Turbin Reaksi dalam Pembangkit Listrik Air: Cara Kerja dan Manfaat

Sebagai jenis turbin khusus yang digunakan dalam pembangkit listrik air, turbin reaksi digunakan di seluruh dunia untuk generasi listrik. Diperkirakan sekitar 60% turbin yang digunakan dalam pembangkit listrik air adalah turbin reaksi, meskipun masih bersaing dengan turbin impuls. Turbin reaksi terdiri dari baris blader tetap dan baris blader bergerak. Blader tetap bertindak sebagai nozzle dan blader bergerak bergerak sebagai respons dari impuls uap yang diterima (disebabkan oleh perubahan momentum). Juga, sebagai respons dari ekspansi dan percepatan uap relatif terhadap mereka, masih bertindak sebagai nozzle. Ini akan dijelaskan lebih lanjut, ikuti saya!

Hari ini Anda akan mengetahui definisi, aplikasi, fungsi, komponen, diagram, jenis, dan prinsip kerja turbin reaksi. Anda juga akan mengetahui keuntungan dan kerugian turbin reaksi ini.

Apa itu Turbin Reaksi?

Turbin reaksi bekerja dengan hukum gerak Newton ketiga (tindakan dan reaksi sama besar dan berlawanan). Sistem menghasilkan torsi sebagai respons dari tekanan dan bobot fluida. Dalam kerjanya, air pertama kali memukul blader tetap lalu memukul nozzle.

Dalam turbin reaksi, jumlah energi potensial dan energi kinetik air akibat tekanan dan kecepatan, masing-masing menyebabkan blader turbine berputar. Seluruh tubuh turbine ini terendam dalam air dan perubahan tekanan air bersama dengan energi kinetik air menyebabkan pertukaran daya. Aplikasi turbin reaksi biasanya pada head yang lebih rendah dan debit aliran yang lebih tinggi daripada tipe impuls.

Blader turbine atau blader impeller dirancang untuk dapat menghasilkan gaya di satu sisi ketika air mengalir melalui itu seperti airfoil. Dalam pesawat, gaya yang dihasilkan oleh airfoil bertanggung jawab untuk pengangkatnya. Demikian pula, di sini, gaya menyebabkan blader berputar.

Berbagai jenis turbin reaksi memiliki kondisi operasi ideal masing-masing. Contohnya:

• Turbine Pelton disukai di mana debit rendah dapat diperoleh dan head tinggi (80-1600m) tersedia.
• Turbine Kaplan memerlukan debit tinggi bersama dengan head rendah atau sedang (2-70m).
• Turbine Francis bekerja pada debit sedang dan head sedang. Turbine Francis adalah kombinasi turbin impuls dan reaksi.

Turbine Francis adalah turbin yang paling banyak digunakan karena menawarkan efisiensi tertinggi dan juga dapat bekerja dalam berbagai kondisi operasi yang luas.

Aplikasi Turbin Reaksi

Berbagai aplikasi turbin reaksi meliputi hal-hal berikut:

• Pabrik angin untuk menghasilkan listrik.
• Juga, untuk generasi listrik dalam pembangkit listrik air.
• Turbin reaksi digunakan untuk mendapatkan output daya maksimum dari head air rendah yang tersedia dan kecepatan tinggi.

Catatan: fungsi utama turbin reaksi adalah untuk generasi daya.

Komponen Turbin Reaksi

Berikut adalah komponen utama turbin reaksi dan fungsinya.

Spiral casing:

Komponen ini dari turbin reaksi memiliki area penampang yang menurun secara seragam, di sepanjang lingkaran. Area penampang yang menurun ini memastikan kecepatan seragam air yang memukul blader runner. Ada pembukaan untuk aliran air ke blader runner dari awal casing, menyebabkan tekanan menurun saat berjalan bersama casing. Pengurangan area penampangnya di sepanjang lingkaran untuk membuat tekanan seragam, oleh karena itu, momentum atau kecepatan seragam yang memukul blader runner.

Guide vanes:

Guide vanes dipasang dalam spiral casing untuk memastikan air yang memukul blader runner memiliki arah di sepanjang panjang sumbu turbine. Jika tidak, aliran akan sangat berputar saat bergerak melalui spiral casing, membuatnya tidak cukup efisien untuk memutar blader runner. Dalam turbin modern, sudut guide vanes ini dapat disesuaikan, sehingga debit aliran air dapat disesuaikan.

Runner blades:

Runner blades adalah komponen penting dari turbin reaksi. Faktanya, dianggap sebagai jantung turbin reaksi. Bentuk runner blades menggunakan energi tekanan air untuk menjalankan turbin. Desainnya sangat penting dan memainkan peran utama dalam menentukan efisiensi turbin. Dalam versi modern, blader ini dapat memitch tentang sumbu mereka, sehingga gaya tekanan yang bekerja pada mereka dapat bervariasi sesuai dengan beban dan tekanan yang tersedia.

Draft tube:

Draft tube menghubungkan exit runner ke tailrace, dengan area penampang yang meningkat di sepanjang panjangnya. Air yang keluar dari runner blades berada pada tekanan yang cukup rendah, area penampang yang meluasnya memulihkan tekanan saat mengalir menuju tailrace.

Diagram turbin reaksi:

Jenis Turbin Reaksi

Berikut adalah berbagai jenis turbin reaksi

Propeller turbines:

Jenis turbin reaksi propeller biasanya memiliki jalur aliran 3 hingga 6 blader, dengan air dalam kontak konstan dengan semua blader. Turbine propeller hanya dapat dipasang di tempat di mana beban dan ketinggian konstan. Kurva efisiensi energi mereka sangat puncak di bawah beban parsial. Artinya, performa buruk dalam sistem.

Turbine Kaplan dapat mencapai tingkat efisiensi tinggi di bawah berbagai kondisi beban dengan menyesuaikan blader dengan benar selama operasi. Ini karena sudut blader dapat disesuaikan dengan daya yang diperlukan.

Francis turbines:

Jenis turbin reaksi ini adalah versi modifikasi dari turbin propeller, karena air mengalir secara radial dan aksial ke dalam runner. Dalam kerjanya, saluran aliran umumnya ditempatkan dalam housing spiral dengan influence blader internal yang dapat disesuaikan.

Jenis turbin reaksi ini memiliki rotor yang mempunyai sembilan atau lebih blader tetap. Air memulai langsung di atas dan di sekitar runner, lalu jatuh dan berputar.

Gravity turbines:

Jenis turbin reaksi ini mengubah gaya gravitasi menjadi gaya rotasi. Jadi, dalam kerjanya, energi kinetik gaya gravitasi diubah menjadi listrik.

Bulb turbines:

Jenis turbin bulb adalah varian dari turbin propeller. Generator turbin bulb tertutup dan diensap dalam housing baja watertight yang aerodinamis yang terletak di pusat saluran. Generator ini didorong melalui propeller variabel pitch di ujung downstream dari valve. Arah air masuk dan keluar sistem hampir tidak berubah atau sangat sedikit. Kepadatanannya menawarkan lebih banyak fleksibilitas dalam desain powerhouse.

Straflo turbines:

Jenis turbin reaksi ini adalah turbin aksial dengan blader tetap. Generator berada di luar saluran air dan terhubung langsung ke runner turbin.

Tube turbines:

Dalam turbin reaksi ini, garis tekanan diubah arah segera setelah dan sebelum jalur aliran, memungkinkan koneksi lurus ke generator.

Prinsip Kerja Turbin Reaksi

Kerja turbin reaksi tidak terlalu kompleks dan dapat dengan mudah dipahami. Dalam kerjanya, sebuah rotor yang berisi nozzle bergerak yang melepaskan air tekanan tinggi. Saat air keluar dari nozzle, mereka mengalami gaya reaksi yang memutar rotor pada kecepatan sangat tinggi. Juga, gaya reaksi dihasilkan oleh fluida yang bergerak di atas runner blades. Gaya reaksi yang dihasilkan pada runner blades menyebabkan runner berputar. Fluida masuk ke draft tube setelah bergerak melewati runner blades dan akhirnya ke trail race.

Tonton video di bawah untuk mempelajari lebih lanjut tentang kerja turbin reaksi:

Keuntungan dan Kerugian Turbin Reaksi

Keuntungan:

Berikut adalah manfaat turbin reaksi dalam aplikasi yang berbeda:

• Efisiensi hidraulik tinggi.
• Kecepatan kerja tinggi.
• Desain tidak terlalu kompleks.
• Blader memiliki efisiensi tinggi.
• Ruang yang diperlukan lebih sedikit.
• Menggunakan sistem exhaust bebas minyak.
• Portabel dalam ukuran.
• Kampat menggunakan suhu dan tekanan tinggi.

Kerugian:

Meskipun ada keuntungan yang baik dari turbin reaksi, beberapa keterbatalan masih terjadi. Berikut adalah kerugian turbin reaksi dalam aplikasi yang berbeda.

• Memerlukan perawatan tinggi
• Masalah cavitation terjadi.
• Biaya perawatan tinggi.
• Gaya dorong dihasilkan.
• Tidak ada blader simetris.

Kesimpulan

Turbin reaksi bekerja dengan hukum gerak Newton ketiga (tindakan dan reaksi sama besar dan berlawanan). Sistem menghasilkan torsi sebagai respons dari tekanan dan bobot fluida. Dalam kerjanya, air pertama kali memukul blader tetap lalu memukul nozzle. Itu saja untuk posting ini di mana saya membahas definisi, fungsi, aplikasi, komponen, diagram, jenis, dan kerja turbin reaksi. Keuntungan dan kerugian turbin reaksi ini.

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