Turbin uap tersusun atas sudu-sudu turbin yang berfungsi sebagai nozzle. Nozzle-nozzle baik pada sisi stator maupun rotor tersebut bertugas untuk mengubah energi panas uap air menjadi energi kinetik. Sudu turbin pada sisi rotor yang berbentuk nozzle juga berfungsi untuk mengonversikan energi kinetik uap air menjadi energi mekanik putaran rotor. Perubahan energi panas menjadi kinetik selalu diikuti dengan penurunan entalpi secara isentropis. Penurunan entalpi tersebut dapat terjadi pada sisi sudu stator atau rotor tergantung desain yang dipilih.
Reaction Ratio (Rasio Reaksi) atau dikenal juga dengan Degree of Reaction (Derajat Reaksi) adalah sebuah bilangan rasio yang menunjukkan seberapa banyak energi panas diubah menjadi energi kinetik oleh satu bagian sudu rotor pada satu stage. Secara sederhana, Reaction Ratio menjadi bilangan yang menunjukkan tipe sebuah turbin apakah ia turbin impuls, turbin reaksi atau campuran.
Dimana ΔHrotor adalah jumlah penurunan entalpi yang dikonversikan menjadi energi kinetik pada sisi sudu rotor, dan ΔHstage adalah jumlah total penurunan entalpi pada satu stage tersebut.
Rasio Reaksi (R) = 0
Pada R = 0 berarti 100% penurunan entalpi akibat berubah menjadi energi kinetik terjadi pada sudu-sudu stator. Proses ini merupakan proses impuls murni yang ditandai dengan tekanan yang konstan pada titik sebelum dan sesudah sudu rotor, aliran uap air hanya mengalami perubahan arah saja. Sudu-sudu rotor merubah arah dari impuls uap air yang diarahkan padanya dan mentransfer torsi yang tinggi kepada poros turbin. Oleh karena itu, turbin tipe ini juga disebut dengan turbin impuls.
Keuntungan dari turbin tipe ini adalah penurunan entalpi yang besar pada satu stage sudu-sudu, sehingga pembangkitan energi oleh satu turbin lebih besar. Sehingga jumlah stage dari turbin akan lebih sedikit, dan ukuran turbin akan lebih pendek. Namun kerugian dari tipe ini adalah kehilangan aliran steam yang terlalu banyak karena kecepatan aliran yang lebih besar.
Rasio Reaksi (R) = 0,5
Turbin dengan desain R=0,5 berarti bahwa separuh dari penurunan entalpi pada satu stage sudu turbin terjadi pada sisi sudu stator, dan separuhnya lagi terjadi pada sudu rotor turbin. Turbin dengan desain ini disebut juga dengan turbin reaksi. Penurunan tekanan dan entalpi dari uap air terjadi pada sisi stator dan rotor turbin. Tekanan uap di inlet sudu rotor lebih besar daripada sisi outletnya. Aliran fluida (uap air) tidak hanya mengalami akselerasi di sisi stator, tetapi juga di sisi rotor turbin.
Perbedaan tekanan uap air pada sisi sudu rotor, menyebabkan timbulnya gaya aksial pada keseluruhan turbin. Gaya aksial berarti gaya yang arahnya segaris dengan arah poros/shaft. Gaya aksial dari rotor turbin ini berlawanan arah dengan arah aliran uap air, dan disebut juga axial thrust. Axial thrust/gaya aksial harus dikompensasi oleh penggunaan thrust bearing atau dilawan gaya tersebut dengan menggunakan balance piston.
Keuntungan dari penggunaan turbin tipe ini adalah berkurangnya kehilangan aliran uap air akibat kenaikan kecepatan aliran di setiap stage yang sedikit. Namun kerugiannya adalah desain turbin yang semakin panjang, karena kebutuhan stage yang lebih banyak daripada turbin impuls.
Pada prakteknya, turbin dengan desain R = 0,7 lebih banyak digunakan pada saat ini. Ini berarti penurunan entalpi lebih banyak terjadi pada sisi rotor turbin daripada sisi statornya.
Reaction Ratio (Rasio Reaksi) atau dikenal juga dengan Degree of Reaction (Derajat Reaksi) adalah sebuah bilangan rasio yang menunjukkan seberapa banyak energi panas diubah menjadi energi kinetik oleh satu bagian sudu rotor pada satu stage. Secara sederhana, Reaction Ratio menjadi bilangan yang menunjukkan tipe sebuah turbin apakah ia turbin impuls, turbin reaksi atau campuran.
Rasio Reaksi (R) = ΔHrotor / ΔHstage
Dimana ΔHrotor adalah jumlah penurunan entalpi yang dikonversikan menjadi energi kinetik pada sisi sudu rotor, dan ΔHstage adalah jumlah total penurunan entalpi pada satu stage tersebut.
Profil dan Vektor Kecepatan Turbin Impuls dan Reaksi
Rasio Reaksi (R) = 0
Pada R = 0 berarti 100% penurunan entalpi akibat berubah menjadi energi kinetik terjadi pada sudu-sudu stator. Proses ini merupakan proses impuls murni yang ditandai dengan tekanan yang konstan pada titik sebelum dan sesudah sudu rotor, aliran uap air hanya mengalami perubahan arah saja. Sudu-sudu rotor merubah arah dari impuls uap air yang diarahkan padanya dan mentransfer torsi yang tinggi kepada poros turbin. Oleh karena itu, turbin tipe ini juga disebut dengan turbin impuls.
Keuntungan dari turbin tipe ini adalah penurunan entalpi yang besar pada satu stage sudu-sudu, sehingga pembangkitan energi oleh satu turbin lebih besar. Sehingga jumlah stage dari turbin akan lebih sedikit, dan ukuran turbin akan lebih pendek. Namun kerugian dari tipe ini adalah kehilangan aliran steam yang terlalu banyak karena kecepatan aliran yang lebih besar.
Rasio Reaksi (R) = 0,5
Turbin dengan desain R=0,5 berarti bahwa separuh dari penurunan entalpi pada satu stage sudu turbin terjadi pada sisi sudu stator, dan separuhnya lagi terjadi pada sudu rotor turbin. Turbin dengan desain ini disebut juga dengan turbin reaksi. Penurunan tekanan dan entalpi dari uap air terjadi pada sisi stator dan rotor turbin. Tekanan uap di inlet sudu rotor lebih besar daripada sisi outletnya. Aliran fluida (uap air) tidak hanya mengalami akselerasi di sisi stator, tetapi juga di sisi rotor turbin.
Perbedaan tekanan uap air pada sisi sudu rotor, menyebabkan timbulnya gaya aksial pada keseluruhan turbin. Gaya aksial berarti gaya yang arahnya segaris dengan arah poros/shaft. Gaya aksial dari rotor turbin ini berlawanan arah dengan arah aliran uap air, dan disebut juga axial thrust. Axial thrust/gaya aksial harus dikompensasi oleh penggunaan thrust bearing atau dilawan gaya tersebut dengan menggunakan balance piston.
Keuntungan dari penggunaan turbin tipe ini adalah berkurangnya kehilangan aliran uap air akibat kenaikan kecepatan aliran di setiap stage yang sedikit. Namun kerugiannya adalah desain turbin yang semakin panjang, karena kebutuhan stage yang lebih banyak daripada turbin impuls.
Pada prakteknya, turbin dengan desain R = 0,7 lebih banyak digunakan pada saat ini. Ini berarti penurunan entalpi lebih banyak terjadi pada sisi rotor turbin daripada sisi statornya.
Komentar
Posting Komentar