34
TURBIN UAP MATA KULIAH : PENGGERAK MULA

Turbin Uap, Penggerak Mula

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Teknik Mesin, Turbin Uap, Penggerak Mula

Citation preview

TURBIN UAP

TURBIN UAPMATA KULIAH : PENGGERAK MULA

APA ITU TURBIN UAP..???PENGERTIAN TURBIN UAPTurbin uap adalah salah satu jenis mesin panas yang mengkonversi sebagian panas yang diterimanya menjadi kerja. Sebagian panas lainnya dibuang ke lingkungan dengan temperatur yang lebih rendah.

Komponen Utama Turbin UapNosel, sebagai media ekspansi uap yang merubah energi potensial menjadi energi kinetik.Sudu, alat yang menerima gaya dari energi kinetik uap melalui nosel.Cakram, tempat sudu-sudu dipasang secara radial pada poros.Poros, sebagai komponen utama tempat dipasangnya cakram-cakram sepanjang sumbu.Bantalan, bagian yang berfungsi uuntuk menyokong kedua ujung poros dan banyak menerima beban.Kopling, sebagai penghubung antara mekanisme turbin uap dengan mekanisme yang digerakkan.

KLASifIKasi turbin uapTurbin uap dapat diklasifikasikan sebagai berikut :a. Menurut arah aliran uapTurbin aksialFluida kerja mengalir dalam arah yang sejajar terhadap sumbu turbinTurbin radialFluida kerja mengalir dalam arah yang tegak lurus terhadap sumbu turbin.b. Menurut prinsip aksi uapTurbin impulsEnergi potensial uap diubah menjadi energi kinetik di dalam nosel. c. Menurut kondisi uap pada sisi masuk turbin.Turbin tekanan rendahMemakai uap pada tekanan 1,2 2 ata.

Turbin tekanan menengahMemakai uap pada tekanan sampai 40 ata.Turbin tekanan tinggiMemakai uap pada tekanan sampai 170 ata atau lebih.Turbin tekanan super tinggiMemakai uap pada tekanan sampai 235 ata atau lebih.d. Menurut pemakaiannya di bidang industri1. Turbin stasioner dengan putaran yang konstan yang dipakai terutama untuk generator2. Turbin stasioner dengan putaran yang bervariasi dipakai untuk mengerakkan blower turbo, pompa, dan lain-lain.3. Turbin tidak stasioner dengan putaran yang bervariasi, biasa digunakan pada kapal dan lokomotif uap

Prinsip kerja turbin UAPSecara singkat prinsip kerja turbin uap adalah sebagai berikut :Uap masuk kedalam turbin melalui nosel. Didalam nosel energi panas dari uap dirubah menjadi energi kinetis dan uap mengalami pengembangan.Tekanan uap pada saat keluar dari nosel lebih kecil dari pada saat masuk ke dalam nosel, akan tetapi sebaliknya kecepatan uap keluar nosel lebih besar dari pada saat masuk ke dalam nosel.Uap yang memancar keluar dari nosel diarahkan ke sudu-sudu turbin yang berbentuk lengkungan dan dipasang disekeliling roda turbin. Uap yang mengalir melalui celah-celah antara sudu turbin itu dibelokkan kearah mengikuti lengkungan dari sudu turbin. Perubahan kecepatan uap ini menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan poros turbin.

Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkn sudu turbin berarti hanya sebagian yang energi kinetis dari uap yang diambil oleh sudu-sudu turbin yang berjalan. Supaya energi kinetis yang tersisa saat meninggalkan sudu turbin dimanfaatkan maka pada turbin dipasang lebih dari satu baris sudu gerak. Sebelum memasuki baris kedua sudu gerak. Maka antara baris pertama dan baris kedua sudu gerak dipasang satu baris sudu tetap ( guide blade ) yang berguna untuk mengubah arah kecepatan uap, supaya uap dapat masuk ke baris kedua sudu gerak dengan arah yang tepat.Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat sekecil mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat dimanfaatkan sebanyak mungkin. Dengan demikian effisiensi turbin menjadi lebih tinggi karena kehilangan energi relatif kecil.

Pada dasarnya prinsip kerja turbin uap sama dengan mesin uap tipe bolak balik. Bedanya mesin uap tipe bolak balik menggunakan piston, sedangkan turbin uap menggunakan turbin. Pada mesin uap tipe bolak balik, kalor diubah terlebih dahulu menjadi energi kinetik translasi piston. Setelah itu energi kinetik translasi piston diubah menjadi energi kinetik rotasi roda pemutar. Nah, pada turbin uap, kalor langsung diubah menjadi energi kinetik rotasi turbin.

Fungsi kerja turbin uapFungsi kerja dari turbin uap secara umum suatu peralatan / equipment yang digunakan untuk memutar Generator, dimana media yang digunakan untuk memutar turbin adalah uap panas lanjut ( uap kering ) yang terlebih dulu diproses didalam boiler. Banyak pula pada peralatan peralatan seperti pompa , fan , blower yang digerakan oleh turbin.Dasar TermodinamikaSistem turbin uap didasari Siklus Rankine Siklus ideal yang terjadi didalam turbin adalah siklus Renkine ; Air pada siklus 1 dipompakan, kondisinya adalah isentropik s1 = s2 masuk ke boiler dengan tekanan yang sama dengan tekanan di kondenser tetapi Boiler menyerap panas sedangkan kondenser melepaskan panas, kemudian dari boiler masuk ke turbin dengan kondisi super panas h3 = h4 dan keluaran dari turbin berbentuk uap jenuh dimana laju aliran massa yang masuk ke turbin sama dengan laju aliran massa keluar dari turbin, ini dapat digambarkan dengan menggunakan diagram tersebutT-s.

Menurut Hukum pertama Thermodinamika, kerja yang dihasilkan oleh suatu proses siklus adalah sama dengan Jumlah Perpindahan Kalor pada fluida kerja selama proses siklus tersebut berlangsung. Jadi untuk proses Siklus 1 2 2 3 3 4 1 Dengan rumus:W = T dSW = Kerja per satuan berat fluida kerja Ds = Luas 1 2 - 2 2 3 4 - 1 pada diagaram ( T s )Dalam kenyataan Siklus sistem Turbin Uap menyimpang dari Siklus Ideal (Siklus Rankine ) antara lain karena faktor tersebut dibawah ini :Kerugian dalam pipa atau saluran fluida kerja, misalnya kerugian gesekan dan kerugian kalor ke atmosfer disekitarnya .Kerugian tekanan dalam ketel uapKerugian energi didalam turbin karena adanya gesekan pada fluida kerja dan bagian-bagian dari turbin.

Peningkatan efisiensi sistem turbin uappeningkatan tekanan uap masuk turbin peningkatan temperatur uap masuk turbin (superheating)

penurunan tekanan keluar turbin (penurunan temperatur kondensasi; dengan resiko kenaikan fraksi cairan dalam uap keluar turbin)pemanasan air umpan boiler (regenerative process) dll Siklus rankine sederhana

Contoh : Tentukan efisiensi sebuah sistem turbin uap dgn kondisi aliran sebagai berikut:

uap masuk turbin : saturated steam P2 = 2000 kPa uap masuk kondenser : P3 = 7,5 kPa.air keluar kondenser : air jenuh P4 = 7,5 kPaair masuk boiler: P1 = 2000 kPa

Penyelesaian :

Dari contoh soal di atas, beberapa hal perlumendapat perhatian:

kerja pompa relatif sangat kecil dibandingkan terhadap kerja hasil ekspansi di turbin (wp