 0 = sudut relatif kecepatan gas keluar sudu (°)


2.9

Bagian Utama Turbin Pada bagian-bagian utama akan dibahas mengenai poros turbin, pelumasan,

bantalan, pasak dan cakram. 2.9.1 Poros Turbin

Gambar 2.14 Poros Poros turbin harus mampu menahan beban-beban yang diakibatkan berat turbin, kompresor dan lainnya. Mencari diameter poros : 1

dp =

 5,1  3  τa  . Kt . Cb . T    

Dimana : dp = diameter poros (mm) τa = tegangan geser ijin (kg/mm2) Kt = faktor pembebanan Cb = faktor koreksi beban lentur poros T = momen torsi (kg.mm)


2.9.2 Pasak

Gambar 2.15 Pasak Bahan pasak yang digunakan disarankan memiliki kekuatan permukaan dan tegangan geser yang tinggi. Tetapi jangan sampai lebih tinggi dari kekuatan poros. Tegangan geser pada pasak terjadi karena gaya tangensial dari poros yang besarnya : Ft =

2.T dp

τg =

Ft Ag

Dimana : Ft = gaya tangensial (kgf) T = torsi pada poros (kg.mm) dp = diameter poros (mm) τg = tegangan geser (kg/mm2) Ag = luas bidang geser (mm2)


Gaya tangensial ini juga menyebabkan terjadinya tegangan normal :

σp Dimana

=

Ft As

:

σp = tegangan normal (kg/mm2) As = luas permukaan samping pasak (mm2)

2.9.3 Bantalan

Gambar 2.16 Bantalan luncur Bantalan berfungsi sebagai penopang poros yang berputar. Pada dasarnya ada 3 jenis bantalan, yaitu : 1. Bantalan Aksial Bantalan aksial yaitu bantalan yang berfungsi menahan beban-beban aksial atau beban-beban yang sejajar sumbu poros. 2. Bantalan Radial Bantalan radial yaitu bantalan yang berfungsi menahan beban-beban radial atau beban-beban yang tegak lurus sumbu poros.


3. Bantalan Aksial-Radial Bantalan aksial-radial yaitu bantalan yang berfungsi menahan beban-beban aksial maupun radial sekaligus secara bersamaan ataupun bergantian. Dalam perancangan jenis ini bantalan yang digunakan adalah bantalan aksialradial sesuai dengan keadaan pada turbin gas, dimana pengekspansian gas ke arah aksial yang menyebabkan gaya aksial pada poros. Begitu juga untuk gaya radial yang tegak lurus poros, gaya ini disebabkan oleh berat poros itu sendiri, berat cakram, berat sudu, berat selubung pemisah antar turbin dan kompresor dan beban-beban lainnya. Untuk menahan beban-beban ini digunakan bantalan yang mampu menahan beban radial dan aksial. Pada bantalan terdapat angka karakterisitk bantalan atau angka Sommerfield, yaitu : S =

r  c

 μ.N x P 

Dimana : S = angka Sommerfield r

= radius journal (mm)

c

= ruang bebas arah radial (mm)

μ = viskositas dinamik pelumasan (N/m.s) P = beban per satuan luas bantalan (Mpa)


Udara. Bahan Bakar. Generator Kopel Kompresor Turbin

Recommend Documents