PERANCANGAN KOMPRESSOR SENTRIFUGALPADA TURBOCHARGER UNTUK MENAIKANDAYA MESIN BENSIN 1500cc SEBESAR 25%
DOSEN PEMBIMBINGProf.Dr.Ir. I MADE ARYA DJONI, MSc
LATAR BELAKANG
Memaksimalkanpower yang dihasilkan
Turbocharger
Material piston
PERANCANGAN KOMPRESOR
Perumusan Masalah
Bagaimana merancang sebuah kompresor dariturbocharger untuk menghasilkan tekanan yang
sesuai dengan tipe engine tanpa merubahmaterial dari komponen engine
Batasan Masalah
Jenis fluida adalah udara bebas yang diasumsikansebagai gas ideal
Tipe engine yang digunakan adalah tipe engineToyota Rush
Daya yang ditingkatkan sebesar 25% (survey daribengkel Gut)
Aliran dalam kondisi steady flow
Tujuan Perancangan
Merancang sebuah kompresor sentrifugal padaturbocharger untuk menaikkan daya enginetanpa mengganti material bagian dari engine
Membuat pemodelan kompresor yang didapatdari hasil perhitungan kedalam bentuk duadimensi
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
(c). forward-curved vanes(β > 900)
(a). Radial vanes(β = 900)
(b). Backward-curved vanes(β < 900)
Boyce, Meherwan. Gas Turbine Engineering Handbook
Perancangan Sisi Inlet Impeller
Kecepatan aliran masukan impeller
Dixon, S.L. 1978. Thermodynamics of Turbomachinery
Slip Factor
Kecepatan aliran keluaran impeller akibat dari slip factor
Dixon, S.L. 1978. Thermodynamics of Turbomachinery
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
end
•Dimensi piston•Tekanan masuk piston •Rasio kompresi piston•Air fuel ratio•Temperatur masuk piston
Perhitungan laju alir massa masukanpiston untuk menaikan daya sebesar
25 %
Perhitungan kondisi udaramasukan dan keluaran kompresor
Perancangan impeller kompresor
A
A
Perancangan diffuser kompresor
Perancangan volute casing kompresor
Pemodelan 2 dimensi dari hasilperancangan
START
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/cm2
Data Awal Kondisi Udara
• Spesific heat udara (cp) = 1005 J/kg K• Konstanta gas ideal (R) = 287 J/kg K• Tekanan masuk kompressor (pin) = 1 atm• Temperatur inlet kompresor (Tin) = 303 K• Rasio spesific heat (k atau γ) = 1,4
Putaran dan Effisiensi Kompresor
N = 50000 rpm
ηc = 68%
Sudut Relatif Inlet Kompresor
Sudut Mr1Relatif 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 0,12040290 7,65718E-18 1,32316E-17 2,10113E-17 3,14E-17 4,47E-17
Sudut Relatif Inlet Kompresor
β1 = 600
Dimensi Inlet Kompresor
Segitiga Kecepatan pada Inlet
Kecepatan Outlet Impeller
w2 = 62,7 m/s
Kecepatan Outlet Impeller Akibat Slipw
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 effisiensidiffuser =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 mDiameter 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 132677,1
pa 369,81 KInlet diffuser
Outlet diffuser 133711,9
pa 393,04 KInlet volute
Outlet volute 138200 pa 398,87 K
SEKIAN DAN TERIMAKASIHMOHON KRITIK DAN SARAN UNTUK KESEMPURNAAN TUGAS AKHIR INI
Top Related