PERANCANGAN ULANG SUDU KOMPRESOR AKSIAL PADA MESIN TURBOPROPELER PT6A-27 DENGAN PUTARAN POROS RPM

Ukuran: px

Mulai penontonan dengan halaman:

Download "PERANCANGAN ULANG SUDU KOMPRESOR AKSIAL PADA MESIN TURBOPROPELER PT6A-27 DENGAN PUTARAN POROS RPM"

Siska Susanto
6 tahun lalu
Tontonan:

1 PERANCANGAN ULANG SUDU KOMPRESOR AKSIAL PADA MESIN TURBOPROPELER PT6A-27 DENGAN PUTARAN POROS RPM Arif Luqman Khafidhi Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. I Made Arya Djoni, MSc.

2 Latar Belakang de Havilland Canada DHC-6 Turboprop Pratt & Whitney Canada PT6A rpm rpm

3 Boyce, M.P, Gas Turbine Engineering Handbook, 3 rd.ed (2002) Latar Belakang

4 Perumusan Masalah 1 Penurunan putaran poros kompresor 2 Terjadi penurunan mass flow saat masuk ke combustion chamber 3 Daya yang dihasilkan turun 4 5 Thrust yang dihasilkan propeler turun Bagaimana merancang sudu gerak kompresor aksial agar menghasilkan tekanan yang sesuai dengan standart yang sudah ditetapkan dari pabrik, dengan putaran kompresor yang lebih rendah.

5 Tujuan Perancangan Menentukan dimensi sudu kompresor aksial agar bekerja optimal pada putaran tertentu, dengan temperatur inlet kerja kompresor yang sesuai dengan di lapangan serta mass flow yang sudah ditentukan. Menggambar profil sudu kompresor aksial

6 Batasan Masalah Kompresor aksial yang dirancang adalah kompresor pada sistem turbin gas mesin turboprop tipe PT6A-27 dengan putaran rpm. Dimensi annulus dan sudu yang sebenarnya tidak diketahui. Penggambaran hanya dilakukan pada bagian sudu gerak kompresor aksial dari tiap stage kompresor. Data pendukung perancangan sudu gerak kompresor aksial sesuai dengan data maintenance di Merpati Maintenance Facility. Rasio tekanan kompresor 1 : 2,197 Tekanan inlet kompresor 14,7 psia Temperatur inlet 30 0 C

7 Sistematika Penulisan Bab1 Pendahuluan Latar Belakang, Perumusan Masalah, Tujuan Perancangan, Batasan Masalah, Sistematika Penulisan Bab 2 Kajian Pustaka Dasar-dasar teori dari referensi untuk perancangan Bab 3 Metodologi Flowchart proses perancangan Bab 4 Perancangan Kompresor Aksial Tahapan dan perhitungan Bab 5 Penutup Kesimpulan

8 Tinjauan Pustaka Sistem Kerja Turbin Gas Secara Umum 1.Kompresi 2.Pembakaran 3.Ekspansi 4.Exhaust

9 Klasifikasi Kompresor Tinjauan Pustaka Boyce, M.P, Gas Turbine Engineering Handbook, 3 rd.ed (2002)

10 Aplikasi Kompresor Tinjauan Pustaka Type of Application Type of Flow Inlet Relative Velocity Mach Number Pressure Ratio per Stage Efficiency per Stage Industrial Subsonic 0,4-0,8 1,05-1, % Aerospace Transonic 0,7-1,1 1,15-1, % Research Supersonic 1,05-2,5 1,8-2, % Boyce, M.P, Gas Turbine Engineering Handbook, 3 rd.ed (2002)

11 Tinjauan Pustaka Diagram T-s untuk 1 stage Cohen, H, Rogers, GFC, and Saravanamuttoo, HIH, Gas Turbine Theory, 4 th.ed (1995)

12 Tinjauan Pustaka Segitiga kecepatan kompresor aksial untuk 1 stage Cohen, H, Rogers, GFC, and Saravanamuttoo, HIH, Gas Turbine Theory, 4 th.ed (1995)

13 Tinjauan Pustaka Peningkatan Temperatur Stagnasi Dari persamaan power input ditunjukkan bahwa T 02 = T 03 Perbandingan Tekanan pada Satu Stage

14 Tinjauan Pustaka Kecepatan Aksial Tanpa IGV (inlet guide vane) Ca = C V 12 =C 12 +U 2 & C 12 =V 12 -U 2 V 1 C 1 T 01 =T 1 +C 12 /2C p T 01 Rs=P 03 /P 01 Cohen, H, Rogers, GFC, and Saravanamuttoo, HIH, Gas Turbine Theory, 4 th.ed (1995)

15 Tinjauan Pustaka Defleksi Fluida pada Rotor β 1 β 2 W=ṁUCa(tanβ 1 -tanβ 2 ) W=ṁCp(T 02 -T 01 ) T 02 -T 01 =UCa(tanβ 1 -tanβ 2 )/Cp ΔT 0 =T 02 -T 01 Rs=P 03 /P 01

16 Tinjauan Pustaka Blockage pada annulus kompresor Perubahan Ca Mempengaruhi kerja kompresor W=ṁUCa(tanβ 1 -tanβ 2 ) Mempengaruhi perubahan ΔT 0 =T 02 -T 01 W=ṁUCp(T 02 -T 01 ) (a) Stage pertama (b) Stage ke-4 Rs=P 03 /P 01 Cohen, H, Rogers, GFC, and Saravanamuttoo, HIH, Gas Turbine Theory, 4 th.ed (1995)

17 Degree of Reaction Tinjauan Pustaka Menunjukkan sejauh mana rotor berkontribusi dalam peningkatan tekanan statik Ca = konstan (C 3 = C 1 ) & (ΔT S = ΔT 0S ) ΔT A = peningkatan temperatur statik pada rotor ΔT B = peningkatan temperatur statik pada stator maka ;

18 Tinjauan Pustaka Cascade Notation Cohen, H, Rogers, GFC, and Saravanamuttoo, HIH, Gas Turbine Theory, 4 th.ed (1995)

19 Metode Perancangan

20 Metode Perancangan

21 Metode Perancangan Free Vortex Ca konstan Λm = 0,5 Variasi air angle Constant Reaction Ca konstan Λm = 0,5 UΔC w =UmΔC w m= konstan Exponential Ca tidak konstan Λm = 0,5

22 Free Vortex α 1 = 0 maka C w1 = 0, Ca = C 1 α 3 (stage 1) = α 1 (stage 2) p o3 (stage 1) = p o1 (stage 2) T o3 (stage 1) = T o1 (stage 2) Λ = 0,5 Proses perancangan : 1. Menetukan nilai U (kec keliling) 2. Mencari nilai air angle inlet (β 1 & α 1 ), untuk stage 1 nilai C w1 = 0 dan α 1 = 0 3. Menetukan dimensi pada outlet stator (C 3, T 3, p 3, ρ 3, A 3, h 3, r) 4. Untuk menentukan nilai radius pada outlet rotor, di asumsikan dengan adanya hub tip ratio yang meningkat 5. Mencari nilai kec tangensial (C w ) pada outlet rotor 6. Mencari nilai air angle outlet rotor (β 2 & α 2 )

23 Constant Reaction r mean sama dengan r mean pada free vortex Menggunakan nilai radius potongan pada perhitungan free vortex Λ = 0,5 U pot.δc w pot = U mean.δc w mean = konstan Proses Perancangan : 1. Menghitung nilai ΔC w mean = ΔC w2 mean ΔC w1 mean 2. Mencari nilai ΔC w potongan = ΔC w mean x (r mean /r pot ) 3. Mencari nilai C w1 dan C w2 4. Mencari nilai dari air angle (β 1 & α 1 ) dengan β 1 = α 2 & α 1 = β 2

24 Exponential Λ = 0,5 Menggunakan nilai radius potongan pada perhitungan free vortex Kecepatan aksial (Ca) tidak konstan sepanjang potongan dan stage Proses perancangan : 1. Menetukan nilai R pot = r pot / r mean pada inlet dan outlet stage 2. Menentukan nilai air konstanta a = U mean (1-Λ) dan b = (Cp.ΔT o /2.U mean. λ) 3. Mencari kecepatan tangensial inlet dan outlet rotor dengan persamaan C w1 = a (b/r) & C w2 = a + (b/r) 4. Mencari nilai kecepatan tangensial dengan persamaan 5. Mencari nilai dari air angle (β & α) pada inlet dan outlet rotor

25 Pemilihan Proses Desain Untuk menentukan pemilihan proses desain blade, perlu dibandingkan 2 parameter dari masing-masing proses desain : 1. Defleksi fluida 2. Relative mach number Dimana nantinya dari kedua parameter ini dipilih yang paling kecil nilainya untuk digunakan dalam proses konstruksi blade.

26 70 stage 1 60 delfeksi fluida free vortex constant reaction exponential potongan

27 70 stage 2 60 delfeksi fluida free vortex constant reaction exponential potongan

28 70 stage 3 60 defleksi fluida free vortex constant reaction exponential potongan

29 Relative Mach Number Relative mach number adalah mach number yang dihitung pada radius 15 (tip) M = V/c V = Ca/cos β c = (γrt) 0,5

30 Metode Perancangan β β 1 -β 2 = ε s/c Aspect ratio h/c = 3 [2] Didapat c (chord) Didapat s (pitch) Didapat jumlah blade (n) Cohen, H, Rogers, GFC, and Saravanamuttoo, HIH, Gas Turbine Theory, 4 th.ed (1995)

31 Metode Perancangan δ=mθ(s/c) 0,5 m= 0,23(2a/c) 2 +0,1(β2/50) [2] 2a/c = 1 θ=β 1 -β 2 δ=β 2 -β 2 ζ=α 1 (θ/2) Cohen, H, Rogers, GFC, and Saravanamuttoo, HIH, Gas Turbine Theory, 4 th.ed (1995)

32 Performa stage Cohen, H, Rogers, GFC, and Saravanamuttoo, HIH, Gas Turbine Theory, 4 th.ed (1995)

33 Performa stage Untuk nilai peningkatan tekanan teoritis yang bergantung pada kecepatan inlet pada air angle Sehingga didapat efisiensi blade

34 Konstruksi blade

35 Kesimpulan No Parameter Nilai Keterangan 1 temperatur inlet kompresor 27 C = 300 K kondisi lapangan 15 C = 288,15 K 2 mass flow rate 6,61 lbs/s = 3 kg/s kondisi desain mesin 3 pressure ratio 1 : 2,917 4 tekanan inlet kompresor 1 bar kondisi di lapangan tekanan outlet kompresor 2,197 bar hasil perancangan 5 putaran poros 6 jumlah stage 3 (tiga stage) 7 base profil airfoil blade NACA rpm = 612,5 rps kondisi lapangan rpm = 635 rps kondisi desain mesin kondisi desain mesin, tanpa IGV (inlet guide vane)

36 Rotor Effisiensi blade Kesimpulan Stator stage ηblade average 1 0, , ,9584 stage ηblade average 1 0, , ,9261 Jumlah blade stage jumlah blade (n)

dokumen-dokumen yang mirip

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

15 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Kompresor merupakan suatu komponen utama dalam sebuah instalasi turbin gas. Sistem utama sebuah instalasi turbin gas pembangkit tenaga listrik, terdiri dari empat komponen utama,