Fakta Penting tentang Turbin Gas: Definisi, Penggunaan, dan Komponen

Turbin gas telah digunakan sejak 1939 untuk generasi listrik. Hari ini, ini adalah salah satu teknologi pembangkit listrik yang paling banyak digunakan. Turbin gas dikenal sebagai mesin pembakaran dalam (IC) yang memungkinkan campuran udara-bahan bakar untuk menghasilkan gas panas yang memutar turbine untuk menghasilkan daya. Proses ini umum dalam mesin jet, mesin pembakaran dalam otomotif, kapal, lokomotif, dan lain-lain.

Hari ini Anda akan mengetahui definisi, aplikasi, fungsi, komponen, diagram, jenis, dan prinsip kerja turbin gas. Anda juga akan mengetahui keuntungan dan kerugian 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 mekanis. Energi mekanis yang dihasilkan oleh poros turbine kemudian ditransfer melalui gearbox ke poros generator. Jadi, daya listrik dihasilkan. Turbin gas tidak dinamai demikian karena bahan bakar, tetapi karena produksi gas panas selama pembakaran bahan bakar. Berbagai bahan bakar termasuk minyak bakar, gas alam, dan bahan bakar sintetis dapat digunakan. Dalam prosesnya, pembakaran terjadi secara intermiten, yaitu, ini adalah proses kontinu.

Turbin gas juga disebut combustion turbine dan adalah jenis mesin pembakaran dalam kontinu. Elemen fungsional utamanya meliputi kompresor gas berputar di aliran hulu, combustor, dan turbine di aliran hilir pada poros yang sama dengan kompresor. Sebuah komponen sering digunakan dalam turbin gas untuk meningkatkan efisiensi dan mengubah daya menjadi bentuk mekanis atau listrik. Ini juga membantu mencapai rasio dorong-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 turbine. Daya akhir dapat digunakan untuk menggerakkan pompa generator, propeller, atau dalam kasus pesawat jet murni.

Aplikasi Turbin Gas

Turbin gas dapat digunakan untuk menggerakkan pesawat, kereta, kapal, generator listrik, pompa, kompresor gas, tangki, dll. Mari kita masuk lebih dalam ke dalam berbagai aplikasi turbin gas.

• Pembangkit listrik – Selain penerbangan, industri listrik secara luas menggunakan turbin gas. Meskipun turbin uap juga dapat digunakan.
• Penggunaan industri
• Propulsi laut
• Propulsi lokomotif
• Propulsi otomotif

Mesin turbin gas digunakan sebagai plant “peak load” menengah untuk beroperasi secara intermiten selama durasi singkat permintaan daya tinggi pada sistem listrik.

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

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

Catatan: fungsi utama turbin gas adalah untuk menghasilkan daya mekanis dan listrik.

Komponen Turbin Gas

Berikut adalah komponen turbin gas:

Kompresor:

Kompresor yang digunakan sebagai komponen turbin gas ada berbagai jenis, yang sebelumnya menggunakan kompresor sentrifugal. Desainnya relatif sederhana dan murah. Mereka terbatas pada rasio tekanan rendah dan tidak dapat dibandingkan dengan kompresor aliran axial modern ketika berkaitan dengan efisiensi. Kompresor sentrifugal masih digunakan saat ini di unit industri kecil.

Ruang pembakaran:

Dalam sistem ini, ada dua aliran udara yang datang dari kompresor. Aliran yang lebih kecil diumpankan secara terpusat ke daerah di mana bahan bakar yang diatomisasi diinjeksikan dan dibakar dengan nyala yang dipertahankan oleh hambatan yang menghasilkan turbulensi. Aliran lainnya yang dikenal sebagai aliran pendingin kemudian diumpankan ke dalam ruang melalui lubang bersama dengan “combustion liner” (sejenis cangkang). Ini membantu mengurangi suhu keseluruhan ke level yang sesuai untuk inlet turbine.

Turbine:

Komponen turbin gas ini biasanya berdasarkan prinsip reaksi dengan gas panas yang melepas melalui hingga delapan tahap. Ini menggunakan turbine satu- atau dua-spooled. Dalam turbine ini, beban eksternal dioperasikan, sebagian ekspansi terjadi di dalam turbine tekanan tinggi. Turbine tekanan tinggi ini hanya menggerakkan kompresor sementara ekspansi yang tersisa terjadi di dalam turbine bebas terpisah yang terhubung ke beban.

Kontrol dan start-up:

Mesin turbin gas yang mengoperasikan generator listrik, kecepatan perlu dikontrol dan harus konstan terlepas dari beban listrik. Mengurangi aliran bahan bakar dalam sistem ini akan menurunkan suhu exit ruang pembakaran. Karena ini, enthalpy drop yang tersedia untuk turbine meskipun efisiensi turbine sedikit berkurang. Kontrol dalam mesin turbin gas pesawat lebih sulit dikontrol.

Pertimbangan desain lainnya:

Dengan desain mesin turbin gas modern, bagian fungsional ekstra dapat ditambahkan untuk meningkatkan efisiensi mereka.

Diagram mesin turbin gas:

Jenis Turbin Gas

Berikut adalah berbagai jenis turbin gas yang ada:

Turbojet:

Jenis turbin gas ini tidak terlalu kompleks daripada semua mesin turbin pesawat. Dalam kerjanya, empat bagian dicapai: kompresor, ruang pembakaran bagian turbine, dan exhaust. Turbojet telah tersedia selama bertahun-tahun, dikembangkan di Jerman dan Inggris sebelum Perang Dunia II. Dalam jenis turbojet turbin gas, udara dilewatkan dengan laju kecepatan tinggi ke ruang pembakaran. Ruang ini memungkinkan bahan bakar masuk dan mengandung pengapian. Turbine didorong oleh udara yang melepas, yang dorong dari gas exhaust yang dipercepat.

Turboprop:

Dalam mesin turbin gas tipe turboprop, propeller dioperasikan melalui gear pengurangan, yang memberikan performa propeller optimal pada rpm lebih lambat. Ini membantu mencapai efisiensi bahan bakar dan performa yang lebih besar pada kecepatan udara lebih lambat, menjadikan turboprop pilihan yang lebih baik untuk mesin pesawat termasuk, pesawat kecil, pesawat komuter, pesawat cargot, dan penggunaan pertanian. Perhatikan, propeller kurang efisien seiring bertambahnya kecepatan pesawat, menjadikannya cocok untuk pesawat yang tidak bepergian pada kecepatan lebih tinggi.

Turbofan:

Turbofan adalah mesin turbin pesawat yang mengalihkan aliran udara sekunder di sekitar ruang pembakaran, menciptakan dorong tambahan. Jenis turbofan mesin turbin gas adalah versi modern yang ditemukan pada pesawat transportasi cepat dan pesawat tempur.

Turboshaft (afterburning turbojet):

Jenis mesin turbin gas ini digunakan terutama dalam pesawat tempur. Ini mencakup afterburner dalam turbojet inti sehingga sebagian energi dari exhaust dapat digunakan untuk memutar turbine. Bahan bakar tambahan diinjeksikan ke dalam aliran exhaust whenever afterburner menyala, menghasilkan dorong tambahan. Ini tidak menghasilkan kecepatan tambahan untuk pesawat dan membakar lebih banyak bahan bakar daripada pesawat turbojet tradisional.

Prinsip Kerja Turbin Gas

Kerja turbin gas tidak terlalu kompleks dan dapat dengan mudah dipahami. Ini beroperasi dengan siklus intake, kompresi, ekspansi, dan exhaust. Biasanya, dalam turbin gas apa pun, udara dikompresi oleh kompresor dan kemudian dijalankan melalui ruang pembakaran. Bahan bakar terus-menerus dibakar untuk pemrosesan gas tekanan dan suhu tinggi. Gas udara/bahan bakar dibakar (dinyalakan) dan ekspansi terjadi, sehingga menghasilkan energi rotasi yang digunakan oleh kompresor pada tahap sebelumnya. Energi yang tersisa digunakan oleh output shaft.

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

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

Dalam beberapa langkah biar saya jelaskan bagaimana turbin gas menghasilkan listrik. Nah, ini melalui proses yang sama yang disebutkan di atas tetapi masih perlu mengklarifikasi bagaimana listrik diciptakan. Untuk listrik dihasilkan, turbin gas memanaskan campuran udara/bahan bakar pada suhu sangat tinggi, menyebabkan blader turbine berputar. Turbine yang berputar menggerakkan generator yang mengubah energi menjadi listrik. Turbin gas dapat digabungkan dengan turbin uap, dalam plant combined-cycle untuk menghasilkan daya yang sangat efisien. Mudah kan! Berikut langkah-langkahnya:

• Campuran udara-bahan bakar meledak.
• Gas panas memutar blader turbine.
• Drive shaft berputar bersama dengan blader.
• Rotasi turbine menggerakkan generator.
• Magnet generator menyebabkan elektron bergerak dan menciptakan listrik.

Keuntungan dan Kerugian Turbin Gas

Keuntungan:

Berikut adalah manfaat mesin turbin gas dalam aplikasi yang berbeda:

• Rasio daya-berat sangat tinggi dibandingkan mesin bergerak bolak-balik.
• Lebih kecil daripada sebagian besar mesin bergerak bolak-balik dengan daya rating yang sama.
• Beberapa bagian bergerak
• Rotasi mulus poros utama
• Getaran lebih sedikit daripada mesin bergerak bolak-balik.
• Sisa panas hampir sepenuhnya disipasi di exhaust.
• Tekanan pembakaran puncak rendah pada mesin bergerak bolak-balik.
• Biaya dan konsumsi minyak pelumas rendah.
• Berbagai jenis bahan bakar dapat digunakan untuk operasi.
• Pemanasan tidak diperlukan setelah start.
• Biaya awal lebih rendah.
• Memerlukan ruang lebih sedikit.

Kerugian:

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

• Biaya mesin tinggi karena bahan ekskotis.
• Startup lebih lama
• Kurang responsif terhadap perubahan permintaan daya.
• Efisiensi inherent lebih rendah.

Kesimpulan

Mesin turbin gas dikenal luas untuk aplikasi penerangan, faktanya, berbagai jenis turbine yang tercantum di atas digunakan dalam penerbangan. Turbin gas menawarkan manfaat yang baik dalam sebagian besar situasi dan menggunakan energi kimia untuk kerjanya. Itu saja untuk artikel ini, di mana kami menjelaskan definisi, aplikasi, fungsi, komponen, diagram, jenis, dan kerja turbin gas. Kami juga membahas keuntungan dan kerugiannya.

Semoga Anda menikmati bacaan, jika demikian, silakan bagikan dengan siswa lain. Terima kasih telah membaca, sampai jumpa lagi!