Perbedaan Antara Turbin Gas dan Turbin Uap

Turbin Gas vs Turbin Uap

Turbin adalah kelas mesin turbo yang digunakan untuk mengubah energi dalam fluida yang mengalir menjadi energi mekanik dengan menggunakan mekanisme rotor. Turbin, secara umum, mengubah energi termal atau kinetik fluida menjadi kerja. Turbin gas dan turbin uap adalah mesin turbo termal, tempat pekerjaan dihasilkan dari perubahan entalpi fluida kerja; mis. Energi potensial fluida dalam bentuk tekanan diubah menjadi energi mekanik.

Berdasarkan arah aliran turbin fluida dikategorikan ke dalam turbin aliran aksial dan turbin aliran radial. Secara teknis turbin adalah expander, yang menghasilkan output kerja mekanis dengan penurunan tekanan, yang merupakan operasi berlawanan dari kompresor. Artikel ini berfokus pada jenis turbin aliran aksial, yang lebih umum di banyak aplikasi teknik.

Struktur dasar turbin aliran aksial dirancang untuk memungkinkan aliran fluida kontinu saat mengekstraksi energi. Dalam turbin termal, fluida yang bekerja, pada suhu tinggi dan tekanan diarahkan melalui serangkaian rotor yang terdiri dari bilah miring yang dipasang pada cakram berputar yang terpasang pada poros. Di antara setiap bilah stasioner disk rotor dipasang, yang bertindak sebagai nozel dan panduan untuk aliran cairan.

Lebih lanjut tentang Turbin Uap

Meskipun konsep penggunaan uap untuk melakukan pekerjaan mekanis telah digunakan sejak lama, turbin uap modern dirancang oleh insinyur Inggris Sir Charles Parsons pada tahun 1884.

Turbin uap menggunakan uap bertekanan dari boiler sebagai fluida kerja. Uap super panas yang memasuki turbin kehilangan tekanannya (entalpi) bergerak melalui bilah rotor, dan rotor memindahkan poros ke mana mereka terhubung. Turbin uap menghasilkan tenaga pada laju yang halus dan konstan, dan efisiensi termal dari turbin uap lebih tinggi daripada mesin bolak-balik. Pengoperasian turbin uap optimal pada kondisi RPM yang lebih tinggi.

Ketat, turbin hanya merupakan komponen tunggal dari operasi siklik yang digunakan untuk pembangkit listrik, yang secara ideal dimodelkan oleh siklus Rankine. Boiler, penukar panas, pompa, dan kondensor juga merupakan komponen operasi tetapi bukan bagian dari turbin.

Di zaman modern, penggunaan utama turbin uap adalah untuk pembangkit tenaga listrik, tetapi pada awal abad ke-20 turbin uap digunakan sebagai pembangkit listrik untuk kapal dan mesin lokomotif. Sebagai pengecualian, dalam beberapa sistem propulsi laut di mana mesin diesel tidak praktis, seperti kapal induk dan kapal selam, mesin uap masih digunakan.

Lebih lanjut tentang Turbin Gas

Mesin turbin gas atau hanya turbin gas adalah mesin pembakaran internal, menggunakan gas seperti udara sebagai fluida kerja. Aspek termodinamika pengoperasian turbin gas secara ideal dimodelkan oleh siklus Brayton.

Mesin turbin gas, tidak seperti turbin uap, terdiri dari beberapa komponen utama; mereka adalah kompresor, ruang bakar, dan turbin, yang dirakit di sepanjang poros berputar, untuk melakukan tugas yang berbeda dari mesin pembakaran internal. Asupan gas dari inlet pertama kali dikompres menggunakan kompresor aksial; yang melakukan kebalikan dari turbin sederhana. Gas bertekanan kemudian diarahkan melalui tahap diffuser (nozzle diverging), di mana gas kehilangan kecepatannya, tetapi meningkatkan suhu dan tekanan lebih lanjut..

Pada tahap berikutnya, gas memasuki ruang bakar di mana bahan bakar dicampur dengan gas dan dinyalakan. Sebagai hasil dari pembakaran, suhu dan tekanan gas naik ke tingkat yang sangat tinggi. Gas ini kemudian melewati bagian turbin, dan ketika melewati menghasilkan gerakan rotasi ke poros. Turbin gas ukuran rata-rata menghasilkan tingkat rotasi poros setinggi 10.000 RPM, sementara turbin yang lebih kecil dapat menghasilkan 5 kali lipat.

Turbin gas dapat digunakan untuk menghasilkan torsi (dengan poros putar), dorong (oleh knalpot gas kecepatan tinggi), atau keduanya dalam kombinasi. Dalam kasus pertama, seperti dalam turbin uap, pekerjaan mekanis yang dikirim oleh poros hanyalah transformasi entalpi (tekanan) dari suhu tinggi dan gas tekanan. Bagian dari pekerjaan poros digunakan untuk menggerakkan kompresor melalui mekanisme internal. Bentuk turbin gas ini digunakan terutama untuk pembangkit tenaga listrik dan sebagai pembangkit listrik untuk kendaraan seperti tank dan bahkan mobil. Tangki AS M1 Abrams menggunakan mesin turbin gas sebagai pembangkit listrik.

Dalam kasus kedua, gas bertekanan tinggi diarahkan melalui nosel konvergen untuk meningkatkan kecepatan, dan daya dorong dihasilkan oleh gas buang. Turbin gas jenis ini sering disebut mesin Jet atau mesin turbojet, yang menggerakkan pesawat tempur militer. Turbofan adalah varian lanjutan di atas, dan kombinasi dorong dan generasi kerja digunakan dalam mesin turboprop, di mana kerja poros digunakan untuk menggerakkan baling-baling.

Ada banyak varian turbin gas yang dirancang untuk tugas tertentu. Mereka lebih disukai daripada mesin lain (terutama mesin bolak-balik) karena daya tinggi untuk rasio berat, lebih sedikit getaran, kecepatan operasi tinggi, dan keandalan. Limbah panas dibuang hampir seluruhnya sebagai knalpot. Dalam pembangkit listrik, energi panas limbah ini digunakan untuk merebus air untuk menjalankan turbin uap. Proses ini dikenal sebagai pembangkit listrik siklus gabungan.

Apa perbedaan antara Turbin Uap dan Turbin Gas?

• Turbin uap menggunakan uap tekanan tinggi sebagai fluida kerja, sedangkan turbin gas menggunakan udara atau gas lain sebagai fluida kerja.

• Turbin uap pada dasarnya adalah expander yang menghasilkan torsi sebagai hasil kerja, sementara turbin gas adalah perangkat gabungan dari kompresor, ruang bakar, dan turbin yang melakukan operasi siklik untuk menghasilkan pekerjaan baik sebagai torsi atau dorong.

• Turbin uap hanya komponen yang menjalankan satu langkah siklus Rankine, sementara mesin turbin gas mengeksekusi seluruh siklus Brayton.

• Turbin gas dapat menghasilkan torsi atau dorong sebagai hasil kerja, sementara turbin uap hampir sepanjang waktu menghasilkan torsi sebagai hasil kerja.

• Efisiensi turbin gas jauh lebih tinggi daripada turbin uap karena suhu operasi turbin gas yang lebih tinggi. (Turbin gas ~ 1500 0C dan turbin uap ~ 550 0C)

• Ruang yang dibutuhkan untuk turbin gas jauh lebih sedikit daripada operasi turbin uap, karena turbin uap membutuhkan boiler dan penukar panas, yang harus dihubungkan secara eksternal untuk penambahan panas.

• Turbin gas lebih fleksibel, karena banyak bahan bakar dapat digunakan dan fluida kerja, yang harus diumpankan terus menerus, tersedia di mana-mana (udara). Turbin uap, di sisi lain, membutuhkan sejumlah besar air untuk operasi dan cenderung menyebabkan masalah pada suhu yang lebih rendah karena lapisan gula..