Turbin Adiabatik: Apa, Bagaimana, Beberapa Jenis, Contoh

Artikel ini membahas tentang turbin adiabatik. Istilah adiabatik sering digunakan dalam bidang termodinamika. Ini mengacu pada sistem atau batas yang tidak memungkinkan perpindahan panas terjadi.

Turbin adalah perangkat penting yang digunakan dalam pembangkit listrik yang membantu dalam pembangkitan listrik. Ini berisi elemen yang berputar. Rotasi ini ditransfer ke generator yang menghasilkan listrik. Kami akan mempelajari lebih lanjut tentang turbin adiabatik dalam artikel ini.

Apa itu sistem adiabatik?

Sistem yang membatasi perpindahan kalor disebut sistem adiabatik. Yaitu kalor tidak dapat berpindah ke lingkungan dan kalor tidak dapat masuk ke sistem dari lingkungan.

Perpindahan panas bersih adalah nol. Hal ini karena dinding sistem bersifat adiabatik. Panas tidak diperbolehkan untuk ditransfer dari sistem. Seluruh kandungan kalor tetap berada di dalam sistem saja yang menjadi energi dalam dari sistem.

Apa itu turbin?

Alat mekanis yang digunakan untuk mengubah energi hidrolik menjadi energi mekanik disebut turbin. Energi hidrolik tersebut berupa air/uap yang bergerak yang mengenai baling-baling turbin.

Pergerakan fluida yang merupakan energi kinetik fluida dipindahkan ke baling-baling turbin. Karena alasan inilah poros turbin mulai berputar. Dengan cara ini konversi energi terjadi dari hidrolik ke mekanik. Bagian selanjutnya akan memberi tahu kita lebih banyak tentang turbin secara rinci. 

Kerja turbin

Setelah membahas pada bagian di atas kita sekarang tahu bahwa turbin mengubah energi kinetik dari cairan ke mekanik energi.

Di pembangkit listrik, uap digunakan sebagai fluida kerja dan di bendungan air digunakan sebagai fluida kerja. Fluida kerja di sini mengacu pada fluida yang bertanggung jawab untuk rotasi poros. Poros berputar setelah fluida kerja mengenai permukaan baling-baling. Poros berputar terhubung ke generator yang menghasilkan listrik.

Apa itu turbin adiabatik?

Sekarang kita tahu arti dari sistem adiabatik dan turbin. Mari kita lihat apa itu turbin adiabatik.

Turbin adiabatik adalah turbin yang dindingnya adiabatik. Dinding ini tidak mengizinkan perpindahan panas melalui mereka. Dengan cara ini tidak ada panas yang dapat keluar dari turbin. Oleh karena itu, transfer bersih dari turbin adalah nol. Tidak ada panas yang ditambahkan ke turbin dan tidak ada panas yang keluar dari turbin saat turbin dalam keadaan adiabatik.

Turbin adiabatik bekerja

Kita tahu apa itu turbin adiabatik. Kita dapat melihat bahwa tidak ada perbedaan fisik antara turbin normal dan turbin turbin adiabatik, satu-satunya perbedaan di antara mereka adalah bahwa turbin adiabatik tidak memungkinkan perpindahan panas berlangsung.

Demikian pula, kerja turbin adiabatik juga sama dengan turbin normal. Dalam hampir semua kasus, dinding turbin dijaga tetap adiabatik. Oleh karena itu cara kerja turbin adiabatik sama dengan kerja turbin normal yang telah kita bahas pada bagian di atas.

Turbin gas adiabatik

Seperti yang telah kita pelajari tentang turbin yang menggunakan bendungan, mereka menggunakan air sebagai fluida kerja yang memutar poros baling-baling pada turbin.

Bila fluida kerja yang digunakan adalah gas maka turbin disebut turbin gas. Turbin gas sebagian besar digunakan di pembangkit listrik pesawat dan pembangkit listrik termal digunakan untuk menghasilkan listrik. Material yang digunakan pada kedua turbin tersebut berbeda karena jenis fluida kerja yang digunakan berbeda.

Turbin uap adiabatik

adiabatik turbin uap adalah turbin di mana uap digunakan sebagai fluida kerja. Uap seperti yang kita semua tahu adalah bentuk gas dari air.

Uap tersebut mengandung energi kinetik yang tinggi yang dialirkan ke baling-baling turbin. Rotor turbin mulai bergerak ketika uap energi tinggi mengenai permukaan baling-baling. Tekanan menjatuhkan akan berlangsung di dalam turbin, sedangkan uap yang masuk berada pada tekanan tinggi. Tekanan ini turun dan uap menjadi uap bertekanan rendah setelah melewati turbin. 

Turbin reversibel adiabatik

Istilah reversibel mengacu pada turbin di mana semua prosesnya ideal. Kerugian akibat gesekan atau kebocoran energi tidak ada dalam proses reversibel.

Ketika kita berbicara tentang turbin reversibel adiabatik, itu berarti proses ekspansi yang terjadi di dalam turbin hampir ideal. Biasanya turbin bertingkat ganda dianggap sebagai turbin reversibel. Ketika dindingnya adiabatik, turbin ini menjadi turbin reversibel adiabatik.

Persamaan turbin adiabatik

Persamaan yang digunakan dalam turbin adiabatik diberikan di bawah ini-

Usaha yang dilakukan oleh turbin diberikan oleh-

Wt = h2-h1

Dimana,

h2 adalah entalpi di titik 2

h1 adalah entalpi di titik 1

Efisiensi turbin adiabatik

The efisiensi didefinisikan sebagai keluaran yang diperoleh dari suatu sistem atau perangkat setelah pemompaan beberapa masukan.

efisiensi adiabatik turbin diberikan sebagai-

Efisiensi= Keluaran/Masukan = Wt/Qa

Dimana,

Wt adalah usaha yang dilakukan oleh turbin

Qa adalah jumlah kalor yang ditambahkan dalam sistem

Apakah turbin reversibel?

Kita telah membahas di bagian atas bahwa turbin dianggap reversibel ketika proses ekspansi di turbin ideal.

Pada kenyataannya, tidak ada perangkat yang dapat dianggap ideal, tetapi turbin dapat dibuat mendekati ideal dengan meningkatkan jumlah tahapan proses ekspansi. Jenis turbin ini disebut sebagai turbin bertingkat. Proses menggunakan beberapa turbin disebut sebagai pemanasan ulang.

Apakah turbin uap adiabatik?

Ketika perpindahan panas dibatasi sepenuhnya, turbin uap dapat dikatakan adiabatik.

Uap berubah fase menjadi cair setelah melewati kondensor. Di dalam turbin hanya terjadi penurunan tekanan pada uap. Uap yang masuk dengan tekanan tinggi diubah menjadi uap berenergi rendah saat keluar.

turbin adiabatik
Gambar: Turbin uap dengan casing terbuka

Kredit gambar: Siemens Pressebild, Montase Dampfturbine01CC BY-SA 3.0

Mengapa turbin bersifat adiabatik?

Turbin bersifat adiabatik karena seluruh energi diambil untuk menggerakkan poros turbin.

Tidak ada energi yang hilang dalam bentuk panas atau tidak ada energi yang masuk ke turbin dalam bentuk panas. Satu-satunya energi yang berperan dalam proses transfer energi adalah energi kinetik fluida dan energi kinetik rotor turbin.

Entropi turbin adiabatik

Sebelum membahas tentang entropi turbin adiabatik, kita harus mengetahui pengertian entropi. Definisi Entropi yang diterima secara luas mengatakan bahwa itu adalah ukuran keacakan dalam sistem.

Pada turbin aktual nilai entropi meningkat. Sedangkan untuk proses adiabatik reversibel nilai entropi yang dihasilkan adalah nol. Ini karena entropi adalah fungsi keadaan dan untuk proses reversibel titik akhir sama dan prosesnya adiabatik, karena tidak ada perpindahan panas perubahan entropi adalah nol.

Gulir ke Atas