Turbin Gas (Gas Turbine)

PENDAHULUAN

Apa sih turbin gas itu? mungkin dalam benak orang-orang semacam kincir yang putar kan oleh angin atau partikel gas?. Mungkin hal tersebut memang benar namun tidak disebut sebagai jawaban yang tepat, seperti yang diterapkan dalam ilmu termodinamika turbin gas adalah sebuah perangkat yang mengubah sebuah sistem pembakaran akibat adanya sistem kompresi yang dihasilkan oleh kompresor menjadi sebuah gaya dorong (gaya laju) yang memiliki arah dan berupa besaran vektor.

Gas turbine sering kita jumpai di beberapa aplikasi seperti mesin jet, mesin pembangkit listrik dengan menggunakan media perantara berupa gas yang berada di udara. berikut contoh gambar pada turbin gas yakni :

gambar 1 Turbin gas power plant (mesin pembangkit listrik).

 gambar 2 Turbine gas pada mesin jet

Seperti yang dilihat pada gambar dapatkah anda melihat perbedaan antara kedua gas turbin diatas?. sekilas hampir sama, namun ada perbedaan pada baling-baling kompresor didepan nya,pada gambar pertama tidak ada kipas kompresor besar didepan nya, nah jenis ini disebut sebagai turbin gas turboshaft dimana jenis ini lebih dikhususkan untuk pembangkit listrik tenaga gas dan pengambilan gas di udara bebas tidak begitu di prioritaskan sehingga tidak diperlukan kipas kompresor didepan perangkat turbin gas tersebut (soalnya sistem kompresi sudah ada didepan cerobong masuk udara), sedangkan pada gambar kedua memiliki kipas kompresor yang besar didepan nya yang tergolong jenis turbofan dimana penangkapan gas (terutama oksigen) sangat diprioritaskan demi penambahan gaya laju.

PENGOLONGAN 

Seperti yang sudah dijelaskan pada kedua gambar diatas, dapat kita golongkan turbin gas dalam beberpa jenis seperti pada gambar beikut :

gambar 3 Jenis turbine gas (sumber :en.wikipedia.org)

pada gambar dapat kita bedakan menjadi :

1. Turbojet
2. Turboprop
3. Turboshaft (electrical generator power plant)
4. Turbofan
5. low-bypass afterburning

KETERKAITAN ILMU TERMODINAMIKA

Berdasarkan ilmu termodinamika, gas turbine memiliki sirklus yang hampir sama dengan internal combustion engine (mesin pembakaran dalam, atau istilah untuk keren nya motor bakar) yakni :

gambar 4 Gas turbine cycle (Ideal Brayton cycle).

1. Pada tabel P-v dapat kita lihat sirklus nilai v mengalami penurunan akibat terjadinya pemampatan volume, namun nilai P mengalami kenaikan akibatnya pemampatan tersebut, peristiwa ini disebut sebagai sistem kompresi udara (compression) oleh kompresor.
2. kemudian pada tahap ini udara yang telah dikompresikan oleh kompresor mengalami kenaikan volume, namun pada tahap ini nilai T dan s pada tabel T-s mengalami kenaikan akibat bertambahnya energi kedalam nya dengan jumlah volume bertambah. Peristiwa ini disebut peristiwa pembakaran (combustion) didalam ruang pembakaran yang telah ditambahkan dengan bahan bakar untuk meningkatkan tekanan,suhu, daya dan gaya laju.
3. lalu pada tahap ini gas yang telah mengalami tahap pembakaran dan kompresi mendadak mengalami penurunan pada tekanan dan suhu, namun nilai energi yang dihasilkan tetap dengan penambahan volume. Dalam hal ini peristiwa yang terjadi disebut sebagai ekspansi/perluasan (expansion) yang terjadi didalam turbin aksial (axis turbine).
4. namun pada tahap ini terjadi pengembalian ketahap awal dimana gas yang ada diudara bebas ditangkap untuk menghasilkan brayton cycle. Dalam tahap ini disebut sebagai tahap pengembalian ke awal .

sehingga dalam hal ini rumus yang berkaitan adalah rumus tentang nilai efesiensi pada dalam keadaan ADIABATIK adalah :

 efesiensi = 1 - T1 / T2 = [ 1 - P1 / P2 ]^y-1/y

dimana

• T1 dan T2 adalah suhu sebelum dan sesudah pembakaran
• P1 dan P2 adalah tekanan sebelum dan sesudah pembakaran
• y adalah koefisien adiabatik pada udara bebas

sehingga dalam proses dalam termodinamika proses ini hampir sama dengan proses Otto pada motor bakar.

sekian dari pembahasan turbin gas kali, mudah-mudahan info ini bermanfaat bagi orang teknik maupun umum yang ingin mengetahui proses kerja sebuah turbin, mungkin post berikutnya saya akan menjelaskan sistem kinerja turbine gas pada mesin pembangkit listrik (gas turbine power plant) dan pesawat tebang komersil (civilian plane).