TUGAS MAKALAH TURBIN UAP & GAS.doc

7/25/2019 TUGAS MAKALAH TURBIN UAP & GAS.doc

1/16

TUGAS

MAKALAH TURBIN UAP & GAS

Oleh :

NAMA : AGUNG NUGROHO

NIM : 111.03.1051

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT SAINS & TEKNOLOGI AKPRIND

YOGYAKARTA

201


2/16

I. PENDAHULUAN

Turbin merupakan sebuah alat yang salah satunya digunakan untuk

membangkitkan suatu energi.Di Indonesia telah tersebar berbagai macam turbin, mulai

dari turbin gas, turbin air dan turbin uap.Turbin sangat membantu dalam kehidupan

sehari-hari kita, salah satunya untuk memenuhi kebutuhan kita yang tidak lepas dari

alat tersebut, yaitu listrik.Dengan turbin kita dapat melakukan kegiatan malam tanpa

harus dalam kondisi gelap. Kegiatan malam akan berjalan lancar dengan adanya listrik

yang tidak lepas dari turbin tersebut.

Semakin banyaknya turbin dan pesatnya perkembangan turbin tersebut, kini

turbin tak asing lagi. Segala macam cara dilakukan untuk memodifikasi kembali turbin

tersebut hanya untuk meningkatkan kenyamanan bagi pemakai, baik individu maupun

kelompok. Terlebih lagi dengan adanya perkembangan teknologi saat ini, proses

pemodifikasian turbin tersebut menjadi lebih mudah dilakukan.

Dengan adanya berbagi macam turbin tersebut yang telah tersebar hingga dipelosok

Indonesia, maka kami berupaya untuk menulis sebuah makalah yang menyangkut

permasalahan tersebut yaitu Turbin ap danTurbin !as.

I. TIN!AUAN TEORI". T#$%' U"(

Siklus "enkine setelah diciptakan langsung diterima sebagai standar untuk

pembangkit daya yang menggunakan uap #steam $. Siklus "enkine nyata yang

digunakan dalam instalasi pembangkit daya jauh lebih rumit dari pada siklus renkine

ideal asli yang sederhana.siklus ini merupakan siklus yang paling banyak digunakan

untuk pembangkit daya listrik sekarang ini. %leh karena siklus "ankine merupakan

sikus uap cair maka paling baik siklus itu digambarkan dengan diagram &-v dan T-s

dengan garis yang menunjukkan uap jenuh dan cair jenuh. 'luida kerjanya adalah air

#()%$.

Turbin ap adalah salah satu komponen dasar dalam pembangkit listrik tenaga

uap.Dimana komponen utama dari sistem tersebut yaitu * Ketel, kondensor, pompa air


3/16

ketel, dan turbin itu sendiri. ap yang berfungsi sebagai fluida kerja dihasilkan oleh

katel uap, yaitu suatu alat yang berfungsi untuk mengubah air menjadi uap.

) +

p T

!ambar.a. Siklus rankine

Siklus ideal yang terjadi didalam turbin adalah siklus "enkine / 0ir pada siklus

dipompakan, kondisinya adalah isentropik s 1 s) masuk ke boiler dengan tekanan

yang sama dengan tekanan di kondenser tetapi 2oiler menyerap panas sedangkankondenser melepaskan panas, kemudian dari boiler masuk ke turbin dengan kondisi

super panas h+ 1h 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*

BOILER

konders

er

Q in

Q out


4/16

+

T 3p

)

s

4enurut (ukum pertama Thermodinamika, kerja yang dihasilkan oleh suatu

proses siklus adalah sama dengan 5umlah &erpindahan Kalor pada fluida kerja selama

proses siklus tersebut berlangsung. 5adi untuk proses Siklus

6 ) 6 )7 6 + 6 +7 6 6

Dengan rumus*

1 T dS

1 Kerja per satuan berat fluida kerja

Ds 1 8uas 6 ) - ) 6 )7 6 + 6 - pada diagaram # T 6 s $

Dalam kenyataan Siklus sistem Turbin ap menyimpang dari Siklus Ideal

#Siklus "ankine $ antara lain karena faktor tersebut diba9ah ini *

. Kerugian dalam pipa atau saluran fluida kerja, misalnya kerugian gesekan dan

kerugian kalor ke atmosfer disekitarnya .

). Kerugian tekanan dalam ketel uap

+. Kerugian energi didalam turbin karena adanya gesekan pada fluida kerja dan

bagian-bagian dari turbin.

!ambar.a.) Diagram Temperatur #T$ 6 :ntropi #S$


5/16

1. P$')( Ke$*" T#$%' U"(

Secara singkat prinsip kerja turbin uap adalah sebagai berikut *

ap masuk kedalam turbin melalui nosel. Didalam nosel energi panas dari uap

dirubah menjadi energi kinetis dan uap mengalami pengembangan.

Tekanan uap pada saat keluar dari nosel lebih kecil dari pada saat masuk ke

dalam nosel, akan tetapi sebaliknya kecepatan uap keluar nosel lebih besar

dari pada saat masuk ke dalam nosel.

ap yang memancar keluar dari nosel diarahkan ke sudu-sudu turbin yang

berbentuk lengkungan dan dipasang disekeliling roda turbin. ap yang

mengalir melalui celah-celah antara sudu turbin itu dibelokkan kearah

mengikuti lengkungan dari sudu turbin. &erubahan kecepatan uap ini

menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan poros

turbin.

5ika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkn sudu turbin berarti

hanya sebagian yang energi kinetis dari uap yang diambil oleh sudu-sudu

turbin yang berjalan. Supaya energi kinetis yang tersisa saat meninggalkan

sudu turbin dimanfaatkan maka pada turbin dipasang lebih dari satu baris sudugerak. Sebelum memasuki baris kedua sudu gerak. 4aka antara baris pertama

dan baris kedua sudu gerak dipasang satu baris sudu tetap # guide 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.


6/16

2. Kl")+,") -#$%' #"(

Turbin ap dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kategori yang berbeda

berdasarkan pada konstruksinya, prinsip kerjanya dan menurut peoses penurunan

tekanan uap sebagai berikut*

). Klasifikasi Turbin berdasarkan &rinsip Kerjanya

. Turbin Impulse

Turbin impuls atau turbin tahapan impuls adalah turbin sederhana berrotor

satu atau banyak #gabungan $ yang mempunyai sudu-sudu pada rotor itu. Sudu

biasanya simetris dan mempunyai sudut masuk dan sudut keluar.

Turbin satu tahap.

Turbin impuls gabungan.

Turbin impuls gabungan kecepatan.

3iri-ciri dari turbin impuls antara lain*

- &roses pengembangan uap ; penurunan tekanan seluruhnya terjadi pada sudu

diam ; nosel.

- 0kibat tekanan dalam turbin sama sehingga disebut dengan Tekanan "ata.

). Turbin "eaksi

Turbin reaksi mempunyai tiga tahap, yaitu masing-masingnya terdiri dari baris

sudu tetap dan dua baris sudu gerak. Sudu bergerrak turbin reaksi dapat

dibedakan dengan mudah dari sudu impuls karena tidak simetris, karena

berfungsi sebagai nossel bentuknya sama dengan sudu tetap 9alaupun arahnya

lengkungnya berla9anan.

3iri-ciri turbin ini adalah *

- &enurunan tekanan uap sebagian terjadi di


7/16

Turbin 2ertingkat #0ksi dan "eaksi $.

Disini sudu-sudu turbin dibuat bertingkat, biasanya cocok untuk daya besar.

&ada turbin bertingkat terdapat deretan sudu ) atau lebih. Sehingga turbin

tersebut terjadi distribusi kecepatan ; tekanan.

).+ Klasifikasi turbin berdasarkan &roses &enurunan Tekanan ap

Turbin Kondensasi.

Tekanan keluar turbin kurang dari atm dan dimasukkan kedalam kompresor.

Turbin Tekanan 8a9an.

0pabila tekanan sisi keluar turbin masih besar dari atm sehingga masih

dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin lain.

Turbin :kstraksi.

Didalam turbin ini sebagian uap dalam turbin diekstraksi untuk roses pemanasan

lain, misalnya proses industri.

%. Te$ T#$%' G")

!as-turbine engine 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.

. &rinsip Kerja Sistem Turbin !as #!as-Turbine :ngine$

dara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara

#inlet$.Kompresor berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara

tersebut, sehingga temperatur udara juga meningkat.Kemudian udarabertekanan ini masuk kedalam ruang bakar. Di dalam ruang bakar dilakukan

proses pembakaran dengan cara mencampurkan udara bertekanan dan bahan

bakar. &roses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan

konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan

temperatur. !as hasil pembakaran tersebut dialirkan ke turbin gas melalui suatu


8/16

no=el 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 mele9ati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran

buang #e>haust$.

!ambar b. turbin gas pesa9at terbang

Turbin gas yang dipakai industri dapat dilihat pada gambar ?, cara

kerjanya sama dengan turbin gas pesa9at terbang. 4otor starter dinyalakan

untuk memutar kompresor, udara segar terhisap masuk dan dimampatkan.

Kemudian, udara mampat dengan temperatur dan tekanan yang cukup

tinggi#)@@@3, Abar$ mengalir masuk ruang bakar, bercampur dengan bahan

bakar. 3ampuran udara mampat bahan-bakar kemudian dinyalakan dan terjadi

proses pembakaran, temperatur gas pembakaran naik drastis. !as pembakaran

dengan temperatur tinggi #Abar, BC@@3$ berekspansi pada turbin, sehingga

terjadi perubahan energi, dari energi panas menjadi energi putaran poros turbin.

!as pembakaran setelah berekspansi diturbin, lalu keluar sebagai gas bekas.

Selanjutnya, turbingas bekerja dengan putaran poros turbin, yaitu sebagaisumber tenaga penggerak kompresor dan generator listrik.


9/16

!ambar b.) Turbin gas untuk industri #pembangkit listrik$

&ersamaan turbin gasdengan 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. &erbedaannya adalah terlatak pada kontruksinya,

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.


10/16

). &roses &embakaran

&adagambarb.+, dapatdilihatdarikotruksikomponenruangbakar,apabila

digambarkanulangdenganprosespembakaranadalahsebagai berikut *

!ambar b.+ "uang bakar dan proses pembakaran turbin gas

&roses pembakaran dari turbin gas adalah mirip dengan pembakaran

mesin diesel, yaitu proses pembakarannya pada tekanan konstan. &rosesnya

adalah sebagai berikut, udara mampat dari kompresor masuk ruang bakar,

udara terbagi menjadi dua, yaitu udara primer yang masuk saluran primer,

berada satu tempat dengan nosel, dan udara mampat sekunder yang le9at

selubung luar ruang bakar. dara primer masuk ruang bakar mele9ati s9irler,

sehingga alirannya berputar.

2ahan bakar kemudian disemprotkan dari nosel ke =ona primer,

setelah keduanya bertemu, terjadi pencampuran. 0liran udara primer yang

berputar akan membantu proses pencampuran, hal ini menyebabkan campuran

lebih homogen, pembakaran lebih sempurna.

dara sekunder yang masuk melalui lubang-lubang pada selubung

luar ruang bakar akan membantu proses pembakaran pada =ona sekunder. 5adi,

=ona sekunder akan menyempurnakan pembakaran dari =ona primer. Disampinguntuk membantu proses pembakaran pada =ona sekunder, udara sekunder juga

membantu pendinginan ruang bakar. "uang bakar harus didinginkan, karena

dari proses pembakaran dihasilkan temperatur yang tinggi yang merusak

material ruang bakar. 4aka, dengan cara pendinginan udara

sekunder,temperatur ruang bakar menjadi terkontrol dan tidak melebihi dari yang


11/16

diijinkan.

Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistem turbin gas adalah sebagai berikut*

&emampatan #compression$ udara di hisap dan dimampatkan

&embakaran #combustion$ bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang bakar

dengan udara kemudian di bakar. &emuaian #e>pansion$ gas hasil pembakaran memuai dan mengalir ke luar

melalui no=el #no==le$. &embuangan gas #e>haust$ gas hasil pembakaran dikeluarkan le9at saluran

pembuangan.

&ada kenyataannya, tidak ada proses yang selalu ideal, tetap terjadi kerugiankerugian

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*

0danya gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian tekanan

#pressure losses$ di ruang bakar. 0danya kerja yang berlebih 9aktu proses kompresi yang menyebabkan

terjadinya gesekan antara bantalan turbin dengan angin.

2erubahnya nilai 3p dari fluida kerja akibat terjadinya perubahan temperatur danperubahan komposisi kimia dari fluida kerja.

0danya mechanical loss, dsb.

+. Klasifikasi Turbin !as

Turbin gas dapat dibedakan berdasarkan siklusnya, kontruksi poros dan

lainnya. 4enurut siklusnya turbin gas terdiri dari*

Turbin gas siklus tertutup #3lose cycle$

Turbin gas siklus terbuka #%pen cycle$

&erbedaan dari kedua tipe ini adalah berdasarkan siklus fluida kerja.&ada 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 a9al.


12/16

Dalam industri turbin gas umumnya diklasifikasikan dalam dua jenis yaitu *

Turbin !as &oros Tunggal #Single Shaft$

Turbin jenis ini digunakan untuk menggerakkan generator listrik yang menghasilkan

energi listrik untuk keperluan proses di industri.

Turbin !as &oros !anda #Double Shaft$

Turbin jenis ini merupakan turbin gas yang terdiri dari turbin bertekanan tinggi dan turbin

bertekanan rendah, dimana turbin gas ini digunakan untuk menggerakkan beban yang

berubah seperti kompresor pada unit proses.

II. APLIKASI DARI TURBIN UAP DAN TURBIN GAS". A(l,") T#$%' U"(

0plikasi dari Turbin ap banyak digunakan di industri seperti pabrik atau

pembangkit listrik. Turbin uap merubah energi potensial menjadi energi kinetik yang

menggerakkan baling-baling turbindan terakhir menjadi energi mekanik yang

menjalankan mesin turbin. :nergi mekanik dalam turbin berupa putaran poros turbin.

&oros turbin yang berada diujung baling baling berbentuk roda gigi yang dihubungkan

dengan komponen turbin yang merupakan mekanisme yang ingin digerakkan. &roses

energi kinetik menjadi energi mekanik dapat dilakukan dengan berbagai cara

tergantung dari penggunaan turbin tersebut.Tipe-tipe turbin uap juga bermacam-macam

tergantung dari industri yang menggunakannya. 4isalnya pada &8T digunakan jenis

turbin tipe multistage.

&engapliaksian turbin uap yang terdapat pada pembangkit listrik tenaga uap

digunakan sebagai konversi energi panas menjadi energi listrik.:nergi panas diperoleh

dari uap panas yang dikeluarkan oleh ketel uap ditujukan ungtuk menggerakkan baling-

baling turbin, untuk dikonversikan sebagai energi kinetik. :nergi kinetik yang

menggerakkan baling-baling turbin sekaligus menggerakkan poros baling-baling yang

berbetuk roda gigi. &ergerakkan roda gigi tersebut membentuk energi mekanik.:nergi

mekanik kemudian dikonversikan oleh generator menjadi energi listrik.


13/16

ap panas terbuang dari hasil konversi energi tersebut kemudian ditampung

dalam kondensor yang nantinya akan didinginkan didalamnya.Turbin uap multistage

yang biasa digunakan dalam &8T merupakan turbin yang memiliki lebih dari stage

turbin. 3ara kerjany, pertama uap air yang dihasilkan kembali dari ketel uap akan

masuk dalam stage turbin yang pertama yakni high pressure. Kemudian di panaskan

kembali dalam turbin intermediate pressure. 8alu uap yang keluar setelah dipanaskan

masuk dalam turbin lo9 pressure. Dalam satge ini,uap yang sudah diubah dalam

bentuk energi mekanik dan energi listrik. ap uang dikeluarkan dari stage terakhir ini

masuk dalam kondensor untuk didinginkan dalam proses kondensasi.Sistem tersebut

kemudian terus berulang sehingga turbin busa terus menghasilkan energi listrik untuk

&8T.

%. A(l,") T#$%' G")&ada gambar A.C adalah salah satu mesin turbin gas pesa9at terbang, adapun

cara kerjanya adalah sebagai berikut. 4otor starter dinyalakan, kompresor berputar dan

mulai bekerja menghisap udara sekitar, udara kemudian dimampatkan. dara pada

tahap pertama dimampatkan dahulu pada kompresor tekanan rendah,

diteruskan kompresor tekanan tinggi. dara mampat selanjutnya masuk ruang bakar,

bercampur dengan bahan bakar yang sudah disemprotkan. 3ampuran bahan bakar-

udara mampat kemudian dinyalakan dan terjadi proses pembakaran. !as hasil prosespembakaran berekspansi pada turbin, terjadi perubahan dari energi panas menjadi

energi putaran poros turbin, sebagian gas pembakaran menjadi gaya dorong.

Setelah memberikan sisa gaya dorongnya, gas hasil pembakaran ke luar

melalui saluaran buang. Dari proses kerja turbin gas pesa9at terbang

tersebut, dihasilkan daya turbin yang digunakan untuk menggerakan

kompresor, menghasikan daya dorong, dan menggerakan peralatan bantu lainnya.


14/16

Turbin gas yang dipakai industri dapat dilihat pada gambar C.A dan cara

kerjanya sama dengan turbin gas pesa9at terbang. 4otor starter dinyalakan

untuk memutar kompresor, udara segar terhisap masuk dan dimampatkan.

Kemudian udara mampat dengan temperatur dan tekanan yang cukup tinggi

#)@@@3, A bar$ mengalir masuk ruang bakar bercampur dengan bahan bakar.

3ampuran udara mampat bahan-bakar kemudian dinyalakan dan terjadi proses

pembakaran, temperatur gas pembakaran naik drastis. !as pembakaran dengan

temperatur tinggi #A bar, BC@@3$ berekspansi pada turbin, sehingga terjadi

perubahan energi, dari energi panas menjadi energi putaran poros turbin. !as

pembakaran setelah berekspansi di turbin, lalu ke luar sebagai gas bekas.

Selanjutnya, turbin gas bekerja dengan putaran poros turbin, yaitu sebagai

sumber tenaga penggerak kompresor dan generator listrik.
http://www.crayonpedia.org/mw/Berkas:Gun240.jpg


15/16

Dari uraian cara kerja turbin gas di atas, dapat disebutkan komponen-komponen

mesin turbin gas yang penting, yaitu kompresor, ruang bakar, dan turbin. 5adi,

daya yang dihasilkan turbin tidak hanya menggerakan beban, yaitu generator

listrik, tetapi juga harus menggerakan kompresor.

/. DAFTAR PUSTAKA

0rismunandar, &enggerak 4ula Turbin, IT2 2andung, ??
http://www.crayonpedia.org/mw/Berkas:Gun241.jpg


16/16

Shlyakin &. Steam Turbines, Theory and Design, 'oreign 8anguage (ouses,4osco9

Stodola 0., Steam and !as Turbines, Eol , 4c. !ra9 (ill 2ook 3ompany Inc.

TUGAS MAKALAH TURBIN UAP & GAS.doc

Documents

Transcript of TUGAS MAKALAH TURBIN UAP & GAS.doc