Turbin Impuls vs Turbin Reaksi
Turbin adalah kelas mesin turbo yang digunakan untuk mengubah energi dalam fluida yang mengalir menjadi energi mekanik dengan menggunakan mekanisme rotor. Turbin, secara umum, mengubah energi termal atau kinetik fluida menjadi kerja. Turbin gas dan turbin uap adalah mesin turbo termal, di mana pekerjaan dihasilkan dari perubahan entalpi fluida kerja; yaitu energi potensial fluida dalam bentuk tekanan diubah menjadi energi mekanik.
Struktur dasar turbin aliran aksial dirancang untuk memungkinkan aliran fluida terus menerus sambil mengekstraksi energi. Pada turbin termal, fluida kerja pada suhu dan tekanan tinggi diarahkan melalui rangkaian rotor yang terdiri dari sudu-sudu miring yang dipasang pada piringan berputar yang dipasang pada poros. Di antara setiap cakram rotor, bilah stasioner dipasang, yang bertindak sebagai nozel dan memandu aliran fluida.
Turbin diklasifikasikan menggunakan banyak parameter, dan pembagian impuls serta reaksi didasarkan pada metode pengubahan energi fluida menjadi energi mekanik. Sebuah turbin impuls menghasilkan energi mekanik sepenuhnya dari impuls fluida saat membentur bilah rotor. Sebuah turbin reaksi menggunakan fluida dari nosel untuk menciptakan momentum pada roda stator.
Lebih lanjut tentang Impulse Turbine
Turbin impuls mengubah energi fluida dalam bentuk tekanan dengan mengubah arah aliran fluida saat terkena baling-baling. Perubahan hasil momentum dalam impuls pada bilah turbin dan rotor bergerak. Prosesnya dijelaskan dengan menggunakan hukum kedua newton.
Dalam turbin impuls, kecepatan fluida dinaikkan dengan melewati serangkaian nozel sebelum diarahkan ke bilah rotor. Pisau stator bertindak sebagai nozel dan meningkatkan kecepatan dengan mengurangi tekanan. Aliran fluida dengan kecepatan yang lebih tinggi (momentum) kemudian berdampak dengan bilah rotor, untuk mentransfer momentum ke bilah rotor. Selama tahapan ini, sifat fluida mengalami perubahan yang merupakan karakteristik dari turbin impuls. Penurunan tekanan terjadi sepenuhnya di nozel (yaitu stator), dan kecepatan meningkat secara signifikan di stator dan penurunan di rotor. Intinya, turbin impuls hanya mengubah energi kinetik fluida, bukan tekanan.
Roda Pelton dan turbin de Laval adalah contoh turbin impuls.
Lebih lanjut tentang Turbin Reaksi
Turbin reaksi mengubah energi fluida dengan reaksi pada bilah rotor, ketika fluida mengalami perubahan momentum. Proses ini dapat dibandingkan dengan reaksi pada roket oleh gas buang roket. Proses turbin reaksi paling baik dijelaskan dengan menggunakan hukum kedua Newton.
Serangkaian nosel meningkatkan kecepatan aliran fluida di tingkat stator. Ini menciptakan penurunan tekanan dan peningkatan kecepatan. Kemudian aliran fluida diarahkan ke bilah rotor, yang juga bertindak sebagai nosel. Hal ini selanjutnya mengurangi tekanan, tetapi kecepatan juga turun sebagai akibat dari transfer energi kinetik ke bilah rotor. Pada turbin reaksi, tidak hanya energi kinetik dari fluida, tetapi juga energi dalam fluida yang berupa tekanan diubah menjadi energi mekanik dari poros rotor.
Turbin Francis, turbin Kaplan, dan banyak turbin uap modern termasuk dalam kategori ini.
Dalam desain turbin modern, prinsip operasi digunakan untuk menghasilkan keluaran energi yang optimal dan sifat turbin dinyatakan dengan derajat reaksi (Λ) turbin. Parameternya pada dasarnya adalah rasio antara penurunan tekanan di tingkat rotor dan tingkat stator.
Λ = (perubahan entalpi pada tahap rotor) / (perubahan entalpi pada tahap stator)
Apa perbedaan antara Impulse Turbine dan Reaction Turbine?
Dalam turbin impuls, penurunan tekanan (entalpi) terjadi sepenuhnya pada tahap stator, dan dalam reaksi penurunan tekanan turbin (entalpi) pada tahap rotor dan stator. {Jika fluida dapat dimampatkan, (biasanya) gas mengembang pada tahap rotor dan stator dalam turbin reaksi.}
Turbin reaksi memiliki dua set nozel (di stator dan rotor) sedangkan turbin impuls hanya memiliki nozel di stator.
Dalam turbin reaksi, baik tekanan dan energi kinetik diubah menjadi energi poros sedangkan, dalam turbin impuls, hanya energi kinetik yang digunakan untuk menghasilkan energi poros.
Operasi turbin impuls dijelaskan menggunakan hukum ketiga Newton, dan turbin reaksi dijelaskan menggunakan hukum kedua Newton.
