Selamat siang, Sania. Senang sekali membahas tentang kehilangan energi (losses) pada aliran fluida di turbin. Ini adalah topik yang cukup penting dan kompleks, dan kita akan menjelaskannya secara mendalam.
Secara umum, kehilangan energi pada aliran fluida di turbin dapat terjadi melalui beberapa mekanisme, yang dapat dikategorikan menjadi:
- Kehilangan karena Kecepatan (Velocity Losses):
Turbulent Flow: Ini adalah kehilangan yang paling signifikan. Kecepatan aliran fluida yang tinggi (turbulent flow) menyebabkan lebih banyak friction dan shear (goyangan) pada dinding turbin. Shear stress yang meningkat ini mengurangi kecepatan aliran, yang pada gilirannya menurunkan efisiensi turbin. Turbulent flow juga menghasilkan lebih banyak energy yang terbuang.
Flow Separation: Jika aliran fluida terpisah dari sisi turbin, kehilangan energi akan terjadi. Hal ini dapat terjadi karena:
Boundary Layer Effects: Air yang terpisah dari permukaan turbin (boundary layer) menciptakan kehilangan energi.
Surface Geometry: Bentuk permukaan turbin yang tidak ideal (misalnya, dengan profil yang tidak seragam) dapat menyebabkan separation.
Flow Instability: Fluktuasi pada aliran fluida dapat menyebabkan flow instabilities, yang menyebabkan separasi.
- Kehilangan Karena Temperatur (Temperature Losses):
Cooling: Ketika aliran fluida berputar, ia berinteraksi dengan udara di sekitarnya. Interaksi ini menghasilkan heat yang dipindahkan ke udara. Jika temperatur aliran fluida menjadi lebih tinggi, heat ini akan dipindahkan, sehingga mengurangi efisiensi turbin.
Heat Transfer to the Water (untuk PLTU): Pada PLTU, panas dari pembakaran akan terkonversi menjadi panas di air, yang berpotensi menyebabkan kehilangan.
- Kehilangan Karena Viskositas (Viscosity Losses):
Flow Viscosity: Viscosity (viskositas) dari fluida mempengaruhi aliran fluida. Viskositas yang tinggi dapat menyebabkan aliran fluida menjadi lebih lambat, mengurangi efisiensi.
Boundary Layer Losses: Seperti disebutkan sebelumnya, boundary layer losses, due to the turbulence, are a significant source of viscosity-related losses.
- Kehilangan Karena Ukuran dan Bentuk (Geometry Losses):
Blade Geometry: Desain blade yang tidak optimal, seperti blade profile yang tidak seragam, dapat menyebabkan flow separation dan turbulent flow, yang berkontribusi pada kehilangan energi.
Sizing: Jika flow rate tidak sesuai dengan ukuran turbin, losses juga dapat terjadi.
- Kehilangan Karena Faktor Lain:
Pressure Drop: Transmisi energi dari turbin menyebabkan penurunan tekanan.
Friction Losses: Faktor-faktor seperti friction pada dinding turbin dan internal losses (karena velocity yang fluctuating), serta surface roughness dapat berkontribusi pada friction yang meningkatkan kehilangan energi.
Analisis untuk Meminimalkan Kehilangan:
Flow Field Design: Desain loop gas yang dioptimalkan untuk meminimalkan turbulence.
Blade Profile Optimization: Menyesuaikan profile blade.
Turbine Speed Control: Mengatur kecepatan turbin.
Surface Cooling: Mengembangkan teknik untuk meminimalkan heat transfer.
Kesimpulan
Kehilangan energi dalam turbin adalah masalah yang sangat kompleks dan dapat diatasi melalui berbagai teknik. Memahami berbagai jenis kehilangan ini dan menerapkan strategi mitigasi yang tepat sangat penting untuk meningkatkan efisiensi turbin.
