Panduan Lengkap Saluran Nyerang: Desain, Fungsi, dan Aplikasi

Saluran nyerang adalah komponen esensial dalam sebagian besar jenis turbin seperti Kaplan, Francis, dan turbin reaksi. Komponen ini seperti pipa yang dirancang dengan area yang bertambah secara bertahap yang menghubungkan keluar runner ke tailrace. Dengan dua ujungnya, satu terhubung ke keluar runner dan ujung lainnya terendam di bawah level air di tailrace. Dalam komponen ini, energi kinetik diubah menjadi tekanan statis.

Hari ini Anda akan mengetahui definisi, aplikasi, fungsi, diagram, jenis, dan cara kerja saluran nyerang. Anda juga akan mengetahui keuntungan dan kerugian saluran nyerang ini dalam aplikasi yang berbeda.

Apa itu Saluran Nyerang?

Saluran nyerang adalah pipa penghubung yang dipasang umumnya di keluar atau exit turbine untuk mengubah energi kinetik air di keluar menjadi tekanan statis. Dengan komponen ini, pemborosan energi kinetik air dihindari. Dalam saluran nyerang, diameter lebih kecil di dekat inlet dan besar di dekat outlet. Outlet ini selalu terendam dalam air. Baja cor dan beton semen adalah bahan yang digunakan untuk membuat saluran nyerang.

Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, saluran nyerang umumnya digunakan dalam turbin daya seperti turbin reaksi, Kaplan, dan Francis. Sistem berada tepat di bawah runner dan memungkinkan untuk memperlambat kecepatan aliran keluar dari runner.

Saluran nyerang digunakan dalam turbin untuk menghindari masalah backflow itulah sebabnya terletak antara exit turbine dan tailrace. Turbin seperti Pelton atau impulse tidak memerlukan saluran nyerang karena head yang tersedia untuk turbin sangat besar. Ini menghasilkan tekanan di atas atmosferik di exit turbine. Karena tekanan di atas atmosferik air di exit turbine, backflow air tidak akan pernah terjadi.

Aplikasi Saluran Nyerang

Aplikasi saluran nyerang dalam turbin telah disebutkan di atas. Mereka digunakan untuk meningkatkan tekanan dari tekanan exit turbine rendah ke tekanan lingkungan di mana fluida ditolak. Fungsi utama saluran nyerang adalah mengubah energi kinetik air menjadi energi tekanan, mengurangi kecepatan air, dan meningkatkan tekanan air sebelum bergabung dengan tailrace. Pipa ini digunakan untuk meningkatkan area penampang secara bertahap.

Diagram saluran nyerang:

Saluran nyerang dalam turbin Kaplan.

Jenis Saluran Nyerang

Berikut adalah berbagai jenis saluran nyerang:

Saluran Nyerang Konis:

Jenis saluran nyerang konis memungkinkan arah alirannya dalam garis lurus dan divergen. Biasanya dibuat dengan lembar baja ringan, dengan desain bentuk runcing dan diameter luar yang lebih besar daripada inlet. Sudut runcing saluran nyerang tidak terlalu lebar untuk menginduksi divergensi aliran dari dinding saluran nyerang. Juga, sudutnya tidak boleh terlalu pendek, karena saluran nyerang yang lebih panjang diperlukan untuk menawarkan kehilangan energi kinetik yang signifikan.

Saluran Nyerang Siku Sederhana:

Jenis saluran nyerang ini memiliki bentuk siku. Sering digunakan dalam turbin Kaplan. Area penampang tetap sama sepanjang seluruh panjang saluran nyerang, sementara inlet dan outletnya lingkaran. Saluran nyerang siku digunakan pada posisi head rendah dan turbin dipasang di samping tailrace. Ini membantu meminimalkan biaya bor dan diameter exit semuai dengan posisi untuk memulihkan energi kinetik di outlet runner.

Saluran Nyerang Moody:

Dalam jenis saluran nyerang moody, outlet dibagi menjadi dua bagian dan memiliki satu inlet. Saluran nyerang ini mirip dengan saluran nyerang konis. Jenis saluran nyerang moody membantu mengurangi gerakan berputar air.

Saluran Nyerang Siku dengan Penampang Bervariasi:

Jenis saluran nyerang ini dengan penampang bervariasi adalah perbaikan dari saluran nyerang siku sederhana. Inletnya lingkaran sementara outletnya persegi panjang. Biasanya, bagian horizontal saluran nyerang miring ke atas untuk mencegah air mencapai area exit. Saluran nyerang bervariasi dalam penampang dari inlet ke outlet. Outlet ini berada di bawah tailrace.

Kerja Saluran Nyerang

Kerja saluran nyerang dalam turbin tidak terlalu kompleks dan dapat dengan mudah dipahami. Dalam kasus turbin Kaplan dan Francis, head yang tersedia di inlet rendah, sehingga turbin ditempatkan jauh lebih dekat dengan tailrace. Ini membantu untuk mendapatkan head maksimum. Sebagian besar tekanan air diubah menjadi energi mekanis turbin. Tekanan head di outlet turbin di bawah tekanan atmosferik.

Backflow dapat terjadi karena exit turbin berada dekat tailrace dan tekanan air di exit turbin lebih rendah dari tekanan atmosferik. Ini terjadi karena air mengalir dari tekanan tinggi ke tekanan rendah dan tekanan di exit turbin lebih rendah dari atmosferik dan di tailrace, ada tekanan atmosferik.

Backflow ini dapat menyebabkan kerusakan serius pada turbin dan bagian-bagiannya, menyebabkan total breakdown. Untuk menghindari masalah backflow ini, saluran nyerang digunakan antara outlet turbin dan tailrace. Saluran nyerang akan meningkatkan tekanan air menjadi tekanan atmosferik.

Tonton video di bawah untuk mempelajari lebih lanjut tentang kerja saluran nyerang:

Menerapkan Prinsip Bernoulli di bagian 1-1 dan 2-2

[Tekanan Head + Kecepatan Head + Elevation Head]_1-1 = [Tekanan Head + Kecepatan Head + Elevation Head]_2-2

Misalkan
P₁ = tekanan fluida di bagian 1-1 (inlet saluran nyerang)
V₁ = kecepatan fluida di bagian 1-1 (inlet saluran nyerang)
Demikian juga,
P₂ = tekanan fluida di bagian 2-2 (outlet saluran nyerang)
V₂ = kecepatan fluida di bagian 2-2 (outlet saluran nyerang)
ρ = densitas fluida yang mengalir
g = gaya gravitasi
h_f = kehilangan head (energi) dalam saluran nyerang
H_s = ketinggian vertikal saluran nyerang di atas tailrace
y = jarak dasar saluran nyerang dari tailrace.
P_a = tekanan atmosferik fluida.

( P₁ / ρg ) + ( V₁² / 2g ) + ( H_s + y ) = ( P₂ / ρg ) + ( V₂² / 2g ) + ( 0 + h_f )
( P₁ / ρg ) = ( P₂ / ρg ) – ( H_s + y ) + ( V₂² / 2g ) – ( V₁² / 2g ) + h_f

Tekanan head di bagian 2 – 2 sama dengan tekanan head atmosferik dan jarak y.
( P₂ / ρg ) = ( P_a / ρg ) + y
( P₁ / ρg ) = ( P_a / ρg ) + y – H_s – y + ( V₂² / 2g ) – ( V₁² / 2g ) + h_f( P₁ / ρg ) = ( P_a / ρg ) – H_s + ( V₂² / 2g ) – ( V₁² / 2g ) + h_f

Mengubah persamaan untuk kebutuhan kami (yaitu, di tengah R.H.S mengambil “-” bersama)
( P₁ / ρg ) = ( P_a / ρg ) – H_s – [ ( V₁² / 2g ) – ( V₂² / 2g ) – h_f ]

Dalam persamaan di atas [ ( V₁² / 2g ) – ( V₂² / 2g ) – h_f ] disebut kinetic head.
Di sini [ ( V₁² / 2g ) – ( V₂² / 2g ) ] adalah dynamic head.
Dari persamaan di atas, kita dapat menulis
( P₁ / ρg ) < ( P_a / ρg )
Jadi P1 < Pa

Tekanan head di inlet saluran nyerang atau outlet turbine lebih rendah dari tekanan atmosferik. Jadi, head bersih pada turbine dengan saluran nyerang meningkat.

Keuntungan dan Kerugian Saluran Nyerang

Keuntungan:

Berikut adalah manfaat saluran nyerang dalam aplikasi yang berbeda:

• Saluran nyerang mencegah percikan air dari runner dan mengarahkan air secara lurus ke tailrace.
• Jumlah energi kinetik yang diperlukan di tailrace sangat berkurang.
• Performa sistem meningkat.
• Head turbine dinaikkan karena ketinggian meningkat antara exit turbine dan tailrace.

Kerugian:

Satu-satunya kerugian saluran nyerang adalah berat tambahan ditambahkan ke sistem dan biaya awal saluran nyerang tinggi.

Kesimpulan

Saluran nyerang adalah komponen esensial dalam sebagian besar jenis turbin seperti Kaplan, Francis, dan turbin reaksi. Komponen ini seperti pipa yang dirancang dengan area yang bertambah secara bertahap yang menghubungkan outlet runner ke tailrace. Tujuannya adalah mengubah energi kinetik air di keluar menjadi tekanan statis. Itu saja untuk posting ini di mana definisi, aplikasi, fungsi, jenis, dan kerja saluran nyerang dibahas.

Semoga Anda mendapat banyak manfaat dari posting ini. Jika demikian, silakan bagikan dengan siswa lain. Terima kasih telah membaca, sampai jumpa lagi!