TURBIN UAP

MAKALAHdisusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Termodinamika

disusun oleh:

Kelompok 2

Bagus Wicaksono 1100008

Hafizh Tri Januar 1101904

Iqbal Dinoer Aditama 1100106

Muhammad Dzzul Fikri A 1106133

Panji Subangkit 1100004

TEKNIK ELEKTRO

PENDIDIKAN TEKNIK ELEKTRO

FAKULTAS PENDIDIKAN TEKNOLOGI KEJURUAN

UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA

KATA PENGANTAR

Alhamdulillah , puji serta sykur penulis panjatkan atas kehadirat Allah Yang

Maha Pengasih dan Penyayang, yang senantiasa mengkaruniakan nikmat sehat kepada

penulis, baik kesehatan jasmani maupun rohani. Berkat hidayah serta inayah-Nya,

penulis dapat menyelesaikan makalah mengenai “Turbin Uap” ini tepat pada waktunya.

Dengan kemampuan penulis yang masih sangat terbatas, penulis menyadari

dengan sepenuhnya bahwa dalam penulisan makalah ini tidak sedikit mengalami

berbagai kesulitan dan hambatan. Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan rasa

terimakasih penulis terhadap semua pihak yang senantiasa memberikan semangat

sehingga makalah ini dapat terselesaikan.

Bandung, Oktober 2012

Penulis

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ..................................................................................... i

DAFTAR ISI..................................................................................................... ii

BAB I PENDAHULUAN................................................................................ 1

A. Latar Belakang .................................................................................. 1

B. Rumusan Masalah .............................................................................. 1

C. Tujuan Penulisan Makalah ................................................................. 1

D. Manfaat Penulisan Makalah ............................................................... 2

E. Metode Penulisan Makalah ................................................................ 2

BAB II PEMBAHASAN ................................................................................. 6

A. Jenis-jenis Uap ................................................................................... 6

B. Pengertian Turbin Uap ....................................................................... 7

C. Komponen Turbin Uap ....................................................................... 7

D. Prinsip Kerja Turbin Uap ................................................................... 8

E. Klasifikasi Turbin Uap ....................................................................... 10

BAB III KESIMPULAN DAN SARAN......................................................... 15

A. Kesimpulan ......................................................................................... 15

B. Saran .................................................................................................. 15

DAFTAR PUSTAKA

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Turbin merupakan sebuah alat yang salah satunya digunakan untuk

membangkitkan suatu energi. Di Indonesia telah tersebar berbagai macam turbin, mulai

dari turbin gas, turbin air dan turbin uap. Turbin sangat membantu dalam kehidupan

sehari-hari kita, salah satunya untuk memenuhi kebutuhan kita yang tidak lepas dari alat

tersebut, yaitu listrik. Dengan turbin kita dapat melakukan kegiatan malam tanpa harus

dalam kondisi gelap. Kegiatan malam akan berjalan lancar dengan adanya listrik yang

tidak lepas dari turbin tersebut.

Semakin banyaknya turbin dan pesatnya perkembangan turbin tersebut, kini

turbin tak asing lagi. Segala macam cara dilakukan untuk memodifikasi kembali turbin

tersebut hanya untuk meningkatkan kenyamanan bagi pemakai, baik individu maupun

kelompok. Terlebih lagi dengan adanya perkembangan teknologi saat ini, proses

pemodifikasian turbin tersebut menjadi lebih mudah dilakukan.

Dengan adanya berbagi macam turbin tersebut yang telah tersebar hingga

dipelosok Indonesia, maka kami berupaya untuk menulis sebuah makalah yang

menyangkut permasalahan tersebut yaitu Turbin Uap.

B. Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang masalah di atas, penulis merumuskan rumusan

masalah sebagai berikut.

1. Apa sajakah jenis-jenis uap yang ada?

2. Apa itu turbin uap?

3. Komponen apa saja yang terdapat pada turbin uap?

4. Bagaimana prinsip kerja turbin uap?

5. Apa sajakah jenis-jenis turbin uap itu?

C. Tujuan Penulisan Makalah

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut :

1.      Dapat menentukan macam-macam turbin yang biasa dipakai sehari-hari.

2.      Mengidentifikasikan definisi dari turbin uap.

3.      Menentukan komponen-komponen dari turbin uap.

4.      Menjelaskan cara kerja dari turbin uap.

D. Manfaat Penulisan Makalah

Dalam pelaksanaan penelitian ini, diharapkan dapat memperoleh beberapa

manfaat. Adapun manfaat yang diperoleh adalah sebagai berikut:

1). Bagi Penulis

Menambah wawasan, pengalaman dalam melaksanakan pengalaman dalam

penulisan makalah

2). Bagi Pembaca

Sebagai media informasi agar pembaca dapat mengenal turbin uap

E. Metode Penulisan Makalah

Makalah ini disusun dengan menggunakan metode, yaitu

Studi Pustaka

Informasi-informasi ini kami dapat dengan cara menggali informasi dari buku-

buku dan media-media lain yang ada

BAB II

PEMBAHASAN

A. Jenis-jenis Uap

Proses pembentukan uap terbagi atas dua jenis, yaitu :

1.  Uap air

yaitu uap yang terbentuk diatas permukaan air sebagai akibat dari penurunan

tekanan di atas permukaan air sampai tekanan penguapan yang sesuai dengan

temperatur permukaan air tersebut pada titik didih dan pada tekanan di bawah tekanan

atmosfir bumi. Penurunan tekanan ini diantaranya disebabkan karena adanya tekanan

uap jenuh yang sesuai dengan temperatur permukaan air maka akan terjadi penguapan.

2.  Uap panas

yaitu uap yang terbentuk akibat mendidihnya air , aliran mendidih bila tekanan dan

temperatur berada pada kondisi didih. Misalnya bila air tekanan 1 bar maka air tersebut

akan mendidih pada suhu didih (±99,630 C).

Uap yang terbentuk pada tekanan dan temperatur didih disebut uap jenuh saturasi

(saturated steam). Apabila uap jenuh dipanaskan pada tekanan tetap, maka uap akan

mendapat pemanasan lanjut (temperatur naik). Uap yang demikian disebut uap panas

lanjut (uap adi panas) atau superheated steam.

Menurut keadaannya uap ada tiga jenis, yaitu :

Uap jenuh

Uap jenuh merupakan uap yang tidak mengandung bagian-bagian air yang lepas

dimana pada tekanan tertentu berlaku suhu tertentu.

Uap kering

Uap kering merupakan uap yang didapat dengan pemanas lanjut dari uap jenuh

dimana pada tekanan terbentuk dan dapat diperoleh beberapa jenis uap kering

dengan suhu yang berlainan.

Uap basah

Uap basah merupakan uap jenuh yang bercampur dengan bagian-bagian air yang

halus yang temperaturnya sama.

B. Pengertian Turbin Uap

Istilah turbin berasal dari bahasa latin yaitu ”turbo” yang berarti putar. Karena

energi yang digunakan untuk memutar poros turbin adalah energi potensial fluida maka

turbin sendiri termasuk ke dalam golongan mesin-mesin fluida.

Mesin–mesin fluida adalah mesin yang berfungsi mengubah energi mekanis pada poros

menjadi energi potensial fluida atau sebaliknya, yaitu mengubah energi potensial fluida

menjadi energi mekanis pada poros.

Secara umum mesin fluida dapat digolongkan menjadi dua golongan besar, yaitu:

1. Mesin kerja, adalah mesin fluida yang berfungsi mengubah energi mekanis pada

poros menjadi energi potensial fluida, misalnya : pompa, kompresor, blower, dan lain-

lain.

2. Mesin tenaga, adalah mesin fluida yang berfungsi mengubah energi potensial fluida

menjadi energi mekanis pada poros, misalnya : kincir angin, turbin air, turbin gas, dan

turbin uap.

Turbin kukus (uap air) adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi

potensial kukus menjadi energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanik

dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin langsung atau dengan bantuan roda gigi

reduksi, dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan. Tergantung pada jenis

mekanisme yan digerakkan, turbin kukus dapat dipergunakan pada berbagai bidang

industri, untuk pembangkit tenaga listrik, dan untuk transportasi.

Ide turbin kukus ini sudah lama. Sudah umum diketahui bahwa kira-kira tahun

120 S.M. Hero Alexandera membuat prototipe turbin yang pertama yang bekerja

berdasarkan prinsip reaksi. Alat ini yang menjelma menjadi instalasi tenaga kukus yang

primitif

Turbin uap (kukus) secara umum diklasifikasikan kedalam tiga jenis impuls, dan

gabungan (impuls-reaksi), yang tergantung pada cara perolehan perubahan energi

potensial menjadi energi kinetik semburan kukus.

C. Komponen-komponen Turbin Uap

Komponen-komponen utama pada turbin uap yaitu

- Cassing

Adalah sebagai penutup (rumah) bagian-bagian utama turbin.

- Rotor

Adalah bagian turbin yang berputar terdiri dari:

1) Poros

Berfungsi sebagai komponen utama tempat dipasangnya cakram-cakram

sepanjang sumbu.

2) Sudu turbin atau deretan sudu

Berfungsi sebagai alat yang menerima gaya dari energi kinetik uap melalui

nosel.

3) Cakram

Berfungsi sebagai tempat sudu-sudu dipasang secara radial pada poros.

- Nosel

Berfungsi sebagai media ekspansi uap yang merubah energi potensial menjadi

energi kinetik.

- Bantalan (bearing)

Merupakan bagian yang berfungsi uuntuk menyokong kedua ujung poros dan

banyak menerima beban.

- Perapat (seal)

Berfungsi untuk mencegah kebocoran uap, perapatan ini terpasang mengelilingi

poros. Perapat yang digunakan adalah :

1. Labyrinth packing

2. Gland packing

- Kopling

Berfungsi sebagai penghubung antara mekanisme turbin uap dengan mekanisme

yang digerakkan.

D. Prinsip Kerja Turbin Uap

Turbin uap terdiri dari sebuah cakram yang dikelilingi oleh daun-daun cakram

yang disebut sudu-sudu. Sudu-sudu ini berputar karena tiupan dari uap bertekanan yang

berasal dari ketel uap, yang telah dipanasi terdahulu dengan menggunakan bahan bakar

padat, cair dan gas seperti yang digunakan di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk.

Uap tersebut kemudian dibagi dengan menggunakan control valve yang akan

dipakai untuk memutar turbin yang dikopelkan langsung dengan pompa dan juga sama

halnya dikopel dengan sebuah generator singkron untuk menghasilkan energi listrik.

Setelah melewati turbin uap, uap yang bertekanan dan bertemperatur tinggi tadi

muncul menjadi uap bertekanan rendah. Panas yang sudah diserap oleh kondensor

menyebabkan uap berubah menjadi air yang kemudian dipompakan kembali menuju

boiler. Sisa panas dibuang oleh kondensor mencapai setengah jumlah panas semula

yang masuk. Hal ini mengakibatkan efisisensi thermodhinamika  suatu turbin uap

bernilai lebih kecil dari 50%. Turbin uap yang modern mempunyai temperatur boiler

sekitar 5000C sampai 6000C dan temperatur kondensor 200C sampai 300C. 

( Shlyakhin,P: Turbin uap. Hal 12).

D.1 Asas Impuls dan Reaksi

Turbin adalah mesin rotari yang bekerja karena terjadi perubahan energi kinetik

uap menjadi putaran poros turbin. Proses perubahan itu terjadi pada sudu-sudu turbin.

Sebagai perbandingan dengan mesin torak yang bekerja karena ekpansi energi panas gas

atau uap di dalam silinder yang mendorong torak untuk bergerak bolak-balik. Pada

dasarnya, prinsip kerja mesin torak dengan turbin uap adalah sama. Fluida gas dengan

energi potensial yang besar berekspansi sehingga mempunyai energi kinetik tinggi yang

akan medorong torak atau sudu, karena dorongan atau tumbukan tersebut, torak atau

sudu kemudian bergerak. Proses tumbukan inilah yang dinamakan dengan Impuls.

Azas impuls dapat dijelaskan dengan metode sebagai berikut. Adalah sebuah

pelat yang ditumbuk dengan fluida gas berkecepatan Vs, dan laju massa m, karena pelat

itu beroda sehingga bergerak dengan kecepatan Vb. Dari dua model di atas, dapat

dilihat bahwa model sudu mempunyai daya yang lebih besar pada kecepatan dan laju

massa fluida gas yang sama.

Maka dengan alasan tersebut, bentuk sudu dianggap yang paling efisien untuk

diterapkan pada turbin uap atau jenis turbin lainnya seperi turbin gas dan air. Penerapan

model sudu tersebut di atas pada turbin uap, yaitu menata sudu sudut tersebut sebaris

mengelilingi roda jalan atau poros turbin uap, sehingga terjadi keseimbangan gaya.

Perbedaan turbin impuls dan reaksi dari segi aliran

Model turbin impuls dalam sejarahnya sudah pernah dibuat oleh Branca. Prinsip

kerjanya adalah dengan menyemburkan uap berkecapatan tinggi melalui nosel ke sudu-

sudu impuls pada roda jalan. Akibat adanya tumbukan antara semburan gas dengan

sudu-sudu jalan turbin impuls, poros turbin menjadi berputar.

Berbeda dengan azas impuls, azas reaksi untuk sebagaian orang lebih sulit

dipahami. Untuk menggambarkan azas reaksi bekerja pada gambar adalah model jet uap

dari Newton.

Semburan uap dari tabung mempunyai energi kinetik yang besar sehingga

sepeda akan bergerak ke kiri. Dari hal tersebut dapat dipahami bahwa mesin tersebut

bekerja dengan azas reaksi, yaitu semburan uap melakukan aksi sehingga timbul reaksi

pada sepeda untuk begerak melawan aksi.

E. Klasifikasi Turbin Uap

Untuk memudahkan identifikasi terhadap turbin uap, maka turbin uap

diklasifikasikan sebagai berikut :

1. Menurut jumlah tingkat tekanan

a) Turbin satu tingkat yang memiliki kapasitas tenaga kecil, biasanya digunakan

untuk menggerakkan kompresor, pompa, dan mesin-mesin lainnya yang

kapasitas tenaganya kecil.

b) Turbin bertingkat banyak (neka tingkat), yaitu turbin yang dibuat untuk

kapasitas tenaga dari kecil kepada yang besar dan biasanya terdiri dari susunan

beberapa nosel dan beberapa cakram yang ditempatkan berurutan dan berputar

pada satu poros yang sama.

2. Menurut arah aliran uap

a) Turbin aksial, yang uapnya mengalir dengan arah yang sejajar terhadap poros

turbin.

b) Turbin radial, yang arah aliran uapnya tegak lurus terhadap poros turbin.

3. Menurut jumlah silinder

a) turbin silinder tunggal

b) turbin silinder ganda

c) turbin tiga silinder

d) turbin empat silinder

4. Menurut kondisi uap yang digunakan

a) Turbin tekanan lawan, yaitu bila tekanan uap bekas sama dengan tekanan uap

yang dibutuhkan untuk keperluan proses kegiatan pabrik. Turbin ini tidak

mengalami kondensasi uap bekas.

b) Turbin kondensasi langsung, yaitu turbin yang mengondensasikan uap bekasnya

langsung ke dalam kondensor, guna mendapatkan air kondensat untuk pengisi

air umpan ketel.

c) Turbin ekstraksi dengan tekanan lawan, dimana uap bekas digunakan untuk

keperluan proses.

d) Turbin ekstraksi dengan kondensasi, dimana sebagian uapnya dipakai untuk

proses dan sebagian lagi untuk penyediaan kondensat air pengisi ketel uap.

e) Turbin kondensasi dengan ekstraksi ganda, uap bekas dari turbin dipakai untuk

kebutuhan beberapa tingkat ekstraksi da sisanya dijadikan kondensasi dalam

kondensor untuk kebutuhan air pengisi ketel uap.

f) Turbin non kondensasi dengan aliran langsung dan tanpa ada ekstraksi serta

kondensasi, uap bekas dibuang ke udara luar dengan tekanan lawan sama atau

melebihi dari 1 atm.

g) Turbin non kondensasi dengan ekstraksi, uap bekas tidak dikondensasikan,

hanya digunakan untuk proses.

5. Menurut kondisi uap yang masuk ke dalam turbin

a) Turbin tekanan rendah dimana tekanan uapnya 2 kg/cm2

b) Turbin tekanan menengah, tekanan uap sampai dengan 40 kg/cm2

c) Turbin tekanan tinggi, tekanan uap sampai dengan 170 kg/cm2

d) Tubin tekanan sangat tinggi, tekanan uap di atas 170 kg/cm2

e) Turbin adikritis, turbin uap yang beroperasi dengan tekanan uap di atas 225

kg/cm2.

6. Menurut prinsip aksi uap

a) Turbin impuls, yang energi potensial uapnya diubah menjadi energi kinetik di

dalam nosel atau laluan yang dilewati oleh sudu-sudu gerak,lalu energi kinetik

ini diubah menjadi energi mekanik pada poros turbin.

b) Turbin reaksi aksial, yang ekspansi uap diantara laluan sudu, baik sudu pengarah

maupun sudu gerak tiap-tiap tingkat langsung pada derajat yang sama.

7. Menurut sistem pemanas ulang uap

a) Turbin uap dengan pemanas ulang tunggal

b) Turbin uap dengan pemanas ulang ganda

8. Menurut lingkungan pengoperasiannya

a) Turbin darat, biasa terdapat pada industri atau PLTU untuk    menggerakkan

generator

b) Turbin yang dioperasikan di kapal.

9. Menurut arah aliran uap

a) Turbin aksial, Fluida kerja mengalir dalam arah yang sejajar terhadap sumbu

turbin

b) Turbin radial, Fluida kerja mengalir dalam arah yang tegak lurus terhadap

sumbu turbin.

10. Menurut prinsip aksi uap

a) Turbin impuls, Energi potensial uap diubah menjadi energi kinetik di dalam

nosel.

  Adapun turbin impuls mengubah energi potensial uapnya menjadi energi kinetik

didalam nosel (yang dibentuk oleh sudu-sudu diam yang berdekatan). Nosel diarahkan

kepada sudu gerak. Didalam sudu-sudu gerak, energi kinetik diubah menjadi energi

mekanis. Energi potensial uap berupa ekspansi uap, yang diperoleh dari perubahan

tekanan awal hingga tekanan akhirnya di dalam sebuah nosel atau dalam satu grup nosel

yang ditempatkan didepan sudu-sudu cakram yang berputar. Penurunan tekanan uap

didalam nosel diikuti dengan penurunan kandungan kalornya yang terjadi didalam

nosel.  Hal ini menyebabkan naiknya kecepatan uap yang keluar dari nosel (energi

kinetik). Kemudian energi kecepatan semburan uap yang keluar dari nosel yang

diarahkan kepada sudu gerak (sudu-sudu cakram yang berputar) memberikan gaya

impuls pada-pada sudu gerak sehingga menyebabkan sudu-sudu gerak berputar

(melakukan kerja mekanis).

Atau bisa dafahami secara sederhana pronsip kerja dari turbin impuls yaitu

turbin yang proses ekspansi lengkap uapnya hanya terjadi pada kanal diam (nosel) saja,

dan energi kecepatan diubah menjadi kerja mekanis pada sudu-sudu turbin. Kecepatan

uap yang keluar dari turbin jenis ini bisa mencapai 1200/detik. Turbin jenis ini pertama

kali dibuat oleh de Laval, yang mana turbin ini mampu beroperasi pada putaran

30.000rpm. Pada aplikasinya turbin impuls ini dilengkapi dengan roda gigi reduksi

untuk memindahkan momen putar ke mekanisme yang akan digerakkan seperti

generator listrik.

b) Turbin reaksi, Ekspansi uap terjadi pada sudu pengarah dan sudu gerak.

  Turbin reaksi yaitu turbin yang ekspansi uapnya tidak hanya terjadi pada laluan-

laluan sudu pengarah (nosel) yang tetap saja tetapi juga terjadi pada laluan sudu gerak

(sudu-sudu cakram yang berputar), sehingga terjadi penurunan keseluruhan kandungan

kalor pada semua tingkat sehingga terdistribusi secara seragam. Turbin yang jenis ini

umumnyan digunakan untuk kepentingan industri. Kecepatan uap yang mengalir pada

turbin (yang biasanyan nekatingkat)  lebih rendah yaitu sekitar 100 – 200 m/detik.

http://1.bp.blogspot.com/_-I9F0Xnuokg/TKyOFyXYrwI/AAAAAAAAACo/rKFSJs0mJ1k/s1600/501px-turbines_impulse_v_reaction.png

BAB III

PENUTUP

A. Kesimpulan

Turbin uap merupakan suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial

uap menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi

mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin dihubungkan dengan yang

digerakkan, yaitu generator atau peralatan mesin lainnya, menggunakan

mekanisme transmisi roda gigi.

B. Saran

1) Untuk Pendidik

Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini sangatlah pesat, oleh

karena itu, sebagai seorang pendidik diharapkan untuk selalu update dengan ilmu

pengetahuan dan teknologi di masa kini. Sehingga dalam memberikan pelajaran akan

lebih mengena terhadap duniamasa kini.

2) Untuk Peserta Didik

Sumber bahan belajar tidaklah cukup di dalam kelas saja, harapannya makalah ini

bisa dijadikan sebagai salah satu sumber belajar yang selanjutnya bnisa bermanfaat bagi

kita semua.

3) Untuk Khalayak Umum

Belajar tidaklah hanya monoton di dalam kelas saja. Makalah ini ditulis dengan

salah satu tujuan agar bisa dipakai oleh semua manusia termasuk di dalamnya yang

belum mendapatkan kesempatan untuk mengenyam pendidikan di dalam kelas.

Sehingga harapannya makalah ini juga dapat dimanfaatkan untuk menambah

pengetahuan bagi semua orang.

DAFTAR PUSTAKA

http://manung95.blogspot.com/2011/05/turbin-uap.html

http://fuadmje.files.wordpress.com/2011/12/