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 PERANCANGAN KOMPRESOR Turbocharger
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 = 90 0 ) (b). Backward-curved vanes (β < 90 0 ) Boyce, Meherwan. Gas Turbine Engineering Handbook (c). forward-curved vanes (β > 90 0 )
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 Sudut inlet dan outler diffuser Yahya, S. M. 1983. Turbines, Compressors and Fans
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 A Perancangan impeller kompresor Perancangan diffuser kompresor Perhitungan laju alir massa masukan piston untuk menaikan daya sebesar 25 % Perhitungan kondisi udara masukan dan keluaran kompresor A Perancangan volute casing kompresor Pemodelan 2 dimensi dari hasil perancangan end
Data Engine Tekanan masukan piston awal : 1 kgf/cm2 Tekanan kompresi piston : 15 kgf/cm2 Compresi ratio : 10 Pressure ratio : 15 Bore x stroke piston :(72 x 91.8) mm Air fuel ratio : 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/cm 2
Data Awal Kondisi Udara Spesific heat udara (cp) = 1005 J/kg K Konstanta gas ideal (R) = 287 J/kg K Tekanan masuk kompressor (p in ) = 1 atm Temperatur inlet kompresor (T in ) = 303 K Rasio spesific heat (k atau γ) = 1,4
Putaran dan Effisiensi Kompresor N = 50000 rpm η c = 68%
Sudut Relatif Inlet Kompresor Sudut Mr1 Relatif inlet 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 3,13201E-05 4,98144E-05 7,18748E-05 9,63E-05 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 0,020925027 0,036062801 0,057087545 0,084908 0,120402 90 7,65718E-18 1,32316E-17 2,10113E-17 3,14E-17 4,47E-17
Sudut Relatif Inlet Kompresor β 1 = 60 0
Dimensi Inlet Kompresor
Segitiga Kecepatan pada Inlet
w 2 = 62,7 m/s Kecepatan Outlet Impeller
Kecepatan Outlet Impeller Akibat Slip w 2 = 62,7 m/s
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 0,047432 m Diameter inlet volute 0,0093 m Diameter outlet volute 0,0783 m
Kesimpulan Lokasi Tekanan Satuan Temperatur Satuan Inlet impeller 100000 pa 303 K Outlet impeller 132677, Inlet diffuser 1 pa 369,81 K Outlet diffuser 133711, Inlet volute 9 pa 393,04 K Outlet volute 138200 pa 398,87 K
SEKIAN DAN TERIMAKASIH MOHON KRITIK DAN SARAN UNTUK KESEMPURNAAN TUGAS AKHIR INI