Combust Or

  • View
    17

  • Download
    7

Embed Size (px)

Transcript

  • CombustorCombustion Chamber

  • OUTLINE

  • Pengertian dan FungsiBagian dari turbin gas di mana bahan bakar akan dikombinasikan dengan udara dari kompresor dan dibakar.

    Fungsi:

    Energi tekananEnergi panasProses Pembakaran

  • Cara KerjaNosel (bag. Depan RB): menyemburkan BBLiner: mengumpankan aliran udara ke noselAliran udara liner depan bersikulasi ke arah depan atau melawan semburan BB. Fungsi: mempercepat proses pencampuran udara dan menghindari flame blowout (membentuk daerah stabil kecepatan rendah)Ignitor: terbagi dua;Cross ignitor tube (membentu pembakaran jenis can dan can-annular)Ignitor plug (di pasang pada daerah aliran hulu dari RB)RB primer: Setelah penyalaan, pembakaran menyebar (campuran BB+Udara terbakar sempurna)RB: atau 1/3 jumlah udara dapat masuk dan -nya yang digunakan untuk proses pembakaranTemperatur: 1900oCPendinginan hingga dari temperatur di atas sebelum masuk turbin (oleh aliran udara dari lubang-lubang liner belakang)Dinding dalam liner: di jaga temperatur rendah dengan mengalirkan udara dingin

  • DiffuserKomponen combustion chamber untuk menurunkan kecepatan udara supaya api di dalam combustion chamber tidak mati karena kecepatan udara yang sangat tinggi dari kompresor.Berdasarkan caranya menurunkan kecepatan1. aerodynamic diffuser,2. dump diffuser.

  • Casing & LinerCasing: wadah/tempat dari komponen-komponen combustion chamber.Liner: komponen dari combustion chamber yang berfungsi untuk memisahkan aliran udara.Aliran udara yang dipisahkan tadi sebagian menuju wilayah antara casing dan liner yang disebut annulus. Sisanya menuju ke mixing chamber.

  • LinerTiga bagian, yaitu:1. Primary Zone (PZ),2. Secondary/Intermediate Zone (SZ/IZ),3. Tertiary/Dilution Zone (TZ/DZ)Ket:PZ : Menyediakan cukup waktu bahan bakar-udara untuk bercampur dan terbakarIZ : Menyediakan cukup waktu untuk pembakaran sempurna DZ : Menurunkan suhu aliran keluar hingga suhu yang bisa diterima turbin

  • Fuel InjectorFuel injector memasukkan bahan bakar pada aliran. Penting supaya bahan bakar diuapkan sebelum memasuki area pembakaran agar bahan bakar bisa terbakar sempurna.Untuk mempercepat penguapan, bahan bakar harus diatomisasi. Ini berarti bahan bakar akan dipecah menjadi tetesan kecil yang akan menaikkan tingkat penguapan. Untuk mencapai ini, digunakan Atomizer. Untuk mengatomisasi bahan bakar, harus diberikan kecepatan relatif yang lebih tinggi dibandingkan aliran udara.Atomizer terbagi dua:Pressure-assist Atomizers, memberikan bahan bakar kecepatan tinggiAir Blast Atomizers, memasukkan bahan bakar memasukkan bahan bakar berkecepatan rendah pada aliran udara berkecepatan tinggi.

  • Fuel Atomization & Ignition

  • Fuel Atomization & IgnitionIgnitor adalah suatu komponen yang menghasilkan percikan bunga api dari elektroda untuk membakar campuran bahan bakar dan udara.

  • Fuel Injector DesignSimple straight walled duct combustorBaffle added to straight walled duct to create flame stabilization zone

  • Flame stabilization Mencegah api tidak padam karena kecepatan aliran yang tinggi. Cara terbaik menggunakan swirlers. Terdapat 2 tipe swirlers : axialradial swirlersFlame stabilization region created by swirl vanes

  • Flame stabilization created by impinging jets and general airflow patternRange of burnable fuel-air ratios versus combustor gas velocityCoolingCooling ini mendinginkan liner agar usia liner menjadi lebih tahan lama. Ada beberapa tipe cooling salah satunya pada gambar di bawah ini

  • 3 Type of Combustors

  • AnnularTipe Annular banyak digunakan pada turbin gas untuk pesawat terbang.Untuk aplikasi pada temperatur yang tinggi, tipe annular lebih berkembang, karena pada tipe ini hanya diperlukan pendinginan udara yang lebih sedikit daripada tipe Tubo-annular.Kekurangan tipe ini adalah perawatan yang lebih sulit daripada tipe yang lain.

  • Tubular (Single Can)Tubular (single can) banyak dipilih desainer turbin gas perindustrian Eropa karena desain yang sederhana dan dapat bertahan cukup lama karena tingkat pelepasan panas rendah.Kebanyakan konstruksi tubular desainnya reverse-flow.

  • Tubo-Annular (Can-Annular)Tubo-Annular (can-annular) merupakan kombinasi dari tipe annular dengan tubular.Tipe ini adalah yang paling banyak digunakan pada turbin gas, karena temperaturnya terdistribusi lebih baik dan perawatannya pun lebih mudah dari pada tipe yang lainnya.

  • Gambar (Tubo-Annular)

  • Gambar (Pada Pembangkit)

  • Gambar (Pada Pesawat)

  • Reaksi Pembakaran Reaksi paling umum:CH4+2O2 CO2 + 2H2O + HeatKarena kandungan udara kira-kira 21% Oksigen dan 79% Nitrogen atau satu bagian oksigen banding empat bagian nitrogen, maka reaksinya menjadi :CH4+2(O2 + 4N2) CO2 + 8N2+ 2H2O + HeatKarena pembakaran menghasilkan H2O, maka proses pembakaran lebih lanjut juga dapat menghasilkan:2N + 5O + H20 2NO + 3O + H2O 2HNOAsam sulfat salah satu produk sampingan dari pembakaran, reaksinya:H2S + 4O SO3 + H2O H2SO4Jika pembakaran berlangsung dengan perbandingan kurang dari 10 volume udara dengan 1 volume metana, akan dihasilkan karbon monoksida.CH4 + 11/2(O2 + 4N2) 2H2O + CO + 6N2 + HeatNamun karena banyak udara pada turbin gas, masalah ini tidak akan muncul.

  • Perencanaan Hal-hal yang perlu dipertimbangkan saat merancang Combustor adalah sebagai berikut:Cross-sectional area,Length,Wobbe number,Pressure drop,Volumetric heat-release rate,Liner holes,Combustion liners,Transition pieces,Reliability of combustors.

  • Cross-sectional area (Luas penampang)Untuk menentukan luas penampang dalam ruang bakar dapat ditentukan oleh membagi aliran volumetrik pada inlet ruang bakar dengan kecepatan referensi yang telah dipilih sesuai dengan jenis turbin tertentu.Length (Panjang)Panjang ruang bakar harus cukup untuk menyediakan api stabilisasi, pembakaran, dan pencampuran dengan air dilution.

  • Rasio panjang ke diameter untuk liners berkisar dari tiga sampai enam. Rasio untuk casing berkisar dari dua hingga empat.Wobbe number,merupakan indikator dari karakteristik dan stabilitas proses pembakaran

    Makin tinggi jumlah Wobbe akan menyebabkan api untuk membakar lebih dekat ke liner. Sedangkan, penurunan Wobbe dapat menyebabkan denyutan di ruang bakar.

  • Pressure dropTekanan minimum pada diffuser sekitar 14 kali tekanan kecepatan referensi.Beberapa nilai untuk tekanan minimum ini adalah: 100 fps (30 MPS), 4%, 80 fps (24 MPS), 2,5%, 70 fps (21 MPS), 2%, 50 fps (15 MPS), 1%.Volumetrik heat rate-release,Tingkat panas sebanding dengan rasio bahan bakar dan udara serta tekanan ruang bakar, dan itu harus proporsional sebagai fungsi dari kapasitas ruang bakar.

  • Linerholes,Lubang Liner, adalah daerah Liner yang penting untuk kinerja pembakar. Misalnya, tekanan Koefisien kerugian memiliki nilai minimum di kisaran 0,6 dari daerah casing daerah rasio dengan rasio suhu 4:1.

  • Combustion liners,

    Pembakaran Liners. Tiga perubahan besar telah terjadi sejak ori-marginal AISI 309 stainless Louver didinginkan liners. Perubahan pertama adalah adopsi bahan yang lebih baik seperti Pelindung X/RA333 pada tahun 1960, dan Nimonic 75 dan adopsi dari kapal slot didinginkan pada awal tahun 1970. ini desain Slot-cooled menawarkan jauh lebih kapal efektivitas pendinginan, dan dari sudut pandang materi, menyajikan daerah baru tantangan pengolahan. Fabrikasi dan perbaikan liners terutama dengan kombinasi mematri dan pengelasan. Liners Sebelumnya, di sisi lain, dibuat dengan menggunakan dilas con-nan dengan kisi-kisi mekanis terbentuk.

  • Transition piecesMeskipun secara teknis bukan bagian dari ruang bakar Transition pieces merupakan bagian penting dari sistem pembakaran. Kurang rumit daripada liners, potongan transisi mungkin telah lebih menantang dari bahan / proses sudut pandang. Oleh karena itu, bahan-bahan baru telah cenderung pertama kali diperkenalkan pada bagian transisi. Dari sudut pandang desain, signifikan perbaikan telah dibuat pada model canggih melalui penggunaan berat dinding, ujung belakang single-piece, tulang rusuk, pengaturan segel mengambang, dan selektif pendinginan. Perubahan desain telah diimbangi dengan perbaikan materi. Potongan transisi awal yang terbuat dari AISI 309 stainless steel. Pada awal 1960, nikel basis paduan Hastelloy-X dan RA-333 yang digunakan dalam lebih membatasi bagian. Paduan ini menjadi standar untuk potongan transisi dengan 1970..

  • Reliability of combustorsPanas dari pembakaran, tekanan Fluc-tuation, dan getaran dalam kompresor dapat menyebabkan retakan di kapal dan nozzle. Juga, ada masalah korosi dan distorsi. Tepi lubang di liner adalah keprihatinan besar karena lubang bertindak sebagai stres konsentrasi trators untuk setiap getaran mekanik dan, pada suhu yang cepat fluktuasi- tions, gradien suhu tinggi terbentuk di wilayah tepi lubang, sehingga menimbulkan kelelahan termal yang sesuai.Hal ini diperlukan untuk memodifikasi tepi lubang dalam berbagai cara untuk mengurangi konsentrasi tegangan tersebut. Beberapa metode modifikasi adalah priming, terjun, dan standar radiusing dan polishing metode. Dalam Rendah Kering NOx pembakar, terutama di ruang pra-campuran ramping, tekanan fluktuasi- tions dapat mengatur getaran yang sangat tinggi, yang menyebabkan kegagalan utama.

  • PerhitunganPerencanaan Ruang Bakar

  • Efisiensi

  • SumberP. Boyce, Meherwan. 2001. Gas Turbine Engineering Handbook. Houston:Butterworth-Heinemann.Anonim, The Combustion Chamber