Advertisement

Mesin yang berputar akibat gerakan fluida misalnya air, uap, gas atau angin. Istilah turbin yang berasal dari kata turbo (artinya ‘benda yang berputar’) diperkenalkan oleh seorang insinyur berkebangsaan Perancis, Claude Burdin, pada tahun 1824. Turbin mengubah energi kinetik fluida menjadi energi mekanis dan memberikan tenaga pada bermacam-macam peralatan misalnya generator listrik, pompa air, kapal atau pesawat terbang. Turbin terdapat dalam berbagai ukuran dan kemampuan. Ada turbin generator listrik yang sangat besar sehingga mampu menghasilkan telaga listrik 750 juta watt, ada pula yang hanya bergaris tengah 2,5 sentimeter dan menghasilkan daya listrik kurang dari 750 watt.

Prinsip Kerja. Pada turbin sederhana, bagian yang berputar (disebut rotor) terdiri atas piringan atau roda yang dipasang pada poros mendatar ataupun vertikal. Roda turbin memiliki daun-daun turbin yang dipasang mengelilingi tepinya. Pada kebanyakan turbin rotornya tertutup sehingga seluruh aliran fluida dimanfaatkan untuk menggerakkan rotor.

Advertisement

Gerakan fluida melewati turbin akan mendorong daun-daun turbin sehingga roda turbin berputar. Putaran roda turbin memutar poros turbin yang terhubung dengan roda gigi generator listrik, kompresor udara atau mesin lainnya. Gerak putar rotor digunakan untuk menjalankan mesin-mesin tersebut. Beberapa jenis turbin hanya memiliki satu turbin, tetapi ada juga turbin yang memiliki lebih dari 50 roda turbin. Roda-roda turbin itu terpasang pada satu poros, berderet satu sama lain. Daun-daun turbin stasioner yang digunakan untuk mengarahkan aliran fluida dipasang melingkari dinding dalam penutup turbin di depan roda turbin. Satu tingkat turbin terdiri atas sebuah roda dan satu set daun turbin stasioner.

Jenis Turbin. Turbin biasanya diklasifikasikan menurut prinsip operasinya. Turbin bekerja secara impuls, reaksi atau kombinasi keduanya. Turbin impuls beroperasi dengan semprotan fluida pada daun-daun turbin yang menyebabkan turbin berputar. Gerakan rotor pada turbin reaksi disebabkan oleh bobot atau tekanan fluida pada daun-daun turbin. Selain itu, turbin juga diklasifikasikan menurut jenis fluida yang memutar rotornya. Dalam hal. ini dikenal turbin air, turbin angin, turbin uap, dan turbin gas.

Turbin air, disebut juga turbin hidraulik, digerakkan oleh air terjun atau aliran air yang ditampung dalam waduk. Kincir air merupakan turbin tertua dan telah dimanfaatkan oleh bangsa Yunani sejak 2.000 tahun lalu untuk menggerakkan mesin penggiling padi-padian. Selama tahun 300-an Masehi, bangsa Romawi menyebarkan teknologi pembuatan kincir air ini ke seluruh daratan Eropa. Saat ini dikenal tiga jenis turbin air, yakni roda Pelt on, turbin Francis dan turbin Kaplan. Jenis turbin yang digunakan disesuaikan dengan ketinggian air terjun terhadap turbin. Lebih lanjut lihat HIDRAULIK. MESIN.

Turbin angin, yang lebih sering disebut kincir angin dijalankan oleh angin. Turbin jenis ini telah dikembangkan sejak 1.300 tahun yang lalu dan terutama digunakan sebagai tenaga penggerak untuk mesin penggiling padi-padian atau untuk memompa air. Tahun 1 100 teknologi pembuatan kincir angin ini telah menyebar ke seluruh Eropa. T;ihun 1400 bangsa Belanda sudah memanfaatkan kincir angin untuk mengeringkan danau dan rawa di daerah yang berdekatan dengan laut. Krisis minyak di Amerika pada tahun 1971 memopulerkan kembali penggunaan kincir angin sebagai pembangkit tenaga listrik.

Ada dua macam turbin angin, yaitu turbin angin poros horizontal dan turbin angin poros vertikal. Turbin angin poros horizontal memiliki rotor dengan daun-daun turbin dalam jumlah besar. Rotor pada turbin angin poros horizontal biasanya terpasang di puncak menara. Karena daun-daun turbin harus senantiasa menghadap arah angin, maka turbin jenis ini dirancang untuk dapat diubah arah hadapnya mengikuti perubahan arah angin. Daun turbin juga dapat diubah sudut penempatannya agar turbin dapat berputar dengan kecepatan konstan, tidak tergantung pada arah angin. Turbin angin poros vertikal dikembangkan oleh Georges Darrieus pada tahun 1920-an. Turbin ini terdiri atas dua bilah yang saling dilengkungkan dan pertemuan kedua ujungnya dipasang pada poros vertikal sehingga bentuknya mirip pengocok telur raksasa. Kelebihan turbin Darrieus adalah kemampuannya menerima tiupan angin dari segala arah.

Turbin uap digerakkan oleh tenaga uap yang dihasilkan dengan cara memanaskan air pada ketel uap. Bahan bakar yang digunakan biasanya berupa batu bara, minyak, gas alam atau tenaga nuklir. Uap yang dihasilkan dari proses pemanasan (biasanya bersuhu 650°C dan bertekanan 259 kilogram per sentimeter kubik) memasuki turbin dan mendesak daun-daun turbin sehingga rotor berputar. Turbin uap dirancang untuk bekerja dengan prinsip impuls, reaksi atau gabungan keduanya.

Turbin uap biasanya dibuat bertingkat. Turbin modern bisa mencapai 50 tingkat atau lebih. Setiap tingkat terdiri atas roda turbin dan daun-daun turbin stasioner. Tingkatan berikutnya selalu memiliki ukuran turbin lebih besar sehingga wadah turbin bertingkat berbentuk kerucut. Setiap melewati satu tingkat turbin, volume uap mengembang semakin besar sehingga tenaga yang dihasilkan menjadi bertambah besar.

Berdasarkan perlakuan terhadap uap yang telah melewati turbin, dikenal dua macam turbin uap, yakni turbin uap diembunkan dan turbin uap tidak-diembun- kan. Pada turbin uap tipe diembunkan, terpasang pipa air dingin yang berfungsi mendinginkan uap sehingga menjadi air lagi. Karena volume air hasil pendinginan lebih kecil daripada volume uap sebelumnya, maka terjadilah kehampaan udara. Kehampaan udara ini

Cara kerja sistem turbin uap.

semakin memperbesar daya dorong uap yang mendesak turbin. Air (hangat) hasil pendinginan uap dipompakan kembali ke ketel uap untuk dipanaskan. Pada turbin tipe tidak diembunkan, uap yang telah melewati turbin tidak didinginkan tetapi dimanfaatkan lagi, misalnya sebagai pemanas ruangan.

Turbin reaksi bertenaga uap pertama kali dibuat oleh Charles A. Parson, seorang berkebangsaan Inggris, pada tahun 1884. Tahun 1897 turbin uap yang dibuat Parson digunakan untuk menggerakkan kapal. Tahun 1895 seorang berkebangsaan Amerika, Charles G. Curtis, mendapatkan paten untuk turbin uap bertingkat yang bekerja secara impuls dan reaksi. Penemuan turbin ini merupakan revolusi dalam bidang pembangkitan tenaga karena sangat efisien. Selama awal tahun 1900-an, turbin uap menggantikan mesin uap pada stasiun-stasiun pembangkit tenaga listrik.

Turbin gas langsung menggunakan gas panas untuk memberi daya pada generator listrik, kapal atau mobil berkecepatan tinggi. Selain itu, turbin gas juga merupakan bagian penting dari mesin jet pada pesawat terbang.

Turbin gas memiliki bagian-bagian: (1) kompresor udara; (2) ruang pembakaran; dan (3) turbin. Kompresor udara dan ruang pembakaran biasanya dianggap sebagai satu bagian yang disebut generator gas. Turbin gas kebanyakan tersusun dengan kompresor udara dan turbin pada kedua ujungnya, sedangkan ruang pembakaran berada di antara keduanya. Sebagian daya yang dihasilkan turbin digunakan untuk mengoperasikan kompresor udara.

Kompresor udara mengisap dan memampatkan udara sehingga tekanannya semakin besar. Pada ruang pembakaran, udara yang telah dimampatkan dicampur dengan bahan bakar kemudian dibakar. Semakin tinggi tekanan udara hasil pemampatan, semakin baik hasil pembakarannya. Pembakaran menyebabkan gas mengembang sangat cepat, mendesak daun-daun turbin sehingga akhirnya memutar turbin. Semakin tinggi suhu gas, semakin efisien operasi turbin ini. Suhu gas pada turbin gas ini dapat mencapai lebih dari 870°C.

Turbin gas dimiliki patennya oleh John Barber, seorang berkebangsaan Inggris, sejak tahun 1791. Penggunaan turbin gas sebagai tenaga penggerak pesawat terbang dimiliki patennya oleh Frank Whittle yang juga berkebangsaan Inggris. Pesawat terbang pertama yang menggunakan turbojet (salah satu jenis turbin gas) dibuat oleh perusahaan di Jerman, Heinkel Company, pada tahun 1939.

Advertisement