PENGERTIAN TURBIN
Turbin adalah suatu mesin rotari yang berfungsi untuk mengubah energi dari aliran fluida menjadi energi gerak yang bermanfaat.
Mesin turbin yang paling sederhana terdiri dari sebuah bagian yang berputar disebut rotor, yang terdiri atas sebuah poros/shaft dengan sudu-sudu atau blade yang terpasang disekelilingnya. Rotor tersebut berputar akibat dari tumbukan aliran fluida atau berputar sebagai reaksi dari aliran fluida tersebut. Oleh karena itulah turbin terbagi atas 2 jenis, yaitu turbin impuls dan turbin reaksi. Rotor pada turbin impuls berputar akibat tumbukan fluida bertekanan yang diarahkan oleh nozzle kepada rotor tersebut, sedangkan rotor turbin reaksi berputar akibat dari tekanan fluida itu sendiri yang keluar dari ujung sudu melalui nozzle. Untuk lebih jelasnya dapat kita amati pada gambar di bawah ini.
Prinsip Turbin Impuls dan Reaksi
Turbin Impuls
Turbin ini merubah arah dari aliran fluida berkecepatan tinggi menghasilkan putaran impuls dari turbin dan penurunan energi kinetik dari aliran fluida. Tidak ada perubahan tekanan yang terjadi pada fluida, penurunan tekanan terjadi di nozzle.
Turbin Reaksi
Turbin ini menghasilkan torsi dengan menggunakan tekanan atau massa gas atau fluida. Tekanan dari fluida berubah pada saat melewati sudu rotor. Pada turbin jenis ini diperlukan semacam sudu padacasing untuk mengontrol fluida kerja seperti yang bekerja pada turbin tipe multistage atau turbin ini harus terendam penuh pada fluida kerja (seperti pada kincir angin).
Macam macam turbin dapat dikategorikan berdasarkan tipe energi yang digunakan untuk menghasilkan daya gerak atau energi. Berbeda dengan jenis genset yang beredar di pasaran yang tidak dapat memanfaatkan tenaga alam untuk menghasilkan listrik. Sesuai dengan energi yang digunakan ada 4 jenis turbin yang ada di pasaran.
1. Turbin Uap
2. Turbin Air
3. Turbin Angin
4. Turbin Gas
1. Turbin Uap (Steam Turbine)
Turbin uap menggunakan media uap air sebagai fluida kerjanya. Banyak digunakan untuk pembangkit tenaga listrik dengan menggunakan bahan bakar batubara, solar, atau tenaga nuklir. Prinsip dari turbin ini adalah untuk mengkonversi energi panas dari uap air menjadi energi gerak yang bermanfaat berupa putaran rotor.
2.Turbin Air
-Pengertian Turbin Air
Dalam pembangkit listrik tenaga air (PLTA) turbin air merupakan peralatan utama selain generator. Turbin air adalah alat untuk mengubah energi potensial air menjadi menjadi energi mekanik. Energi mekanik ini kemudiandiubah menjadi energi listrik oleh generator.Turbin air dikembangkan pada abad19 dan digunakan secara luas untuk pembangkit tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi kinetic
-FUNGSI Turbin
Turbin berfungsi untuk mengubah energi potensial menjadi energimekanik. gaya jatuh air yang mendorong baling-baling menyebabkan turbin berputar. Turbin air kebanyakan seperti kincir angin, dengan menggantikan fungsidorong angin untuk memutar baling-baling digantikan air untuk memutar turbin.Perputaran turbin ini di hubungkan ke generator.
-Prinsip Kerja Turbin Air
Turbin air mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis. Energimekanis diubah dengan generator listrik menjadi tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerja turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis.
3.TURBIN ANGIN
Turbin angin adalah kincir angin yang digunakan untuk membangkitkan tenaga listrik. Turbin angin ini pada awalnya dibuat untuk mengakomodasi kebutuhan para petani dalam melakukan penggilingan padi, keperluan irigasi, dll. Turbin angin terdahulu banyak dibangun di Denmark, Belanda, dan negara-negara Eropa lainnya dan lebih dikenal dengan Windmill.
Components of a horizontal-axis wind turbine
Inside view of a wind turbine tower, showing the tendon cables.
2kW Dynamic braking resistor for small wind turbine.
Wind turbine foundations
Kini turbin angin lebih banyak digunakan untuk mengakomodasi kebutuhan listrik masyarakat, dengan menggunakan prinsip konversi energi dan menggunakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui yaitu angin. Walaupun sampai saat ini pembangunan turbin angin masih belum dapat menyaingi pembangkit listrik konvensional (Contoh: PLTD,PLTU,dll), turbin angin masih lebih dikembangkan oleh para ilmuwan karena dalam waktu dekat manusia akan dihadapkan dengan masalah kekurangan sumber daya alam tak terbaharui (Contoh : batubara, minyak bumi) sebagai bahan dasar untuk membangkitkan listrik.
Perhitungan daya yang dapat dihasilkan oleh sebuah turbin angin dengan diameter kipas r adalah :
dimana adalah kerapatan angin pada waktu tertentu dan adalah kecepatan angin pada waktu tertentu.
Umumnya daya efektif yang dapat dipanen oleh sebuah turbin angin hanya sebesar 20%-30%. Jadi rumus di atas dapat dikalikan dengan 0,2 atau 0,3 untuk mendapatkan hasil yang cukup eksak.
Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah mengubah energi mekanis dari angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan listrik.
4.Turbin Gas
Turbin gas adalah suatu penggerak mula yang memanfaatkan gas sebagai fluida kerja. Didalamturbin gas energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik berupa putaran yang menggerakkanroda turbin sehingga menghasilkan daya. Bagian turbin yang berputar disebut rotor atau roda turbindan bagian turbin yang diam disebut stator atau rumah turbin. Rotor memutar poros daya yangmenggerakkan beban (generator listrik, pompa, kompresor atau yang lainnya). Turbin gasmerupakan salah satu komponen dari suatusistem turbin gas. Sistem turbin gas yang palingsederhana terdiri dari tiga komponen yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin gas.
Menurut Dr. J. T. Retaliatta, sistim turbin gas ternyata sudah dikenal pada jaman “Hero of Alexanderia”. Disain pertama turbin ga
s dibuat oleh John Barber seorang Inggris pada tahun 1791.Sistem tersebut bekerja dengan gashasil pembakaran batu bara, kayu atau minyak, kompresornyadigerakkan oleh turbin dengan perantaraan rantai roda gigi. Pada tahun 1872, Dr. F. Stolze merancang sistem turbin gas yang menggunakan kompresor aksial bertingkat ganda yang digerakkanlangsung oleh turbin reaksi tingkat ganda. Tahun 1908, sesuai dengan konsepsi H. Holzworth, dibuatsuatu sistem turbin gas yang mencoba menggunakan proses pembakaran pada volume konstan.Tetapi usaha tersebut dihentikan karena terbentur pada masalah konstruksi ruang bakar dan
tekanan gas pembakaran yang berubah sesuai beban. Tahun 1904, “Societe des Turbomoteurs” di
Paris membuat suatu sistem turbin gas yang konstruksinya berdasarkan disain Armengaud danLemate yang menggunakan bahan bakar cair. Temperatur gas pembakaran yang masuk sekitar 450 derajat
Cdengan tekanan 45 atm dan kompresornya langsung digerakkan oleh turbin. Selanjutnya,perkembangan sistem turbin gas berjalan lambat hingga pada tahun 1935 sistem turbin gasmengalami perkembangan yang pesat dimana diperoleh efisiensi sebesar lebih kurang 15 %.
Pesawat pancar gas yang pertama diselesaikan oleh “British Thomson Houston Co” pada tahun 1937
sesuai dengan konsepsi Frank Whittle (tahun 1930). Saat ini sistem turbin gas telah banyakditerapkan untuk berbagai keperluan seperti mesin penggerak generator listrik, mesin industri,pesawat terbang dan lainnya. Sistem turbin gas dapat dipasang dengan cepat dan biaya investasiyang relatif rendah jika dibandingkan dengan instalasi turbin uap dan motor diesel untuk pusattenaga listrik.
1.2 Prinsip Kerja Sistem Turbin Gas
Udara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara (inlet). Kompresor ini berfungsi untukmenghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut, akibatnya temperatur udara juga meningkat.Kemudian udara yang telah dikompresi ini masuk kedalam ruang bakar. Di dalam ruang bakardisemprotkan bahan bakar sehingga bercampur dengan udara tadi dan menyebabkan prosespembakaran. Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehinggadapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur. Gas hasil pembakaran tersebut
dialirkanke turbin gas melalui suatu nozel yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut kesudu-sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk memutarkompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik, dll. Setelah melewatiturbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust).Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistim turbine gas adalah sebagai berikut:1. Pemampatan (compression) udara di hisap dan dimampatkan2. Pembakaran (combustion) bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang bakar dengan udarakemudian di bakar.3. Pemuaian (expansion) gas hasil pembakaran memuai dan mengalir ke luar melalui nozel (nozzle)4. Pembuangan gas (exhaust) gas hasil pembakaran dikeluarkan lewat saluran pembuangan.Pada kenyataannya, tidak ada proses yang selalu ideal, tetap terjadi kerugian-kerugian yang dapatmenyebabkan turunnya daya yang dihasilkan oleh turbin gas dan berakibat pada menurunnyaperformansi turbin gas itu sendiri. Kerugian-kerugian tersebut dapat terjadi pada ketiga komponensistem turbin gas. Sebab-sebab terjadinya kerugian antara lain:
• Adanya gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian tekanan (pressure losses) di ruang
bakar.
• Adanya kerja yang berlebih waktu proses kompresi yang menyebabkan terjadinya gesekan antara
bantalan turbin dengan angin.
