Turbomachineries (mesin-mesin penggerak fluida)

Turbomachinery, dalam teknik mesin menjelaskan tentang sebuah mesin yang mengalami perpindahan energi antara rotor / runner / impeller dengan fluida (gas atau liquid). Perpindahan energi terjadi dari rotor ke fluida, maupun dari fluida ke rotor. Turbomachine yang menyerap energi dari rotor ke fluida dikategorikan sebagai pump family (pompa, fan, kompresor, dan blower), sedangkan turbomachine yang menghasilkan energi dari fluida ke rotor dikategorikan sebagai turbin. Perangkat apapun yang mengekstraksi energi dari atau memberikan energi ke aliran cairan yang terus bergerak dapat disebut turbomachine. Contoh turbomachine yang menyerap energi:

  1. Pompa

Pompa merupakan salah satu turbomachine yang berfungsi untuk mengalirkan fluida jenis liquid. Jenis-jenis pompa menurut perubahan bentuk energi yang terjadi, yaitu:

  • Positive displacement, merupakan salah satu metode memindahkan fluida dengan cara memasukkan fluida melalui inlet ke dalam suatu ruangan yang kemudian ditekan sampai tekanan tertentu hingga fluida keluar dari outlet. Kelebihan dari metode ini adalah tekanan yang dihasilkan pada sisi discharge lebih besar daripada menggunakan metode dynamic, namun memiliki kekurangan, yaitu tekanan pada discharge selalu berfluktuatif, karena memindahkan fluida secara diskrit, ada jeda waktu dimana ruangan dalam keadaan kosong. Berikut jenis pompa yang bertipe positive displacement:
    • Reciprocating pump
    • Rotary pump
  • Dynamic, tipe ini memindahkan fluida dengan bantuan impeller tanpa harus memasukkan fluida ke ruangan tertutup, kelebihannya dapat mentransfer fluida dengan flow rate lebih besar daripada tipe positive displacement dan tekanannya lebih rendah. Tipe ini tidak efektif untuk liquid yang punya viscosity tinggi, karena performanya akan menurun drastis. Berikut jenis-jenis turbomachine tipe dynamic:
    • Axial/Aksial, sejajar dengan sumbu rotasi
    • Radial/Sentrifugal, tegak lurus dengan sumbu rotasi
    • Mixed flow/Aliran campuran, gabungan antara aliran aksial dan sentifugal

2. Kipas atau Fan

Kipas merupakan salah satu turbomachine yang berfungsi untuk mengalirkan fluida jenis gas. Berdasarkan prinsip kerjanya, fan dibedakan menjadi dua, yaitu:

  • Fan sentrifugal
  • Fan aksial

Ada dua jenis turbomachine, yaitu turbomachine terbuka dan tertutup. Turbomachine terbuka seperti baling-baling, kincir angin, dan kipas yang bekerja pada jumlah fluida yang tak terbatas, sedangkan turbomachine tertutup beroperasi pada jumlah fluida yang terbatas. Contoh turbomachine yang menghasilkan energi:

  1. Turbin

Energi yang berasal dari fluida digunakan untuk menggerakan rotor dan biasanya disambungkan dengan generator pembangkit listrik. Secara prinsip kerja ada dua tipe dari turbin, yaitu:

  • Reaction turbine/Turbin reaksi, beroperasi dengan menggunakan aliran fluida melalui baling-baling/rotor berbentuk aerofoil dan bilah stator. Kecepatan fluida melewati sekumpulan bilah sedikit meningkat saat mengalir dari rotor ke stator dan sebaliknya. Kecepatan fluida kemudian menurun lagi setelah melewati celah. Hukum ketiga Newton menjelaskan tentang transfer energi untuk turbin reaksi.
  • Impulse turbine/Turbin impuls, beroperasi dengan mempercepat dan mengubah arah aliran fluida melalui nozzle statis (bilah stator) ke bilah rotor. Nozzle berfungsi untuk mengubah tekanan yang masuk menjadi kecepatan, entalpi fluida berkurang seiring dengan bertambahnya kecepatan. Hukum kedua Newton menjelaskan tentang transfer energi untuk turbin impuls.
Tahap turbin impuls dan turbin reaksi. Sumber: scribd.com/

Untuk mendesain turbomachineries dengan optimal, tools yang biasa digunakan adalah menggunakan bantuan software CFD. Klik di sini untuk mempelajari selengkapnya tentang CFD.

Untuk mempelajari artikel lain seputar mekanika fluida, klik di sini.

Kontributor: Feri Wijanarko

By Caesar Wiratama

aeroengineering services merupakan jasa layanan dibawah CV. Markom dengan berbagai jenis solusi, mulai dari drafting CAD, pembuatan animasi, simulasi aliran dengan CFD dan simulasi struktur dengan FEA.

Author: Caesar Wiratama

caesar@aeroengineering.co.id +62 821-3868-4162

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *