Perbedaan Antara Turbin Impuls dan Turbin Reaksi

Turbin Impuls vs Turbin Reaksi
 

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; yaitu energi potensial dari fluida dalam bentuk tekanan diubah menjadi energi mekanik.

Struktur dasar turbin aliran aksial dirancang untuk memungkinkan aliran fluida kontinu saat mengekstraksi energi. Dalam turbin termal, fluida kerja 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 disk rotor, bilah stasioner dipasang, yang bertindak sebagai nozel dan memandu aliran fluida.

Turbin diklasifikasikan menggunakan banyak parameter, dan pembagian impuls dan reaksi didasarkan pada metode mengubah energi fluida menjadi energi mekanik. Turbin impuls menghasilkan energi mekanik sepenuhnya dari impuls fluida ketika tumbukan pada bilah rotor. Turbin reaksi menggunakan fluida dari nosel untuk menciptakan momentum pada roda stator.

Lebih lanjut tentang Turbin Impuls

Turbin impuls mengubah energi fluida dalam bentuk tekanan dengan mengubah arah aliran fluida ketika terkena bilah rotor. Perubahan momentum menghasilkan dorongan pada bilah turbin dan rotor bergerak. Prosesnya dijelaskan menggunakan hukum kedua newton.

Dalam turbin impuls, kecepatan fluida meningkat dengan melewati serangkaian nozel sebelum diarahkan ke bilah rotor. Blade stator bertindak sebagai nozel dan meningkatkan kecepatan dengan mengurangi tekanan. Aliran fluida dengan kecepatan (momentum) yang lebih tinggi kemudian berdampak dengan bilah rotor, untuk mentransfer momentum ke bilah rotor. Selama tahap ini, sifat fluida mengalami perubahan yang merupakan karakteristik turbin impuls. Penurunan tekanan terjadi sepenuhnya di nozel (yaitu stator), dan kecepatannya meningkat secara signifikan pada stator dan turun di rotor. Intinya, turbin impuls hanya mengubah energi kinetik fluida, bukan tekanan.

Roda Pelton dan turbin de Laval adalah contoh dari turbin impuls.

Lebih lanjut tentang Turbin Reaksi

Turbin reaksi mengubah energi fluida dengan reaksi pada bilah rotor, ketika fluida mengalami perubahan momentum. Proses ini dapat dibandingkan dengan reaksi pada roket dengan gas buang roket. Proses turbin reaksi paling baik dijelaskan dengan menggunakan hukum kedua Newton.

Serangkaian nozel meningkatkan kecepatan aliran fluida dalam tahap stator. Ini menciptakan penurunan tekanan dan peningkatan kecepatan. Kemudian aliran fluida diarahkan ke bilah rotor, yang juga bertindak sebagai nozel. Ini semakin mengurangi tekanan, tetapi kecepatan juga turun sebagai akibat dari transfer energi kinetik ke bilah rotor. Dalam turbin reaksi, tidak hanya energi kinetik fluida, tetapi juga energi dalam fluida dalam bentuk tekanan diubah menjadi energi mekanik poros rotor.

Turbin Francis, turbin Kaplan, dan banyak turbin uap modern termasuk dalam kategori ini.

Dalam desain turbin modern, prinsip-prinsip operasi digunakan untuk menghasilkan keluaran energi yang optimal dan sifat turbin diekspresikan oleh tingkat reaksi (Λ) turbin. Parameter ini pada dasarnya adalah perbandingan antara penurunan tekanan pada tahap rotor dan tahap stator.

Λ = (perubahan entalpi pada tahap rotor) / (perubahan entalpi pada tahap stator)

Apa perbedaan antara Turbin Impuls dan Turbin Reaksi?

Dalam turbin impuls, penurunan tekanan (entalpi) terjadi sepenuhnya pada tahap stator, dan pada tekanan turbin reaksi (entalpi) turun pada tahap rotor dan stator. Jika fluida itu dapat dimampatkan, (biasanya) gas mengembang dalam tahap rotor dan stator dalam turbin reaksi.

Turbin reaksi memiliki dua set nozel (di stator dan rotor) sementara turbin impuls hanya memiliki nozel di stator.

Dalam turbin reaksi, baik tekanan dan energi kinetik dikonversi menjadi energi poros sementara, dalam turbin impuls, hanya energi kinetik yang digunakan untuk menghasilkan energi poros.

Operasi turbin impuls dijelaskan menggunakan hukum ketiga Newton, dan turbin reaksi dijelaskan menggunakan hukum kedua Newton.