1.1 Latar belakang

Zaman sekarang ini merupakan era industri yang memerlukan suatu daya

dan kemampuan yang memadai untuk melayani proses yang berlangsung di

dalamnya. Industri dan perusahaan yang melayani pengolahan dan penjualan

suatu produk baik berupa barang jadi atau barang setengah jadi, membutuhkan

kemampuan sumber daya manusia yang memadai dan penggunaan mesin yang

optimal untuk mengolahnya. Hal ini dimaksudkan agar target produksi suatu

industri dan perusahan dapat terpenuhi, sehingga industi tersebut dapat berjalan

dengan lancar dan berkesinambungan. Untuk menggerakan mesin-mesin yang ada

di dalam industri juga umumnya memanfaatkan sumber pembangkit sendiri

karena keterbatasan perusahaan lisrtrik negara dalam menyediakan suplai energi.

Mengingat keberhasilan suatu proses pengolahan di suatu pabrik tidak

terlepas dari peran mesin-mesin pengolahan. Maka untuk memperlancar proses

pengolahan tersebut maka mesin-mesin pengolahan tersebut harus didukung oleh

pengadaan daya listrik yang sesuai dengan kebutuhanya. Listrik yang merupakan

salah satu energi penggerak mesin-mesin di suatu industri dibangkitkan oleh

generator. Maka sangat dibutuhkan keberadaan suatu turbin uap untuk memutar

generator pada pabrik tersebut.

Turbin uap adalah salah satu mesin pembangkit yang sering disebut

sebagai mesin konversi energi yang mengubah energi potensial menjadi energi

kinetik dalam nozzle. Energi kinetik ini selajutnya diubah menjadi energi mekanik

dalam bentuk putaran sudu-sudu turbin. Uap yang dibutuhkan pada turbin uap

untuk memutar generator adalah uap kering bertekanan yang berasal dari ketel

uap.

Uap kering merupakan hasil dari proses uap basah yang dipanaskan oleh

pemanasan lanjut (super heater). Uap kering digunakan sebagai pemutar turbin,

dimana putaran turbin akan dipengeruhi oleh tekanan dan temperatur dari uap

tersebut.

1.2 Tujuan pembahasan

1. Untuk memahami pengertian turbin uap

2. Untuk memahami klasifikasi dan aplikasi turbin uap

3. Untuk memahami proses termodinamika pada uap

4. Untuk memahami prinsip kerja turbin uap

5. Untuk memahami klasifikasi turbin uap dalam pemakaian

6. Untuk memahami konstruksi bagian-bagian turbin uap

1.3 Pengertian Turbin uap

Turbin Uap adalah salah satu komponen dasar dalam pembangkit listrik

tenaga uap. Dimana komponen utama dari sistem tersebut yaitu : Ketel,

kondensor, pompa air ketel, dan turbin itu sendiri. Uap yang berfungsi sebagai

fluida kerja dihasilkan oleh katel uap, yaitu suatu alat yang berfungsi untuk

mengubah air menjadi uap.

Gambar 1. Siklus rankine

Siklus ideal yang terjadi didalam turbin adalah siklus Renkine ; Air pada siklus 1

dipompakan, kondisinya adalah isentropik s1 = s2 masuk ke boiler dengan

tekanan yang sama dengan tekanan di kondenser tetapi Boiler menyerap panas

sedangkan kondenser melepaskan panas, kemudian dari boiler masuk ke turbin

dengan kondisi super panas h3 = h4 dan keluaran dari turbin berbentuk uap

jenuh dimana laju aliran massa yang masuk ke turbin sama dengan laju aliran

massa keluar dari turbin, ini dapat digambarkan dengan menggunakan diagram

T-s berikut:

Gambar 2. . Diagram Temperatur (T) – Entropi (S)

Menurut Hukum pertama Thermodinamika, kerja yang dihasilkan oleh

suatu proses siklus adalah sama dengan Jumlah Perpindahan Kalor pada fluida

kerja selama proses siklus tersebut berlangsung. Jadi untuk proses Siklus

1 – 2 – 2’ – 3 – 3’ – 4 – 1

Dengan rumus:

W = T dS

W = Kerja per satuan berat fluida kerja

Ds = Luas 1 – 2 - 2 – 2’ – 3 – 4 - 1 pada diagaram ( T – s )

Dalam kenyataan Siklus sistem Turbin Uap menyimpang dari Siklus

Ideal (Siklus Rankine ) antara lain karena faktor tersebut dibawah ini :

1. Kerugian dalam pipa atau saluran fluida kerja, misalnya kerugian

gesekan dan kerugian kalor ke atmosfer disekitarnya .

2. Kerugian tekanan dalam ketel uap

3. Kerugian energi didalam turbin karena adanya gesekan pada fluida kerja

dan bagian-bagian dari turbin.

Konstruksi bagian-bagian turbin uap

Unit turbin uap diantaranya terdiri dari :

- Nozel (tabung pancar-ekspansi) dan diafragma

- Sudu-sudu dan perletakannya

- Rotor

- Silinder

- Poros

Nozel adalah salah satu diantara komponen terpenting dalam turbin uap yang

berfungsi sebagai sarana konversi-energi yang mengkonversikan energi termal

menjadi energi kinetik. syarat-syarat utama sebuah nozel adalah sebagai berikut:

- Dapat menghindari perubahan tiba-tiba dari arah aliran uap, khususnya

untuk kecepatan-kecepatan tinggi.

- Sisi keluar nozel harus dirancang supaya energi dari tingkat sebelumnya

dapat dipakai pada tingkat sebanyak mungkin.

- Permukaan saluran haruslah sehalus mungkin, untuk mereduksi friksi

antara uap dan saluran nozel, khususnya untuk kecepatan uap tinggi.

- Rancangan haruslah mudah untuk diproduksi dan penghalusan untuk

memungkinkan saluran yang seteliti mungkin khususnya pada temperatur

akhir yang tinggi.

Terdapat dua jenis nozel, yaitu :

- Nozel konvergen yang cocok mengekspansikan uap dari tekanan-tekanan

tertentu ke tekanan-tekanan yang lebih tinggi dari tekanan kritis yang

bersangkutan, yaitu :

o sampai tekanan yang lebih tinggi dari 0,577 tekanan awal ekspansi

untuk uap saturasi.

o Sampai tekanan yang lebih tinggi dari 0,546 tekanan awal ekspansi

untuk uap adi panas.

- Nozel konvergen-divergen yang cocok untuk mengekspansikan uap dari

tekanan-tekanan awal tertentu ke tekanan-tekanan yang lebih rendah dari

tekanan kritis yang bersangkutan.