Assakamualaikum warahmatullahi wabarakatuh. Perkenalkan nama saya Markus Toshimasa Oki dengan NPM 2306155161. Pada kesempatan kali ini saya ingin menjelaskan mengenai mengapa pada turbin bebas energi yang dimanfaatkan lebih banyak berasal dari perubahan momentum (impuls) gas buang dibandingkan dari perubahan tekanan (reaksi) dengan menggunakan kerangka DAI5.
1). Deep Awareness of I
Dengan deep awareness of I saya sadar bahwa semua energi pada turbin yang dimanfaatkan melalui perubahan impuls maupun reaksi, semuanya adalah fenomena yang telah di tetapkan oleh Tuhan yang Maha Esa sejak awal mula. Sehingga diri kita sendiri menjadi sadar akan apa yang diberikan oleh Sang Pencipta kepada kita dan tugas kita adalah untuk mengelola dan memanfaatkan fenomena tersebut dengan baik dan bertanggungjawab. Saya menyadari bahwa pada turbin bebas energi, terdapat dua sumber energi utama yang bisa dimanfaatkan, yaitu perubahan reaksi dan perubahan impuls.Namun, pada kondisi nyata turbin bebas, gas buang yang masuk sudah bertekanan rendah tapi berkecepatan tinggi. Kesadaran ini penting karena menunjukkan bahwa energi kinetik jauh lebih dominan dibanding energi potensial tekanan.
2. Intention
Niat saya dalam mempelajari perubahan impuls ataupun perubahan reaksi untuk menghasilkan energi pada turbin adalah untuk memperdalam ilmu saya mengenai turbin. Dan saya berharap bukan hanya mendapatkan ilmu di teori saja namun dapat dikaitkan dan diterapkan dalam kehidupan sehari-hari.Sehingga suatu saat nanti, ilmu mengenai turbin yang saya pelajari dapat menjadi manfaat bagi orang-orang di sekitar.
3. Intial Thinking
Pada awalnya saya berpikir,semua turbin seharusnya memanfaatkan tekanan + kecepatan gas buang.Dengan kata lain, reaksi dan impuls harus seimbang. Namun setelah saya bertanya dan melakukan prompt dengan AI, saya mendapatkan jawaban yang sangat menjawab.Pada tahap sebelumnya (gas generator dan nozzle guide vane), gas sudah diekspansikan, sehingga tekanannya rendah.Yang tersisa hanyalah kecepatan tinggi (energi kinetik).Maka, pemikiran awal bahwa turbin akan memanfaatkan perbedaan tekanan harus diluruskan.
4. Idealization
Sebagai idealisasi, didapatkan pemodelan turbin bebas seperti ini:
Gas masuk: berkecepatan tinggi, tekanan relatif konstan.
Sudut turbin: bekerja sebagai alat defleksi aliran, sehingga mengubah arah dan besarnya kecepatan tangensial gas.
Dan didapatkan rumus euler turbine equation sebagai berikut:
Dari sini dapat dilihat, kerja turbin jelas berasal dari perubahan momentum tangensial (Vw), sedangkan peran ฮp (beda tekanan) sangat kecil.Idealisasi ini juga dapat dipahami dengan analogi berikut: Seperti kincir air Pelton, dimana air tidak menekan sudut dengan tekanan, tetapi menyemprot dengan kecepatan tinggi, lalu energinya ditransfer lewat perubahan arah aliran.
5.Instruction Set
Setelah pemahan energi turbin bebas yang didapatkan, kita dapat menyusun instruction seperti berikut: turbin bebas harus dioptimalkan untuk menangkap energi kinetik gas buang (profil sudu dibuat untuk defleksi aliran, bukan drop tekanan). Sebagai perhitungan digunakan analisis berbasis momentum (Euler turbine equation) bukan hanya neraca energi tekanan.Penerapan nyata energi yang dimanfaatkan pada turbin bebas dapat dilihat seperti pada helikopter dimana free power turbine mengubah momentum gas menjadi putaran rotor utama.Lalu pada pembangkit listrik turbin gas, tahap akhir turbin juga lebih dominan impuls karena tekanan sudah hampir sama dengan tekanan lingkungan.
Turbin bebas energi lebih memanfaatkan impuls karena gas masuk sudah bertekanan rendah tapi berkecepatan tinggi. Kondisi aliran dengan tekanan relatif konstan dan momentum besar menyebabkan kerja turbin lebih berasal dari perubahan kecepatan (momentum) daripada perubahan tekanan.
Sekian penjelasan saya terimakasih.
