Turbin Reaksi

Turbin Uap Reaksi

Turbin uap reaksi mengacu pada turbin di mana uap mengembang tidak hanya di nosel tetapi juga di dalam bilah yang bergerak. Bilah yang bergerak pada turbin reaksi tidak hanya dikenai gaya yang dihasilkan oleh benturan aliran uap tetapi juga gaya yang dihasilkan oleh ekspansi dan percepatan uap di dalam bilah itu sendiri.

Pada turbin uap reaksi, uap mengembang dan berakselerasi tidak hanya di nosel tetapi juga saat mengalir melalui saluran bilah yang bergerak. Ini berarti bahwa di dalam rangkaian bilah yang bergerak, arah aliran uap berubah, dan kecepatan relatifnya juga meningkat. Akibatnya, bilah yang bergerak dipengaruhi oleh gaya impuls dari pancaran uap berkecepatan tinggi yang keluar dari nosel dan oleh gaya reaksi dari uap yang meninggalkan rangkaian bilah yang bergerak. Dengan kata lain, turbin uap reaksi menggunakan prinsip impuls dan reaksi untuk melakukan kerja.

Turbin uap reaksi adalah jenis mesin bertenaga uap. Prinsip kerjanya didasarkan pada ekspansi uap yang terjadi baik pada bilah stasioner (nosel) maupun bilah yang bergerak, memanfaatkan gaya impuls dan gaya reaksi uap untuk menggerakkan rotasi rotor.

Prinsip Kerja dan Fitur Struktural: Pada turbin uap reaksi, uap pertama-tama mengembang dan berakselerasi di dalam kaskade bilah stasioner, yang mengakibatkan penurunan tekanan dan peningkatan kecepatan. Kemudian uap memasuki kaskade bilah bergerak, di mana uap terus mengembang. Ekspansi ini tidak hanya mengubah arah aliran, menghasilkan gaya impuls, tetapi juga, karena percepatan yang disebabkan oleh ekspansi, menghasilkan gaya reaksi. Kedua gaya ini bekerja bersama untuk menggerakkan rotor dan melakukan kerja. Desain ini menghasilkan perbedaan tekanan di kedua sisi bilah yang bergerak. Oleh karena itu, rotor biasanya menggunakan struktur tipe drum untuk menghindari dorongan aksial yang berlebihan, dan seringkali dilengkapi dengan piston penyeimbang untuk melawan dorongan ini. Secara struktural, turbin uap reaksi dapat dibagi menjadi tipe aliran aksial (di mana uap mengalir secara aksial, dan bilah dipasang pada drum) dan tipe aliran radial (di mana uap mengalir secara radial, dengan dua rotor berputar berlawanan arah).

Perbandingan dengan Turbin Uap Impuls: Perbedaan utama antara turbin reaksi dan turbin impuls terletak pada proses ekspansi. Pada turbin impuls, ekspansi uap terutama terjadi pada bilah stasioner, dengan hampir tidak ada ekspansi pada bilah yang bergerak. Sebaliknya, pada turbin reaksi, ekspansi hampir sama pada bilah stasioner dan bilah yang bergerak. Akibatnya, turbin reaksi menawarkan efisiensi tahap yang lebih tinggi. Namun, turbin ini menghasilkan daya dorong aksial yang lebih besar, biasanya tidak dapat beroperasi dengan pemasukan uap parsial, dan sering menggunakan tahap impuls untuk tahap pertama.

Keunggulan turbin uap reaksi terutama tercermin dalam aspek-aspek berikut:

1. Efisiensi Tahap yang Lebih Tinggi: Uap mengembang di bilah stasioner dan bilah yang bergerak, memanfaatkan gaya impuls dan reaksi untuk melakukan kerja. Hal ini memungkinkan desain segitiga kecepatan yang lebih rasional dan menghasilkan kehilangan aliran yang lebih rendah. Oleh karena itu, efisiensi satu tahap biasanya sekitar 2%-3% lebih tinggi daripada turbin uap impuls.

2. Struktur Bilah yang Serupa Mengurangi Biaya Produksi: Bentuk penampang bilah yang bergerak dan bilah stasioner pada dasarnya identik. Simetri ini menyederhanakan desain bilah dan proses manufaktur, memfasilitasi produksi massal dan mengurangi biaya suku cadang.

3. Performa Lebih Baik pada Beban Parsial: Karena distribusi proses ekspansi uap yang seragam di seluruh tahapan, turbin uap reaksi dapat mempertahankan efisiensi yang relatif tinggi bahkan dalam kondisi beban tidak penuh, menunjukkan kemampuan adaptasi yang lebih kuat terhadap operasi beban variabel.

4. Cocok untuk Kondisi Tekanan Sedang dan Rendah: Karakteristik desainnya memastikan pengoperasian yang stabil dalam kondisi uap tekanan sedang dan rendah. Selain itu, struktur multi-tahap memfasilitasi penggunaan teknologi seperti pemanasan ulang untuk lebih meningkatkan efisiensi keseluruhan.

5. Dorongan Aksial Dapat Dikendalikan oleh Piston Penyeimbang: Meskipun dorongan aksial cukup signifikan, dorongan tersebut dapat diatasi secara efektif melalui desain seperti struktur drum dan piston penyeimbang, sehingga memastikan stabilitas operasional.