Jenis-jenis Turbomachineries (mesin-mesin penggerak fluida) pada industri: pompa, fan, turbin

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:

3. 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/

Meskipun terdapat persamaan-persamaan analitis seperti persamaan euler untuk turbomachineries, atau persamaan segitiga kecepatan dan sejenisnya, namun desan turbomachineries menggunakan metode analitis sangatlah rumit untuk dilakukan karena interaksi kompleks secara 3D yang terjadi antar-komponenya. Adapun salah satu metode yang sudah cukup digunakan dalam mendesain turbomachineries adalah menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD).

>> klik di sini untuk mempelajari simulasi FD pada turbomachineries!

Kami juga menyediakan solusi yaitu training dengan topik-topik seputar turbomachineries dengan trainer yang sudah sangat berpengalaman di bidangnya untuk meningkatkan skill dan kompetensi anda sebagai seorang engineer profesional. Berikut adalah beberapa topik training terkait topik turbomachineries:

>>Training: Fluid Machinery and pumping system

>> Training: Electric submersible pump: Operation and troubleshooting

>> Training: Centrifugal compressor: selection, operation and maintenance

>>Training: Centrifugal pump: selection, operation, and maintenance

>> Taining: Pump maintenance and troubleshooting

>> Training: Steam turbine: operational, maintenance and troubleshooting

>>Training: Gas turbine: operation, maintenance, and troubleshooting

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

Kontributor: Feri Wijanarko

By Caesar Wiratama

aeroengineering services merupakan layanan dibawah CV. Markom dengan solusi terutama CFD/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 *