Assalamualaikum Wr. Wb.
Perkenalkan saya Gandi Pramudya PH 2306218036 dari kelas SIstem Konversi Energi-02. Pada blog ini, saya akan membahas soal turbin francis menggunakan framework DAI5.
Deep Awareness of I
Sejatinya kita adalah ciptaan Allah SWT yang ditempatkan di dunia dengan keunikan dan keberagamannya. Sebagai manusia, sudah sepatutnya kita untuk memahami dan memaknai ciptaan-ciptaan Allah SWT, salah satunya adalah energi.
Energi merupakan bentuk yang tidak luput dari kehidupan sehari-hari manusia. Salah satu wujud manusia untuk memahami ciptaan tersebut adalah dengan mengonversi energi hydraulic menjadi bentuk yang bisa langsung dimanfaatkan untuk menunjang kehidupan manusia.
Intention
Kesadaran akan pemanfaatan bentuk energi di sekitar kita untuk membantu kehidupan sehari-hari dapat diwujudkan dengan konsep turbin francis.
Turbin francis merupakan salah satu bentuk sistem konversi energi yang memanfaatkan energi kinetik dari fluida untuk memutar poros turbin dan geenrator pada PLTA. Secara konsep desain, turbin ini memanfaatkan energi kinetik dari sisi runner menjadi energi kinetik pada poros turbin.
Initial Thinking
Alasan kenapa aliran fluida dapat memutar turbin adalah akibat gaya sentrifugal yang terbentuk dari gerak rotasi tersebut. Gerakan tersebut sekaligus membentuk vortex aliran yang menyebabkan fluida mengalir secara alami menuju sisi outlet di draft tube.
Berdasarkan konteks fisika, turbin ini termasuk ke dalam jenis turbin reaksi yang dirancang untuk menagarahkan fluida ke sisi outlet di tengah menggunakan gaya sentrifugal dan vortex aliran. Dengan kata lain, turbin francis menggunakan prinsip-prinsip fisika untuk memusatkan aliran air, sehingga menghasilkan kinerja optimal.
Idealization
Lalu apa yang membedakan turbin francis dan turbin pelton?
- Prinsip kerja.
Turbin Francis: Menggunakan prinsip rotasi di sekitar dengan dasar gaya sentrifugal.
Turbin Pelton: Menggunakan prinsip impuls erdasarkan perubahan vektor kecepatan.
- Kecepatan aliran
Turbin Francis: Lebih cocok dengan aliran air yang lambat dan stabil.
Turbin Pelton: Dirancang untuk aliran air yang lebih cepat dan berfluktuasi.
- Kecepatan rotasi
Turbin Francis: Rotosi lebih lambat
Turbin Pelton: Rotasi lebih cepat
Maka dari itu, faktor-faktor seperti flow rate aliran, ketinggian reservoir, dll. perlu diperhatikan dalam memilih turbin PLTA.
Di sisi lain, turbin francis memiliki kesamaan dengan kompresor sentrifugal karena arah alirannya sama-sama radial dengan volute yang cukup besar. Jadi turbin francis dapat dikatakan kebalikan dari kompresor sentrifugal.
Volute pada Turbin Francis merupakan sisi inlet yang memperlambat aliran. Secara perlahan akan mengalir ke sisi outlet setelah energi kinetik aliran dikonversi.
Volute pada pompa sentrifugal menciptakan arah aliran yang terdefinisi ke sisi outlet dengan beberapa konfigurasi volute dilengkapi oleh stator untuk mengonversi energi kinetik menjadi energi tekanan.
Peningkatan efisiensi turbin francis dapat dilakukan dengan memasang control valve pada sisi inlet untuk pengaturan aliran secara variabel. Dengan flow rate tepat, turbin dapat menyesuaikan daya yang dihasilkan berdasarkan demandnya.
Aspek lain yang perlu diperhatikan pada francis adalah losses aliran. Terdapat beberapa losses di dalam mekanisme turbin francis.
- Mechanical power losses (Pm). Kerugian akibat gesekan pada bagian runner dan cassing.
- Runner power losses (Pr). Kerugian akibat friction pada runner dan impact dari vortex yang terbentuk.
- Casing and draft tube losses (Pc). Kerugian akibat gesekan pada cassing dan loss dari draft tube.
- Leakage losses (Pi). Kerugian akibat kebocoran pada dinding casing, draft tube, dan area-area kecil lainnya.
- Shaft power output losses. Kerugian yang hilang akibat putaran shaft.
Setiap turbin francis memiliki karakteristik yang unik, dan losses dapat bervariasi berdasarkan desain, kondisi operasi, dan kondisi operasional. Studi simulasi dan analissi CFD sangat penting untuk mengoptimalkan desain dan memprediksi losses.
Instruction Set
Secara umum, cara kerja turbin francis adalah sebagai berikut:
- Air masuk dari penstock. Air bertekanan tinggi dari bendungan/dam dialirkan melalui penstock.
- Guide vanes mengatur arah & debit.
- Air masuk ke sudu runner secara radial. Karena bentuk runner melengkung, air menekan sudu → memberikan gaya torsi → runner berputar
- Setelah memutar runner, air keluar melalui draft tube.
Sekian pembahasan turbin francis dari saya,
Wassalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
