TURBIN GAS

Turbin gas adalah sebuah mesin panas pembkaran dalam. Proses kerjanya seperti motor bakar, yaitu udara atmosfer dihisap masuk kompresor dan dikompresi. Kemudian, udara mampat masuk ruang bakar dan dipakai untuk proses pembakaran, sehingga diperoleh suatu energi panas yang besar.

Persamaan turbin gas dengan motor bakar adalah pada proses pembakarannya yang terjadi di dalam mesin itu sendiri. Disamping itu, proses kerjanya adalah sama yaitu hisap, kompresi, pembakaran, ekspansi dan buang. Perbedaannya adalah terletak pada konstruksinya. Motor bakar kebanyakan bekerja gerak bolak balik (reciprocating), Sedangkan turbin gas adalah mesin rotasi. Selain itu, Proses kerja motor bakar bertahap (intermiten), Sedangkan turbin gas adalah kontinu dan gas buang pada motor bakar tidak pernah di pakai untuk gaya dorong.

Gambar Proses Kerja(a) turbin gas dan (b)motor bakar

·Turbin gas bekerja secara kontinu tidak terhadap. Semua proses yaitu hisap, kompresi,

  pembakran, dan buang adalah berlangsung bersamaa.

·Motor bakar yang prosesnya bertahap dinamakan langkah, yaitu langkah hisap, kompresi,  pembakaran, ekkspansi, dan langkah buang. Antara langkah satu dan lainnya saling 

 bergatung dan bekerja bergantian.

Pada proses ekspansi turbin gas, terjadi perubahan energi dari energi panas menjadi energi mekanik putaran poros turbin, sedangkan pada motor bakar pada langkah ekspansi terjadi perubahan dari energi panas menjadi enrgi mekanik gerak bolak-balik torak. Dengan kondisi tersebut, turbin gas bekerja lebih halus dan tidak banyak getaran.

Turbin gas banyak digunakan untuk mesin propulsi atau jet, mesin otomotif, tenaga pembangkit listrik, atau penggerak peralatan-peralatan industri seperti penggerak kompresor atau pompa. Daya yang dihasilkan turbin gas mulai dari 250.000 HP untuk pembangkit listrik 5 HP pada turbocharger pada mesin motor.

Keunggulan dari turbin gas adalah mesinnya yang ringan dan ukuran yang kecil bisa menghasilkan daya yang besar. Sebagai contoh pada gambar

adalah turbin gas yang biasa dipakai untuk penggerak generator listrik kecil. Generator ini banyak dipakai untuk mengantisipasi beban puncak jaringan sehingga fungsinya bisa menggantikan kalau terjadi pemadaman listrik.

1.DASAR KERJA TURBIN GAS

Pada gambar di samping adalah salah salah satu mesin turbin gas pesawat

  terbang.

Cara Kerjanya adalah sebagai berikut :

Motor starter dinyalakan, kompresor Berputar dan mulai bekerja menghisap udara sekitar, udara kemudian dimampatkan. Udara pada tahap pertama dimampatkan dahulu pada kompresor  tekanan rendah, kemudian diteruskan kompresor tekanan tinggi. Udara mampat selanjutnya masuk ruang bakar, bercampur dengan bahan bakar yang sudah disemprotkan. Campuran bahan bakar udara mampat kemudian dinyalakan dan terjadi proses pembakaran. Gas hasil proses pembakaran berekspansi pada turbin sehingga terjadi perubahan dari energi panas menjadi energi putaran poros turbin. Sebagian gas pembakaran menjadi gaya dorong. Setelah memberikan sisa gaya dorongnya, gas hasil pembakaran keluar melalui saluran buang.

Dari Proses kerja turbin gas pesawat terbang tersebut, di hasilkan daya turbin yang digunakan untuk memgerakkan kompresor, menghasilkan daya dorong, dan menggerakan peralatan bantu lainnya Terlihat pada gambar, turbin gas pada sayap pesawat terbang untuk  menghasilkan daya dorong. Turbin gas harus ringan, daya besar dan tingkat keberhasilan selama beroperasi harus 100%

Animasi Mesin Turbojet Pesawat Terbang

Berbeda dengan mesin turbojet pesawat terbang, sebagian kecil energi panas udara hasil pembakaran digunakan untuk memutar turbin, yang selanjutnya energi putaran tersebut digunakan untuk memutar kompresor. Sebagian besar energi panas pada udara hasil pembakaran mesin jet digunakan untuk mendorong pesawat, dimana pada sisi keluaran turbin berbentuk nozzle. Nozzle ini berfungsi untuk meningkatkan kecepatan dorong gas buang, sehingga mendapatkan gaya dorong yang lebih besar bagi pesawat.

Mesin Turbojet Pesawat Terbang

                           

Turbin gas yang dipakai industri dapat dapat dilihat gambar. Cara kerjnya sama dengan turbin gas pesawat terbang. Motor starter dinyalakan untuk memutar kompresor, udara segar terhisap masuk dan dimampatkan. Kemudian, udara mampat dengan temperatur dan tekanan yang cukup tinggi ( 200 0C, 6 bar) mengalir masuk ruang bakar, bercammpur dengan bahan bakar.

Turbin Gas

Campuran udara mampat bahan bakar kemudian dinyalakan dan terjadi proses pembakaran, temperatur tinggi (6 bar, 750 0C) berekspansi pada turbin sehingga terjadi perubahan energi, dari energi panas menjadi energi putaran poros turbin. Gas Pembakaran setelah berekspansi di turbin, lalu keluar sebagai gas bekas. Selanjutnya, turbin gas bekerja dengan putaran poros turbin, Yaitu Sebagai  sember tenaga penggerak kompresor dan generator listrik.

 

2. PROSES PEMBAKARAN

Pada gambar dapat dilihat dari kontruksi komponen ruang bakar, apabila digambarkan ulang dengan proses pembakaran adalah sebagai di samping. mampat dari kompresor masuk saluran primer, berada satu tempat dengan nosel, dan uda mampat sekunder yang lewat selubang luar ruang bakar. Udara primer masuk ruang bakar melewati swirler, sehinga alirannya berputar. Bahan bakar kemudian disemprotkan  dari nosel ke zona primer, setelah ke duannya bertemu , terjadi pencampuran.Aliran udara primer yang berputar akan membantu proses pencampuran. Hal ini memyebabkan campuran lebih homogen, pembakaran lebih campuran. Udara sekunder yang masuk melalui lubang-lubang pada selubang luar ruang bakar akan membantu proses pembakar pada zona sekuder. Jadi, zona sekunder akan menyempurnakan pembakaran dari zona primer. Di samping untuk membantu proses pembakaran pada zona sekunder, udara sekunder juga membandu pendinginan ruang bakar, ruang bakar harus di dinginkan karena dari proses pembakaran dihasilkan temperatur yang tinggi yang merusak material ruang bakar. Dengan cara pendinginan udara sekunder, temperatur uang bakar menjadi terkontrol dan tidak melebihi dari ijinkan.

Ruang Bakar

Ruang bakar turbin gas ditempatkan disamping rumah turbin, dengan maksud saluran udara dari kompresor dan gas pembakaran menjadi pendek sehingga kerugian aliran kecil. Saluran gas panas ditempat di dalam saluran udara kompresor sehingga tidak membutuhkan isolasi panas yang khusus. Untuk menghindari gumpalan-gumpalan gas panas karena tidak bercampur dengan udara segar, saluran gas dibuat dibelokan 90o dua kali sehingga gas panas dan udara bercampur dengan baik, sebelum masuk turbin. Pengaturan kecepatan udara dari kompresor juga penting, kecepatan udara yang rendah akan mengakibatkan api akan merambat kearah kompresor dan sebaliknya api akan ke luar dari ruang bakar yang mengakibatkan ruang bakar menjadi dingin dan api dapat mati.

Ruang bakar turbin gas pesawat terbang konstruksinya. Ruang bakar harus menghemat ruang dan dipasang disekeliling sumbu tengah. Ruang bakar dengan pipa api di dalamnya masing-masing berdiri sendiri sehingga apabila salah satu ruang bakar mati yang lainnya tidak terpengaruh. Dibagian luar ruang bakar terdapat lubang udara primer dan sekunder, nosel bahan-bakar dan penyalanya dan juga terdapat lubang- lubang pendingin. Disini udara pendingin sangat penting untuk menjaga ruang bakar dari temperatur yang terlampau tinggi sehingga gas pembakaran yang mengalir ke turbin juga tidak terlalu tinggi.

Mesin Turbofan

Mesin Turbofan

Mesin turbofan ada tipe mesin jet pesawat terbang yang mirip dengan mesin turbojet. Mesin ini umumnya terdiri dari sebuah kipas internal dengan sebuah turbojet kecil yang terpasang dibelakangnya untuk menggerakkan kipas tersebut. 

Aliran udara yang masuk melalui kipas ini melewati turbojet, dimana sebagian kecil udara itu dibakar untuk menghidupi kipas, dan sisa udara digunakan untuk menghasilkan dorongan.

Semua mesin jet yang digunakan untuk pesawat jet komersial masa kini adalah mesin turbofan. Mesin ini lebih banyak digunakan karena sangat efesien dan relatif menghasilkan suara yang lebih kecil.

Turboprop

Turboprop

Mesin Turboprop adalah mesin pesawat terbang dengan turbin gas terhubung ke baling-baling. Turbin gas dirancang khusus untuk keperluan ini, dengan hampir semua keluarannya digunakan untuk memutar baling-baling. Gas keluaran turbin mengandung energi yang kecil dibandingkan dengan turbojet dan berperan kecil dalam mendorong pesawat.

Sekian yang saya bisa kerjakan, Semoga berguna

#hanyatugas

http://franzdeassiz.blogspot.co.id/

Daryanto.2011.Teknik Konversi Energi.PT. Sarana Tutorial Nuraini Sejahtera