resume turbin

Download Resume Turbin

Post on 16-Dec-2015

218 views

Category:

Documents

4 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

turbin gas

TRANSCRIPT

PENDAHULUANTugas Resume Fenomena Turbin Gas & Sistem Propulsi ini dibuat terutama sebagai pemenuhan untuk nilai tugas Mata Kuliah Turbin Gas & Sistem Propulsi (TKM.4244). Ruang lingkup dari isi naskah tugas ini mayoritas menyinggung fenomena yang terjadi pada turbin gas dan sistem propulsi dari aspek ilmu keteknikan, sesuai aktivitas diskusi yang dilakukan di kelas dan metode saat perkuliahan. Sehingga hanya mencuplik sedikit dari teori dasar turbin gas yang secara umum dapat ditemukan dari berbagai text book penunjang kuliah. Fenomena-fenomena yang dipilih seperti topik gas ideal, perbedaan siklus ideal dan aktual, kegunaan/teknologi baru/tambahan dalam penerbangan dan maintenance yang meliputi skema, mekanisme dan material merupakan tema yang secara khusus lebih menarik minat penulis. Meskipun tentunya dengan keterbatasan penulis sebagai pelajar akan banyak aspek keilmuan teknik yang tidak tercuplik pun adanya kemungkinan kesalahan analisa yang terjadi. Juga karena terbatasnya waktu penulisan dan beban perkuliahan lain yang juga dihadapi penulis. Akhir kata, besar harapan saya agar tugas ini bermanfaat khususnya dalam memenuhi nilai tugas secara baik sesuai dengan tujuan awal penulisannya.

HIRARKI PENULISAN definisi Tipe Siklus Ukuran/daya Jumlah poros Utilisasi turbin gas area penggunaan icing pada turbine, anti icing Power plant Penerbangan thrust & thrust reversal, exhaust airflow Turboprop Turbojet turboshaft maintenance siklus kerja Ideal Aktual hukum gas ideal

MIND MAPPING

POWER PLANTMAINTENANCEJENISENTROPIIDEALGAS IDEALICINGAREAEXHAUST AIRFLOWTHRUST & REVERSALTURBOPROPTURBOJETTURBOSHAFTPENERBANGANUTILISASITERTUTUPTERBUKASINGLEMULTISHAFTKAPASITASAKTUALSIKLUSDEFINISITURBIN GASFENOMENA DEFINISI & UTILISASI TURBIN GASTurbin Gas, secara harfiah berasal dari dua kata Turbin dan Gas dimana : Turbin : mesin berputar. Secara umum fenomena yang terjadi pada turbin sesuai hukum kekekalan energi adalah konversi dari energi spesifik fluida energi tekan energi mekanis. Gas : fluida yang jarak dan gaya ikat antar molekulnya renggang dan sangat kecil. Fluida sendiri merupakan suatu jenis zat yang akan mudah terdeformasi terhadap gaya yang bekerja padanya (terbagi menjadi 2 jenis besar, gas dan cairan). Deformasi yang terjadi disebabkan oleh jarak dan gaya ikat antar molekul itu sendiri yang renggang dan kecil. Sehingga beberapa sifat, karakter dan kecenderungannya dapat dimanfaatkan untuk kegunaan secara analisa teknis yang mendalam.

Menurut literatur turbin gas adalah suatu penggerak mula yang memanfaatkan gas sebagai fluida kerja. Didalam turbin gas energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik berupa putaran yang menggerakkan roda turbin sehingga menghasilkan daya yang menggerakkan beban (generator listrik, pompa, kompresor, drag atau yang lainnya).Turbin gas juga merupakan salah satu komponen dari suatu sistem turbin gas. Sistem turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin gas.Utilisasi pada turbin gas antara lain dipengaruhi oleh aspek-aspek :Turbin Gas rpm (n) tinggi, dimana :

Sehingga daya yang dihasilkan cenderung besar untuk torsi yang sama, sedangkan untuk daya yang sama diperoleh :T (turun) ukuran poros (turun) sehingga dimensi turbin (turun)Atau ukuran dari mesin relatif kecil/compact. Karena fenomena tersebut :Power (naik) dimensi (turun) = kerapatan daya (power density) (naik/tinggi)Dengan parameter tersebut, antara kecenderungan mesin (turbin gas) dengan tujuan penggunaan harus seragam, dimana : Ringan pesawat terbangPower = (tinggi) Space/ruang = kecil (turun)Sementara kekurangan/kelemahan yang didapat terutama adalah nilai (efisiensi) (rendah)sebagai perbandingan : Diesel = 40% Bensin = - 25 % T. Gas = 10-15 % trend terbangdari penjabaran fenomena tersebut, turbin gas adalah suatu alat yang digunakan untuk kerapatan daya tinggi (kebutuhan daya tinggi) dengan kebutuhan efisiensi (kehematan bahan bakar terhadap daya) yang tidak kecil. Dimana aspek-aspek kebutuhan tersebut memenuhi sistem utilisasi pesawat terbang (trend transportasi-informasi-transaksi cepat, daya besar, efisiensi tidak begitu perlu) dan power plant (daya besar, ketersediaan bahan bakar melimpah)

FENOMENA SIKLUS YANG BEKERJASiklus yang digunakan pada turbin gas adalah siklus brayton, seperti terlihat pada gambar di bawah :

Terlihat pada gambar diagram T-s siklus bray ton, area 1-2s-3-4s menunjukan siklus ideal dan area 1-2-3-4 menunjukan siklus aktual. Atau terjadi perbedaan khususnya pada titik 2 dan 2s juga 4 dan 4s.

Siklus idealPendekatan siklus ideal, yaitu siklus yang menghilangkan faktor irreveribilitas dan kompleksitas, agar mudah untuk mempelajari pengaruh berbagai parameter proses terhadap performansi mesin kalor (turbin gas). Atau secara sederhana sama seperti idealisasi pada hukum gas ideal.Idealisasi dilakukan dengan mengasumsikan :1. semua gesekan pada siklus dianggap tidak ada2. seluruh ekspansi & kompresi terjadi pada keadaan quasi-equilibrium3. pipa penghubung terisolasi dengan baik sehingga tidak ada heat loss pada pipa

FENOMENA HUKUM GAS IDEALBerkaitan dengan siklus pada turbin gas dan definisi dari fluida di atas khususnya gas itu sendiri, gas digunakan karena potensial hasil tekanan besar. Salah satu aspek analitis pada hukum gas ideal adalah mengasumsikan F = 0 pada gaya ikat antar molekul zat, dimana :Atom/mol

Asumsi gas ideal:1. Gas terdiri atas partikel-partikel yang sangat banyak, yang bergerak lurus secara acak di antara tumbukan dengan kecepatan tetap.2. Tak ada tarikan atau tolakan antar partikel gas3. Tumbukan antar partikel gas dan antara partikel gas dengan dinding ruang bersifat lenting sempurna.4. Volume partikel gas diabaikan terhadap volume ruang.5. Hukum-hukum mekanika berlaku pada gerak partikel gas.Dengan asumsi tersebut dapat diberikan persamaan :

sehingga

Siklus aktualPada siklus aktual idealisasi menjadi penyimpangan-penyimpangan, antara lain karena : 1. Fluida kerja bukanlah gas ideal dengan panas spesifik konstan dan laju aliran massa fluida kerja tidak konstan. 2. Proses yang berlangsung disetiap komponen tidak adiabatik dan reversibel, karena ada kerugian energi akibat gesekan, perpindahan panas dan lain-lain. 3. Proses kompresi didalam kompresor tidak berlangsung secara isentropik. Fenomena yang terjadi merupakan faktor turunan, karenaDimana :Entropi : energi keacakan molekul, yang dipengaruhi oleh hukum gas ideal yang digunakan. Keacakan molekul juga berhubungan dengan temperatur. Sehingga pada siklus aktual yang tanpa mengabaikan perpindahan panas dan gesekan yang terjadi. Aktualnya yang terjadi adalah adanya perpindahan panas antara fluida kerja dan material sudu-sudu (kompresor & turbin) karena gesekan antar molekul/atom masing-masing komponen tersebut. Juga tumbukan yang secara teoritis dinyatakan elastik sempurna, secara aktual adalah tidak juga antara lain karena gaya gesek itu sendiri

FfFfFkFmAtom fluida kerjaAtom fluida kerja

Q

FmAtom material suduAtom material sudu

Proses pada siklus idealproses pada siklus aktual

Untuk itu secara aktual yang dipaka adalah Gas Nyata, dengan pendekatan oleh persamaan gas van der Waals: (V nb) nRT

a = koreksi terhadap tekanan (akibat adanya gaya tarik partikel)b = koreksi terhadap volume (akibat tidak diabaikannya volume partikel)

FENOMENA TIPE & KEGUNAAN TURBIN GASTipe-tipe turbin gas antara lain :1. Berdasarkan jumlah poros :

a. Singleb. Multi shaft2. Berdasarkan kapasitas :a. Kecilb. Besarc. Sedang3. Berdasarkan siklus yang digunakan :a. Terbukab. Tertutup

Fenomena yang terjadi dari pembagian ketiga tipe tersebut adalah berkaitan antara satu tipe dengan tipe lainnya dalam hal keperluan yang ini dicapai dan maintenance. Misal, pada jumlah poros multi (ganda) mengakomodir dua tipe kompresor dan turbin (low-high pressure), artinya tekanan kerja yang dapat dicapai lebih tinggi juga masa alir yang dapat dilewatkan. Dimana :

Artinya, energi kalor yang dapat diperoleh lebih besar, berkaitan dengan kekekalan energi dan energi dan/atau usaha merupakan suatu faktor daya. Maka akan semakin besar pula daya yang dapat dibangkitkan. Artinya jenis multi-shaft dapat mendukung untuk jenis kapasitas besar, pada kaitannya dengan kapasitas tersebut siklus yang digunakan juga akan mendukung hal ini. Atau ada keterkaitan antara ketiga jenis tersebut.Terakhir sesuai definisi dan penjelasan dari turbin gas, kegunaannya dalam dunia (industri) modern terbagi dalam 2 kelompok besar, yaitu :1. Power Plant2. Penerbangan

Penjabaran dari penggunaan secara luas untuk dua tipe kegunaan tersebut, dijabarkan pada bahasan sebelumnya (definisi).

FENOMENA ICING PADA TURBIN GASBaik pada penggunaan nya sebagai power plant maupun ruang lingkup penerbangan, dapat terjadi proses icing (peng-es-an) pada turbin, terutama pada area inlet-nya. Hal ini antara lain disebabkan oleh :

1. Area penggunaan

2. Atmosfer properties

Kedua hal tersebut mempengaruhi jenis es yang timbul, dan modern ini dikenal piranti untuk mencegah proses peng-es-an ini terjadi dan mengurangi kinerja dari turbin sesuai penyebabnya atau anti-icing system yaitu :

1. Anti-icing system hot air protection menggunakan udara panas pembakaran(mencegah terbentuknya kristal es pada penampang inlet oleh distribusi udara panas pembakaran melalui saluran khusus)2. De-icing system electrical system menggunakan piranti elektrik(melepaskan es yang terlanjur terjadi pada penampang inlet oleh panas yang ditimbulkan heater, daya diambil dari engine)Kerugian yang dapat diciptakan oleh pengesan ini antara lain : Mengurangi masa alir fluida kerja kerugian energi Merusak komponen turbin es menabrak sudu titik berat berubah unbalance & vibration noise dan tidak mampu dioperasikan pada kecepatan tin