Hal-hal yang perlu Anda ketahui tentang turbin gas

Turbin gas telah digunakan sejak tahun 1939 untuk pembangkit listrik. Saat ini, ini adalah salah satu teknologi pembangkit listrik yang paling banyak digunakan. Turbin gas dikenal sebagai mesin pembakaran internal (IC) yang memungkinkan campuran udara-bahan bakar menghasilkan gas panas yang memutar turbin untuk menghasilkan tenaga. Proses ini biasa terjadi pada mesin jet, mesin pembakaran internal mobil, kapal, lokomotif, dll.

Hari ini Anda akan mengenal definisi, aplikasi, fungsi, komponen, diagram, jenis, dan prinsip kerja turbin gas. Anda juga akan mengetahui kelebihan dan kekurangan turbin gas ini.

Apa itu turbin gas?

Turbin gas adalah perangkat mekanis yang mengubah energi kimia bahan bakar, yaitu gas alam atau bahan bakar serupa menjadi energi mekanik. Energi mekanik yang dihasilkan oleh poros turbin kemudian ditransfer melalui gearbox ke poros generator. Dengan demikian, daya listrik yang dihasilkan. Turbin gas dinamai demikian bukan karena bahan bakarnya, tetapi karena produksi gas panas selama pembakaran bahan bakar. Bahan bakar yang berbeda termasuk bahan bakar minyak, gas alam, dan bahan bakar sintetis dapat digunakan. Dalam prosesnya, pembakaran terjadi secara berselang-seling, yaitu proses yang terus menerus.

Turbin gas juga disebut turbin pembakaran dan merupakan jenis mesin pembakaran terus menerus dan internal. Elemen fungsional utamanya termasuk kompresor gas berputar hulu, ruang bakar, turbin hilir pada poros yang sama dengan kompresor. Sebuah komponen sering digunakan dalam turbin gas untuk meningkatkan efisiensi dan mengubah daya menjadi bentuk mekanik atau listrik. Ini juga membantu mencapai rasio dorong-terhadap-berat yang lebih besar dalam mesin afterburning.

Selain itu, turbin gas dapat dikatakan sebagai mesin pembakaran dalam yang menggunakan gas sebagai fluida kerjanya untuk memutar turbin. Daya akhir dapat digunakan untuk menggerakkan pompa generator, baling-baling, atau dalam kasus mesin pesawat jet murni.

Aplikasi turbin gas

Turbin gas dapat digunakan untuk menggerakkan pesawat, kereta api, kapal, generator listrik, pompa, kompresor gas, tangki, dll. Sekarang mari kita bahas lebih dalam tentang berbagai aplikasi turbin gas.

• Pembangkit tenaga listrik – Selain penerbangan, industri tenaga listrik banyak menggunakan turbin gas. Meskipun turbin uap juga dapat digunakan.
• Kegunaan industri
• Propulsi laut
• Propulsi lokomotif
• Propulsi otomotif

Mesin turbin gas digunakan sebagai pembangkit “beban puncak” berukuran sedang untuk berjalan sebentar-sebentar selama durasi singkat permintaan daya tinggi pada sistem kelistrikan.

Turbin gas digunakan untuk memompa gas alam melalui pipa, di mana sebagian kecil dari gas yang dipompa digunakan sebagai bahan bakar turbin.

Proses pemurnian minyak juga menggunakan sistem ini. Turbin gas portabel kecil dengan kompresor sentrifugal digunakan untuk mengoperasikan pompa.

Catatan :fungsi utama turbin gas adalah menghasilkan tenaga mekanik dan listrik.

Komponen turbin gas

Di bawah ini adalah komponen turbin gas:

Kompresor:

Kompresor yang digunakan sebagai komponen turbin gas bermacam-macam jenisnya, yang sebelumnya menggunakan kompresor sentrifugal. Desainnya relatif sederhana dan murah. Mereka terbatas pada rasio tekanan rendah dan tidak dapat dibandingkan dengan kompresor aliran aksial modern dalam hal efisiensi. kompresor sentrifugal masih digunakan saat ini di unit industri kecil.

Ruang pembakaran:

Dalam sistem ini, ada dua aliran udara yang berasal dari kompresor. Aliran yang lebih kecil diumpankan secara terpusat ke wilayah di mana bahan bakar yang diatomisasi disuntikkan dan dibakar dengan nyala api yang ditahan oleh penghalang yang menghasilkan turbulensi. Aliran lain yang dikenal sebagai aliran yang lebih dingin kemudian dimasukkan ke dalam ruang melalui lubang bersama dengan "liner pembakaran" (semacam cangkang). Ini membantu mengurangi suhu keseluruhan ke tingkat yang sesuai untuk saluran masuk turbin.

Turbin:

Komponen turbin gas ini biasanya didasarkan pada prinsip reaksi dengan gas panas yang mengembang hingga delapan tahap. Ini menggunakan turbin satu atau dua spool. Pada turbin ini beban luar digerakkan, sebagian ekspansi terjadi pada turbin tekanan tinggi. Turbin bertekanan tinggi ini hanya menggerakkan kompresor sementara ekspansi lainnya berlangsung di turbin terpisah dan bebas yang terhubung ke beban.

Kontrol dan mulai:

Sebuah mesin turbin gas yang menggerakkan generator listrik, kecepatannya harus dikendalikan dan harus konstan terlepas dari beban listriknya. Pengurangan aliran bahan bakar pada sistem ini akan menurunkan temperatur keluar ruang bakar. Karena itu, penurunan entalpi tersedia untuk turbin meskipun efisiensi turbin sedikit berkurang. Kontrol di mesin turbin gas pesawat lebih sulit dikendalikan.

Pertimbangan desain lainnya:

Dengan desain mesin turbin gas modern, suku cadang fungsional tambahan dapat ditambahkan untuk meningkatkan efisiensinya.

Diagram mesin turbin gas:

Jenis turbin gas

Di bawah ini adalah berbagai jenis turbin gas di luar sana:

Turbojet:

Jenis turbin gas ini kurang kompleks daripada semua mesin turbin pesawat. Dalam kerjanya, diperoleh empat bagian:kompresor, bagian turbin ruang bakar, dan knalpot. Turbojet telah tersedia selama beberapa dekade sekarang, dikembangkan di Jerman dan Inggris sebelum Perang Dunia II. Pada turbin gas jenis turbojet, udara dilewatkan dengan kecepatan tinggi ke dalam ruang bakar. Ruang ini memungkinkan bahan bakar masuk ke dalamnya dan berisi penyala. Turbin digerakkan oleh udara yang mengembang, yang didorong dari gas buang yang dipercepat.

Turboprop:

Pada jenis mesin turbin gas turboprop, baling-baling digerakkan melalui roda gigi reduksi, yang memberikan kinerja baling-baling yang optimal pada kecepatan rpm yang lebih lambat. Ini membantu mencapai efisiensi bahan bakar dan kinerja yang lebih besar pada kecepatan udara yang lebih lambat, menjadikan turboprop sebagai pilihan yang lebih baik untuk mesin pesawat termasuk, pesawat kecil, pesawat komuter, pesawat kargo, dan penggunaan pertanian. Perhatikan, baling-baling menjadi kurang efisien seiring dengan meningkatnya kecepatan pesawat, sehingga cocok untuk pesawat yang tidak melaju dengan kecepatan lebih tinggi.

Turbofan:

Turbofan adalah mesin turbin pesawat yang mengalihkan aliran udara sekunder di sekitar ruang bakar, membuat kepercayaan tambahan untuk diciptakan. Jenis mesin turbin gas turbofan adalah versi modern yang ditemukan pada transportasi berkecepatan tinggi dan pesawat tempur.

Turboshaft (turbojet afterburning):

Jenis mesin turbin gas ini digunakan terutama di jet tempur. Ini termasuk afterburner dalam turbojet inti sehingga sebagian energi dari knalpot dapat digunakan untuk memutar turbin. Bahan bakar tambahan disuntikkan ke aliran gas buang setiap kali afterburner menyala, menghasilkan daya dorong ekstra. Ini tidak menghasilkan kecepatan tambahan untuk pesawat dan membakar lebih banyak bahan bakar daripada pesawat turbojet tradisional.

Prinsip kerja turbin gas

Cara kerja turbin gas tidak terlalu rumit dan dapat dengan mudah dipahami. Ini beroperasi dengan siklus masuk, kompresi, ekspansi, dan buang. Biasanya, di setiap turbin gas, udara dikompresi oleh kompresor dan kemudian didorong melalui ruang bakar. Bahan bakar terus dibakar untuk pemrosesan gas suhu tinggi dan tekanan tinggi. Gas udara/bahan bakar dibakar (dinyalakan) dan terjadi pemuaian, sehingga menghasilkan energi putar yang digunakan oleh kompresor pada tahap sebelumnya. Energi yang tersisa digunakan oleh poros keluaran.

Tonton di bawah untuk mempelajari lebih lanjut cara kerja turbin gas:

https://www.youtube.com/watch?v=t7N1kKz5faM

Dalam beberapa langkah izinkan saya menjelaskan bagaimana turbin gas menghasilkan listrik. Nah, itu mengalami proses yang sama yang disebutkan di atas tetapi masih perlu mengklarifikasi bagaimana listrik dibuat. Untuk menghasilkan listrik, turbin gas memanaskan campuran udara/bahan bakar pada suhu yang sangat tinggi, menyebabkan bilah turbin berputar. Turbin berputar menggerakkan generator yang mengubah energi menjadi listrik. Turbin gas dapat dikombinasikan dengan turbin uap, dalam pembangkit listrik siklus gabungan untuk menghasilkan daya yang sangat efisien. Mudah kan! Berikut langkah-langkahnya:

• Campuran udara-bahan bakar menyala.
• Gas panas memutar bilah turbin.
• Poros penggerak berputar bersama dengan bilahnya.
• Rotasi turbin menggerakkan generator.
• Magnet generator menyebabkan elektron bergerak dan menghasilkan listrik.

Keuntungan dan kerugian turbin gas

Keuntungan:

Di bawah ini adalah manfaat mesin turbin gas dalam berbagai aplikasinya:

• Rasio power-to-weight sangat tinggi dibandingkan dengan mesin reciprocating.
• Lebih kecil dari kebanyakan mesin bolak-balik dengan peringkat daya yang sama.
• Lebih sedikit bagian yang bergerak
• Rotasi poros utama yang mulus
• Lebih sedikit getaran dibandingkan mesin reciprocating.
• Panas limbah dibuang hampir seluruhnya di knalpot.
• Tekanan pembakaran puncak rendah pada mesin bolak-balik.
• Biaya dan konsumsi minyak pelumas rendah.
• Berbagai bahan bakar dapat digunakan untuk operasi.
• Pemanasan tidak diperlukan setelah memulai.
• Biaya awal lebih murah.
• Membutuhkan lebih sedikit ruang.

Kekurangan:

Meskipun keuntungan yang baik dari mesin turbin gas, beberapa keterbatasan masih terjadi. Di bawah ini adalah kelemahan turbin gas dalam berbagai aplikasinya.

• Biaya mesin mahal karena bahan yang eksotis.
• Mulai lebih lama
• Kurang responsif terhadap perubahan permintaan daya.
• Efisiensi bawaan lebih rendah.

Kesimpulan

Mesin turbin gas dikenal luas untuk aplikasi penerbangan, pada kenyataannya berbagai jenis turbin yang tercantum di atas digunakan dalam penerbangan. Turbin gas menawarkan manfaat yang baik dalam kebanyakan situasi dan menggunakan energi kimia untuk kerjanya. Itu saja untuk artikel ini, di mana kami menjelaskan definisi, aplikasi, fungsi, komponen, diagram, jenis, dan cara kerja turbin gas. Kami juga membahas kelebihan dan kekurangannya.

Saya harap Anda menikmati bacaannya, jika demikian, silakan bagikan dengan siswa lain. Terima kasih telah membaca, sampai jumpa lagi!