Turbin gas adalah sebuah
mesin berputar yang mengambil energi dari arus gas
pembakaran. Dia memiliki
kompresor naik ke-atas dipasangkan dengan
turbin turun ke-bawah, dan sebuah bilik pembakaran di-tengahnya.
Energi ditambahkan di arus gas di
pembakar, di mana
udara dicampur dengan
bahan bakar dan
dinyalakan. Pembakaran meningkatkan
suhu,
kecepatan dan
volume dari aliran gas. Kemudian diarahkan melalui sebuah penyebar (
nozzle) melalui baling-baling turbin, memutar turbin dan mentenagai kompresor.
Energi diambil dari bentuk tenaga shaft, udara terkompresi dan dorongan, dalam segala kombinasi, dan digunakan untuk mentenagai
pesawat terbang,
kereta,
kapal,
generator, dan bahkan
tank.
Siklus-Siklus Turbin GasTiga siklus turbin gas yang dikenal secara umum yaitu:
Siklus EricsonMerupakan siklus mesin kalor yang dapat balik (reversible) yang terdiri dari dua proses isotermis dapat balik (reversible isotermic) dan dua proses isobarik dapat balik (reversible isobaric). Proses perpindahan panas pada proses isobarik berlangsung di dalam komponen siklus internal (regenerator), dimana effisiensi termalnya adalah : hth = 1 – T1/Th, dimana T1 = temperatur buang dan Th = temperatur panas.
Siklus StirlingMerupakan siklus mesin kalor dapat balik, yang terdiri dari dua proses isotermis dapat balik (isotermal reversible) dengan volume tetap (isokhorik). Efisiensi termalnya sama dengan efisiensi termal pada siklus Ericson.
Siklus BraytonSiklus ini merupakan siklus daya termodinamika ideal untuk turbin gas, sehingga saat ini siklus ini yang sangat populer digunakan oleh pembuat mesin turbine atau manufacturer dalam analisa untuk performance upgrading. Siklus Brayton ini terdiri dari proses kompresi isentropik yang diakhiri dengan proses pelepasan panas pada tekanan konstan
Teori operasi Turbin gas dijelaskan secara
termodinamika oleh
Siklus Brayton, di mana udara dikompresi
isentropic sekutu,
pembakaran terjadi pada tekanan konstan, dan ekspansi terjadi di turbin isentropically kembali untuk tekanan awal.
Dalam prakteknya, gesekan dan turbulensi menyebabkan:
- Isentropic non-kompresi: untuk suatu tekanan secara keseluruhan rasio, suhu pengiriman kompresor lebih tinggi dari ideal.
- Non-isentropic ekspansi: walaupun penurunan suhu turbin yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor tidak terpengaruh, tekanan terkait rasio lebih besar, yang mengurangi ekspansi yang tersedia untuk menyediakan kerja yang bermanfaat.
- Tekanan kerugian dalam asupan udara, combustor dan knalpot: mengurangi ekspansi yang tersedia untuk menyediakan kerja yang bermanfaat.
Seperti semua siklus
mesin panas s, suhu pembakaran yang lebih tinggi berarti lebih besar
efisiensi. Faktor pembatas adalah kemampuan baja, nikel, keramik, atau materi lain yang membentuk mesin untuk menahan panas dan tekanan. Teknik cukup masuk ke bagian turbin menjaga dingin. Kebanyakan turbin juga mencoba untuk memulihkan knalpot panas, yang sebaliknya adalah energi terbuang.
Recuperator s adalah
heat exchanger s yang lulus knalpot panas ke udara terkompresi, sebelum pembakaran.
Gabungan siklus desain lulus limbah panas ke
uap turbin sistem. Dan
gabungan panas dan kekuasaan (co-generation) menggunakan limbah panas untuk produksi air panas.
Mekanis, turbin gas dapat kurang kompleks daripada
pembakaran piston mesin. Sederhana turbin mungkin memiliki satu bergerak bagian: poros / kompresor / turbin / alternatif rotor perakitan (lihat gambar di atas), belum termasuk sistem bahan bakar. Namun, manufaktur presisi yang diperlukan untuk komponen dan paduan tahan temperatur yang diperlukan untuk efisiensi yang tinggi sering membuat pembangunan turbin sederhana lebih rumit daripada mesin piston.
Lebih canggih turbin (seperti yang ditemukan di zaman modern
mesin jet) dapat memiliki beberapa shaft (kelos), ratusan turbin baling, bergerak stator blades, dan sistem yang luas kompleks pipa, combustors dan penukar panas.
Sebagai aturan umum, semakin kecil mesin semakin tinggi tingkat perputaran poros (s) yang diperlukan untuk mempertahankan kecepatan tertinggi. Kecepatan sudu turbin menentukan tekanan maksimum yang dapat diperoleh, hal ini menghasilkan daya maksimum yang mungkin tergantung pada ukuran mesin.
Mesin jet s beroperasi sekitar 10.000 rpm dan
mikro turbin s sekitar 100.000 rpm.
Thrust bantalan s dan
jurnal bantalan adalah bagian penting dari desain. Secara tradisional, mereka telah
hidrodinamik minyak bantalan, atau minyak-cooled
bola bantalan s. Bantalan ini sedang dikalahkan oleh
foil bantalan s, yang telah berhasil digunakan dalam turbin mikro dan
unit daya tambahan s.
Sumber Comotan :
http://turbine-instrument.blogspot.com/