TURBIN
UAP
MAKALAH
disusun
untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah Termodinamika
disusun oleh:
Kelompok 2
Bagus
Wicaksono 1100008
Hafizh Tri
Januar 1101904
Iqbal
Dinoer Aditama 1100106
Muhammad
Dzzul Fikri A 1106133
Panji
Subangkit 1100004
TEKNIK
ELEKTRO
PENDIDIKAN
TEKNIK ELEKTRO
FAKULTAS
PENDIDIKAN TEKNOLOGI KEJURUAN
UNIVERSITAS PENDIDIKAN INDONESIA
KATA PENGANTAR
Alhamdulillah
,
puji serta sykur penulis panjatkan atas kehadirat Allah Yang Maha Pengasih dan
Penyayang, yang senantiasa mengkaruniakan nikmat sehat kepada penulis, baik
kesehatan jasmani maupun rohani. Berkat hidayah serta inayah-Nya, penulis dapat
menyelesaikan makalah mengenai “Turbin
Uap” ini tepat pada waktunya.
Dengan kemampuan
penulis yang masih sangat terbatas, penulis menyadari dengan sepenuhnya bahwa
dalam penulisan makalah ini tidak sedikit mengalami berbagai kesulitan dan
hambatan. Oleh karena itu penulis ingin menyampaikan rasa terimakasih penulis
terhadap semua pihak yang senantiasa
memberikan semangat sehingga makalah ini dapat terselesaikan.
Bandung, Oktober 2012
Penulis
DAFTAR ISI
KATA
PENGANTAR ................................................................................... i
DAFTAR
ISI.................................................................................................... ii
BAB
I PENDAHULUAN............................................................................... 1
A. Latar Belakang .................................................................................. 1
B. Rumusan Masalah .............................................................................. 1
C. Tujuan Penulisan Makalah ................................................................. 1
D. Manfaat Penulisan Makalah ............................................................... 2
E. Metode Penulisan Makalah ................................................................ 2
BAB II PEMBAHASAN ................................................................................ 6
A.
Jenis-jenis
Uap .................................................................................... 6
B.
Pengertian
Turbin Uap ....................................................................... 7
C.
Komponen
Turbin Uap ....................................................................... 7
D.
Prinsip
Kerja Turbin Uap .................................................................... 8
E.
Klasifikasi
Turbin Uap ....................................................................... 10
BAB III KESIMPULAN DAN
SARAN....................................................... 15
A.
Kesimpulan
......................................................................................... 15
B.
Saran .................................................................................................. 15
DAFTAR
PUSTAKA
BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Turbin
merupakan sebuah alat yang salah satunya digunakan untuk membangkitkan suatu
energi. Di Indonesia 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 lancar
dengan adanya listrik yang tidak lepas dari turbin tersebut.
Semakin banyaknya
turbin dan pesatnya perkembangan turbin tersebut, kini turbin tak asing lagi.
Segala macam cara dilakukan untuk memodifikasi kembali turbin tersebut hanya
untuk meningkatkan kenyamanan bagi pemakai, baik individu maupun kelompok.
Terlebih lagi dengan adanya perkembangan teknologi saat ini, proses
pemodifikasian turbin tersebut menjadi lebih mudah dilakukan.
Dengan adanya berbagi
macam turbin tersebut yang telah tersebar hingga dipelosok Indonesia, maka kami
berupaya untuk menulis sebuah makalah yang menyangkut permasalahan tersebut
yaitu Turbin Uap.
B. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang
masalah di atas, penulis merumuskan rumusan masalah sebagai berikut.
1. Apa sajakah jenis-jenis uap yang ada?
2. Apa itu turbin uap?
3. Komponen apa saja yang terdapat pada turbin uap?
4. Bagaimana prinsip kerja turbin uap?
5. Apa sajakah jenis-jenis turbin uap itu?
C. Tujuan
Penulisan Makalah
Tujuan dari
penulisan makalah ini adalah sebagai berikut :
1. Dapat
menentukan macam-macam turbin yang biasa dipakai sehari-hari.
2. Mengidentifikasikan
definisi dari turbin uap.
3. Menentukan
komponen-komponen dari turbin uap.
4. Menjelaskan
cara kerja dari turbin uap.
D. Manfaat
Penulisan Makalah
Dalam
pelaksanaan penelitian ini, diharapkan dapat memperoleh beberapa manfaat.
Adapun manfaat yang diperoleh adalah sebagai berikut:
1).
Bagi Penulis
Menambah
wawasan, pengalaman dalam melaksanakan pengalaman dalam penulisan makalah
2).
Bagi Pembaca
Sebagai
media informasi agar pembaca dapat mengenal turbin uap
E. Metode Penulisan Makalah
Makalah
ini disusun dengan menggunakan metode, yaitu
·
Studi Pustaka
Informasi-informasi
ini kami dapat dengan cara menggali informasi dari buku-buku dan media-media
lain yang ada
BAB II
PEMBAHASAN
A. Jenis-jenis Uap
Proses
pembentukan uap terbagi atas dua jenis, yaitu :
1. Uap
air
yaitu uap yang
terbentuk diatas permukaan air sebagai akibat dari penurunan tekanan di atas
permukaan air sampai tekanan penguapan yang sesuai dengan temperatur permukaan
air tersebut pada titik didih dan pada tekanan di bawah tekanan atmosfir bumi.
Penurunan tekanan ini diantaranya disebabkan karena adanya tekanan uap jenuh
yang sesuai dengan temperatur permukaan air maka akan terjadi penguapan.
2. Uap
panas
yaitu uap yang
terbentuk akibat mendidihnya air , aliran mendidih bila tekanan dan temperatur
berada pada kondisi didih. Misalnya bila air tekanan 1 bar maka air tersebut
akan mendidih pada suhu didih (±99,630 C).
Uap yang terbentuk pada
tekanan dan temperatur didih disebut uap jenuh saturasi (saturated steam). Apabila
uap jenuh dipanaskan pada tekanan tetap, maka uap akan mendapat pemanasan
lanjut (temperatur naik). Uap yang demikian disebut uap panas lanjut (uap adi
panas) atau superheated steam.
Menurut
keadaannya uap ada tiga jenis, yaitu :
Ø Uap
jenuh
Uap
jenuh merupakan uap yang tidak mengandung bagian-bagian air yang lepas dimana
pada tekanan tertentu berlaku suhu tertentu.
Ø Uap
kering
Uap
kering merupakan uap yang didapat dengan pemanas lanjut dari uap jenuh dimana
pada tekanan terbentuk dan dapat diperoleh beberapa jenis uap kering dengan
suhu yang berlainan.
Ø Uap
basah
Uap
basah merupakan uap jenuh yang bercampur dengan bagian-bagian air yang halus
yang temperaturnya sama.
B. Pengertian Turbin Uap
Istilah turbin berasal
dari bahasa latin yaitu ”turbo” yang berarti putar. Karena
energi yang digunakan untuk memutar poros turbin adalah energi potensial fluida
maka turbin sendiri termasuk ke dalam golongan mesin-mesin fluida.
Mesin–mesin fluida adalah mesin yang
berfungsi mengubah energi mekanis pada poros menjadi energi potensial fluida
atau sebaliknya, yaitu mengubah energi potensial fluida menjadi energi mekanis
pada poros.
Secara umum mesin fluida dapat
digolongkan menjadi dua golongan besar, yaitu:
1. Mesin kerja, adalah mesin fluida
yang berfungsi mengubah energi mekanis pada poros menjadi energi potensial
fluida, misalnya : pompa, kompresor, blower, dan lain-lain.
2. Mesin tenaga, adalah mesin
fluida yang berfungsi mengubah energi potensial fluida menjadi energi mekanis
pada poros, misalnya : kincir angin, turbin air, turbin gas, dan turbin uap.
Turbin
kukus (uap air) adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial
kukus menjadi energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanik
dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin langsung atau dengan bantuan
roda gigi reduksi, dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan. Tergantung
pada jenis mekanisme yan digerakkan, turbin kukus dapat dipergunakan pada
berbagai bidang industri, untuk pembangkit tenaga listrik, dan untuk
transportasi.
Ide turbin kukus ini
sudah lama. Sudah umum diketahui bahwa kira-kira tahun 120 S.M. Hero Alexandera
membuat prototipe turbin yang pertama yang bekerja berdasarkan prinsip reaksi.
Alat ini yang menjelma menjadi instalasi tenaga kukus yang primitif
Turbin uap (kukus)
secara umum diklasifikasikan kedalam tiga jenis impuls, dan gabungan
(impuls-reaksi), yang tergantung pada cara perolehan perubahan energi potensial
menjadi energi kinetik semburan kukus.
C. Komponen-komponen Turbin Uap
Komponen-komponen
utama pada turbin uap yaitu
-
Cassing
Adalah sebagai penutup
(rumah) bagian-bagian utama turbin.
-
Rotor
Adalah bagian turbin
yang berputar terdiri dari:
1)
Poros
Berfungsi sebagai komponen utama tempat dipasangnya
cakram-cakram sepanjang sumbu.
2)
Sudu turbin atau deretan sudu
Berfungsi sebagai alat yang menerima gaya dari
energi kinetik uap melalui nosel.
3)
Cakram
Berfungsi sebagai
tempat sudu-sudu dipasang secara radial pada poros.
-
Nosel
Berfungsi sebagai media
ekspansi uap yang merubah energi potensial menjadi energi kinetik.
-
Bantalan (bearing)
Merupakan bagian yang
berfungsi uuntuk menyokong kedua ujung poros dan banyak menerima beban.
-
Perapat (seal)
Berfungsi untuk
mencegah kebocoran uap, perapatan ini terpasang mengelilingi poros. Perapat
yang digunakan adalah :
1.
Labyrinth packing
2.
Gland packing
-
Kopling
Berfungsi sebagai
penghubung antara mekanisme turbin uap dengan mekanisme yang digerakkan.
D. Prinsip Kerja Turbin Uap
Turbin uap terdiri dari
sebuah cakram yang dikelilingi oleh daun-daun cakram yang disebut sudu-sudu.
Sudu-sudu ini berputar karena tiupan dari uap bertekanan yang berasal dari
ketel uap, yang telah dipanasi terdahulu dengan menggunakan bahan bakar padat,
cair dan gas seperti yang digunakan di PT. Toba Pulp Lestari, Tbk.
Uap tersebut kemudian
dibagi dengan menggunakan control valve yang akan dipakai untuk memutar turbin
yang dikopelkan langsung dengan pompa dan juga sama halnya dikopel dengan
sebuah generator singkron untuk menghasilkan energi listrik.
Setelah
melewati turbin uap, uap yang bertekanan dan bertemperatur tinggi tadi muncul
menjadi uap bertekanan rendah. Panas yang sudah diserap oleh kondensor
menyebabkan uap berubah menjadi air yang kemudian dipompakan kembali menuju
boiler. Sisa panas dibuang oleh kondensor mencapai setengah jumlah panas semula
yang masuk. Hal ini mengakibatkan efisisensi thermodhinamika suatu turbin
uap bernilai lebih kecil dari 50%. Turbin uap yang modern mempunyai temperatur
boiler sekitar 5000C sampai 6000C dan temperatur
kondensor 200C sampai 300C.
( Shlyakhin,P: Turbin uap. Hal 12).
D.1 Asas Impuls dan Reaksi
Turbin adalah mesin
rotari yang bekerja karena terjadi perubahan energi kinetik uap menjadi
putaran poros turbin. Proses perubahan itu terjadi pada sudu-sudu turbin.
Sebagai perbandingan dengan mesin torak yang bekerja karena ekpansi energi
panas gas atau uap di dalam silinder yang mendorong torak untuk bergerak
bolak-balik. Pada dasarnya, prinsip kerja mesin torak dengan turbin uap
adalah sama. Fluida gas dengan energi potensial yang besar berekspansi
sehingga mempunyai energi kinetik tinggi yang akan medorong torak atau
sudu, karena dorongan atau tumbukan tersebut, torak atau sudu kemudian
bergerak. Proses tumbukan inilah yang dinamakan dengan Impuls.
Azas impuls dapat
dijelaskan dengan metode sebagai berikut. Adalah sebuah pelat yang ditumbuk
dengan fluida gas berkecepatan Vs, dan laju massa m, karena pelat itu
beroda sehingga bergerak dengan kecepatan Vb. Dari dua model di atas,
dapat dilihat bahwa model sudu mempunyai daya yang lebih besar pada
kecepatan dan laju massa fluida gas yang sama.
Maka dengan alasan tersebut, bentuk sudu
dianggap yang paling efisien untuk diterapkan pada turbin uap atau jenis
turbin lainnya seperi turbin gas dan air. Penerapan model sudu tersebut di
atas pada turbin uap, yaitu menata sudu sudut tersebut sebaris
mengelilingi roda jalan atau poros turbin uap, sehingga terjadi
keseimbangan gaya.
Model turbin impuls
dalam sejarahnya sudah pernah dibuat oleh Branca. Prinsip kerjanya adalah
dengan menyemburkan uap berkecapatan tinggi melalui nosel ke sudu-sudu
impuls pada roda jalan. Akibat adanya tumbukan antara semburan gas dengan
sudu-sudu jalan turbin impuls, poros turbin menjadi berputar.
Berbeda dengan azas
impuls, azas reaksi untuk sebagaian orang lebih sulit dipahami. Untuk
menggambarkan azas reaksi bekerja pada gambar adalah model jet uap dari
Newton.
Semburan uap dari
tabung mempunyai energi kinetik yang besar sehingga sepeda akan bergerak
ke kiri. Dari hal tersebut dapat dipahami bahwa mesin tersebut bekerja
dengan azas reaksi, yaitu semburan uap melakukan aksi sehingga timbul
reaksi pada sepeda untuk begerak melawan aksi.
E. Klasifikasi Turbin Uap
Untuk memudahkan
identifikasi terhadap turbin uap, maka turbin uap diklasifikasikan sebagai
berikut :
1. Menurut jumlah tingkat tekanan
a)
Turbin satu tingkat yang memiliki
kapasitas tenaga kecil, biasanya digunakan untuk menggerakkan kompresor, pompa,
dan mesin-mesin lainnya yang kapasitas tenaganya kecil.
b)
Turbin bertingkat banyak (neka tingkat),
yaitu turbin yang dibuat untuk kapasitas tenaga dari kecil kepada yang besar
dan biasanya terdiri dari susunan beberapa nosel dan beberapa cakram yang
ditempatkan berurutan dan berputar pada satu poros yang sama.
2. Menurut arah aliran uap
a)
Turbin aksial, yang uapnya mengalir
dengan arah yang sejajar terhadap poros turbin.
b)
Turbin radial, yang arah aliran uapnya
tegak lurus terhadap poros turbin.
3. Menurut jumlah silinder
a)
turbin silinder tunggal
b)
turbin silinder ganda
c)
turbin tiga silinder
d)
turbin empat silinder
4. Menurut kondisi uap yang digunakan
a)
Turbin tekanan lawan, yaitu bila tekanan
uap bekas sama dengan tekanan uap yang dibutuhkan untuk keperluan proses
kegiatan pabrik. Turbin ini tidak mengalami kondensasi uap bekas.
b)
Turbin kondensasi langsung, yaitu turbin
yang mengondensasikan uap bekasnya langsung ke dalam kondensor, guna
mendapatkan air kondensat untuk pengisi air umpan ketel.
c)
Turbin ekstraksi dengan tekanan lawan,
dimana uap bekas digunakan untuk keperluan proses.
d)
Turbin ekstraksi dengan kondensasi,
dimana sebagian uapnya dipakai untuk proses dan sebagian lagi untuk penyediaan
kondensat air pengisi ketel uap.
e)
Turbin kondensasi dengan ekstraksi ganda,
uap bekas dari turbin dipakai untuk kebutuhan beberapa tingkat ekstraksi da
sisanya dijadikan kondensasi dalam kondensor untuk kebutuhan air pengisi ketel
uap.
f)
Turbin non kondensasi dengan aliran
langsung dan tanpa ada ekstraksi serta kondensasi, uap bekas dibuang ke udara
luar dengan tekanan lawan sama atau melebihi dari 1 atm.
g)
Turbin non kondensasi dengan ekstraksi,
uap bekas tidak dikondensasikan, hanya digunakan untuk proses.
5. Menurut kondisi uap yang masuk ke
dalam turbin
a)
Turbin tekanan rendah dimana tekanan
uapnya 2 kg/cm2
b)
Turbin tekanan menengah, tekanan uap
sampai dengan 40 kg/cm2
c)
Turbin tekanan tinggi, tekanan uap
sampai dengan 170 kg/cm2
d)
Tubin tekanan sangat tinggi, tekanan uap
di atas 170 kg/cm2
e)
Turbin adikritis, turbin uap yang
beroperasi dengan tekanan uap di atas 225 kg/cm2.
6. Menurut prinsip aksi uap
a)
Turbin impuls, yang energi potensial
uapnya diubah menjadi energi kinetik di dalam nosel atau laluan yang dilewati
oleh sudu-sudu gerak,lalu energi kinetik ini diubah menjadi energi mekanik pada
poros turbin.
b)
Turbin reaksi aksial, yang ekspansi uap
diantara laluan sudu, baik sudu pengarah maupun sudu gerak tiap-tiap tingkat
langsung pada derajat yang sama.
7. Menurut sistem pemanas ulang uap
a)
Turbin uap dengan pemanas ulang tunggal
b)
Turbin uap dengan pemanas ulang ganda
8. Menurut lingkungan pengoperasiannya
a)
Turbin darat, biasa terdapat pada
industri atau PLTU untuk menggerakkan generator
b)
Turbin yang dioperasikan di kapal.
9.
Menurut arah aliran uap
a)
Turbin
aksial, Fluida
kerja mengalir dalam arah yang sejajar terhadap sumbu turbin
b)
Turbin
radial, Fluida
kerja mengalir dalam arah yang tegak lurus terhadap sumbu turbin.
10.
Menurut prinsip aksi uap
a)
Turbin
impuls, Energi potensial uap diubah menjadi
energi kinetik di dalam nosel.
Adapun
turbin impuls mengubah energi potensial uapnya menjadi energi kinetik didalam
nosel (yang dibentuk oleh sudu-sudu diam yang berdekatan). Nosel diarahkan
kepada sudu gerak. Didalam sudu-sudu gerak, energi kinetik diubah menjadi
energi mekanis. Energi potensial uap berupa ekspansi uap, yang diperoleh dari
perubahan tekanan awal hingga tekanan akhirnya di dalam sebuah nosel atau dalam
satu grup nosel yang ditempatkan didepan sudu-sudu cakram yang berputar.
Penurunan tekanan uap didalam nosel diikuti dengan penurunan kandungan kalornya
yang terjadi didalam nosel. Hal ini menyebabkan naiknya kecepatan uap
yang keluar dari nosel (energi kinetik). Kemudian energi kecepatan semburan uap
yang keluar dari nosel yang diarahkan kepada sudu gerak (sudu-sudu cakram yang
berputar) memberikan gaya impuls pada-pada sudu gerak sehingga menyebabkan
sudu-sudu gerak berputar (melakukan kerja mekanis).
Atau bisa dafahami
secara sederhana pronsip kerja dari turbin impuls yaitu turbin yang proses
ekspansi lengkap uapnya hanya terjadi pada kanal diam (nosel) saja, dan energi
kecepatan diubah menjadi kerja mekanis pada sudu-sudu turbin. Kecepatan uap
yang keluar dari turbin jenis ini bisa mencapai 1200/detik. Turbin jenis ini
pertama kali dibuat oleh de Laval, yang mana turbin ini mampu beroperasi pada putaran
30.000rpm. Pada aplikasinya turbin impuls ini dilengkapi dengan roda gigi
reduksi untuk memindahkan momen putar ke mekanisme yang akan digerakkan seperti
generator listrik.
b)
Turbin
reaksi, Ekspansi
uap terjadi pada sudu pengarah dan sudu gerak.
Turbin
reaksi yaitu turbin yang ekspansi uapnya tidak hanya terjadi pada laluan-laluan
sudu pengarah (nosel) yang tetap saja tetapi juga terjadi pada laluan sudu
gerak (sudu-sudu cakram yang berputar), sehingga terjadi penurunan keseluruhan
kandungan kalor pada semua tingkat sehingga terdistribusi secara seragam.
Turbin yang jenis ini umumnyan digunakan untuk kepentingan industri. Kecepatan
uap yang mengalir pada turbin (yang biasanyan nekatingkat) lebih rendah
yaitu sekitar 100 – 200 m/detik.
BAB
III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Turbin uap merupakan suatu penggerak
mula yang mengubah energi potensial uap menjadi energi kinetik dan energi
kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran
poros turbin. Poros turbin dihubungkan dengan yang digerakkan,
yaitu generator atau peralatan mesin lainnya, menggunakan
mekanisme transmisi roda gigi.
B.
Saran
1) Untuk Pendidik
Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi dewasa ini
sangatlah pesat, oleh karena itu, sebagai seorang pendidik diharapkan untuk
selalu update dengan ilmu pengetahuan dan teknologi di masa kini.
Sehingga dalam memberikan pelajaran akan lebih mengena terhadap duniamasa kini.
2) Untuk Peserta Didik
Sumber bahan belajar tidaklah cukup di dalam kelas saja,
harapannya makalah ini bisa dijadikan sebagai salah satu sumber belajar yang
selanjutnya bnisa bermanfaat bagi kita semua.
3) Untuk Khalayak Umum
Belajar tidaklah hanya monoton di dalam kelas saja. Makalah
ini ditulis dengan salah satu tujuan agar bisa dipakai oleh semua manusia
termasuk di dalamnya yang belum mendapatkan kesempatan untuk mengenyam
pendidikan di dalam kelas. Sehingga harapannya makalah ini juga dapat
dimanfaatkan untuk menambah pengetahuan bagi semua orang.
DAFTAR PUSTAKA
