turbin gas

Download Turbin Gas

Post on 22-Jan-2016

9 views

Category:

Documents

0 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Penggerak Mula

TRANSCRIPT

BAB IPENDAHULUAN

Turbin gas adalah suatu penggerak mula yang memanfaatkan gas sebagai fluida kerja. Di dalam turbin gas, energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik berupa putaran yang menggerakan roda turbin sehingga menghasilkan daya. Bagian turbin yang berputar disebut rotor atau roda turbin dan bagian turbin yang diam disebut stator atau rumah turbin. Rotor memutar poros daya yang menggerakan beban (generator listrik, pompa, kompresor atau yang lainnya).Perkembangan turbin gas hingga bisa dibuat seperti sekarang ini, yakni sampai bisa ekonomis untuk dipakai sebagai mesin penggerak pesawat terbang dan untuk instalasi darat seperti pembangkit tenaga listrik, sudah menghabiskan waktu yang cukup lama sekali. Konstruksi dan cara bekerjanya turbin gas adalah sangat mudah bila hanya dalam kertas (gambar desain), tetapi kenyataannya bila diwujudkan adalah sukar, karena ada hubungannya dengan pemakaian bahan bakar turbin yang harus hemat.Keuntungan penggunaan turbin gas pembangkit tenaga listrik dan sebagai penyedia panas industri karena sifatnya mudah diinstal, proses kerjanya tidak rumit, terutama cocok untuk menanggulangi beban puncak serta dimensinya yang kecil. Penggunaan turbin gas pada saat ini sudah mempunyai arti yang sangat luas dan besar dimana untuk penggerak pesawat terbang dengan daya yang besar harus memakai turbin gas, tidak bisa disaingi atau digantikan oleh penggerak mula lainnya seperti motor bakar.Pada saat ini perkembangan penggunaan turbin gas sudah sangat maju, dimana para ilmuan telah menemukan penggunaan turbin gas dan turbin uap sekaligus dalam satu siklus yang disebut siklus gabungan (combine cycle). Tujuannya tidak lain adalah untuk meningkatkan efiensi dari siklus tunggal (siklus Brayton sederhana) dengan memanfaatkan kalor dari sisa gas buang turbin gas untuk kebutuhan ketel uap penghasil uap, guna menggerakkan turbin uap, sehingga lebih menghemat penggunaan bahan bakar pada instalasi ketel uap.

BAB IISEJARAH TURBIN GAS

Tidak banyak sumber yang memuat tentang sejarah turbin gas, kalaupun ada sejarah yang di muat hanya bersifat garis besar atau tidak terperinci dari tahun ke tahun. Pada umumnya berbagai sumber menjelaskan bahwa perkembangan turbin gas dari awal ditemukan sampai saat ini membutuhkan waktu yang sangat lama hal ini di karenakan agak rumitnya konstruksi dari turbin gas tersebut. Dari beberapa sumber diperoleh sejarah turbin gas adalah sebagai berikut :Turbin gas sudah dikenal sejak zaman Hero of Alexandra oleh Dr. J. T. Retallita. Desain pertama direncanakan oleh Yohn Barther (inggris) pada tahun 1791. System ini bekerja dengan gas hasil pembakaran batu bara, kayu dan minyak bakar. Kompresornya di gerakan dengan perantara rantai dan roda gigi oleh turbinnya.Pada tahun 1872 Dr. F Stolze merencanakan system turbin gas mempergunakan kompresor aksial bertingkat ganda yang digerakan langsung oleh turbin reaksi bertingkat ganda pula. Udara yang keluar dari kompresor dibakar di dalam ruang bakar, yaitu sebuah alat yang dipergunakan untuk menaikkan temperature udara sebelum masuk ke turbin. Jadi turbin ini bekerja dengan gas panas sebagai fluida kerjanya Pada tahun 1939 di swiss sudah direncanakan 2000 power plan gas turbin yang menggerakkan generator dan kereta api pada federal rail ways. Kemudian tahun 1941 di Amerika turbin gas juga dipergunakan untuk menggerakkan generator menghasilkan daya dari yang rendah sampai sekitar 100.000 KW. Sedangkan bahan bakarnya dapat dipergunakan bahan bakar gas sampai pada minyak berat . Selanjutnya, pada tahun 1935 sistem turbin gas mengalami perkembangan yang pesat dimana diperoleh efisiensi sebesar kurang lebih 15%. Pesawat pancar gas yang pertama diselesaikan oleh British Thomson Houston Co pada tahun 1937 sesuai dengan konsepsi Frank Whittle (tahun 1930).

Dalam sumber lainnya menyebutkan : 150: Hero's Engine (aeolipile) - tampaknya Pahlawan mesin uap itu dianggap tidak lebih dari satu mainan, dan dengan demikian potensi penuh tidak menyadari selama berabad-abad. 1500: The "Chimney Jack" digambar oleh Leonardo da Vinci yang memutar pemanggangan. Udara panas dari api naik melalui serangkaian penggemar yang menghubungkan dan memutar pemanggangan. 1551: Jawad al-Din menemukan sebuah uap turbin, yang ia gunakan untuk kekuasaan diri-rotating meludah. [1] 1629: Jets uap turbin yang dirotasi kemudian diputar digerakkan mesin pabrik stamping memungkinkan untuk dikembangkan oleh Giovanni Branca. 1678: Ferdinand Verbiest membangun sebuah model kereta uap mengandalkan jet kekuasaan. 1791: Sebuah paten diberikan kepada John Barber, seorang Inggris, untuk pertama turbin gas sejati. Penemuannya itu sebagian besar elemen hadir dalam turbin gas modern. Turbin ini dirancang untuk menyalakan sebuah yg tdk mempunyai kuda kereta. 1872: Sebuah turbin gas mesin ini dirancang oleh Dr Franz Stolze, tapi mesin tidak pernah berlari di bawah kekuasaan sendiri. 1894: Sir Charles Parsons dipatenkan ide mendorong sebuah kapal dengan turbin uap, dan membangun sebuah demonstrasi kapal (yang Turbinia ). Prinsip ini masih propulsi dari beberapa digunakan. 1895: Tiga 4-ton 100 kW Parsons aliran radial generator dipasang di Cambridge Power Station, dan digunakan untuk daya listrik pertama skema penerangan jalan di kota. 1903: A Norwegia, gidius Elling, mampu membangun turbin gas pertama yang mampu menghasilkan kekuatan yang lebih dibandingkan yang dibutuhkan untuk menjalankan komponen-nya sendiri, yang dianggap sebagai pencapaian pada masa ketika pengetahuan tentang aerodinamis terbatas . Menggunakan kompresor rotary dan turbin itu dihasilkan 11 hp (besar-besaran untuk hari-hari). Karyanya ini kemudian digunakan oleh Sir Frank Whittle. 1913: Nikola Tesla paten yang Tesla turbin berdasar pada Batas lapisan efek. 1914: Aplikasi untuk mesin turbin gas yang diajukan oleh Charles Curtis. 1918: Salah satu produsen turbin gas terkemuka hari ini, General Electric, mulai divisi mereka turbin gas. 1920: teori praktis aliran gas melalui saluran ini dikembangkan menjadi lebih formal (dan berlaku untuk turbin) teori aliran gas lalu airfoils oleh Dr A. A. Griffith. 1930: Sir Frank Whittle dipatenkan desain untuk turbin gas untuk jet. Karyanya pada tenaga penggerak gas mengandalkan kerja dari semua orang yang sebelumnya bekerja di bidang yang sama dan dia telah sendiri menyatakan bahwa penemuannya akan sulit untuk mencapai tanpa gidius Elling karya. Pertama yang berhasil menggunakan mesin-nya pada April 1937. 1934: Ral Pateras de Pescara dipatenkan pada free-piston mesin sebagai gas generator turbin gas. 1936: Hans von Ohain dan Max Hahn di Jerman mengembangkan desain mesin dipatenkan sendiri pada saat yang sama bahwa Sir Frank Whittle adalah mengembangkan desain di Inggris.Dari beberapa sumber diatas menunjukan adanya sedikit kesamaan sejarah perkembangan turbin gas.

BAB IIIKLASIFIKASI DAN SIKLUS-SIKLUS TURBIN GAS

3.1. Klasifikasi Turbin GasTurbin gas dapat dibedakan berdasarkan siklusnya dan konstruksi porosnya. Menurut siklusnya, turbin gas terdiri dari turbin gas siklus tertutup (close cycle) dan turbin gas siklus terbuka (open cycle) sedangkan berdasarkan konstruksi porosnya, turbin gas terdiri dari turbin gas berporos tunggal (single shaft), turbin gas berporos ganda (multy shaft) dan turbin gas dengan siklus kombinasi.3.1.1. Turbin Gas Siklus Terbuka (Open cycle)Dalam siklus ini, gas hasil pembakaran setelah diekspansikan pada turbin, langsung dibuang ke udara bebas. Instalasi turbin gas dengan siklus ini memiliki struktur yang sederhana yaitu terdiri dari kompresor, ruang bakar, dan turbin sebagai penggerak beban dan kompresor.Pertama-tama udara dihisap dari atmosfer dan dikompresi secara adiabatik (bisasanya dengan kompresor rotari) dan diteruskan ke ruang bakar. Udara tekan dipanaskan dengan pembakaran bahan bakar dan hasil pembakaran (yaitu gas panas hasil pembakaran bahan bakar) akan bercampur dengan udara tekan, sehingga akan menaikkan massa udara tekan. Gas panas kemudian mengalir ke sudu turbin (biasanya jenis turbin reaksi). Gas ketika mengalir pada sudu mengalami ekspansi dan kemudian dibuang ke atmosfer.

Gb. Skema susunan turbin gas siklus terbuka

Turbin gas siklus terbuka disebut juga gas trubin pembakaran kontinyu karena pembakaran bahan bakar terjadi secara kontinyu. Turbin ini juga bekerja berdasarkan siklus Joule. Rumus kerja kompresor, kerja turbin sama dengan rumus pada turbin siklus tertutup.

3.1.2. Turbin Gas Sistem Tertutup (Close cycle)Seperti halnya pada turbin uap, turbin gas dapat pula dirancang dengan sistem siklus tertutup yaitu fluida kerjanya tidak berhubungan dengan atmosfer sekitar. Dengan demikian dapat dijaga kemurniannya. Hal ini sangat menguntungkan dari segi pencegahan kerusakan yang disebabkan oleh erosi dan korosi. Pemilihan fluida kerjanya dapat disesuaikan dengan persyaratan yang diminta. Salah satu hal yang penting adalah bahwa pada sistem ini dapat digunakan tekanan tinggi (sampai 40 atm) seperti pada turbin uap, tetapi fluida kerjanya tidak mengalami berubahan fase.Gb. Skema susunan gas turbin siklus tertutupTurbin gas dengan sistem ini konstruksinya lebih rumit, karena membutuhkan pesawat pemanas yang mempunyai luas pemanas yang besar dan juga membutuhkan pesawat pendingin udara sebelum masuk kompresor. Keuntungannya adalah: Lebih menghemat penggunaan bahan bakar Untuk daya yang sama, turbin ini mempunyai ukuran yang lebih kecil Bias bekerja dengan tekanan yang tinggiTurbin gas siklus tertutup terdiri dari sebuah kompresor, ruang pemanas (heating chamber), turbin gas yang menggerakkan generator dan kompresor, dan ruang pendingin (cooling chamber). Pada turbin ini, udara dikompresi secara adiabatis (umumnya dengan kompresor rotari) dan diteruskan ke ruang pemanas. Udara kompresi dipanaskan dengan bantuan sumber eksternal, dan dialirkan ke sudu turbin (biasanya jenis reaksi). Gas ketika mengalir di sudu akan berekspansi. Dari tu