TURBIN GAS

Teori Dasar Turbin Gas
Turbin gas adalah suatu pengerak mula yang memamfaatkan gas sebagai fluida kerja. Didalam turbin gas energy kinetic dikonfensikan menjadi energy mekanik berupa yang menggerakkan roda turbin sehingga menghasilkan daya dan putaran. Bagian turbin yang berputar disebut rotor atau roda turbin, dan bagian turbin disebut stator atau rumah turbin.
Turbin gas merupakan salah satu komponen dan suatu system turbin gas. Sistem turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen utama yaitu :
- Kompresor
- Ruang bakar
- Dan Sudu turbin

Prinsip Kerja Sistem Turbin Gas
Udara masuk ke kompresor melalui saluran masuk udara ( inlet ). Kompresor ini berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut, akiatnya temperatur udara juga meningkat. Kemudian udara yang telah dikompresi ini masuk kedalam ruang bakar. Didalam ruang bakar udara disemprotkan bahan bakar sehingga bercampur dengan udara tadi dan menyebabkan tejadinya proses pembakaran. Proses pembekaran tersebut berlangsung dalam keadaan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperature. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan melaui suatu nozzle yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu – sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin tersebut digunakan untk memutar kompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik . Sehingga untuk gas sisa dengan sendirinya akan keluar melalui saluran udara.
Pada kenyataannya tidak ada proses yang selalu ideal, tetap ada terjadi proses kerugian yang dpat menurunkan daya yang dihasilkan oleh turbin gas dan berakibat menurunnya performasi turbin itu sendiri. Kerugian – kerugian tersebut dapat terjadi pada tiga komponen system turbin gas , sebab –sebab terjadi kerugian antara lain :
- Adanya gesekan –gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian tekanan ( pressure
losses ) di ruang bakar.
- Adanya kerja yang berlebih waktu proses kompresi yang menyebabkan terjadinya gesekan
antara bantalan turbin dengan udara.
- Berubah nilai cp dan fluida kerja akibat terjadinya perubahan temperature dan perubahan
komposisi kimia dan fluia kerja.
- Adanya mechanical loss.
Untuk memperkecil kerugian yang terjadi, hal yang dapat kita lakukan antara lain dengan perawatan ( maintenance ) yang teratur atau modifikasi peralatan yang ada.
Siklus –Siklus Turbin Gas

Ada tiga siklus turbin gas yang dikenal yaitu :
1. Siklus Ericson
Siklus Ericson adalah siklus mesin kalor yang dapat balik atau secara “ external dapat balik “ /external reversible yang terdiri dari dua proses “ isotermis dapat balik dan dua proses isobar dapt balik. Proses perpindahan panas pada proses isobar terjadi di dalam komponen siklus internal ( regenerator ) sehingga efisiensi termisnya sebagai berikut :
ήth = 1- T1 / Th
Dimana :
T1 = temperature buang
Th = temperature panas

2. Siklus Stirling
Siklus stirling adalah siklus mesin kalor dapat balik secara external dan merupakan satu - satunya siklus daya ideal yang dapt dipakai dalam praktek. Siklus ini terdiri dari proses “ isotermis dapat balik “ dengan volume tetap. Efisiensithermis dari siklus starling sama dengan siklus Ericson.

3. Siklus Brayton
Siklus bryton adalah siklus daya thermodinamika ideal untuk turbin gas dan mesin turbo jet yang merupakan siklus daya utama yang beroperasi sebagai motor bakar maupun mesin pembakaran luar dengan siklus empat proses :
Proses 1 -2
1. Fluida kerja dikompresikan secara “ adipatis dapat balik “ dikompresor.

Proses 2 – 3
2. Proses penambahan panas dalam proses “ isobarik dapat balik “dimana p = pmax dalam ruang
pembakaran atau penukar panas.

Proses 3 -4
3. Gas ber expansi di dalam turbin secara “ adiabatis dapat balik atau isentropis “ dimana
S = S max

Proses 4 -1
4. Proses pembuangan gas panas sisa dalam proses “ isobarik dapat balik “ dimana P = Pmin


Klasifikasi Turbin Gas
Turbin gas dapat dibedakan berdasarkan siklusnya, kontruksi poros dan lainnya. Menurut siklusnya turbin gas terdiri dari :
- Turbin gas siklus tertutup (close cycle )
- Turbin gas siklus terbuka ( open cycle )
Perbedaan dari kedua tipe ini adalah berdasarkan siklus fluida kerja. Pada turbin gas siklus terbuka, akhir expansi fluida kerjanya langsung dibuang ke udara atmosfir, sedangkan untuk siklus tertutup akhir expansi fluida kerjanya didinginkan untuk kembali kedalam proses awal.

Komponen – Komponen Turbin Gas
Komponen turbin gas terdiri dari :

1. Komponen Utama

1. Air Inlet Section
Berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang terbawa dalam udara sebelum masuk ke kompresor, bagian ini terdiri dari :
1. Air inlet housing, merupakan tempat udara masuk dimana didalamnya terdapat pembersih
udara.
2. Inertia separator, berfungsi untuk membersihkan debu – debu atau partikel yang terbawa
bersama udara masuk.
3. Pre – filter, merupakan penyaringan udara awal yang dipasang pada inlet house.
4. Main filter, merupakan penyaring utama yang terdapat pada bagian dalam inlet house, udara
yang telah melewati penyaring ini masuk kedalam kompresor aksial.
5. Inlet bellmouth, berfungsi untuk membagi udara agar merata pada saat memasuki ruang
kompresor.
6. Inlet guide vane, merupakan blade yang berfungsi sebagai pengatur jumlah udara yang masuk
agar sesuai dengan yang diperlukan.

2. Compressor Section
Komponen utama pada bagian ini adalah aksial flow compressor, berfungsi untuk mengkompresikan udara yang berasal dari inlet air section hingga bertekanan tinggi sehingga pada saat terjadi pembakaran dapat menghasilkan gas panas berkecepatan tinggi yang dapat menimbulkan daya aoutput turbin yang besar.

3. Combustion Section
Pada bagian terjadi proses pembakaran antara bahan bakar dengan fluida kerja yang berupa udara yang bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi. Hasil pembakaran ini berupa energi panas yang diubah menjadi energi kinetik dengan mengarahkan udara panas ke transition pieces yang juga berfungsi sebagai nozzle. Fungsi dari keseluruhan sistem adalah mensuplai energi panas ke siklus turbin.

4. Turbin section
Turbin section merupakan tempat terjadinya konversi energy kinetic menjadi energy mekanik yang digunakan sebagai penggerak kompresor aksial dan perlengkapan lainnya. Dari daya total yang dihasilkan kira –kira 60% digunakan untuk memutar kompresornya sendiri, dan sisanya digunakan untuk kerja yang dibutuhkan.

5. Exchaust section
Exhaust section adalah bagian akhir turbin gas yang berfungsi sebagai saluran pembuangan gas panas sisa yang keluar dari turbin gas.

Dan Komponen Pembantu Lainnya..