Instrumentasi Turbin Gas

download Instrumentasi Turbin Gas

of 22

  • date post

    02-Mar-2016
  • Category

    Documents

  • view

    81
  • download

    2

Embed Size (px)

Transcript of Instrumentasi Turbin Gas

MakalahKAPITA SELEKTA

Instrumentasi Turbin Gas

Agus Suharyanto111100003

Institut Teknologi IndonesiaSerpong2014KATA PENGANTAR

Assalamualaikum Wr. Wb.

Puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan hidayah-Nya. Segala pujian hanya layak kita panjatkan kepada Allah SWT. sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah yang penulis beri judul Tulis Judul Makalah Anda.Dalam penyusunan makalah ini yang berjudul Instrumentasi Turbin Gas, penulis mendapat banyak bantuan dari berbagai pihak, oleh karena itu penulis mengucapkan rasa berterimakasih yang sebesar-besarnya, dan kedua orang tua yang telah memberikan dukungan, moril, dan kepercayaan yang sangat berarti bagi penulis.Berkat dukungan mereka semua kesuksesan ini dimulai, dan semoga semua ini bisa memberikan sebuah nilai kebahagiaan dan menjadi bahan tuntunan kearah yang lebih baik lagi. Penulis tentunya berharap isi makalah ini tidak meninggalkan celah, berupa kekurangan atau kesalahan, namun kemungkinan akan selalu tersisa kekurangan yang tidak disadari oleh penulis.Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun agar makalah ini dapat menjadi lebih baik lagi. Akhir kata, penulis mengharapkan agar makalah ini bermanfaat bagi semua pembaca.

Wassalamu'alaikum Wr. Wb.

Serpong, 26 April 2014Agus Suharyanto

BAB IPENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANGSejak abad yang lalu sudah dimulai usaha untuk mengembangkan turbin gas, tetapi tidak berhasil dan perkembangannya pun dapat dikatakan agak lambat bila dibandingkan dengan tenaga uap yang mencapai kemajuan pesat dengan makin tingginya tekanan dan temperatur uap, dan harganya randemen turbin gas sudah jauh ketinggalan. Konstruksi dan cara kerjanya turbin gas sangat mudah bila terdapat didalam kertas (gambar desain), tetapi kenyataannya bila diwujudkan sangat sukar (sulit) karena ada hubungannya dengan pemakaian bahan bakar pada turbin. Akhir-akhir ini randemen dan daya yang dihasilkan turbin gas naik, karena gas yang bertemperatur tinggi, telah bisa digunakan, bekerjanya turbin langsung tergantung pada keadaan gasnya. Sekarang randemen turbin, sudah bisa mencapai sekitar 33 % dengan temperatur diruang bakar dan sebelum rangkaian sudut jalan pertama untuk turbin penggerak pesawat terbang adalah 12000 C. Sementara itu temperatur untuk turbinyang dipakai diindustri adalah 950 C. Disamping itu turbin gas sudah mempunyai arti yang sangat besar, karena untuk penggerak pesawat terbang dengan daya yang besar harus memakai turbin gas dan sudah tidak bisa diganti lagi, sebab ukuran luar dan berat turbin gas tidak bisa disaingi oleh motor bakar torak. Keuntungan penggunaan turbin gas sebagai pembangkit tenaga listrik dan sebagai penyedia panas di industri adalah mudah diinstal, proses kerjanya tidak ruwet terutama cocok untuk menanggulangi beban puncak dan dimensinya kecil. Untuk suatu hubungan antara turbin gas dengan proses peredaran turbin uap randemennya bisa mencapai lebih dari 42 %, dilihat dari segi ekonominya keadaanini sudah cukup baik. Akhirnya perlu diketahui bahwa kenyataannya proses turbin gas dengan daya yang sangat besar terdapat pada teknik tenaga nuklir dengan Helium sebagai fluids kerjanya.

1.2. TUJUAN

Adapun tujuan dari makalah ini adalah :1. Mengetahui tentang turbin gas.2. Mengetahui prinsip kerja turbin gas.3. Mengetahui bahan bakar turbin gas.4. Pengaplikasian untuk turbin gas.

BAB IIPEMBAHASAN

2.1 Turbin gas

Turbin gas adalah sebuah mesin panas pembakaran dalam, proses kerjanya seperti motor bakar yaitu udara atmosfer dihisap masuk kompresor dan dikompresi, kemudian udara mampat masuk ruang bakar dan dipakai untuk proses pembakaran, sehingga diperoleh suatu energi panas yang besar. Energi panas tersebut diekspansikan pada turbin dan menghasilkan energi mekanik pada poros.Sisa gas pembakaran yang ke luar turbin menjadi energi dorong (turbin gas pesawat terbang). Jadi jelas bahwa turbin gas adalah mesin yang dapat mengubah energi panas menjadi energi mekanik atau dorong. Persamaan turbin gas dengan motor bakar adalah pada proses pembakarannya yang terjadi di dalam mesin itu sendiri.Disamping itu proses kerjanya adalah sama yaitu: hisap, kompresi, pembakaran, ekspansi dan buang. Perbedaannya adalah terletak pada konstruksinya. Motor bakar kebanyakan bekerja gerak bolak-balik (reciprocating) sedangkan turbin gas adalah mesin rotasi, proses kerja motor bakar bertahap (intermiten), untuk turbin gas adalah kontinyu dan gas buang pada motor bakar tidak pernah dipakai untuk gaya dorong.

Gambar 2.1 Mesin pembakaran dalam (turbin gas dan motor bakar)Turbin gas bekerja secara kontinyu tidak betahap, semua proses yaitu hisap, kompresi, pembakaran dan buang adalah berlangsung bersamaan. Pada motor bakar yang prosesnya bertahap yaitu yang dinamakan langkah, yaitu langkah hisap, kompresi, pembakaran, ekspansi dan langkah buang. Antara langkah satu dan lainnya saling bergantung dan bekerja bergantian. Pada proses ekspansi turbin gas, terjadi perubahan energi dari energi panas mejadi energi mekanik putaran poros turbin, sedangkan pada motor bakar pada langkah ekspansi terjadi perubahan dari energi panas menjadi energi mekanik gerak bolak-balik torak. Dengan kondisi tersebut, turbin gas bekerja lebih halus dan tidak banyak getaran.

2.2 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 keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur. Gas hasil pembakaran tersebutdialirkan ke turbin gas melalui suatu nozel yang 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, dll. Setelah melewati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust).

Gambar 2.2 Turbin Gas

Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistem turbin gas adalah sebagai berikut:1. Pemanfaatan (compression) udara di hisap dan dimampatkan.2. Pembakaran (combustion) bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang bakar dengan udara kemudian di bakar.3. Pemuaian (expansion) gas hasil pembakaran memuai dan mengalir ke luar melalui nozel.4. Pembuangan gas (exhaust) gas hasil pembakaran dikeluarkan lewat saluran pembuangan.

Pada kenyataannya, tidak ada proses yang selalu ideal, tetap terjadi kerugian - kerugian yang dapat menyebabkan turunnya daya yang dihasilkan oleh turbin gas dan berakibat pada menurunnya performa turbin gas itu sendiri. Kerugian-kerugian tersebut dapat terjadi pada ketiga komponen sistem turbin gas. Sebab-sebab terjadinya kerugian antara lain: Adanya 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 angin. Berubahnya nilai Cp dari fluida kerja akibat terjadinya perubahan temperatur dan perubahan komposisi kimia dari fluida kerja. Adanya mechanical loss, dsb.

2.3 Klasifikasi Turbin Gas

Turbin gas dapat dibedakan berdasarkan siklusnya, kontruksi poros dan lainnya. 2.3.1 Berdasarkan siklusnya2.3.1.1 Turbin gas siklus terbuka (Open cycle)Sebuah turbin gas siklus terbuka sederhana terdiri dari kompresor, ruang bakar dan turbin. Kompresor mengambil udara ambien dan menaikkan tekanannya. Panas ditambahkan pada udara di ruang bakar dengan membakar bahan bakar dan meningkatkan suhunya. Gas-gas yang dipanaskan keluar dari ruang pembakaran yang kemudian diekspan ke turbin membuat mekanik bekerja. Selanjutnya daya yang dihasilkan oleh turbin digunakan untuk mendorong kompresor dan aksesoris lainnya dan sisanya digunakan untuk pembangkit listrik. Karena udara ambien masuk ke kompresor dan gas yang keluar dari turbin di buang ke atmosfer, media kerja harus digantikan terus-menerus. Jenis siklus ini dikenal sebagai siklus turbin gas terbuka dan umum digunakan di sebagian besar pembangkit listrik turbin gas karena memiliki banyak kelebihan. Sangat penting mencegah debu memasuki kompresor untuk meminimalkan erosi dan deposisi pada bilah dan bagian-bagian kompresor dan turbin yang dapat merusak profil dan efisiensinya. Pengendapan karbon dan abu pada bilah turbin sama sekali tidak diinginkan karena akan mengurangi efisiensi turbin.

Gambar 2.3.1.1 Turbin gas siklus terbuka

2.3.1.2 Turbin gas siklus tertutup (Close cycle)

Siklus gas turbin tertutup yang berasal dan dikembangkan di Swiss. pada tahun 1935, J. Ackeret dan C. Keller pertama kali diusulkan jenis mesin dan pabrik pertama selesai pada tahun 1944 di Zurich. Dalam turbin gas siklus tertutup, fluida kerja (udara atau gas) keluar dari kompresor dipanaskan dalam pemanas dengan sumber eksternal pada tekanan konstan. Suhu tinggi dan tekanan udara tekanan tinggi keluar dari pemanas eksternal dilewatkan melalui turbin. Cairan yang keluar dari turbin didinginkan ke suhu aslinya dalam pendingin menggunakan sumber pendingin eksternal sebelum diteruskan ke kompresor. Fluida kerja terus digunakan dalam sistem tanpa fase dan panas yang dibutuhkan diberikan kepada fluida kerja dalam penukar panas.

Gambar 2.3.1.2 Turbin gas siklus tertutup

Perbedaan dari kedua tipe ini adalah berdasarkan siklus fluida kerja. Pada turbin gas siklus terbuka, akhir ekspansi fluida kerjanya langsung dibuang ke udara atmosfir, sedangkan untuk siklus tertutup akhir ekspansi fluida kerjanya didinginkan untuk kembali ke dalam proses awal.

2.3.2 Berdasarkan konstruksi poros2.