makalah turbin kaplan

8/10/2019 Makalah Turbin Kaplan

1/10

Pengertian turbin

Turbin adalah sebuahmesinberputar yang mengambil energi dari aliran fluida.

Turbin sederhana memiliki satu bagian yang bergerak, asembli rotor blade. Fluida yang

bergerak menjadikan baling-baling berputar dan menghasilkan energi untuk menggerakkan

rotor.

Turbin gas,uap danairbiasanya memiliki casing sekitar baling-baling yang

memfokus dan mengontrolfluida. Casing dan baling-baling memiliki geometri variabel yang

dapat membuat operasi efisien untuk beberapa kondisi aliran fluida.

Klasifikasi Turbin

A. Turbin Air

Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan secara luas untuk pembangkit

tenaga listrik. Turbin air mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis. Energi

mekanis diubah dengan generator listrik menjadi tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerja

turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis.

Prinsip Kerja Turbin Air

Turbin air merupakan mesin penggerak mula (primer mover engine), dimana air

sebagai fluida kerjanya. Air merupakan sifat alami mengalir dari tempat yang lebih tinggi

menuju tempat yang lebih rendah, dalam hal ini air memiliki energy potensial. Proses aliran

energy potensial ini ber angsur-angsur berubah menjadi energy kinetis, didalam turbin energy

kinetis tersebut di ubah menjadi energy mekanis, yaitu dengan terputarnya runner turbin

ditransmisikan ke poros generator dan mengubahnya menjadi energy listrik. Turbin air

dibedakan menjadi dua kelompok yaitu turbinImpulsdan turbinReaksi.
http://id.wikipedia.org/wiki/Mesinhttp://id.wikipedia.org/wiki/Energihttp://id.wikipedia.org/wiki/Energihttp://id.wikipedia.org/wiki/Fluidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_gashttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Turbin_uap&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_airhttp://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_airhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Turbin_uap&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Turbin_gashttp://id.wikipedia.org/wiki/Fluidahttp://id.wikipedia.org/wiki/Energihttp://id.wikipedia.org/wiki/Mesin


2/10

B. Turbin Uap

Ide tentang turbin uap, Sudah ada pada tahun 1620. Turbin uap yang pertama dibuat

oleh Charles Person (Inggris)pada tahun 1884, dengan turbin reaksi aliran bertingkat dan

kemudian membuat turbin uap radial aliran. Kemudian G. Curtis mengembangkan turbin

Impuls, dengan kecepatan bertingkat, selanjutnya Carl Gustav Patrik Delevel pada tahun

1897.

Turbin uap adalah suatu pengerak mula yang mengubah energy potensial uap menjadi

energy kinetic dan energy kinetic selanjutnya di ubah menjadi energy mekanis, dalam bentuk

putaran poros turbin.

Prinsip Kerja Turbin Uap.

Uap masuk kedalam turbin melalui nozle. Didalam nozle energi panas dari uap

dirubah menjadi energi kinetis dan uap mengalami pengembangan. Tekanan uap pada saat

keluar dari nozle lebih kecil dari pada saat masuk ke dalam nozle, akan tetapi sebaliknya

kecepatan uap keluarnozlelebih besar dari pada saat masuk ke dalam nozle.

Uap yang memancar keluar dari nozlediarahkan ke sudu-sudu turbin yang berbentuk

lengkungan dan dipasang disekeliling roda turbin. Uap yang mengalir melalui celah-celah

antara sudu turbin itu dibelokkan ke arah mengikuti lengkungan dari sudu turbin. Perubahan

kecepatan uap ini menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan

poros turbin.

Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkan sudu turbin berarti hanya

sebagian yang energi kinetis dari uap yang di ambil oleh sudu-sudu turbin yang berjalan.

Supaya energi kinetis yang tersisa saat meninggalkan sudu turbin dimanfaatkan maka pada

turbin dipasang lebih dari satu baris sudu gerak. Sebelum memasuki baris kedua sudu gerak.

Maka antara baris pertama dan baris kedua sudu gerak dipasang satu baris sudu tetap ( guide


3/10

blade) yang berguna untuk mengubah arah kecepatan uap, supaya uap dapat masuk ke baris

kedua sudu gerak dengan arah yang tepat.

Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat sekecil

mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat dimanfaatkan sebanyak mungkin. Dengan

demikian effisiensi turbin menjadi lebih tinggi karena kehilangan energi relatif kecil.

C. Turbin Gas

Turbin Gas adalah suatu alat yang memanfaatkan gas sebagai fluida untuk memutar

turbin dengan pembakaran internal.Didalam turbin gas energi kinetik dikonversikan menjadi

energi mekanik melalui udara bertekanan yang memutar roda turbin sehingga menghasilkan

daya. Sistem turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen yaitu kompresor,

ruang bakar dan turbin gas.

Prinsip Kerja Turbin Gas.

Udara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara ( inlet). Kompresor

berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut, sehingga temperatur udara

juga meningkat. Kemudian udara bertekanan ini masuk kedalam ruang bakar. Di dalam ruang

bakar dilakukan proses pembakaran dengan cara mencampurkan udara bertekanan dan bahan

bakar. Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam ke adaan tekanan konstan sehingga

dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur. Gas hasil pembakaran

tersebut dialirkan ke turbin gas melalui suatunozleyang berfungsi untuk mengarahkan aliran

tersebut ke sudu-sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk

memutar kompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik, dan lain-

lain. Setelah melewati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang

(exhaust).


4/10

Klasifikasi Turbin Air

Turbin air dikembangkan pada abad 19 dan digunakan secara luas untuk pembangkit

tenaga listrik.. Turbin air mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis. Energi

mekanis diubah dengan generator listrik menjadi tenaga listrik. Berdasarkan prinsip kerja

turbin dalam mengubah energi potensial air menjadi energi mekanis, turbin air dibedakan

menjadi dua kelompok yaitu :

A.

TurbinImpuls

B.

TurbinReaksi

Gambar 2.1. Diagram Klasifikasi Turbin Air.

A.Turbin Impuls

Energi potensial air diubah menjadi energi kinetik pada nozle. Air keluar pada nozle

yang mempunyai kecepatan tinggi membentur sudu turbin. Setelah membentur sudu arah

kecepatan aliran berubah sehingga terjadi perubahan momentum (impulse).Akibatnya roda

turbin akan berputar. Turbinimpulsadalah turbin tekanan sama karena aliran air yang keluar

dari nozletekanannya adalah sama dengan tekanan atmosfir sekitarnya. Semua energi tinggi

tempat dan tekanan ketika masuk ke sudu jalan turbin dirubah menjadi energi kecepatan.


5/10

B. TurbinReaksi

Sudu pada turbin reaksi mempunyai profil khusus yang menyebabkan terjadinya

penurunan tekanan air selama melalui sudu. Perbedaan tekanan ini memberikan gaya pada

sudu sehingga runner (bagian turbin yang berputar) dapat berputar. Turbin yang bekerja

berdasarkan prinsip ini dikelompokkan sebagai turbin reaksi. Runner turbin reaksi

sepenuhnya tercelup dalam air dan berada dalam rumah turbin.

1.TurbinKaplan & Propell er

Turbin Kaplan dan Propeller merupakan turbin Reaksi aliran Aksial. Turbin ini

tersusun dari Propeller seperti pada perahu. Propeller tersebut biasanya mempunyai tiga

hingga enam sudu.

Gambar 2.16. TurbinKaplan

2.2. Performa Turbin

Performa turbin merupakan daya mekanik yang dihasilkan dari sebuah turbin. Untuk

mendapatkan nilai tersebut maka data yang diperlukan adalah rpm dan torsi. Untuk

mendapatkan performa turbin dengan tingkat efisiensi yang tinggi, maka tingkat ketelitian

sangat diperlukan dalam merencanakan setiap komponen-komponen turbin.
http://en.wikipedia.org/wiki/Image:S_vs_kaplan_schnitt_1_zoom.j


6/10

2.2.1. Perbandingan Karakteristik Turbin

Dapat dilihat pada (gambar 2.17.). TurbinKaplanadalah turbin yang beroperasi pada

headyang rendah dengan kapasitas aliran yang tinggi atau bahkan beroperasi pada kapasitas

yang sangat rendah. Hal ini karena sudu sudu turbin kaplan dapat di atur secara manual atau

otomatis untuk merspon perubahan kapasitas. Berkebalikan dengan turbin kaplan, turbin

peltonadalah turbin yang beroperasi pada head tinggi dengan kapasitas yang rendah. Untuk

turbin francis mempunyai karakteristik yang berbeda dengan yang lainnya yaitu turbin

francis dapat beroperasi pada head yang rendah atau beroperasi pada head yang tinggi.

Pemilihan turbin kebanyakan didasarkan pada head air yang didapatkan dan kurang lebih

pada rata-rata alirannya. Umumnya, turbin impuls digunakan untuk tempat dengan head

tinggi, dan turbin reaksidigunakan untuk tempat dengan head rendah. Turbin Kaplanbaik

digunakan untuk semua jenis debit dan head, effisiensinya baik dalam segala kondisi aliran.

Turbin kecil (umumnya dibawah 10 MW) mempunyai poros horisontal, dan kadang dipakai

juga pada kapasitas turbin mencapai 100 MW. Turbin Francis dan Kaplan besar biasanya

mempunyai poros dan sudu vertikal karena ini menjadi penggunaan paling baik untuk head

yang didapatkan, dan membuat instalasigeneratorlebih ekonomis. PorosPeltonbisa vertikal

maupun horisontal karena ukuran turbin lebih kecil dari head yang di dapat atau tersedia.

Beberapa turbin impuls menggunakan beberapa semburan air tiap semburan untuk

meningkatkan kecepatan spesifik dan keseimbangan gaya poros. Aplikasi penggunaan turbin

berdasarkan tinggiheadyang didapatkan adalah sebagai berikut ini :

1) TurbinKaplan: 2 < H < 100 meter

2)

TurbinFrancis: 5 < H < 500 meter

3)

TurbinPelton: H < 30 meter

4)

TurbinBanki: 2 < H < 200 meter


7/10

Perbandingan karakteristik turbin dapat kita lihat pada grafik head (m) vs flow (m3/s)

di bawah ini.

Gambar 2.17.Perbandingan karakteristik turbin

2.2.2 Kecepatan Spesifik Turbin

Kecepatan spesifik (ns), menunjukkan bentuk dari turbin itu dan tidak berhubungan

dengan ukurannya. Hal ini menyebabkan desain turbin baru yang diubah skalanya dari desain

yang sudah ada, dengan performa yang sudah diketahui. Kecepatan spesifik merupakan

kriteria utama yang menunjukkan pemilihan jenis turbin yang tepat berdasarkan karakteristik

sumber air. Kecepatan spesifik dari sebuah turbin juga dapat di artikan sebagai kecepatan

ideal, persamaan geometris turbin, yang menghasilkan satu satuan daya tiap satu satuan head.

Kecepatan spesifik turbin dapat di artikan sebagai titik effisiensi maksimum. Perhitungan

tepat ini menghasilkan performa turbin dalam jangkauanheaddan debit tertentu. Kecepatan

spesifik juga merupakan titik awal dari analisis desain dari sebuah turbin baru. Setelah

kecepatan spesifik yang diinginkan diketahui, dimensi dasar dari bagian - bagian turbin dapat

dihitung dengan mudah. Keluaran turbin dapat diperkirakan berdasarkan dari test

permodelan. Replika miniatur dari desain yang diusulkan, diameter sekitar satu kaki (0,3 m),


8/10

dapat di uji dan hasil pengukuran laboratorium dapat digunakan sebagai kesimpulan dengan

tingkat keakuratan yang tinggi. Debit yang melalui turbin dikendalikan dengan katub yang

besar atau pintu gerbang yang disusun diluar sekeliling pengarah turbin. Perubahan headdan

debit dapat dilakukan dengan variasi buka an pintu, akan menujukkan effisiensi turbin

dengan kondisi yang berubah-ubah. Berdasarkan gambar 2.18. semakin tinggi ns maka

bentuk sudu turbin akan semakin kecil dan tinggi headsemakin rendah.

Gambar 2.18.Perbandingan Bentuk Sudu Turbin Berdasarkan Kecepatan Spesifik.

Rumus rumus perhitungan dalam turbin

Debit Aliran

Untuk mendapatkan debit aliran :

Dimana :

Y = Kedalaman sungai (m)

g = Percepatan Gravitasi = 9,81m/s2

b = Lebar sungai (m)


9/10

Dimana :

Q = Debit aliran (m3/s)

V = Kecepatan aliran ( m/s)

A = Luas penampang aliran (m2)

Kecepatan Aliran Rata-Rata (v)

V =A

Q

V = Kecepatan aliran (m/s)

Q = Debit aliran (m3/s)

A = Luas penampamg (m2)

Tinggi Air Jatuh (H)

Dari hasil pengukuran dari lapangan dimana kemiringan arah jatuh 350dengan jarak

40 m maka :

035SinSH

H = Head effesiensi (m)

S = Jarak jatuh air (m)


10/10

Daya Turbin

Dari debit (kapasitas air) Q dan tinggi air jatuh H dapat diperoleh daya yang

dihasilkan turbin dengan persamaan sebagai berikut:

P = .g.Q.H.T

Dimana:

P = Daya turbin (kW)

= Massa jenis air = 1000 kg/m2

g = Gravitasi bumi = 9,81 m/s2

Q = Debit air (m3/s)

H = Head effisien (m)

t= Efisiensi turbin

makalah turbin kaplan

Documents