PRINSIP MOTOR TURBIN GAS

Suatu unit turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen utama, yaitu : kompresor, ruang bakar dan turbin. Dalam unit ini energy kimia dari bahan bakar dirubah menjadi energy panas dan energy panas ini kemudian dirubah menjadi energy mekanis. Susunan dari unit gas dapat dilihat pada gambar 3.

Udara atmosfer masuk ke dalam kompresor yang berfungsi menghisap dan menaikkan tekanan dan temperature udara tersebut., hingga diperoleh perbandingan tekanan yang berkisar antara 2,5 sampai dengan 15,5 tetapi sangat bergantung kepada perencanaan unit turbin gas tersebut. Yang dimaksud dengan perbandingan tekanan (pressure ratio) adalah perbandingan tekanan absolute dari udara yang masuk kompresor.

 Udara bertekanan dari kompresor ini kemudian masuk ke dalam ruang bakar (combustor).

Dalam ruang bakar, bahan bakar disemprotkan kedalam udara bertekanan dan kemudian dinyalakan dengan suatu alat penyala (igniter) hingga terbakar. Kompresor dan ruang bakar menghasilkan zat kerja dengan energy yang tinggi, kemudian zat tersebut melakukan ekspansi dalam suatu turbin gas dan menghasilkan daya poros.

Yang dimaksudkan dengan zat kerja adalah zat yang digunakan untuk menghasilkan kerja pada turbin yaitu gas hasil pembakaran di dalam ruang bakar.

Jumlah udara yang dialirkan masuk kedalam ruang bakar jauh lebih banyak dari pada yang diperlukan. Jumlah udara yang masuk ini 4 sampai 10 kali lebih banyak dari pada yang diperlukan secara teoritis untuk suatu pembakaran agar supaya temperature dari ruang bakar dan temperature dari zat kerja yang keluar ini tidak terlalu tinggi.

1.   PROSES KELILING (SIKLUS) BRAYTON

Sebuah motor turbin gas yang sederhana bekerjanya berdasrkan proses keliling Brayton (siklus bryton). Proses keliling brayton ini dapt digambarkan pada diagram

Proses keliling brayton ini terdiri dari proses proses :

0 – 1 proses pemasukan udara

1 – 2 proses kompresi udara secara isentropis dalam kompresor

2 – 3 proses pemasukan kalor sebesar Qm secara isobar (tekanan tetap) didalam             .       ruang bakar

3 – 4 proses ekspansi secara isentropis  didalam turbin

4 – 1 proses pembuangan kalor sebesar Qk pada tekanan tetap (isobar)

 

Disamping itu zat dianggap sebagai gas ideal dengan panas jenos Cp yang konstan. Dengan demikian :

Qm = G.Cp(T3 – T2)  dan   Q = G.Cp(T4 – T1)

Dan diagram juga nampak bahwa  :

2.  PERBEDAAN PRINSIP KERJA MOTOR TURBIN DENGAN MOTOR PISTON

 

 

 

 

Proses –proses yang berlangsung pada motor turbin gas sama saja dengan proses yang berlangsung pada motor piston (bensin), hanya tempat dimana terjadinya proses tersebut ada perbedaan. Dari gambar juga dapat dilihat perbedaan yang nyata yaitu bahwa prose – proses kompresi, pembakaran dan ekspansi pada system turbin gas berlangsung didalam komponen yang berlainan, sedangkan pada motor piston, ketiga proses tersebut berlangsung didalam silinder.

Dari gambar 5 dapat dilihat bahwa terdapat kesamaan fungsi – fungsi yang dilakukan baik pada motor piston maupun motor turbin gas yaitu: pemasukan, kompresi, pembakaran dan usaha yang diperoleh dari energy panas kemudian dirubah kedalam bentuk energy mekanis (poros).

Keuntungan dari system turbin gas ini dibandingkan dengan motor piston adalah bahwa jenis bahan bakar yang dapat dipergunakan lebih luas, getaran – getaran lebih sedikit karena tidak adanya unit yang bergerak bolak – balik dan daya yang besar sampai dengan 200.000 hp pada satu poros dapat diperoleh.

 

3.   PROSES PEMBAKARAN

Proses pembakaran terjadi terus – menerus sehingga temperature gas pembakaran harus dibatasi sesuai dengan kekuatan material sudu – sudunya turbin. Hal tersebut dilaksanakan karena kekuatan material akan turun dengan naiknya temperature. Tekanan didalam ruang bakar berkisar antara 2,5 – 6 atm atau lebih. Sedangkan temperature gas pembakaran keluar dari ruang bakar antara 500 - 1100°C. untuk membatasi temperature keluar dari ruang bakar maka system turbin gas mempergunakan jumlah udara yang berlebihan. Perbandingan berat bahan bakar  - udara untuk proses pembakaran kira – kira antara

, jadi sangat rendah bila dibandingkan dengan motor bakar torak. Pada gambar 6 dapat dilihat proses pembakaran didalamruang bakar. Udara dengan jumlah yang berlebihan berguna untuk :

a.   Menyempurnakan proses pembakaran dalam waktu yang sesingkatnya.

b.   Mendinginkan bagian – bagian dari ruang bakar.

Meratakan suhu gas pembakaran dari ruang dan agar gas pembakaran tadi menjadi homogeny.