Turbin Uap 1.docx

TURBIN UAP

MAKALAH UNTUK MENGUMPULKAN TUGAS TERMODINAMIKA I Yang didampingi oleh Dr. Sukarni S.T M.T

Disusun oleh: Muhammad Aditya Rizky

(180514627510)

Taufiq Fahri Wahyu Nawawi

(180514627545)

UNIVERSITAS NEGERI MALANG FAKULTAS TEKNIK MARET 2019

i

DAFTAR ISI

Halaman HALAMAN JUDUL DAFTAR ISI ....................................................................................................... ii DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... iii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang .................................................................................. 1 1.2 Rumusan Masalah ............................................................................. 2 1.3 Tujuan ............................................................................................... 2

BAB II PEMBAHASAN 2.1 Pengertian Turbin Uap .................................................................. 3 2.1.1 Turbin Uap ..................................................................................... 3 2.1.2 Komponen-Komponen Turbin Uap .............................................. 3 2.2 Prinsip kerja Turbin Uap................................................................ 5 2.2.1 Rincian Prisip kerja Turbin Uap ................................................... 7 2.3 Ilmu termodinamika Dalam Turbin Uap ...................................... 8

BAB III PENUTUP Penutup ................................................................................................. 10 DAFTAR PUSTAKA .......................................................................... 25

ii

DAFTAR GAMBAR

iii

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

Ketergantungan dan keserbagunaan peralatan sangat penting untuk proses industri saat ini, tekanan dan suhu pengoperasian semakin meningkat, tenaga yang digunakan semakin meningkat pesat dan tuntutan ekonomi semakin meingkat juga. Turbin merupakan sebuah alat yang salah satunya digunakan untuk membangkitkan suatu energi. Diindonesia telah tersebar berbagai macam turbin, mulai dari turbin gas, turbin air dan turbin uap. Turbin sangat membantu dalam kehidupan sehari-hari kita, salah satunya untuk memenuhi kebutuhan kita yang tidak lepas dari alat tersebut, yaitu listrik. Dengan turbin kita dapat melakukan kegiatan malam tanpa harus dalam kondisi gelap kegiatan malam akan berjalan dengan lancer dengan adanya listrik yang tidak lepas dari turbin tersebut seperti turbin uap. Turbin uap adalah mitra yang setia dalam proses industri yang pada dasar mereka telah mengimbangi permintaan kapasitas dan kecepatan yang lebih tinggi, Turbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin langsung atau dengan bantuan elemen lain, dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan. Tergantung dari jenis mekanisme yang digerakkan turbin uap dapat digunakan pada berbagai bidang industri, seperti untuk pembangkit listrik. Turbin uap merupakan salah satu jenis mesin yang menggunakan metode external combustion engine (mesin pembakaran luar).

1

1.2 Rumusan Masalah

Sebagaimana yang ditulis dalam latar belakang, penulis merumuskan masalah sebagai berikut: 1. Bagaimana pengertian dari turbin uap? 2. Bagaimana prinsip kerja dari turbin uap? 3. Bagaimana ilmu thermodinamika dalam turbin uap?. 1.3 Tujuan Pembuatan makalah ini memiliki tujuan sebagai berikut: 1. Untuk mengetahui dan memehami apaitu turbin uap. 2. Untuk mengetahui dan memahami prinsip kerja dari turbin uap. 3. Untuk mengetahui dan memahami apasaja ilmu thermodinamika yang ada di turbin uap.

2

BAB II PEMBAHASAN 2.1.1 Pengertian Turbin Uap Turbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial menjadi enegeri kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin langsung atau dengan bantuan elemen lain, dihubungkan dnegan mekanisme yang digerakkan. Tergantung dari jenis mekanisme yang digerakkan turbin uap dapat digunakan pada berbagai bidang industri seperti pembangkit listrik. Turbin uap adalah salah satu komponen dasar dalam pembangkit listrik tenaga uap. Dimana komponen utama dari sistem tersebut yaitu : ketel, kondensor, pompa air ketel dan turbin itu sendiri. Uap yang berfungsi sebagai fluida kerja dihasilkan oleh katel uap, yaitu suatu alat yang berfungsi untuk mengubah air menjadi uap.

Gambar 1 steam turbine. 2.1.2 Komponen-Komponen Utama Sistem Turbin Uap Secara umum komponen-komponen utama dari sebuah turbin uap adalah: 

Nosel, sebagai media ekspansi uap merubah energi potensial menjadi energi kinetik.



Sudu, alat yang menerima gaya dari energi kinetik uap melalui nosel. 3



Cakram, tempat sudu-sudu dipasang secara radial pada poros.



Poros, sebagai komponen utama tempat dipasangnya cakram-cakram sepanjang sumbu.



Bantalan, bagian yang berfungsi untuk menyokong kedua ujung poros dan banyak menerima beban.



Kopling, sebagai penghubung antara mekanisme turbin uap dengan yang digerakkan.

Adapun komponen utama yang menyusun suatu turbin uap agar bisa beroperasi, dapat dilihat pada gambar berikut:

Gambar 2 Bagian-bagian turbin uap 

Cassing, sebagai penutup bagian-bagian utama turbin.



Rotor, bagian turbin yang berputar yang terdiri dari poros dan sudu.



Bearing pendestal, dudukan dari poros rotor.



Journal bearing, bagian turbin yang berfungsi untuk menahan gaya radial atau gaya tegak lurus rotor.



Thrust bearing, bagian turbin yang berfungsi untuk menahan atau menerima gaya aksial atau gaya sejajar terhadap poros.

4



Main oli pump, berfungsi untuk memompa oli dari tangki untuk disalurkan kebagian turbin yang berputar.



Gland packing, sebagai penyekat untuk menahan kebocoran uap maupun oli



Labyrinth ring, fungsi yang sama dengan gland packing.



Impuls stage, sudu turbin tingkat pertama (116 buah).



Stasionary blade, sudu yang berfungsi untuk menerima dan mengarahkan uap masuk.



Moving blade, sudu yang berfungsi menerima dan merubah energi uap menjadi energi kinetik yang akan memutar generator.



Control vave, katup yang berfungsi untuk mengatur keluar masuknya uap.



Stop vave, katup yang berfungsi untuk menyalurkan atau memberhentikan uapa yang akan masuk ke turbin.

2.2.1 Prinsip Kerja Turbin Uap A. Tinjauan Teori Turbin Uap Siklus renkine setelah diciptakan langsung diterima sebagai standar untuk pembangkit daya yang menggunakan uap ( Steam ). Siklus Renkine nyata yang digunakan dalam instalasi pembangkit daya, jauh lebih rumit dari pada siklus renkine ideal asli yang sederhana. Siklus ini merupakan siklus yang paling banyak digunakan untuk pembangkit daya listrik sekarang ini. Oleh karena siklus Rankine merupakan siklus uap cair maka paling baik siklus itu digambarkan dengan diagram P-v dan T-s dengan garis yang menunjukkan uap jenuh dan cair jenuh. Fluida kerjanya adalah air (H2O). Turbin Uap adalah salah satu komponen dasar dalam pembangkit listrik tenaga uap. Dimana komponen utama dari sistem tersebut yaitu: Ketel, kondensor, pompa air ketel, dan turbin itu sendiri. Uap yang berfungsi sebagai fluida kerja dihasilkan oleh katel uap, yaitu suatu alat yang berfungsi untuk mengubah air menjadi uap.

5

Gambar 3. Siklus Renkine Siklus ideal yang terjadi didalam turbin adalah siklus Renkine air pada siklus 1 dipompakan, kondisinya adalah isentropik S1 = S2 masuk ke boiler dengan tekanan yang sama dengan tekanan di kondenser tetapi Boiler menyerap panas sedangkan kondenser melepaskan panas, kemudian dari boiler masuk ke turbin dengan kondisi super panas h3 = h4 dan keluaran dari turbin berbentuk uap jenuh dimana laju aliran massa yang masuk ke turbin sama dengan laju aliran massa keluar dari turbin, ini dapat digambarkan dengan menggunakan diagram Ts berikut:

Gambar 4. Diagram Temperatur

6

Menurut Hukum pertama Thermodinamika, kerja yang dihasilkan oleh suatu proses siklus adalah sama dengan jumlah perpindahan Kalor pada fluida kerja selama proses siklus tersebut berlangsung. jadi untuk proses Siklus 1–2–2–3–3–4–1 Dengan rumus: W = φ T dS W = Kerja per satuan berat fluida kerja Ds = Luas 1 – 2 – 2 – 3 – 3 – 4 – 1 pada diagaram ( T – s ) Dalam kenyataan Siklus sistem Turbin Uap menyimpang dari Siklus Ideal (Siklus Rankine) antara lain karena faktor tersebut dibawah ini: 1. Kerugian dalam pipa atau saluran fluida kerja, misalnya kerugian gesekan dan kerugian kalor ke atmosfer disekitarnya . 2. Kerugian tekanan dalam ketel uap 3. Kerugian energi didalam turbin karena adanya gesekan pada fluida kerja dan bagian-bagian dari turbin.

2.2.2

Rincian Prinsip kerja Turbin Uap

 Uap masuk kedalam turbin melalui nosel. Didalam nosel energi panas dari uap dirubah menjadi energi kinetis dan uap mengalami pengembangan. Tekanan uap pada saat keluar dari nosel lebih kecil dari pada saat masuk ke dalam nosel, akan tetapi sebaliknya kecepatan uap keluar nosel lebih besar dari pada saat masuk ke dalam nosel. Uap yang memancar keluar dari nosel diarahkan ke sudu-sudu turbin yang berbentuk lengkungan dan dipasang disekeliling roda turbin. uap yang mengalir melalui celah-celah antara sudu turbin itu dibelokkan kearah mengikuti lengkungan dari sudu turbin. perubahan kecepatan uap ini menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan poros turbin.  Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkan sudu turbin berarti hanya sebagian yang energi kinetis dari uap yang diambil oleh

7

sudu-sudu turbin yang berjalan. Supaya energi kinetis yang tersisa saat meninggalkan sudu turbin dimanfaatkan maka pada turbin dipasang lebih dari satu baris sudu gerak. Sebelum memasuki baris kedua sudu gerak. Maka antara baris pertama dan baris kedua sudu gerak dipasang satu baris sudu tetap (guide blade) yang berguna untuk mengubah arah kecepatan uap, supaya uap dapat masuk ke baris kedua sudu gerak dengan arah yang tepat.  Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat sekecil mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat dimanfaatkan sebanyak mungkin. Dengan demikian effisiensi turbin menjadi

lebih

tinggi

karena

kehilangan

energi

relatif

kecil.

2.3 Ilmu Termodinamika Turbin Uap Di dalam kerja turbin uap tidak lepas dari ilmu dasarnya yaitu ilmu termodinamika yang sebagaimana pengertiannya ilmu yang memperlajari tentang konvensi energi kedalam tenaga atau gerak. Didalam turbin uap sendiri juga terdapat perpindahan energinya dengan menggunakan external combustion engine. Ada tiga bentuk energi yang terdapat pada turbin uap yaitu: energi kinetik, tekanan dan suhu. Adapun siklus yang terdapat dalam sistem operasional turbin, seperti gambar berikut.

Dari gambar diatas dapat diketahui bahwa ilmu termodinamika yang digunakan dalam operasional turbin uap.

8

Gambar 5. Energi dalam proses turbin uap

a. Thermal energy Proses thermal energy terjadi saat fluida mengalir dari pompa kedalam boiler dan saat didalam boiler fluida akan dipanaskan atau disebut proses pembakaran sampai superheat atau panas yang maksimal. Di boiler tersebut terjadi external combustion engine. Lalu hasilnya akan mengalir ke turbin namun sebelum masuk ke turbin terdapat nozzle yang mengatur kecepatan dan mengurangi suhu dari boiler. b. Kinetic Energy Pada proses kinetic energy dari nozzle ke blades ini yang membuat tekanan dan temperature tinggi tersebut untuk mendorong sudu-sudu pada blades turbin sehingga poros tersebut berputar yang akan membuat temperature dan tekanan uap menjadi rendah yang membuat pergerakan pada generator. Dan hasil dari blades akan menghasilkan uap tidak jenuh yang menjadi liquid turun ke penampung yang akan dialirkan kembali kedalam boiler c. Mechanic energy Dari proses mekanik energy yang dihasilkan dari generator akan menjadi penggerak tersebut ke Pembangkit Listrik Tenaga Uap

9

BAB III PENUTUP Turbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial menjadi enegeri kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros turbin. Turbin yang memiliki komponen-komponen umum seperti: rotor, stator, sudu dan lainnya ini menggunakan siklus rankine untuk berkerja dan dibantu dengan external combustion engine untuk mendapatkan pembakarannya. Siklus yang dimulai dari fluida cair yang dipanaskan dalam boiler dan menghasilkan uap lalu disalurkan melalui pipa untuk diserap oleh turbin dan dengan menggunakan energi kinetik turbin menggerakan generator untuk generator menghasilkan energi mekanik lalu energi mekanik dapat membantu manusia dalam memperoleh listrik dan berguna bagi manusia dialam raya ini.

10