Panduan Esensial Turbin Impuls: Definisi, Aplikasi, dan Komponen

Turbine impuls adalah salah satu turbine yang paling sederhana di luar sana, diklasifikasikan sebagai turbin air bersama dengan turbin reaksi. Turbine ini dikelompokkan berdasarkan bagaimana energi ditukar antara fluida dan turbine. Mereka dipasang untuk mengubah energi potensial dan energi kinetik aliran air menjadi kerja mekanis. Pembangkit listrik tenaga air secara luas menggunakan turbine impuls dan dapat digunakan untuk pompa air.

Hari ini Anda akan mengetahui definisi, aplikasi, fungsi, komponen, diagram, jenis, dan prinsip kerja turbine impuls. Anda juga akan mengetahui keuntungan dan kerugian turbine impuls ini dalam aplikasi yang berbeda.

Apa itu Turbine Impuls?

Turbine impuls adalah perangkat yang menggunakan energi kinetik fluida untuk memukul blader melalui nozzle. Dalam turbine ini, sekumpulan mesin berputar beroperasi pada tekanan atmosfer. Mereka cocok untuk head tinggi dan debit rendah. Turbine impuls bekerja berdasarkan perubahan vektor kecepatan, yaitu, energi potensial air (atau sumber fluida lain, misalnya, uap) tergantung pada ketinggian air terjun diubah menjadi energi kinetik oleh satu atau lebih nozzle.

Saat air memukul blader turbine pada kecepatan tinggi menyebabkan turbine berputar dan poros yang terhubung ke generator akan memungkinkan listrik dihasilkan. Ini menjadikannya cocok untuk mengekstrak energi dari kondisi head tinggi dan debit rendah.

Turbine impuls ada tiga jenis, Pelton, Turgo, dan Cross-flow. Konstruksi turbin Pelton dan Turgo sangat mirip. Namun, turbine Cross-flow adalah versi modifikasi dari turbine impuls, diklasifikasikan sebagai turbine impuls. Ini karena rotasi runner pada tekanan atmosfer dan bukan sebagai turbine terendam.

Aplikasi Turbine Impuls

Aplikasi turbine impuls secara luas digunakan untuk generasi daya listrik. Faktanya, sebagian besar daya listrik di dunia dihasilkan oleh turbo generator.

Mesin utama transbordir angkasa menggunakan turbopump (mesin yang terdiri dari pompa yang didorong oleh mesin turbine) untuk memberi bahan bakar (oksigen cair dan hidrogen cair) ke ruang pembakaran mesin.

Turbine air digunakan dalam pembangkit listrik tenaga air. Mereka menggunakan air sebagai fluida kerjanya. Terakhir,

Turbine uap digunakan dalam pembangkit listrik nuklir dan termal. Air dipanaskan untuk membentuk uap kemudian mengalir melalui turbine untuk menghasilkan listrik.

Catatan: fungsi utama turbine impuls adalah untuk generasi daya dan pompa air.

Komponen Turbine Impuls

Berikut adalah komponen utama turbine impuls beserta fungsinya:

Runner:

Bagian ini dalam turbine impuls seperti cakram bundar yang berisi sejumlah blader lengkung yang terpasang padanya. Ada poros silinder di tengah yang terbuat dari stainless steel sama seperti runner. Nah, runner dapat dibuat dari cast iron ketika head aliran lebih rendah.

Ember:

Ember seperti sekelompok cangkir berbentuk sendok yang dipasang di sekitar runner untuk bertukar energi antara fluida dan turbine. Fluida dengan kecepatan tinggi memukul ember ini setelah keluar dari nozzle, menyebabkan blader turbine berputar dan keluar dari tepi luar ember. Desain turbine akan menentukan perubahan arah fluida saat keluar dibandingkan dengan sudut impact. Momentum terbesar diperoleh pada sudut 180 derajat.

Nozzle:

Fungsi nozzle dalam turbine impuls adalah untuk menyesuaikan, memodifikasi, dan memancarkan aliran fluida untuk memukul ember. Ini adalah bagian penting dari turbine ini yang menyebabkan perubahan tekanan dan memungkinkan head aliran diubah menjadi energi kinetik. Sebagian yang disebut spear dalam perangkat ini digunakan untuk menyesuaikan volume jet air yang mencapai ember. Nozzle ini dirancang dari tungsten carbide, yang sangat keras dan dapat menahan partikel erosi.

Casing:

Casing dalam turbine impuls berfungsi sebagai perisai di atas turbine untuk mencegah air meluap. Ini juga mengarahkan air ke spillway, yang ada untuk air tambahan untuk melindungi integritas struktural bendungan. Umumnya, bagian ini diproduksi dengan cast iron.

Penstock:

Bagian ini digunakan luas di pembangkit listrik tenaga air sebagai pipa dan saluran yang menyampaikan air dari bendungan dan waduk ke turbine. Air mengalir di dalamnya pada tekanan yang sangat tinggi. Penstock biasanya terbuat dari baja

Diagram turbine impuls:

Jenis Turbine Impuls

Berikut adalah berbagai jenis turbine impuls yang digunakan di pembangkit listrik tenaga air beserta kerjanya:

Pelton:

Turbine Pelton memiliki komponen utamanya runner, nozzle, dan deflector. Digunakan untuk ketinggian jatuh air yang tinggi. Satu atau lebih nozzle (hingga 6) membantu mengubah head air menjadi aliran kecepatan tinggi. Saat aliran air, sebaliknya, daya turbine dikontrol dengan mengatur jumlah aliran air.

Sistem memiliki serangkaian ember simetris di sekitar runner silinder turbine. Desain dan bentuk ember ini menyebabkan jet air memukul tengah ember dan keluar dari kedua sisi. Keluaran ini terjadi dengan cara yang air yang keluar dari ember tidak memukul yang berikutnya, resulting in a brake. Sumbu roda turbine dapat dipasang secara vertikal atau horizontal. Untuk daya tinggi, efisiensi, dan jumlah nozzle yang lebih tinggi, poros roda selalu vertikal, dan generator dipasang di atas turbine.

Deflector terletak antara runner dan nozzle. Ini membantu mencegah air menyemprot dari nozzle ke ember ketika beban tiba-tiba dilepaskan dari turbine. Ini meningkatkan kecepatan rotasinya. Terakhir, spear digunakan untuk menghentikan aliran air.

Diagram turbine impuls Pelton:

Turgo:

Tipe turbine impuls Turgo bekerja serupa dengan Pelton. Perbedaan utamanya adalah jet air memukul ember secara miring (sekitar 20 derajat). Ini karena bentuk ember lebih rumit dan lebih sulit diproduksi. Turbine Turgo memiliki specific speed yang lebih tinggi daripada Pelton. Keuntungan dari tipe turbine impuls ini adalah jet yang lebih besar dan ukuran mesin yang lebih kecil dibandingkan Pelton untuk daya yang sama. Pembangkit listrik tenaga air kecil menggunakan turbine ini.

Diagram turbine impuls Turgo:

Cross-flow:

Jenis turbine ini adalah modifikasi dari turbine impuls yang sering digunakan di pembangkit listrik tenaga air kecil. Seperti turbine impuls, rotor berputar di udara dan tidak terendam sepenuhnya seperti turbine reaksi. Manfaat turbine ini termasuk operasi dalam berbagai rentang debit aliran, head, dan sebaliknya daya. Selanjutnya, dapat beradaptasi dengan baik dengan perubahan aliran sambil menyimpan efisiensi. Ada sistem kontrol khusus yang dapat menyesuaikan bagian aktif dari turbine sesuai dengan jumlah aliran air.

Diagram turbine cross-flow:

Prinsip Kerja Turbine Impuls

Kerja turbine impuls berbeda karena ada berbagai jenis di luar sana. Nah, saat menjelaskan berbagai jenis saya menyebutkan bagaimana mereka bekerja. Umumnya, dalam proses generasi daya di turbine impuls, langkah-langkah berikut harus diselesaikan.

• Air yang tersimpan mengalir dari sumber di aliran hulu melalui Penstock untuk diantar ke nozzle.
• Energi potensial air di dalam nozzle diubah menjadi energi kinetik dan diinjeksikan ke blader atau ember; sehingga runner berputar.
• Ada mekanisme untuk mengontrol aliran air yang diinjeksikan ke runner. Spear biasanya memainkan peran penting dalam proses ini.
• Generator yang terpasang pada poros mengubah energi mekanis menjadi energi listrik.

Tonton video di bawah untuk mempelajari lebih lanjut tentang kerja turbine impuls:

Keuntungan dan Kerugian Turbine Impuls

Keuntungan:

Berikut adalah manfaat turbine impuls dalam aplikasi yang berbeda.

• Mudah dipelihara.
• Konstruksi sederhana.
• Efisiensi kerja tinggi.
• Dapat bekerja pada tekanan atmosfer.
• Kecepatan rotasinya tinggi.

Kerugian:

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

• Menggunakan banyak ruang karena ukurannya.
• Biaya pemasangan tinggi.
• Efisiensi kerja menurun seiring waktu.
• Tidak cocok untuk debit aliran tinggi.
• Ideal hanya untuk discharge rendah.
• Memerlukan head tinggi yang sulit dikelola.

Kesimpulan

Turbine impuls adalah jenis khusus dari turbine untuk generasi daya dan pompa air. Mereka ada tiga jenis termasuk Pelton, Turgo, dan cross-flow. itulah semua posting ini di mana definisi, aplikasi, fungsi, komponen, diagram, dan kerja turbine impuls dijelaskan. Keuntungan dan kerugiannya juga disebutkan.

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