Transcript
Page 1: Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

Nama : Aswendy Juliardi

NIM : 1304102010046

Page 2: Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

12.1

Sebuah rotor seperti yang terlihat pada Gambar C 1 2. 1 a berputar pada suatu kecepatan sudut

konstan m = I 00 rad/s. Wa1aupun fluida pada awalnya masuk ke rotor pada arah aksial, aliran

melintasi sudu kebanyakan radial (lihat Gambar 1 2.2a). Pengukuran menunjukkan bahwa

kecepatan absolut pada sisi masuk dan keluar masing-masing V1 = 1 2 m/s dan V2 = 25 m/s.

Apakah mesin ini pompa a tau turbin?

Dik : πœ” = 100 π‘Ÿπ‘Žπ‘‘/𝑠

𝑉1 = 12 π‘š/𝑠

𝑉2 = 25 π‘š/𝑠

Dit : Apakah mesin ini pompa atau turbin?

Jawaban:

Untuk menjawab pertanyaan tersebut, kita perlu mengetahui apakah komponen tangensial dari gaya sudu

yang bekerja pada fluida dengan arah gerakan dari sudu (pompa) atau sebaliknya (turbin). Kita anggap

bahwa sudut sudu searah dengan kecepatan relatif yang masuk dan aliran relatif yang meninggalkan rotor

searah dengan sudut sudu seperti yang terlihat pada Gambar C 1 2. 1 b. Kita juga dapat menghitung

kecepatan sudu pada sisi masuk dan keluar sebagai berikut

π‘ˆ1 = πœ”π‘Ÿ1 = (100 π‘Ÿπ‘Žπ‘‘ 𝑠⁄ )(0,1 π‘š)

= 10 π‘š 𝑠⁄

π‘ˆ2 = πœ”π‘Ÿ2 = (100 π‘Ÿπ‘Žπ‘‘ 𝑠⁄ )(0,2 π‘š)

= 20 π‘š 𝑠⁄

Dengan mengetahui kecepatan absolut fluida dan kecepatan sudu pada sisi masuk, kita

dapat menggambar segitiga

kecepatan.

Page 3: Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

kita mengasumsikan bahwa aliran absolut pada sisi masuk barisan sudu radial (yakni, arah

dari V1 adalah radial). Pada sisi keluar kita mengetahui kecepatan keliling sudu, U2,

kecepatan keluar, V2, dan arah kecepatan relatif, 𝛽2, (akibat geometri sudu). Oleh karena

itu kita dapat menggambarkan secara grafik (atau secara trigonometrik) segitiga kecepatan

keluar seperti yang ditunjukkan pada gambar. Dengan membandingkan segitiga kecepatan

pada sisi masuk dan keluar, akan dapat dilihat bahwa seiring dengan melintasnya aliran

fluida melalui barisan sudu, vector kecepatan absolut berubah arahnya sesuai/searah

dengan gerakan sudu. Pada sisi masuk tidak ada komponen kecepatan absolut yang searah

dengan putaran; pada sisi keluar komponen ini tidak nol. Artinya, sudu mendorong fluida

pada arah gerakan sudu, oleh karena itu kerja terjadi pada fluida, memberikan energi

padanya.

Jadi mesin di atas adalah mesin Pompa bukan turbin.

Page 4: Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

12.2

Dik : 𝑄 = 1400 π‘”π‘π‘š

𝑏 = 2 𝑖𝑛

π‘Ÿ1 = 1.9 𝑖𝑛

π‘Ÿ2 = 7.0 𝑖𝑛

𝛽2 = 23π‘œ

𝛼1 = 90π‘œ

Dit : a. komponen kecepatan tangensial (π‘‰πœƒ2), pada sisi keluar

b. kenaikan head ideal (β„Žπ‘–)

c. daya (οΏ½Μ‡οΏ½π‘ β„Žπ‘Žπ‘“π‘‘), yang dipindahkan ke fluida

Jawaban:

a.

a) Sisi keluar diagram kecepatan ditunjukkan oleh Gambar 1 2. 8c, di mana

V2 ada1ah kecepatan absolut fluida, W 2 , ada1ah kecepatan relatif, dan

π‘ˆ2 adalah kecepatan pada ujung impeller dengan

Page 5: Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

π‘ˆ2 = π‘Ÿ2πœ” = (7 12⁄ 𝑓𝑑)(2πœ‹ π‘Ÿπ‘Žπ‘‘ π‘Ÿπ‘’π‘£β„ )(1750 π‘Ÿπ‘π‘š)

(60 𝑠 min )⁄= 107 𝑓𝑑 𝑠⁄

Karena laju aliran diberikan, maka

𝑄 = 2πœ‹π‘Ÿ2𝑏2π‘‰π‘Ÿ2

π‘‰π‘Ÿ2 =𝑄

2πœ‹π‘Ÿ2𝑏2=

1400 π‘”π‘π‘š

(7,48 π‘”π‘Žπ‘™ 𝑓𝑑3)(60 𝑠 min )(2πœ‹)(7 12𝑓𝑑)(2 12𝑓𝑑)⁄⁄⁄⁄=

1400

274,01

= 5,11 𝑓𝑑 𝑠⁄

Kita dapatkan bahwa

cot 𝛽2 =π‘ˆ2 βˆ’ π‘‰πœƒ2

π‘‰π‘Ÿ2

Sehingga

π‘‰πœƒ2 = π‘ˆ2 βˆ’ π‘‰π‘Ÿ2 cot 𝛽2

= (107 βˆ’ 5,11 cot 23π‘œ) 𝑓𝑑 𝑠⁄

= 95,0 𝑓𝑑 𝑠⁄

Page 6: Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

b. Kenaikan head yang ideal diberikaj sebagai berikut

β„Ž1 =π‘ˆ2π‘‰πœƒ2

𝑔=

(107 𝑓𝑑 𝑠⁄ )(95,0 𝑓𝑑 𝑠)⁄

32,2 𝑓𝑑 𝑠2⁄=

10,165

32,2= 316 𝑓𝑑

Sebagai alternative kenaikan head ideal adalah

β„Ž1 =π‘ˆ2

2

π‘”βˆ’

π‘ˆ2π‘‰π‘Ÿ2 cot 𝛽2

𝑔=

(107 𝑓𝑑 𝑠⁄ )2

32,2 𝑓𝑑 𝑠⁄ 2 βˆ’(107 𝑓𝑑 𝑠)(5,11𝑓𝑑 𝑠) cot 23⁄⁄

32.2 𝑓𝑑 𝑠2⁄= 316 𝑓𝑑

c. Dengan π‘‰πœƒ1 = 0, daya yang dipindahkan dari fluida diberikan dengan persamaan

οΏ½Μ‡οΏ½π‘ β„Žπ‘Žπ‘“π‘‘ = πœŒπ‘„π‘ˆ2π‘‰πœƒ2 =(1,94 𝑠𝑙𝑒𝑔𝑠 𝑓𝑑3)(1400 π‘”π‘π‘š)(107𝑓𝑑 𝑠)(95,0 𝑓𝑑 𝑠)⁄⁄⁄

[1(𝑠𝑙𝑒𝑔. 𝑓𝑑 𝑠2)/𝑙𝑏](7,48 π‘”π‘Žπ‘™/𝑓𝑑3)(60 𝑠 min )⁄⁄

= 61.500 𝑓𝑑. 𝑙𝑏 𝑠⁄ = 112 β„Žπ‘

Page 7: Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

12.3

Dik : 𝑄 = 0,5 𝑓𝑑3 𝑠⁄

𝑁𝑃𝑆𝐻𝑅 = 15𝑓𝑑

π‘ƒπ‘Žπ‘‘π‘š = 14,7 𝑝𝑠𝑖 𝐾𝐿 = 20

Dit : (𝑍1)π‘šπ‘Žπ‘₯ ?

Jawaban:

𝑁𝑃𝑆𝐻𝐴 =π‘π‘Žπ‘‘π‘š

π›Ύβˆ’ 𝑧1 βˆ’ βˆ‘β„Žπ‘™ βˆ’

𝑝𝑉

𝛾

𝑁𝑃𝑆𝐻𝐴 = 𝑁𝑃𝑆𝐻𝑅

βˆ‘β„ŽπΏ = 𝐾𝐿𝑉2

2𝑔 dengan 𝑉 =

𝑄

𝐴=

0,5 𝑓𝑑3 𝑠⁄

(πœ‹ 4⁄ )(4 12𝑓𝑑)⁄ 2 =0,5

0.0872= 5,73 𝑓𝑑 𝑠⁄

βˆ‘β„ŽπΏ =(20)(5,73 𝑓𝑑 𝑠)2⁄

2(32,2 𝑓𝑑 𝑠2)⁄=

656,658

64,4= 10,2 𝑓𝑑

Dari Tabel B1 tekanan uap air pada 80Β°F adalah 0,5069 psia dan 𝛾 = 62,22 lb/ft3 .

(𝑧1)π‘šπ‘Žπ‘₯ =(14,7 𝑙𝑏 𝑖𝑛2)(144 𝑖𝑛.2 𝑓𝑑2)⁄⁄

62,22 𝑙𝑏 𝑓𝑑3β„βˆ’ 10,2 𝑓𝑑 βˆ’

(0,5069 𝑙𝑏 𝑖𝑛.2 )(144 𝑖𝑛.2 𝑓𝑑2)⁄⁄

62,22 𝑙𝑏 𝑓𝑑3β„βˆ’ 15 𝑓𝑑

= 7,65 𝑓12.4

Page 8: Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

Dengan menggunakan pompa ini, berapakah laju aliran yang terjadi antara kedua tangki tersebut? Apakah menurut Anda pemilihan pompa ini sudah tepat dan baik?

Dik : 𝐷 = 6𝑖𝑛

β„“ = 200𝑓𝑑

𝑓 = 0,02

𝑧2 βˆ’ 𝑧1 = 10𝑓𝑑

Dit : 𝑄 =?

Jawab:

Page 9: Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

Penggunaan persamaan energy antara dua permukaan bebas tangki, seperti yang

ditunjukkan oleh titik (1) dan (2), memberikan

𝑝1

𝛾+

𝑉12

2𝑔+ 𝑧1 + β„Žπ‘ =

𝑝2

𝛾+

𝑉22

2𝑔+ 𝑧2 + 𝑓

ℓ𝑉2

𝐷 2𝑔+ βˆ‘πΎπΏ

𝑉2

2𝑔

β„Žπ‘ = 10 + [0,02(200 𝑓𝑑)

(6 12𝑓𝑑)⁄+ (0,5 + 1,5 + 1,0)]

𝑉2

2(32,2 𝑓 𝑑 𝑠2⁄ (1)

Koefisien kerugian minor yang ditentukan. Karena,

𝑉 =𝑄

𝐴=

𝑄(𝑓𝑑2 𝑠)⁄

(πœ‹ 4)(6 12𝑓𝑑)⁄ 2⁄

Persamaan 1 dinyatakan sebagai,

β„Žπ‘ = 10 + 4,43 𝑄2

β„Žπ‘ = 10 + 2.210 Γ— 10βˆ’5𝑄2

𝑄 = 1600 π‘”π‘Žπ‘™ π‘šπ‘–π‘›β„

Besarnya head pompa yang diperlukan poros pompa adalah

66,5 𝑓𝑑

0,84= 79,2𝑓𝑑

Besarnya daya yang diperlukan untuk menjalankan pompa adalah

οΏ½Μ‡οΏ½π‘ β„Žπ‘Žπ‘“π‘‘ =π›Ύπ‘„β„Žπ‘Ž

𝑛

=(62,4 𝑙𝑏 𝑓𝑑3)[(1600 π‘”π‘Žπ‘™ π‘šπ‘–π‘›β„ )/(7,48 π‘”π‘Žπ‘™ 𝑓𝑑3)(60𝑠 π‘šπ‘–π‘›β„β„ ](66,5 𝑓𝑑)⁄

0,84

= 17,600 𝑓𝑑 . 𝑙𝑏 𝑠⁄ = 32,0 β„Žπ‘

Page 10: Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

12.6

Air untuk menggerakkan sebuah roda Pelton dialirkan melalui sebuah pipa

dari danau seperti yang ditunjukkan pada Gambar C l 2.6a Hitunglah diameter

nossel, yang akan memberikan daya keluaran maksimum. Hitunglah

juga daya maksimum dan kecepatan sudut rotor pada kondisi tersebut.

Dik :

Dit :𝐷1 = β‹―?

οΏ½Μ‡οΏ½π‘ β„Žπ‘Žπ‘“π‘‘ = β‹―?

πœ” = β‹―?

Jawab:

οΏ½Μ‡οΏ½π‘ β„Žπ‘Žπ‘“π‘‘ = πœŒπ‘„π‘ˆ (π‘ˆ βˆ’ 𝑉1)(1 βˆ’ π‘π‘œπ‘ π›½) (1)

Diamana 𝑉0 = 𝑝0 = 0 dan sisi keluar nossel dimana 𝑧1 = 𝑝1 = 0, dan menjadi,

𝑧0 =𝑉1

2

2𝑔+ β„ŽπΏ (2)

Dimana hilangnya tekanan diberikan dalam bentuk factor gesekan 𝑓,

β„ŽπΏ = 𝑓ℓ

𝐷

𝑉2

2𝑔

Kecepatan V, dari fluida dalam pipa dengan diameter D diperoleh dari persamaan

kontinuitas sebagai berikut,

Page 11: Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

𝑉 =𝐴1𝑉1

𝐴= (

𝐷1

𝐷)2

𝑉1

Dari persamaan 2 kita hilangkan tekanan minor yang terjadi pada sisi masuk pipa dan

nossel,

𝑧0 = [1 + 𝑓ℓ

𝐷(𝐷1

𝐷)

4

]𝑉1

2

2𝑔 (3)

Untuk mencari 𝑉1

𝑉1 = [2𝑔𝑧0

1 + 𝑓ℓ𝐷 (

𝐷𝑙

𝐷)2]

1 2⁄

=

[ 2(32,2 𝑓𝑑 𝑠2⁄ )(200 𝑓𝑑)

1 + 0,02 (1000 𝑓𝑑8 12⁄

) (𝐷1

8 12⁄)4

] 1 2⁄

=113,5

√1 + 152 𝐷14 (4)

Dengan menggabungkan persamaan 1 dan 4 dan menggunakan 𝑄 = πœ‹ 𝐷12𝑉𝑙𝑙4 akan

didapatkan daya sebagai fungsi 𝐷1 dan U sebagai

οΏ½Μ‡οΏ½π‘ β„Žπ‘Žπ‘“π‘‘ =232 π‘ˆπ·2

√1 + 152 𝐷𝑙4[𝑒 βˆ’

113,5

√1 + 152 𝐷14] (5)

di mana u dinyatakan dalam ft/s dan wshaft dalam StΒ·lb/s.

Page 12: Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

Seperti yang ditunjukkan o1eh Persamaan 12.52, daya maksimum (da1am bentuk

variasinya terhadap U) terjadi saat U = Vl/2 dan saat digunakan dengan Persamaan 4 dan 5

akan menghasilkan

οΏ½Μ‡οΏ½π‘ β„Žπ‘Žπ‘“π‘‘ =1,04 Γ— 106𝐷1

2

(1 + 152 𝐷14)3 2⁄

(6)

Daya maksimum mungkin akan terjadi pada saat 𝑑 οΏ½Μ‡οΏ½π‘ β„Žπ‘Žπ‘“π‘‘π‘™π‘‘π·1 = 0, dan sesuai dengan

Persamaan 6 dapat diperoleh

π‘‘οΏ½Μ‡οΏ½π‘ β„Žπ‘Žπ‘“π‘‘

𝑑𝐷1= βˆ’1,04 Γ— 106 [

2𝐷1

(1 + 152 𝐷14)3 2⁄

βˆ’ (3

2)

( )

1(+152 𝐷14)5 2⁄

] = 0

Atau

304 𝐷14 = 1

Oleh karena itu, diameter nosse1 pada daya ke1uaran maksimum ada1ah,

𝐷1 = 0,239 𝑓𝑑

Daya maksimum yang dicari dapat dihitung dari Persamaan 6 sebagai berikut

οΏ½Μ‡οΏ½π‘ β„Žπ‘Žπ‘“π‘‘ = βˆ’1,04 Γ— 106(0,239)2

[1 + 152(0,239)4]3 2⁄= βˆ’3,25 Γ— 104 𝑓𝑑 . 𝑙𝑏 𝑠⁄

Atau

οΏ½Μ‡οΏ½π‘ β„Žπ‘Žπ‘“π‘‘ = βˆ’3,25 Γ— 104𝑓𝑑 . 𝑙𝑏 𝑠⁄ Γ—1 β„Žπ‘

550 𝑓𝑑 . 𝑙𝑏 𝑠⁄= βˆ’59,0 β„Žπ‘

Kecepatan rotor pada kondisi daya maksimum dapat diperoleh dari

π‘ˆ = πœ”π‘… =𝑉1

2

Di mana V1 diberikan o1eh Persamaan 4. Sehingga,

πœ” =𝑉𝑙

2𝑅=

113,5

√1 + 152(0,239)4

2 (32 𝑓𝑑)

= 30,9 π‘Ÿπ‘Žπ‘‘ 𝑠⁄ Γ— 1 π‘Ÿπ‘’π‘£ 2πœ‹ Γ— 60 𝑠 π‘šπ‘–π‘›β„ = 295 π‘Ÿπ‘π‘šβ„

Page 13: Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

οΏ½Μ‡οΏ½π‘ β„Žπ‘Žπ‘“π‘‘ π‘ˆ = 𝑉𝑙 2⁄ = βˆ’πœ‹

16𝜌(1 βˆ’ π‘π‘œπ‘ π›½)(2𝑔𝑧0)

3 2⁄ 𝐷12 (1 + 𝑓

β„“

𝐷5𝐷1

4)3 2⁄

Dengan mengatur π‘‘οΏ½Μ‡οΏ½π‘ β„Žπ‘Žπ‘“π‘‘π‘™π‘‘π·1 = 0

𝐷1 = 𝑙 (2𝑓ℓ

𝐷)1 4⁄

Seperti gambar di atas di jelasakan saat kapasitas buangnya naik dari nol, daya kuda rem

(bhp) akan naik, dan se1anjutnya akan turun hingga kapasitas buangnya mencapai kondisi

maksimum. Seperti yang te1ah dije1askan sebe1umnya, apabi1a ha dan bhp diketahui, besarnya

efisiensi dapat dihitung. Seperti gambar di atas, efisiensi ada1ah fungsi dari 1aju a1iran dan akan

mencapai harga maksimum pada suatu ni1ai 1aju aliran tertentu, yang umumnya disebut laju

aliran normal atau kapasitas pompa. Titik-titik pada berbagai kurva yang berhubungan dengan

efisiensi maksimum dinyatakan sebagai titik-titik efisiensi terbaik (best efficiency points, BEP).

Tampak bahwa ketika kita memilih pompa untuk keperluan tertentu, umumnya kita ingin

memiliki pompa yang beroperasi di dekat efisiensi maksimumnya.

Page 14: Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

Pada gambar di atas menunjukan karakteristik unjuk kerja pompa juga dinyatakan dalam

grafik dari tipe pompa. Karena impeller-impeller dengan diameter yang berbeda dapat digunakan

pada suatu se1ubung tertentu, maka dapat dipero1eh karakteristik unjuk kerja untuk beberapa

diameter impeller dengan garis efisiensi konstan dan daya kuda rem (bhp) yang bersesuaian

seperti yang terlihat pada gambar di atas. Perhatikan tambahan kurva yang diberikan pada

gambar di atas, dengan tulisan NSPHR yang merupakan singkatan dari required net positive

suction head. Seperti bahasan yang akan dilakukan pada subbbab selanjutnya, pentingnya arti

kurva ini dikaitkan dengan kondisi sisi hisap pompa, yang harus diperhatikan secara cermat pada

saat pemilihan dan penempatan pompa.

NPSH

NPSH adalah kebutuhan minimum pompa untuk bekerja secara normal. NPSH menyangkut apa

yang terjadi di bagian suction pompa, termasuk apa yang datang ke permukaan pendorong. NPSH dipengaruhi oleh pipa suction dan konektor-konektor, ketinggian dan tekanan fluida dalam pipa suction, kecepatan fluida dan temperatur. NPSH dinyatakan dalam satuan feet. Ada 2 macam NPSH yaitu NPSHa (Net Positive Suction Head Available) dan NPSHr (Net Positive Suction Head Required). NPSHa adalah nilai NPSH yang ada pada system di mana pompa akan bekerja. NPSHr adalah nilai NPSH spesifik pompa agar bekerja dengan normal, yang diberikan oleh pembuat berdasarkan hasil pengetesan. NPSHa dapat dicari dengan formula: NPSHa = Ha + Hs – Hvp – Hf – Hi Ha = Atmospheric Head (dalam feet), yaitu tekanan atmosferik pada ketitinggian terhadap permukaan laut. (lihat contoh tabel Ha air pada beberapa elevasi terhadap permukaan laut). Untuk menentukan Ha kita perlu memperhatikan tangki atau vessel yang isinya akan disedot dengan pompa, apakah itu tangki terbuka atau berventilasi, atau apakah itu tertutup/kedap udara. Nilai Ha dimulai dari 33.9 feet (14.7 psi x 2.31). Untuk tangki tertutup tak bertekanan, nilai Ha sama dengan Hvp dan mereka saling menghilangkan. Untuk Tangki tertutup bertekanan, dalam setiap 10 psi tekanan akan ditambahkan 23.1 feet pada nilai Ha nya. Hs = Static Head level fluida,positif atau negatif (dalam feet) Yaitu tinggi dari center line suction pompa ke level fluida dalam tangki yang akan disedot. Elevasi yang

Page 15: Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

positif menambahkan energi ke fluida dan elevasi negatif menyerap energi dari fluida. Hvp = Vapor Head fluida (dalam feet) Vapor Head dikalkulasi dengan memantau temperatur fluida dan mencocokkan nilai Hvp nya pada grafik yang terlampir. Hf = Friction Head atau Friction Losses dalam suction piping dan konektor-konektornya Friction Head dapat dikalkulasi, dtaksir atau diukur. Nilai Friction Head dapat dikalkulasi dengan melihat tabel Friction Head pipa dan fitting. Jika jarak pompa dari tangki relative dekat maka nilai Friction Head dapat diabaikan. Hi = Inlet Head atau kehilangan energi yang terjadi pada leher suction pompa (dari flange sampai permukaan baling-baling) dinyatakan dalam feet. Dapat juga disebut safety factor 2 feet.

Turbin Impuls

Turbin impuls adalah turbin air yang cara kerjanya merubah seluruh energi air(yang terdiri dari energi

potensial+tekanan+kecepatan) yang tersedia menjadi energi kinetik untuk memutar turbin, sehingga

menghasilkan energi kinetik. Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pada nozle. Air keluar

nozle yang mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelah membentur sudu arah kecepatan

aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum (impulse). Akibatnyaroda turbin akan berputar.

Turbin impuls adalah turbin tekanan sama karena aliran airyang keluar dari nozle tekanannya adalah sama

dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan

turbin dirubah menjadi energi kecepatan. Contoh turbin impuls adalah turbin Pelton.

Page 16: Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

Turbin Reaksi

Turbin reaksi digerakkan dengan air, yang merubah tekanan sehingga melewati turbin dan menaikkan

energi. Turbin reaksi harus menutup untuk mengisi tekanan air (pengisap) atau mereka harus

sepenuhnya terendam dalam aliran air. Hukum ketiga Newton menggambarkan transfer energi untuk

turbin reaksi Turbin air yang paling banyak digunakan adalah turbin reaksi. Turbin reaksi digunakan

untuk aplikasi turbin dengan head rendah dan medium.

Page 17: Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

SEGITIGA KECEPATAN

Segitiga kecepatan adalah dasar kinematika dari aliran fluida gas yang menumbuk

sudu turbin. Dengan pemahaman segitiga kecepatan akan sangat membantu dalam

pemahaman proses konversi pada sudusudu turbin uap atau pada jenis turbin yang lain.

Adapun skema dari segitiga kecepatan adalah sebagai berikut:

Keterangan:

𝑉𝑠1 = Kecepatan absolut fluida yang meninggalkan nosel

𝑉𝐡 = Kecepatan sudu

π‘‰π‘Ÿ1 = Kecepatan relatif Fluida

π‘‰π‘Ÿ2 = Kecepatan relatif fluida yang meninggalkan sudu

𝑉𝑠2 = Kecepatan absolut fluida yang meninggalkan sudu

πœƒ = Sudut nosel

βˆ… = Sudut masuk sudu

𝛿 = Sudut keluar sudu

𝛾 = Sudut keluar fluida

Page 18: Mekflu Tugas Aswendy Juliardi 1304102010046

Dari segitiga kecepatan di atas, panjang pendeknya garis adalah mewakili dari besar

kecepatan masing-masing. Sebagai contoh, fluida masuk sudu dari nosel dengan kecepatan

𝑉𝑠1 kemudian ke luar dari nosel sudah berkurang menjadi 𝑉𝑠2 dengan garis yang lebih

pendek. Artinya sebagian energi kinetik fluida masuk sudu diubah menjadi energi kinetik

sudu dengan kecepatan 𝑉𝐡 , kemudian fluida yang sudah memberikan energinya

meninggalkan sudu dengan kecepatan 𝑉𝑠2. Proses perubahan atau konversi energi pada turbin

adalah sama dengan perubahan energi pada motor bakar, tetapi dengan metode yang berbeda.

Untuk motor bakar, pada langkah ekspansi fluida gas yaitu gas pembakaran energinya

mengalami penurunan bersamaan dengan penurunan tekanan di dalam silinder. Hal itu terjadi

karena sebagian energinya diubah menjadi energi kinetik gas pembakaran dan dikenakan

langsung pada torak. Karena ada dorongan dari energi kinetik gas pembakaran torak bergerak

searah dengan gaya dorong tersebut, kondisi ini disebut langkah tenaga.

Untuk perubahan energi dengan azas reaksi, sudu turbin reaksi berfungsi seperti nosel.

Hal ini berarti, pada sudu turbin reaksi terjadi proses ekspansi, yaitu penurunan tekanan

fluida gas dengan dibarengi kenaikan kecepatan. Karena prinsip reaksi adalah gerakan

melawan aksi, jadi dapat dipahami dengan kenaikan kecepatan fluida gas pada sudu turbin

reaksi, sudu turbin pun akan bergerak sebesar nilai kecepatan tersebut dengan arah yang

berlawanan.


Top Related