1. TUGAS 3
REKAYASA SISTEMKONVERI DAN KONSERVASI ENERGI
TURBIN GAS
Disusun Oleh
Fikri Nurhidayat 02311840000094
DEPARTEMEN TEKNIK FISIKA
FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI DAN SISTEM REKAYASA SISTEM
INSTITUTE TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA
2020
2. 1. PengertianMesinTurbin Gas(Gas Turbine Engine)
Mesin turbin gas adalah suatu mesin thermal yang fluidanya adalah udara dan bahan bakar yang
proses pembakaran fluidanya terjadi secara internal (internal combustion).Proses konversi energi
terjadi melalui tiga tahapan, yaitu kompresi, combustion, dan ekspansi yang berlangsung secara
simultan. Dan proses konversi tersebut berlangsung di tempat yang berbeda, yaitu compressor,
combustionchamberdanturbine seperti yangterlihatpadaGambar
Udara masuk kedalamkompresormelaluisaluranmasukudara(inlet).Kompresorini berfungsiuntuk
menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut, akibatnya temperature udara juga meningkat.
Kemudian udara yang telah dikompresi ini masuk kedalam ruang bakar. Di dalam ruang bakar
disemprotkan bahan bakar sehingga bercampur dengan udara tadi dan menyebabkan proses
pembakaran. Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga
dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur. Gas hasil pembakaran tersebut
dialirkanke turbingasmelalui suatunozelyangberfungsiuntuk mengarahkanalirantersebutke sudu-
sudu turbin.Daya yang dihasilkanolehturbingastersebutdigunakanuntukmemutarkompresornya
sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik, dll. Setelah melewati turbin ini gas
tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust). Pada kondisi temperatur tinggi, gas
atau udara tersebut memiliki daya yang lebih besar dibanding pada saat tingkatan kompresi. Pada
akhirnya udara tersebut dikeluarkan lagi melalui turbin. Pada proses tersebut membuat turbin
berputar dan secara bersamaan memutar kompresor yang terhubung oleh poros. Energi sisa yang
terdapat pada gas buangan dapat dimanfaatkan sesuai maksudmesin tersebut. Jika gas buangan di
akselerasikanmenggunakanexhaustcone makamesintersebutmenjadi jetengine.
Secara umumprosesyangterjadi padasuatu sistimturbine gasadalahsebagai berikut:
1. Pemampatan(compression) udaradi hisapdandimampatkan
2. Pembakaran(combustion) bahanbakardicampurkanke dalamruangbakardenganudarakemudian
di bakar.
3. Pemuaian(expansion) gashasil pembakaranmemuai danmengalirke luarmelalui nozel (nozzle)
4. Pembuangangas(exhaust) gashasil pembakarandikeluarkanlewatsaluranpembuangan.
3. 1.1 Kompresor
Setiapturbingasmemilikimemiliki kompresordanturbin.Komponentersebutdi rancanguntukmesin
yang bekerjasecaraberkelanjutan.Jeniskompresorpadaturbingas biasanyamempengaruhi bentuk
dari turbingastersebut.Terdapattigatipe kompresor,yangdapatdilihatpadaGambar
kompresoraxial arahaliransejajardenganporos,sedangkanpadakompresorradial arahaliranudara
akan dialirkantegaklurusterhadapporos. Pada kompresoraxial terdiri dari beberapatingkatan,tiap
tingkatan terdiri dari rotor dan stator. Rotor dan stator terpasang secara teliti dan cocok satu sama
lain jumlahbilah-bilahnya. Awalnya udara akan berakselerasi pada saat mengalir melewati setiap
tingkatan. Hasilnya pada proses ini energi kinetik dirubah menjadi tekanan pada setiap tingkatan.
Kompresorradial memiliki kontruksiyanglebihkompakdanjugalebihcocokdalampembuatanmodel
jetengine.Udara akan masuk kedalamkompresordenganarah axial kemudianakandialirkansesuai
bentukkompresortegaklurusterhadapporosolehgayasentifugal.
1.2 Turbin
Komponen kedua yang dirancang untuk mesin yang bekerja secara berkelanjutan adalah turbin.
Terdapatdua tipe turbinyaituturbinaxial danturbinradial,seperti yangdapatdilihatpadaGambar
4. 1.3 Ruang Bakar
Fungsi dari ruang bakar/combustion chamber(C/C) adalah untuk membakar campuran bahan bakar
dan udara, dan mengalirkan hasil pembakaran tersebut ke turbin(tranformasi energi potensial yang
dimilikibahanbakarke energi kalor).
2. Teori Dasar MekanikaFluida
2.1 Hukum Bernouli
Pada aliran fluida inkompresibel satu dimensi (one dimensional incompressible flow) tekanan
total (pt) yang terjadi adalahkonstansepanjangaliran
5. 2.2 Tekanan
Tekanan total (pt), tekanan statik (ps) dan tekanan dinamik (pd) bisanya dinyatakan dalam
hubunganya dengan tekanan atmosfir yaitu tekanan absolut dan tekanan vakum (over pressure
and depression)
2.3 Hukum St. Venant
Hukum Bernoulli hanya dapat diaplikasikan pada aliran inkompresibel (M≤0.3). Saat aliran adalah
kompresibel (M≥0.3) misal aliranudarapada kecepatan supersonik,
6. 2.4 Aliran Melewati Tabung
Padaaliransubsonik,aliranfluida/udarayangmelewatitabungdivergen(diffuserduct) makatekanan
statik(ps) akan naik dan kecepatanaliranV akan turun Sebaliknyaaliranfluida/udarayangmelewati
tabungkonvergen(nozzleduct) makatekananstatik(ps)akanturundankecepatanaliranV akannaik.
