makalahturbinuapdangas by MarkoTobing1

VIEWS: 144 PAGES: 13

									               MAKALAH
     TURBIN UAP, AIR DAN ANGIN
    TURBIN UAP DAN TURBIN GAS




       Dosen: Ir. Hary Wibowo, MT




              Disusun Oleh :
1. I Made Budi Sastrawijaya         (07.03.3556)
2. Charles Turnip                   (07.03.3520)
3. Hemawin                          (07.03.3528)
4. Deni                             (07.03.3558)
5. Yohanes Jawa                     (06.03.3421)




          JURUSAN TEKNIK MESIN
  FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND
              YOGYAKARTA
                    2010

                     1
                                   DAFTAR ISI


BAB I PENDAHULUAN                               3
BAB II PEMBAHASAN                               4
   II.1 TURBIN UAP                              4
    A. Prinsip Kerja Sistem Turbin Uap          4
    B. Klasifikasi Turbin Uap                   5
    C. Siklus Turbin Uap                        5
    D. Aplikasi dari turbin Uap                 6
   II.2 TURBIN GAS                              7
    A. Prinsip Kerja Sistem Turbin Gas          8
    B. Klasifikasi Turbin Gas                   9
    C. Siklus Turbin Gas                        10
    D. Aplikasi dari turbin gas                 10
BAB III KESIMPULAN                              12
DAFTAR PUSTAKA




                                         2
                                          BAB I
                                    PENDAHULUAN




                Turbin adalah mesin penggerak, dimana energy fluida kerja dipergunakan
langsung untuk memutar roda turbin. Jadi, berbeda dengan yang terjadi dengan mesin torak,
pada turbin tidak terdapat bagian mesin yang bergerak translasi. Bagian turbin yang berputar
dinamai rotor atau roda turbin., sedangkan bagian yang tidak berputar dinamai stator atau
rumah turbin. Roda turbin terletak di dalam rumah turbin dan roda turbin memutar poros
daya yang menggerakkan atau memutar bebannya (generator listrik, pompa, kompresor,
baling-baling atau mesin lainnya). Di dalam turbin, fluida kerja mengalami proses ekspansi,
yaitu proses penurunan tekanan dan mengalir secara kontinu. Kerja fluida dapat berupa air,
uap air, atau gas.
                Secara umum, sistem turbin terdiri dari beberapa komponen, antara lain:
kompresor, pompa, ketel uap (boiler), ruang bakar, kondensor dan turbin. Turbin banyak di
manfatkan untuk pembangkit listrik, pesawat terbang, di dalam industry, dan lain-lain. Di
dalam makalah ini, akan di bahas khusus pada turbin uap dan turbin gas baik dalam siklus,
klasifikasi, komponen-komponen yang ada, dan prinsip kerja dari turbin tersebut serta
aplikasi turbin yang akan di gunakan.




                                             3
                                          BAB II
                                       PEMBAHASAN
II.1 TURBIN UAP
             Turbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial
   menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanik
   dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin langsung atau dengan bantuan elemen
   lain, dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan. Tergantung dari jenis
   mekanisme yang digerakkan turbin uap dapat digunakan pada berbagai bidang industri,
   seperti untuk pembangkit listrik.
   A. Prinsip Kerja Sistem Turbin Uap
              Turbin uap merupakan salah satu jenis mesin yang menggunakan metode
   external combustion engine (mesin pembakaran luar). Pemanasan fluida kerja (uap)
   dilakukan di luar sistem. Secara 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
                                             4
      mungkin. Dengan demikian effisiensi turbin menjadi lebih tinggi karena
      kehilangan energi relatif kecil.
B. Klasifikasi Turbin Uap
   Turbin uap dapat diklasifikasikan sebagai berikut :
     a. Menurut arah aliran uap
       Turbin aksial: Fluida kerja mengalir dalam arah yang sejajar terhadap sumbu
        turbin
       Turbin radial: Fluida kerja mengalir dalam arah yang tegak lurus terhadap
        sumbu turbin.
     b. Menurut prinsip aksi uap
       Turbin impuls: Energi potensial uap diubah menjadi energi kinetik di dalam
         nosel.
       Turbin reaksi: Ekspansi uap terjadi pada sudu pengarah dan sudu gerak.
     c. Menurut pemakaiannya di bidang industri
        Turbin stasioner dengan putaran yang konstan yang dipakai terutama untuk
          generator.
        Turbin stasioner dengan putaran yang bervariasi dipakai untuk mengerakkan
          blower turbo, pompa, dan lain-lain.
        Turbin tidak stasioner dengan putaran yang bervariasi, biasa digunakan pada
          kapal dan lokomotif uap.
C. Siklus turbin uap
   Siklus ideal yang terjadi didalam turbin adalah siklus Renkine. Siklus Rankine adalah
   siklus termodinamika yang mengubah panas menjadi kerja. Panas disuplai secara
   eksternal pada aliran tertutup, yang biasanya menggunakan air sebagai fluida yang
   bergerak.




                                          5
                         Gambar. 1.1 sistem turbin uap sederhana




                               Gambar. 1.2 diagram T-s


Siklus rankine terdiri dari beberapa proses antara lain:
Proses 1-2: Proses pemompaan isentropik, didalam pompa
Proses 2-2’-3: Proses pemasukan kalor atau pemanasan pada tekanan konstan, di dalam
                ketel
Proses 3-4: Proses ekspansi isentropik di dalam turbin
Proses 4-1: Proses pengeluaran kalor dalam kondensor


D. Aplikasi turbin uap
       Salah satu contoh aplikasi turbin gas yang di gunakan adalah Pembangkit Listrik
Tenaga Uap (PLTU). Dalam PLTU, energi primer yang dikonversikan menjadi energi
listrik adalah bahan bakar. Baban bakar yang digunakan dapat berupa batubara (padat),
                                            6
  minyak (cair), atau gas. Ada kalanya PLTU menggunakan kombinasi beberapa macam
  bahan bakar. Konversi energi tingkat pertama yang berlangsung dalam PLTU adalah
  konversi energi primer menjadi energi panas (kalor). Hal ini dilakukan dalam ruang bakar
  dari ketel uap PLTU. Energi panas ini kemudian dipindahkan ke dalam air yang ada
  dalam pipa ketel untuk menghasilkan uap yang dikumpulkan dalam drum dari ketel. Uap
  dari drum ketel dialirkan ke turbin uap. Dalam turbin uap, energi uap dikonversikan
  menjadi energi mekanis penggerak generator, dan akhirnya energi mekanik dari turbin
  uap ini dikonversikan menjadi energi listrik oleh generator. Secara skematis, proses
  tersebut di atas digambarkan oleh Gambar.




                            Gambar.1.3 Prinsip kerja PLTU




II.1 TURBIN GAS
             Turbin gas 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 (Compressor)
        Berfungsi untuk menaikkan tekanan udara yang masuk
                                           7
  2. Ruang bakar (Combustion Area)
        Berfungsi untuk membakar bahan bakar yang masuk dan menghasilkan tekanan
        yang sangat tinggi begitu pula dengan kecepatannya.
  3. Turbin (Turbine)
        Berfungsi untuk Mengkonversi energi dari gas dengan tekanan dan kecepatan yang
        tinggi hasil dari combustion area menjadi energi mekanik berupa rotasi poros
        turbin.




A. Prinsip Kerja Sistem Turbin Gas
            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, 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.




                                          8
                      Gambar.2.1 Prinsip Kerja Sistem Turbin Gas
            Pada kenyataannya, tidak ada proses yang selalu ideal, tetap terjadi kerugian-
kerugian 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.
B. Klasifikasi Turbin Gas
            Turbin gas dapat dibedakan berdasarkan siklusnya, kontruksi poros dan
lainnya. Menurut siklusnya turbin gas terdiri dari:
       a. Turbin gas siklus tertutup (Close cycle): akhir ekspansi fluida kerjanya
           didinginkan untuk kembali ke dalam proses awal.
       b. Turbin gas siklus terbuka (Open cycle): akhir ekspansi fluida kerjanya
           langsung dibuang ke udara atmosfir
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
                                           9
           digunakan untuk menggerakkan beban yang berubah seperti kompresor pada
           unit proses.
C. Siklus Turbin Gas
           Siklus brayton merupakan siklus daya termodinamika ideal untuk turbin gas,
sehingga saat ini siklus ini yang sangat populer digunakan oleh pembuat mesin turbine
atau manufacturer dalam analisa untuk performance upgrading. Siklus Brayton ini
terdiri dari proses kompresi isentropik yang diakhiri dengan proses pelepasan panas pada
tekanan konstan. Pada siklus Bryton tiap-tiap keadaan proses dapat dianalisa secara
berikut:




               Gambar.2.2 sistem turbin gas, diagram P-v, diagram T-s
Siklus Brayton terdiri dari proses:
    Proses 1-2: proses kompresi isentropik di dalam kompresor.
    Proses 2-3: proses pemasukan bahan bakar pada tekanan konstan di dalam ruang
                bakar atau alat pemindah kalor (pemanas).
    Proses 3-4: proses ekspansi isentropik didalam turbin.
    Proses 4-1: proses pembuangan kalor pada tekanan konstan dalam alat pemindah
                kalor.


D. Aplikasi dari turbin gas
           Salah satu contoh aplikasi turbin gas yang di gunakan adalah Pembangkit
    Listrik Tenaga Gas (PLTG). Gambar menunjukkan prinsip kerja PLTG. Udara
    masuk ke kompresor untuk dinaikkan tekanannya, kemudian udara tersebut dialirkan
    ke ruang bakar. Dalam ruang bakar, udara bertekanan ini dicampur dengan bahan
    bakar dan dibakar. Apabila digunakan bahan bakar gas (BBG), maka gas dapat

                                         10
langsung dicampur dengan udara untuk dibakar, tetapi apabila digunakan bahan
bakar minyak (BBM), maka BBM ini harus dijadikan kabut terlebih dahulu
kemudian baru dicampur dengan udara untuk dibakar. Teknik mencampur bahan
bakar dengan udara dalam ruang bakar sangat mempengaruhi efisiensi pembakaran.
Pembakaran bahan bakar dalam ruang bakar menghasilkan gas bersuhu tinggi. Gas
hasil pembakaran ini kemudian dialirkan menuju turbin untuk disemprotkan kepada
sudu-sudu turbin sehingga energi (enthalpy) gas ini dikonversikan menjadi energi
mekanik dalam turbin penggerak generator (dan kompresor udara) dan akhirnya
generator menghasilkan tenaga listrik.




          Gambar.2.3 Prinsip Kerja Unit Pembangkit Turbin Gas




                                     11
                                           BAB III
                                      KESIMPULAN


               Dari kesimpulan yang telah d bahas, sehingga dapat di simpulkan bahwa
Turbin adalah mesin penggerak, dimana energy fluida kerja dipergunakan langsung untuk
memutar roda turbin. Jadi, berbeda dengan yang terjadi dengan mesin torak, pada turbin tidak
terdapat bagian mesin yang bergerak translasi. Bagian turbin yang berputar dinamai rotor
atau roda turbin., sedangkan bagian yang tidak berputar dinamai stator atau rumah turbin.
Secara umum, sistem turbin terdiri dari beberapa komponen, antara lain: kompresor, pompa,
ketel uap (boiler), ruang bakar, kondensor dan turbin.
               Untuk Turbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi
potensial menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi
mekanik dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin langsung atau dengan bantuan
elemen lain, dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan. Siklus ideal yang terjadi
didalam turbin adalah siklus Renkine. Siklus Rankine adalah siklus termodinamika yang
mengubah panas menjadi kerja. Panas disuplai secara eksternal pada aliran tertutup, yang
biasanya menggunakan air sebagai fluida yang bergerak.
               Sedangkan Turbin gas 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. Siklus brayton merupakan siklus daya termodinamika ideal
untuk turbin gas, sehingga saat ini siklus ini yang sangat populer digunakan oleh pembuat
mesin turbine atau manufacturer dalam analisa untuk performance upgrading. Siklus
Brayton ini terdiri dari proses kompresi isentropik yang diakhiri dengan proses pelepasan
panas pada tekanan konstan.




                                              12
                               DAFTAR PUSTAKA


1. Wiranto Arismunandar, 1988 Penggerak Mula Turbin, ITB Bandung
2. Suwachid, 2006 Ilmu Turbin, LPP UNS Surakarta
3. Gas    Turbine    Engine    (Part   1),   Inra    Sumahamijaya       on   07/02/09,
   http://majarimagazine.com
4. Gas    Turbine    Engine    (Part   2),   Inra    Sumahamijaya       on   07/02/09,
   http://majarimagazine.com
5. Turbin Uap, Rider System October 2009, http://www.rider-system.net




                                       13

								
To top