3.1.2. Asas Impuls Pada Turbin
Pada roda turbin terdapat sudu dan fluida kerja mengalir melalui ruang di antara sudu tersebut. Apabila jika ternyata roda turbin dapat berputar akibat
semburan uap, maka ada gaya yang bekerja pada sudu. Gaya tersebut timbul karena terjadinya perubahan momentum dari fluida kerja yang mengalir di antara
sudu yang dianggap sangat efektif untuk menghasilkan gaya dorong. Gaya dorong harus lebih besar atau sekurang-kurangnya sama dengan berat turbin dan
porosnya, agar turbin dapat berputar dengan lebih ringan. Karena sudu-sudu tersebut dapat bergerak bersama-sama dengan roda
turbin, maka sudu tersebut dinamakan sudu gerak. Sebuah roda turbin bisa saja terdapat beberapa baris sudu gerak yang dipasang berurutan dalam arah aliran
fluida kerja. Setiap baris sudu terdiri dari sudu-sudu yang disusun melingkari roda turbin, masing-masing dengan bentuk yang sama. Turbin dengan satu baris sudu
gerak dinamai bertingkat tunggal. Sedangkan turbin dengan beberapa baris sudu gerak dinamai turbin bertingkat ganda. Proses fluida kerja mengalir melalui baris
sudu yang pertama, kemudian baris kedua, ketiga dan seterusnya. Namun sebelum mengalir ke setiap baris sudu berikutnya, fluida kerja melalui baris sudu yang
bersatu dengan rumah turbin. Dan karena sudu tersebut terakhir tidak berputar, sudu tersebut dinamakan sudu tetap, yang berfungsi mengarahkan aliran fluida
kerja masuk kedalam sudu gerak berikutnya, sudu pengarah bisa juga disebut sebagai nosel.
Turbin uap adalah mesin rotari yang bekerja karena terjadi perubahan energi kinetik uap menjadi energi mekanis melalui poros turbin. Proses perubahan
itu terjadi pada sudu-sudu turbin. Fluida uap dengan energi potensial yang besar berekspansi sehingga mempunyai energi kinetik tinggi yang akan medorong sudu,
karena dorongan atau tumbukan tersebut, sudu kemudian bergerak. Proses tumbukan inilah yang dinamakan dengan Impuls.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.1. Asas impuls pada sudu Turbin
Gambar 3.2. Impuls pada penampang vertikal dan melengkung
3.2.Aliran Uap Melalui Bentuk Penampang Sudu Yang Bervariasi
Semburan uap yang mengalir melalui bentuk penampang sudu yang berbeda, ternyata akan menghasilkan gaya dan energi yang berbeda pula. Artinya
bentuk dari penampang suatu sudu akan mempengaruhi besar kecilnya energi mekanis yang akan dihasilkan.
Gambar 3.3 menunjukkan prinsip aksi uap pada berbagai bentuk sudu. Dapat ditunjukkan bahwa gaya F
u
yang diberikan oleh uap pada berbagai bentuk sudu dengan kondisi aliran yang serupa, tidak akan sama. Untuk jenis aliran yang
Universitas Sumatera Utara
berbeda seperti ditunjukkan pada gambar 3.3, gaya-gaya ini dengan mudah dapat dievaluasi.
Gambar 3.3. Prinsip aksi uap pada berbagai bentuk sudu.
Misalkan kecepatan awal uap pada sisi keluar nosel untuk ketiga penampang tersebut adalah sama, sama dengan c
1t
, tetapi dalam arah yang berbeda sesuai dengan permukaan yang menerimanya.
Kasus a Uap dengan kecepatan awal c
1t
menubruk benda A dalam arah tegak lurus terhabap permukaan yang menerimanya dan mengalami perubahan arah aliran
sebesar 90
o
sewaktu memencar ke segala arah di permukaan benda tersebut, sehingga proyeksi kecepatan c
2
terhadap arah aksi gaya F
1
sama dengan nol.
Universitas Sumatera Utara
Dengan mensubstitusikan kecepatan-kecepatan awal dan akhir uap c
1t
dan c
2
, kita akan mendapatkan gaya yang diberikan yang searah dengan kecepatan c
1t
. F
1
=
o
m c
1t
– c
2
F
1
=
o
m c
1t
– 0 F
1
=
o
m . c
1t
Kasus b Dengan mengabaikan kerugian akibat gesekan pada permukaan yang
melengkung, akan diperoleh c
2
= – c
1t
Jadi gaya F
2
yang bekerja searah dengan kecepatan c
1t
dari persamaan 3.3, akan sama dengan :
F
2
=
o
m c
1t
– c
2
F
2
=
o
m c
1t
+ c
2
Kasus c Dengan tetap mengabaikan kerugian-kerugian pada permukaan sudu seperti pada
kasus b, sekali lagi diperoleh c
2
= – c
1t
Dalam hal ini semburan uap pada tempat masuk kepermukaan sudu begitu juga pada tempat keluar dari sudu tidak mengalir dalam arah yang sejajar dengan arah
gaya F
3
yang bekerja pada benda tersebut. Dan oleh sebab itu segera terbukti bahwa pada kecepatan c
1t
dan c
2
harus disubstitusikan nilai-nilai proyeksi kecepatan semburan uap tadi terhadap arah aksi gaya F
3
.
Universitas Sumatera Utara
Komponen-komponen kecepatan c
1t
dan c
2
yang searah dengan garis aksi F
3,
dengan demikian adalah sama dengan : c’
1t
= c
1t
cos α
1
c’
2
= c
2
cos α
1
jadi F
3
=
o
m c’
1t
– c’
2
F
3
=
o
m c
1t
cos α
1
+ c
2
cos α
1
Dari ilustrasi-ilustrasi yang diberikan di atas ternyata bahwa gaya maksimum diperoleh untuk kasus b dimana semburan uap yang mengalir
sepanjang permukaan sudu mengalami pembalikan arah sebesar 180
o
. Akan tetapi dalam pembuatan turbin uap, aliran uap yang demikian itu tidak mungkin
diperoleh, dan oleh sebab itu, seperti yang ditunjukkan pada kasus c, semburan uap diarahkan dengan suatu besar sudut tertentu, baik dari sisi keluar nosel
maupun dari sudu gerak. Akan tetapi sudut kemiringan ini terhadap bidang putar sudu-sudu dibuat sekecil mungkin lit.1 halaman 16.
.
Universitas Sumatera Utara
3.3. Prinsip Turbin Impuls
Kategori