Hal-hal yang perlu Anda ketahui tentang turbin
Memikirkan bagaimana fluida kerja diubah menjadi energi mekanik dan/atau energi listrik yang berguna, Anda harus memikirkan turbin. Ini dikenal sebagai mesin turbo yang berisi bagian yang bergerak yang disebut rakitan rotor. Perangkat ini memiliki aplikasi yang luas yang mencakup mobil, aerospace, generator listrik, mesin turbin gas, dll.
Hari ini Anda akan mengetahui definisi, aplikasi, fungsi, komponen, klasifikasi, jenis, cara kerja, serta kelebihan dan kekurangan turbin.
Apa itu turbin?
Turbin adalah perangkat mekanik putar yang mengekstrak energi dari aliran fluida dan mengubahnya menjadi energi mekanik dan listrik yang berguna. Ini berarti kerja yang dihasilkan oleh turbin dapat digunakan untuk menghasilkan tenaga listrik jika digabungkan dengan generator.
Dalam sistem, ada satu set bilah yang dipasang pada rotor yang mengekstrak energi dari fluida yang bergerak. Jadi, turbin bisa efisien dan efektif satu sama lain karena ada berbagai jenis di luar sana. Nah, desain sudu turbin banyak bicara tentang efisiensinya. Inilah sebabnya mengapa aplikasi yang berbeda membutuhkan desain yang berbeda.
Selain itu, turbin juga dapat dilihat sebagai perangkat yang memanfaatkan energi kinetik dari suatu fluida seperti udara, air, uap, dan bahkan gas pembakaran. Energi yang dihasilkan kemudian diubah menjadi gerakan rotasi perangkat itu sendiri, yang selanjutnya digunakan untuk menghasilkan energi.
Kata turbin diperkenalkan pada tahun 1822 oleh seorang insinyur pertambangan Perancis Claude Burdin. Dalam kata Yunani, itu berarti "pusaran" atau "berputar". Penghargaan untuk penemuan turbin uap diberikan kepada insinyur Anglo-Irlandia Sir Charles Parsons (1854 – 1931) untuk menciptakan turbin reaksi. Dari tahun 1845 – 1913 insinyur Swedia Gustaf de Laval menemukan turbin impuls. Saat ini, turbin uap dirancang untuk menggunakan reaksi dan impuls dalam unit yang sama, biasanya memvariasikan tingkat reaksi dan impuls dari akar sudu ke perifer.
Aplikasi turbin
Aplikasi turbin banyak digunakan dalam pembangkit tenaga listrik. Faktanya, sebagian besar daya listrik dunia dihasilkan oleh generator turbo.
Turbin digunakan dalam mesin turbin gas di darat, laut, dan udara.
Mesin piston pembakaran internal menggunakan turbocharger untuk meningkatkan efisiensi dan kecepatan mesin.
Turboexpander digunakan untuk pendinginan dalam proses industri.
Mesin utama pesawat ulang-alik menggunakan turbopumps (mesin yang terdiri dari pompa yang digerakkan oleh mesin turbin) untuk mengalirkan propelan (oksigen cair dan hidrogen cair) ke dalam ruang bakar mesin.
Aplikasi turbin juga umum pada mesin kalor karena efisiensinya yang tinggi pada keluaran yang tinggi. Turbin gas sering digunakan dalam mesin panas karena fleksibilitasnya.
Salah satu aplikasi spesifik turbin gas adalah pada mesin jet.
Turbin angin yang beroperasi dengan mengubah energi kinetik angin menjadi tenaga mekanik digunakan untuk menghasilkan listrik dengan memutar generator. Turbinnya bisa di darat atau bisa juga turbin angin lepas pantai.
Turbin air digunakan dalam pembangkit listrik tenaga air. Mereka menggunakan air sebagai fluida kerjanya. Akhirnya,
Turbin uap digunakan di pembangkit listrik tenaga nuklir dan termal. Air dipanaskan untuk membentuk uap dan kemudian dialirkan melalui turbin untuk menghasilkan listrik.
Catatan :fungsi utama turbin adalah untuk pembangkit listrik.
Komponen turbin
Karena ada berbagai jenis turbin di luar sana, komponennya akan bervariasi. Misalnya, turbin Kaplan menggunakan generator yang terdiri dari starter, rotor, poros, gerbang gawang, dan bilah. Cross-flow yang merupakan modifikasi turbin impuls memiliki komponen-komponen sebagai runner, sudu-sudu, bagian aliran air, dan distributor. Terakhir, komponen turbin Pelton meliputi impeller (pelari), nozzle, spear, spear rod, inlet, deflektor plate, bucket, dan discharge. Semua bagian turbin ini akan dijelaskan di bawah ini beserta diagramnya. Tetaplah bersamaku!
Diagram turbin pembangkit listrik tenaga air:
Klasifikasi dan jenis turbin
Berikut ini adalah klasifikasi turbin yang digunakan untuk menentukan jenisnya.
Klasifikasi berdasarkan pertukaran energi antara air dan mesin.
Ini adalah bagaimana aliran fluida bereaksi pada sudu turbin yang menyebabkan turbin air. Hal ini dapat diklasifikasikan menjadi dua; turbin impuls dan reaksi.
Turbin impuls:
Turbin impuls dikenal dengan rodanya yang digerakkan oleh energi kinetik dari cairan yang menyerang bilah turbin melalui nosel atau sebaliknya. Dalam jenis turbin, satu set mesin berputar dioperasikan oleh tekanan atmosfer. turbin impuls cocok untuk head tinggi dan laju aliran rendah.
Tiga jenis turbin impuls adalah Pelton, Turgo, dan Cross-flow. Meskipun, turbin Pelton dan Turgo serupa dalam konstruksi. Namun, turbin aliran silang adalah jenis turbin impuls yang dimodifikasi tetapi hanya diklasifikasikan sebagai impuls. Ini karena rotasi pelari pada tekanan atmosfer.
Turbin reaksi:
Turbin jenis reaksi beroperasi karena penjumlahan energi potensial dan energi kinetik air. Hal ini dikarenakan adanya tekanan dan kecepatan yang masing-masing menyebabkan sudu-sudu turbin berputar. Seluruh turbin dicelupkan ke dalam air dalam jenis turbin ini. Perubahan tekanan air bersama dengan energi kinetik air menyebabkan kekuatan untuk bertukar. Aplikasi turbin ini biasanya pada head yang lebih rendah dan laju aliran yang lebih tinggi daripada turbin impuls. Jenis turbin reaksi yang umum adalah Francis, Kaplan, dan Deriaz.
Berdasarkan cairan langsung melalui mesin
Klasifikasi jenis turbin berdasarkan fluida yang langsung melalui mesin adalah aliran air melalui turbin. Ini dibagi menjadi empat kategori:
Turbin aliran radial:
Pada turbin jenis aliran radial, aliran di runner bergerak secara radial. Turbin ini dibagi menjadi dua jenis yaitu aliran radial ke dalam dan aliran radial keluar. Turbin Francis adalah contoh yang baik dari turbin aliran radial.
Turbin aliran radial ke dalam – air masuk ke casing turbin melalui penstock, dan mengalir melalui baling-baling pemandu tetap ke rotor, dan keluar dari sana. Oleh karena itu, diameter dalam dan luar masing-masing sebagai outlet dan inlet.
Turbin aliran tangensial atau periferal:
Pada turbin jenis ini, air mengalir dalam arah tangensial ke runner. Turbin Pelton termasuk dalam kategori ini.
Turbin aliran aksial:
Fluida mengalir sejajar dengan poros turbin (turbin axis) pada turbin jenis ini. Kaplan adalah tipe.
Turbin aliran campuran:
Pada turbin ini, aliran masuk secara radial dan keluar secara aksial. Turbin Francis modern dikenal dengan fitur ini.
Jenis turbin yang berbeda didasarkan pada rentang pengoperasian hidraulik.
Jenis turbin air ini terdiri dari tiga kategori:
Turbin head rendah:
Bila turbin hidrolik yang beroperasi pada head range kurang dari 45 meter diklasifikasikan sebagai low-head. Turbin Kaplan adalah salah satu jenisnya. Jika kepalanya kurang dari 3 meter, itu dianggap sebagai kepala yang sangat rendah.
Turbin head sedang:
Dalam tipe ini, jangkauan kerja untuk kepala 45 hingga 250 meter dianggap sebagai kepala sedang. Turbin Francis beroperasi dalam kondisi seperti itu.
Turbin dengan head tinggi:
Turbin ini telah menuju lebih tinggi dari 250 meter. Turbin Pelton adalah contoh yang bagus.
Klasifikasi dan jenis turbin berdasarkan kecepatan spesifik
Kecepatan spesifik turbin dilambangkan dengan Ns. itu didefinisikan sebagai kecepatan turbin dengan kesamaan geometris yang menghasilkan unit daya di bawah head unit. Berdasarkan parameter ini, turbin air diklasifikasikan menjadi tiga kelas:
Turbin kecepatan spesifik rendah:
Turbin dengan kecepatan spesifik rendah memiliki nilai antara 1 dan 10. Turbin jenis impuls beroperasi dalam kisaran ini. Misalnya, turbin Pelton biasanya beroperasi pada kecepatan tertentu 4.
Turbin kecepatan spesifik sedang:
Jenis turbin ini beroperasi dalam rentang kecepatan tertentu 10 hingga 100. Jenis Francis bekerja pada rasio ini.
Turbin kecepatan spesifik tinggi:
Kecepatan spesifik tinggi di atas 100, begitulah cara kerja turbin Kaplan.
Kerja turbin
Cara kerja turbin cukup sederhana dan mudah dipahami. Meskipun cara kerjanya bisa berbeda tergantung pada jenis turbin. Dalam artikel ini, saya akan menjelaskan turbin gas.
Dalam turbin gas, udara terkompresi dipanaskan dan dicampur dengan beberapa bahan bakar. Campuran menyala dan mengalami ekspansi cepat. Udara yang mengembang ini masuk ke dalam turbin yang menyebabkan turbin berputar. Karena udara terkompresi, ketinggian tidak mempengaruhi efisiensi turbin. Inilah sebabnya mengapa mereka sangat cocok untuk pesawat terbang. Lihat diagram di bawah ini:
Tonton video di bawah ini untuk mempelajari lebih lanjut cara kerja turbin gas:
Kesimpulan
turbin telah dijelaskan sebagai perangkat mekanik putar yang mengekstrak energi dari fluida kerja yang diubah menjadi energi yang berguna. Itu saja untuk posting di mana kami memberikan definisi, aplikasi, fungsi, komponen, diagram, jenis, dan cara kerja turbin.
Saya harap Anda mendapatkan banyak dari posting ini, jika demikian, silakan bagikan dengan siswa lain. Terima kasih sudah membaca. Sampai jumpa lagi!
