Pengertian Gas Turbine Engine

Pengertian Gas Turbine Engine

Gas-turbine engine adalah engine adalah suatu alat yang memanfaatkan gas sebagai fluida untuk memutar turbin dengan pembakaran internal. Didalam turbin gas energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik melalui udara bertekanan yang memutar roda turbin sehingga menghasilkan daya. Sistem turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin gas. Prinsip Kerja Sistem Turbin Gas (Gas-Turbine Engine) Udara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara (inlet  ( inlet ). ). Kompresor berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut, sehingga temperatur udara juga meningkat. Kemudian udara bertekanan ini masuk kedalam ruang bakar. Di dalam ruang  bakar dilakukan proses pembakaran dengan cara mencampurkan udara udara bertekanan dan bahan  bakar. roses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya han ya untuk menaikkan temperatur. !as hasil pembakaran tersebut dialirkan ke turbin gas melalui suatu no"el yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu#sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk memutar kompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik, dll. Setelah mele$ati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang ( exhaust ). ). Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistem turbin gas adalah sebagai berikut% &. emampatan (compression compression)) udara di hisap dan dimampatkan '. embakaran (combustion combustion)) bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang bakar dengan udara kemudian di bakar. . emuaian (expansion expansion)) gas hasil pembakaran memuai dan mengalir ke luar melalui no"el (nozzle (nozzle). ). . embuangan gas ( exhaust ) gas hasil pembakaran dikeluarkan le$at saluran  pembuangan. ada kenyataannya, tidak ada proses yang selalu ideal, tetap terjadi kerugiankerugian yang dapat menyebabkan turunnya daya yang dihasilkan oleh turbin gas dan berakibat pada menurunnya performa turbin gas itu sendiri. Kerugian#kerugian tersebut dapat terjadi pada ketiga komponen sistem turbin gas. Sebab#sebab terjadinya kerugian antara lain% *danya gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian tekanan ( pressure ( pressure losses)) di ruang bakar. losses *danya kerja yang berlebih $aktu proses kompresi yang menyebabkan terjadinya gesekan antara bantalan turbin dengan angin. +erubahnya nilai Cp dari fluida kerja akibat terjadinya perubahan temperatur dan  perubahan komposisi kimia dari fluida kerja. *danya mechanical loss, loss, dsb. 







Klasifikasi Turbin Gas urbin gas dapat dibedakan berdasarkan siklusnya, kontruksi poros dan lainnya. -enurut siklusnya turbin gas terdiri dari% urbin gas siklus tertutup (Close ( Close cycle) cycle) 



urbin gas siklus terbuka (Open ( Open cycle) cycle)

erbedaan dari kedua tipe ini adalah berdasarkan siklus fluida kerja. ada turbin gas siklus terbuka, akhir ekspansi fluida kerjanya langsung dibuang ke udara atmosfir, sedangkan untuk siklus tertutup akhir ekspansi fluida kerjanya didinginkan untuk kembali ke dalam proses a$al. Dalam industri turbin gas umumnya diklasifikasikan dalam dua jenis yaitu %

&.

Turbin Gas Poros Tunggal ( Single Shaft ) urbin jenis ini digunakan untuk menggerakkan generator listrik yang menghasilkan energi listrik untuk keperluan proses di industri. Turbin Gas Poros Ganda ( Double Shaft ) '. urbin jenis ini merupakan turbin gas yang terdiri dari turbin bertekanan tinggi dan turbin bertekanan rendah, dimana turbin gas ini digunakan untuk menggerakkan beban yang berubah seperti kompresor pada unit proses. Siklus-Siklus Turbin Gas iga siklus turbin gas yang dikenal secara umum yaitu% &. Siklus Ericson -erupakan 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). roses 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 Stirling -erupakan siklus mesin kalor dapat balik, yang terdiri dari dua proses isotermis dapat  balik (isotermal reversible) dengan volume tetap (isokhorik ). /fisiensi termalnya sama dengan efisiensi termal pada siklus /ricson. . Siklus Brayton Siklus ini merupakan siklus daya termodinamika ideal untuk turbin gas, sehingga saat ini siklus ini yang sangat populer digunakan oleh pembuat mesin turbine ataumanuacturer dalam analisa untuk perormance upgra!ing . Siklus +rayton ini terdiri dari proses kompresi isentropik yang diakhiri dengan proses  pelepasan panas pada tekanan konstan. ada siklus +ryton tiap#tiap keadaan proses dapat dianalisa secara berikut% Proses  ke ! (kompresi isentropik) . Kerja yang dibutuhkan oleh kompresor% 0c  ma (h' 1 h&). Proses ! ke " , pemasukan bahan bakar pada tekanan konstan. 2umlah kalor yang dihasilkan% 3a  (ma 4 mf) (h 1 h'). Proses " ke # , ekspansi isentropik didalam turbin. Daya yang dibutuhkan turbin% 0  (ma 4 mf) (h 1 h). Proses # ke  ,  pembuangan panas pada tekanan konstan ke udara. 2umlah kalor yang dilepas% 35  (ma 4 mf) (h 1 h&) Perkembangan Gas Turbin Disain pertama turbin gas dibuat oleh 2ohn 0ilkins seorang 6nggris pada tahun &78&. Sistem tersebut bekerja dengan gas hasil pembakaran batu bara, kayu atau minyak, kompresornya digerakkan oleh turbin dengan perantaraan rantai roda gigi. ada tahun &97', Dr. :. Stol"e merancang sistem turbin gas yang menggunakan kompresor aksial bertingkat ganda yang digerakkan langsung oleh turbin reaksi tingkat ganda. ahun &8;9, sesuai dengan konsepsi pada tahun &87 sesuai dengan konsepsi :rank 0hittle (tahun &8;).

Komponen Utama Pada Turbine Engine $ %ir &nlet osisi inlet terletak di bagian depan mesin jet di depan compressor. :ungsi utama suatu inlet adalah sebagai tempat masuknya udara yang diperlukan untuk terjadinya suatu  pembakaran di dalam ruang bakar (burner). Dalam merancang suatu inlet, salah satu hal yang  perlu diperhatikan adalah bah$a bentuk inlet harus disesuaikan dengan kecepatan yang diinginkan atau kecepatan operasi mesin jet tersebut. Secara ringkas, inlet dikelompokkan dalam dua kelompok, yaitu subsonic inlet dan supersonic inlet. Subsonic inlet digunakan pada pesa$at dimana kecepatannya pada regime di  ba$ah kecepatan suara. Sedangkan supersonic inlet adalah inlet yang digunakan untuk  pesa$at dimana kecepatannya bisa melebihi kecepatan suara. +entuk keruncingan bagian depan inlet dirancang sedemikian hingga udara yang masuk ke dalam mesin jet sesuai dengan yang diinginan. erancangan ujung depan inlet ini tentunya dengan memperhatikan kaidah#kaidah aerodinamika. Untuk supersonic inlet, bagian depan inlet berbentuk lebih runcing dibandingkan inlet untuk kecepatan subsonic, hal ini dikarenakan terjadinya shock $ave pada saat kecepatan di atas kecepatan supersonic. !$ 'ompressor Aompressor berfungsi untuk memampatkan udara dan menaikan tekan tekanan sebelum masuk kedalam combustion chamber. *da ' tipe compressor yaitu % # Aentrifugal - *Cial "$ 'ombustion 'amber 5uang +akar (Aombustion Ahamber) adalah ruangan tempat proses terjadinya pembakaran. /nergi kimia bahan bakar diubah menjadi energi thermal pada proses pembakaran tersebut. *da urbin !as yang memiliki satu atau dua Aombustion Ahamber yang letaknya terpisah dari casing turbin, akan tetapi yang lebih banyak di jumpai adalah memiliki Aombustion Ahamber dengan beberapa buah Aombustor +asket, mengelilingi sisi masuk (inlet) turbin. Aontohnya ?! di ?!U !resik memiliki satu Aombustion Ahamber berisi &9 buah Aombustor +asket, sedangkan ?! +ali memiliki satu Aombustion Ahamber berisi 9 buah Aombustor +asket yang terpasang jadi satu dengan casing turbin. #$ Turbin urbin berfungsi untuk mengubah energi thermal dari hasil pembakaran di dalam ruang bakar  menjadi energi kinetik dalam sudu tetap kemudian menjadi energi mekanik dalam sudu jalan sehingga energi mekanik akan memutar poros turbin. $ E*aust /Chaust adalah bagian akhir turbin gas yang berfungsi sebagai saluran pembuangan gas panas sisa yang keluar dari turbin gas. /Chaust section terdiri dari beberapa bagian yaitu % /Chaust :rame *ssembly, dan /Chaust gas keluar dari turbin gas melalui eChaust diffuser pada eChaust frame assembly, lalu mengalir ke eChaust plenum dan kemudian didifusikan dan dibuang ke atmosfir melalui eChaust stack, sebelum dibuang ke atmosfir gas panas sisa tersebut diukur dengan eChaust thermocouple dimana hasil pengukuran ini digunakan juga untuk data pengontrolan temperatur dan proteksi temperatur trip. ada eChaust area terdapat

&9 buah termokopel yaitu, &' buah untuk temperatur kontrol dan  buah untuk temperatur trip.