Pengertian turbin Gas
Turbin
gas merupakan peralatan pembakit tenaga dimana tenaga tersebut didapat
dari ekspansi gas berkecepatan tinggi dan kemudian mendorong sudu- sudu
yang langsung menghasilkan gerak putar pada rotornya. Putaran rotor
tersebut nantinya dapat dimanfaatkan untuk memutar generator listrik.
ketika Anda mengunjungi
sebuah airport dan memandang pesawat yang ada disana, mungkin Anda tidak
menyangka bahwa komponen yang (relatif) kecil tersebut memiliki daya
yang luar biasa besar sehingga mampu untuk menerbangkan sebuah pesawat
komersial melalui gaya lift sayapnya. Mesin yang digunakan pesawat itu adalah turbofan engines, salah satu jenis daripada turbin gas.
Ada beberapa jenis turbin yang saya ketahui :
· Mungkin anda pernah mendengar tentang steam turbine. Hampir kebanyakan pembangkit atau power plant menggunakan batubara, gas alam, minyak atau reaktor nuklir untuk memproduksi uap / steam. Uap
tersebut akan dialirkan melalui turbin bertingkat dengan ukuran yang
sangat besar dan dengan desain yang rumit, untuk memutar poros output
turbin dimana poros inilah yang biasa digunakan untuk memutar generator
pembangkit.
· ## Turbin air
digunakan PLTA dengan menggunakan prinsip yang hampir sama dengan
turbin uap untuk membangkitkan listrik. Turbin air secara desain atau
bentuk berbeda dengan apa yang terlihat pada turbin uap, dikarenakan
fluida kerja yang berupa air ini memiliki densitas yang lebih besar (
bergerak lebih lambat ) dibandingkan uap, namun secara prinsip kerja
adalah sama.
· Sedangkan turbin angin
menggunakan angin sebagai tenaga penggeraknya. Nah, kalo turbin yang
satu ini sama sekali berbeda dengan kedua turbin di atas karena angin
yang digunakan angin alam yang bergerak sangat lambat, ringan , namun
sekali lagi turbin angin juga menggunakan prinsip yang sama.
Di dalam turbin gas, gas bertekanan tinggi memutar turbin. Pada mesin turbin gas modern sekarang ini , mesin itu bisa memproduksi gas bertekanan sendiri dengan membakar bahan seperti propana, natural gas, kerosene
atau bahan bakar jet. Panas yang dihasilkan dari pembakaran tersebuat
akan mengembangkan udara sehingga udara panas dengan kecepatan sangata
tinggi ini mampu memutarkan turbin.
Pernahkah
Anda membayangkan kenapa kendaraan tank M-1 tidak menggunakan mesin
diesel namun malahan memakai turbin gas bertenaga 1.500 horsepower ? Ada
2 hal utama yang menjadi alasan sekaligus merupakan keuntungan daripada
turbin gas :
· Mesin turbin gas memiliki rasio power-to-weight
yang besar dibandingkan dengan mesin diesel reciprocating. Sudah barang
tentu ini sangat bermanfaat untuk meminimaliskan bobot daripada tank
M-1 namun tetap memiliki tenaga yang besar.
· Mesin turbin gas memiliki ukuran yang relatif lebih kecil dibanding dengan mesin reciprocating dengan daya yang sama.
Namun bukan berarti turbin gas tidak memiliki kelemahan dibanding mesin reciprocating , kelemahan tersebut yaitu masih mahalnya
biaya rakit dan material komponennya. Hal ini wajar mengingat bahwa
turbin gas beroperasi pada kecepatan dan pada temperatur yang sangat
tinggi sehingga diperlukan perencanaan yang rumit sekaligus proses
produksinya yang tidak mudah. Selain itu turbin gas juga cenderung lebih banyak menghabiskan bahan bakar saat mesin idle
karena memang lebih banyak beroperasi pada beban kontan daripada
fluktuatif. Hal – hal yang telah saya kemukakan tadi membuat kenapa
turbin gas lebih suka dipakai pada mesin jet pesawat terbang dan juga
pada pembangkit listrik. Sekarang Anda mungkin bisa membuat jawaban
kenapa di bawah kap mesin mobil Anda tidak memakai turbin gas saja? : )
Proses Singkat Pada Turbin Gas
Turbin gas secara teori tidak begitu rumit untuk menjelaskannya. Terdapat 3 komponen atau bagian utama yaitu :
1. Compressor
menaikkan tekanan udara yang masuk
2. Combustion Area
Membakar bahan bakar yang masuk dan menghasilkan tekanan yang sangat tinggi begitu pula dengan kecepatannya.
3. Turbin
Mengkonversi
energi dari gas dengan tekanan dan kecepatan yang tinggi hasil dari
combustion area menjadi energi mekanik berupa rotasi poros turbin.
COMPRESSOR
COMBUSTION AREA
|
TURBIN
|
radial flow compresor
RADIAL FLOW
** keuntungan
· Efisien
· Rasio kompresi tinggi ( 20:1 )
** kelemahan
· Desain kompleks
· Mahal
** keuntungan
· Efisien
· Rasio kompresi tinggi ( 20:1 )
** kelemahan
· Desain kompleks
· Mahal
AKSIAL FLOW
** keuntungan
· Simple dan tidak mahaL
· Relatif ringan bobotnya
** kelemahan
· Kurang efisien
· Frontal Area yang besar
· Rasio Kompresi terbatas ( 4:1)
** keuntungan
· Simple dan tidak mahaL
· Relatif ringan bobotnya
** kelemahan
· Kurang efisien
· Frontal Area yang besar
· Rasio Kompresi terbatas ( 4:1)
Udara bertekanan yang dihasilkan oleh kompressor tadi lalu masuk ke bagian Combustian Area dimanasebuah
ring bahan bakar menginjeksikan bahan bakar dengan aliran konstan.
Bahan bakar yang biasa digunakan disini adalah karosene, jet fuel,
propana dan gas alam. Jika Anda berpikir sangat mudah untuk
memadamkan api dari lilin dengan meniupnya, maka hal itulah yang
menjadi masalah dalam desain di area pembakaran ini. Udara yang memasuki
area ini adalah udara bertekanan tinggi dan mempunyai kecepatan hampir
pada 100 mil per jam, sedangkan kita tetap ingin mempertahankan nyala
api secara kontinyu di area tersebut. Komponen yang menjadi solusi
permasalahan tersebut adalah sebuah flame holder atau can. Can ini berupa komponen pelindung api yang terbuat dari baja berat yang bentuknya berlubang-lubang. Setengah bagian dari can dapat dilihat pada gambar pandangan cross section di atas, dimana Injector
di sebelah kanan. Udara bertekanan tinggi masuk melalui lubang-lubang
can. Gas keluar di sebelah kiri dan memasuki turbin. Turbin ini
merupakan satu set / satu unit dengan kompresor dan poros.
Di bagian paling kiri sendiri pada gambar di atas adalah yang disebut final turbine stage. Turbin
ini memutarkan poros keluaran / output. Kedua bagian terakhir ini tidak
terkoneksi dengan apapun, jadi unit bebas, tidak terkait dengan
komponen turbin lainnya. Sedangkan pada kasus penggunaan turbin pada
kendaraan tempur tank atau sebuah pembangkit listrik, gas buang tidak
berguna sehingga akan dibuang melaui sebuah saluran pipa buang. Namun
terkadang energi panas gas buang bisa berguna untuk alat penukar kalor
atau untuk preheating sebelum udara masuk kompresor.
Siklus turbin Gas
Karena siklus berputar ke arah kanan maka fungsi dari siklus tersebut adalah mengubah E.panas menjadi E.mekanis. Penjabaran dari efisiensi siklus diatas adalah:
Penjelasan saya mengenai turbin gas di atas sebenarnya hanya merupakan penjelasan singkat dan simpel. Belum dibahas mengenai bantalannya, sistem pelumasan, struktur pendukung internal mesin, stator vane dan sebagainya. Semua topik itu menjadi permasalahan serius bagi perencana turbin mengingat turbin gas beroperasi pada tekanan, temperatur, dan kecepatan yang sangat tinggi.
writer ; FAJAR MUCHLIS HUTAMARA ATT I