Assalamualaikum Wr. Wb.
Perkenalkan saya Gandi Pramudya PH 2306218036 dari kelas Sistem Konversi Energi-02. Pada blog ini, saya akan membahas soal turbin gas menggunakanย frameworkย DAI5.
Deep Awareness of I
Sebagai makhluk ciptaan Allah SWT. Kita, manusia sudah sepatutnya memperdalam ilmu pengetahuan sebagai bentuk rasa syukur terhadap ciptaan-Nya.
Salah satu wujud nyatanya adalah dengan menciptakan alat yang bermanfaat bagi manusia itu sendiri, salah satunya adalah turbin gas.
Intention
Turbin gas adalah mesin pembakaran dalam yang berfungsi mengubah energi panas menjadi energi mekanik. Putaran poros sebagai representasi energi mekanik akan mengopel poros generator dan kompresor, sehingga terbentuk siklus terbuka yang dapat menghasilkan listrik.
Dengan menyadari definisi dari turbin gas, kita dapat menggali makna yang lebih dalam dari penerapan turbin gas di kehidupan sehari-hari.
Initial Thinking
Prinsip kerja turbin gas mengikuti siklus termodinamika yang dikenal dengan siklus brayton. Proses ini terdiri dari tiga langkah utama:
- Kompresi, Udara dari luar dihisap dan masuk ke dalam kompresor. Di sini, udara dimampatkan sehingga tekanan dan suhunya meningkat drastis.
- Pembakaran, Udara bertekanan tinggi ini kemudian dialirkan ke ruang bakar. Bahan bakar (biasanya gas alam) disemprotkan ke dalamnya dan dibakar. Proses ini menghasilkan gas panas berenergi dan bertekanan sangat tinggi.
- Ekspansi, Gas panas hasil pembakaran ini kemudian mengalir dan mendorong sudu-sudu (bilah) turbin, membuatnya berputar dengan kecepatan tinggi. Energi panas dari gas diubah menjadi energi mekanik pada poros turbin.
Sebagian besar energi mekanik yang dihasilkan dari tahap ekspansi digunakan untuk memutar kompresornya, istilah tersebut dikenal dengan back-work ratio.
Aspek menarik yang akan diangkat di blog ini adalah hubungan antara cooling system dengan kerja turbin.
Turbin gas bekerja pada temperatur yang sangat tinggi, bisa mencapai lebih dari 1.300ยฐC, terutama di bagian ruang bakar dan sudu-sudu turbin. Temperatur setinggi ini melebihi titik leleh banyak material logam. Oleh karena itu, pendinginan menjadi vital karena beberapa alasan:
- Mencegah Kerusakan Komponen: Mencegah komponen-komponen kritis seperti bearing (bantalan), sudu-sudu turbin, dan nozzle dari keausan, deformasi, atau bahkan kegagalan total akibat panas.
- Menjaga Kualitas Pelumas: Panas berlebih dapat menurunkan kualitas oli pelumas (lube oil), mengurangi kemampuannya untuk melumasi bagian yang bergerak dan akhirnya menyebabkan kerusakan.
- Meningkatkan Efisiensi dan Daya: Dengan mendinginkan udara yang masuk ke kompresor, massa jenis udara menjadi lebih padat. Udara yang lebih padat ini memungkinkan proses pembakaran yang lebih efisien, sehingga meningkatkan daya keluaran turbin.
- Memperpanjang Usia Pakai Turbin: Dengan menjaga suhu operasional dalam batas aman, sistem pendingin secara signifikan memperpanjang umur turbin gas dan mengurangi frekuensi perawatan.
Idealization
Umumnya, gas turbin memanfaatkan dua macam cooling system:
- Pendinginan udara, sistem ini adalah metode utama untuk mendinginkan komponen yang terpapar langsung oleh gas pembakaran super panas. Uniknya, sistem ini menggunakan udara dari kompresor turbin itu sendiri untuk melakukan pendinginan.
- Pendinginan air, Sistem pendingin air, sering disebut Cooling Water System (CWS), umumnya berfungsi sebagai sistem pendingin untuk peralatan pendukung (auxiliary) di sekitar turbin gas, bukan untuk mendinginkan komponen di jalur gas panas secara langsung.
Instruction Set
Secara sederhana kerja yang dihasilkan oleh turbin (Wt) dapat diekspresikan dengan persamaan:
Apabila pendinginan dilakukan di sisi inlet, maka dapat meningkatkan ekspansi energi. Salah satu alasannya adalah udara dingin lebih padat, sehingga kompresor dapat memindahkan massa udara yang lebih banyak.
Namun, secara umum fungsi dari cooling system pada turbin gas adalah untuk melindungi komponen-komponen turbin dari suhu ekstrim seperti pembakaran pada combustion chamber serta aliran udara pada sudu-sudu turbin.
Sekian pembahasan turbin gas khususnya hubungan antara cooling system dengan ekspansi turbin dari saya,
Wassalamualaikum Warahmatullahi Wabarakatuh
