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 panas atau kinetik fluida menjadi kerja. Turbin gas dan turbin uap merupakan mesin thermal turbo, dimana kerja 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 saat mengekstraksi energi. Dalam turbin termal, fluida kerja pada suhu dan tekanan tinggi diarahkan melalui serangkaian rotor yang terdiri dari sudu-sudu miring yang dipasang pada piringan berputar yang terpasang pada poros. Di antara setiap piringan rotor, bilah stasioner dipasang, yang bertindak sebagai nozel dan memandu aliran fluida.
Turbin diklasifikasikan menggunakan banyak parameter, dan pembagian impuls dan reaksi didasarkan pada metode konversi energi fluida menjadi energi mekanik. Turbin impuls menghasilkan energi mekanik sepenuhnya dari impuls fluida saat tumbukan pada bilah rotor. Turbin reaksi menggunakan fluida dari nozzle untuk menciptakan momentum pada roda stator.
Lebih lanjut tentang Turbin Impuls
Turbin impuls mengubah energi fluida dalam bentuk tekanan dengan mengubah arah aliran fluida ketika terkena baling-baling. Perubahan momentum menghasilkan impuls pada sudu turbin dan rotor bergerak. Prosesnya dijelaskan menggunakan hukum kedua newton.
Dalam turbin impuls, kecepatan fluida ditingkatkan dengan melewati serangkaian nozel sebelum diarahkan ke bilah rotor. Bilah stator bertindak sebagai nozel dan meningkatkan kecepatan dengan mengurangi tekanan. Aliran fluida dengan kecepatan lebih tinggi (momentum) kemudian menumbuk dengan sudu-sudu rotor, untuk mentransfer momentum ke sudu-sudu rotor. Selama tahap ini, sifat fluida mengalami perubahan yang merupakan karakteristik turbin impuls. Penurunan tekanan terjadi sepenuhnya di nozel (yaitu stator), dan kecepatan meningkat secara signifikan di stator dan turun di rotor. Pada dasarnya, 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 melalui reaksi pada sudu-sudu 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 nozel meningkatkan kecepatan aliran fluida di tahap stator. Ini menciptakan penurunan tekanan dan peningkatan kecepatan. Kemudian aliran fluida diarahkan ke sudu-sudu rotor, yang juga bertindak sebagai nozel. Hal ini semakin mengurangi tekanan, tetapi kecepatan juga turun sebagai akibat dari transfer energi kinetik ke sudu-sudu rotor. Pada turbin reaksi, tidak hanya energi kinetik fluida, tetapi juga energi dalam fluida berupa tekanan diubah menjadi energi mekanik 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. Parameter pada dasarnya adalah rasio antara penurunan tekanan di tahap rotor dan tahap stator.
Λ=(perubahan entalpi pada tahap rotor) / (perubahan entalpi pada tahap stator)
Apa perbedaan antara Turbin Impuls dan Turbin Reaksi?
Dalam turbin impuls, penurunan tekanan (entalpi) terjadi sepenuhnya pada tahap stator, dan pada turbin reaksi tekanan (entalpi) turun pada tahap rotor dan stator. {Jika fluida dapat dimampatkan, (biasanya) gas memuai baik pada tahap rotor maupun stator pada 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 maupun energi kinetik diubah menjadi energi poros, sedangkan pada turbin impuls, hanya energi kinetik yang digunakan untuk menghasilkan energi poros.
Pengoperasian turbin impuls dijelaskan menggunakan hukum ketiga Newton, dan turbin reaksi dijelaskan menggunakan hukum kedua Newton.
