Mesin Turbin Gas ( Gas Turbin Engine)

loker pelaut.com

Bagi teman2 pasti sudah ga asing dengan yang namanya turbin uap termasuk prinsip kerjanya, tapi kalo ditanyain mengenai apa itu turbin gas mungkin masih banyak yang belum paham dan mengetahui mesin ini kali ya, untuk itulah loker pelaut mau sedikit sharing mengenai turbin gas ataw gas turbin engine ini , termasuk prisip kerjanya dan fungsinya…dengan harapan mudah2n sedikit info ini bisa memberikan gambaran tentang sistem turbin gas ini…yang selain untuk mesin pesawat terbang, mesin super cars dan pembangkit tenaga listrik turbin gas ini  juga di apikasikan sebagai penggerak utama pada kapal laut.

Apa Itu Gas Turbin Engine

Gas-turbine engine adalah suatu alat yang memanfaatkan gas sebagai fluida untuk memutar turbin dengan pembakaran internal. Didalam turbin gas energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik melalui udara bertekanan yang memutar roda turbin sehingga menghasilkan daya.

Sistem turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen yaitu :

  1. Kompresor
  2. Ruang bakar/Combuster
  3. Turbin gas.

1.Kompresor

Kompresor yang biasanya dipakai pada turbin gas adalah axial compressore dan centrifugal compressore. Pada axial compressore, bentuk dari sudu-sudu rotor mendekati bentuk dari airfoils. Secara global kompresor bekerja dengan cara menyedot udara kemudian mendorong udara ini ke sudu tetap. Pada sudu tetap ini, bentuknya menyerupai bentuk dari difusor. Difusor ini berfungsi untuk memperbesar tekanan dan menurunkan kecepatan dari udara (prinsip bernoully aparatus).

2.Ruang Pembakaran/ Combuster

Dari kompresor, udara bertekanan dibawa ke ruang bakar (combuster). Di ruang bakar, udara bertekanan dibakar bersama dengan fuel/bahan bakar. Bahan bakar yang umum dipakai dalam ruang bakar ini adalah gas alam (natural gas). Selain gas alam, bahan bakar yang biasa dipakai sebagai bahan bakar adalah fuel oil/ minyak (dengan efisiensi tinggi). Bahan bakar yang dibakar berfungsi untuk menaikkan temperatur. Combuster didesain untuk menghasilkan campuran, pengenceran dan pendinginan sehingga gas yang keluar dari ruang bakar merupakan temperatur rata-rata dari campuran. Panjang dari ruang bakar didesain dengan mempertimbangkan waktu dan tempat yang cukup untuk bahan bakar bisa terbakar sempurna dan memudahkan pemantik untuk membakar bahan bakar menjadi lebih mudah. Desain ruang bakar juga mempertimbangkan masalah residu pembakaran. Desain ruang bakar harus mempertimbangkan bagaimana mereduksi gas NOx.

3.Turbin

Pada turbin gas, temperature and preassure drop, dikonversi diubah menjadi energi mekanik. Konversi energi berlangsung dalam dua tahap. Pada bagian nosel, gas panas mengalami proses ekspansi. Sedangkan energi panas diubah menjadi energi kinetik. Hampir 2/3 dari kerja yang dibutuhkan dari siklus ini diperlukan untuk menggerakkan kompresor. Oleh karena itu, kerja output dari turbin, dipakai untuk menggerakkan poros penggerak beban, hanya mempresentasikan 1/3 dari kerja siklus.

Pada turbin, khususnya pada 1st stage, yang menggerakkan bucket dan disc, harus mampu menahan temperatur yang cukup ekstrim (2200°F/ 1204°C). Temperatur yang sangat tinggi ini juga bercampur dengan kotoran/ kontaminan dari udara dan bahan bakar sehingga sangat rawan terkena korosi. Kontaminasi ini sangat sulit untuk dikontrol,sehingga dibutuhkan bahan paduan/alloys dan proses coating yang cukup bagus untuk melindungi material dari korosi dan memaksimalkan umur dari komponen ini.

Mesin penggerak kapal 
 
Keunggulan dari gas turbine ini terletak pada ukuran dan kapasitas power yang dihasilkan dibandingkan dengan tenaga penggerak lainnya. Selain itu, kesiapannya untuk beroperasi pada kondisi full load sangat cepat, yaitu berkisar 15 menit untuk warming-up period.
Kenapa Marine Gas Turbine sangat jarang dijumpai pada kapal-kapal niaga, hal ini disebabkan karena operasi dan investasinya yang relatif mahal. Sehingga saat ini paling banyak dijumpai pada kapal-kapal perang jenis, frigates, destroyers/perusak, kapal patroli  dsb. Instalasinya pun kadang merupakan kombinasi dengan tipe permesinan yang lainnya, yakni gabungan antara mesin diesel dan mesin turbin gas. Tapi dengan pesatnya perkembangan ilmu pengetahuan, mesin turbin gas ini hanya tinggal menunggu waktu saja untuk di aplikasikan pada kapal2 niaga

Sejarah Singkat perkembangan Turbin Gas

John wilkins adalah orang pertama yang mendesain Turbin gas pada tahun 1791, turbin gas ini bekerja dari hasil pembakaran batu bara, kayu atau minyak, kompresor nya di gerakan oleh turbin dengan perantara rantai roda gigi.

Pada tahun 1872 Dr F. Stolze merancang sistem turbin gas yang menggunakan kompresor axial bertingkat ganda yang di gerakan langsung oleh turbin reaksi tingkat ganda. Ditahun 1908 H. Holzworth membuat konsep sistem turbin Gas yang mencoba memakai proses pembakaran pada volume yang konstan, tetapi usaha ini tidak di lanjutkan karena terbentur pada masalah kontruksi ruang bakar dan tekanan gas pembakaran yang berubah-rubah sesuai sesuai beban.

Tahun 1904 “Socieete des Turbomoteurs” di paris membuat suatu sistem turbin gas yang konstruksinya berdasarkan disain Armengaud dan Lemate yang memakai bahan bakar cair. Dimana suhu pembakrannya mencapai 450 C dengan tekanan nya 45 atm  dan kompressornya di gerakan langsung oleh turbin.

Kemudian di tahun 1935 sistim turbin gas ini mengalami perkembangan yang pesat dimana efisiensi nya mencapai kurang lebih 15%. Pesawat yang pertama diselesaikan oleh” British Thomson Houston Co” di tahun  1937 sesuai dengan konsepsi frank Whittle( tahun 1930).

Pada tahun 1939 perusahaan Swiss, Brown Boverei Company berhasil membuat turbin gas untuk pembangkit tenaga dengan daya 4.000 kW. Untuk industri pesawat terbang mulai dikembangkan pada tahun 1930-an. Hans von Ohains (Jerman) berhasil menjalankan turbin gasnya pada bulan maret 1937. Frank Whittles pada april 1937 juga berhasil menjalankan mesin turbin gasnya.

Prinsip Kerja Sistem Turbin Gas (Gas-Turbine Engine)

Udara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara (inlet). Kompresor berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut, sehingga temperatur udara juga meningkat. Kemudian udara bertekanan ini masuk kedalam ruang bakar. Di dalam ruang bakar dilakukan proses pembakaran dengan cara mencampurkan udara bertekanan dan bahan bakar. Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan ke turbin gas melalui suatu nozel yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu-sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk memutar kompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik, shaft propeller dll. Setelah melewati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust).
Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistem turbin gas adalah sebagai berikut:

  1. Pemampatan (compression) udara di hisap dan dimampatkan
  2. Pembakaran (combustion) bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang bakar dengan udara kemudian 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 kerugiankerugian yang dapat menyebabkan turunnya daya yang dihasilkan oleh turbin gas dan berakibat pada menurunnya performa turbin gas itu sendiri. Kerugian-kerugian tersebut dapat terjadi pada ketiga komponen sistem 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.
  • Berubahnya nilai Cp dari fluida kerja akibat terjadinya perubahan temperatur dan perubahan komposisi kimia dari fluida kerja.
  • Adanya mechanical loss, dsb.

turbin-gas

loker-pelaut

sumber wikipedia

sumber wikipedia

Klasifikasi Turbin Gas

Turbin gas dapat dibedakan berdasarkan siklusnya, kontruksi poros dan lainnya. Menurut siklusnya turbin gas terdiri dari:

  • Turbin gas siklus tertutup (Close cycle)
  • Turbin gas siklus terbuka (Open cycle)

Perbedaan dari kedua tipe ini adalah berdasarkan siklus fluida kerja. Pada turbin gas siklus terbuka, akhir ekspansi fluida kerjanya langsung dibuang ke udara atmosfir, sedangkan untuk siklus tertutup akhir ekspansi fluida kerjanya didinginkan untuk kembali ke dalam proses awal.
Dalam industri turbin gas umumnya diklasifikasikan dalam dua jenis yaitu :

  1. Turbin Gas Poros Tunggal (Single Shaft)
    Turbin jenis ini digunakan untuk menggerakkan generator listrik yang menghasilkan energi listrik untuk keperluan proses di industri.
  2. Turbin Gas Poros Ganda (Double Shaft)
    Turbin jenis ini merupakan turbin gas yang terdiri dari turbin bertekanan tinggi dan turbin bertekanan rendah, dimana turbin gas ini digunakan untuk menggerakkan beban yang berubah seperti kompresor pada unit proses. (Dari berbagai sumber)

Comments

comments

loading...

Warning: Invalid argument supplied for foreach() in /home3/baduy24/public_html/wp-content/plugins/wp-socializer/services/social_buttons.php on line 76