Aplikasi Termodinamika pada Turbojet Pesawat Terbang.Sultoni 18630091

Oleh :

SULTONI (18630091)

Termodinamika merupakan suatu cabang ilmu yang membahas tentang adanya perubahan dan perpindahan kalor karena perbedaan suhu. Termodinamika berkaitan erat dengan bidang ilmu kimia dan fisika yang mana didalamnya terdapat pembahasan mengenai  energi, kerja, usaha, panas, entropi, entalpi, differensial dan lain sebagainya. Sebenarnya banyak sekali aktivitas dalam kehidupan sehari - hari yang menerapkan atau mengaplikasikan prinsip termodinamika ini baik dalam bidang kesehatan, perindustrian, pendidikan apalagi pada bidang transportasi, yang pastinya sangat banyak sekali alat transportasi yang menggunakan prinsip termodinamika dalam pembuatannya terutama pada bagian mesin-mesinnya (Moran, 2004).

Salah satu alat transportasi yang mengaplikasikan dan menerapkan prinsip termodinamika pada mesinnya adalah pesawat. Kita tahu bahwa pesawat merupakan suatu alat transportasi udara yang dapat terbang. Namun pernahkah kalian berfikir bagaimana sebuah pesawat dapat terbang? Pesawat dapat terbang dengan mengandalkan tumpuan udara yang berasal dari mesin pendorong yang diarahkan langsung kebawah sehingga terjadi perbedaan tekanan udara diatas dan dibawah pesawat yang menimbulkan gaya angkat keatas atau biasa disebut dengan gaya apung diudara. Salah satu mesin pendorong tersebut adalah turbojet, yang mana merupakan bagian yang sangat penting didalam mesin pesawat. Oleh karena itu dalam artikel ini kita akan membahas lebih mendalam mengenai prinsip termodinamika pada mesin turbojet pesawat terbang.

(Sumber :handbook powerplant vol.1)

Mesin turbojet merupakan salah satu mesin yang mengaplikasikan prinsip termodinamika didalamnya, dimana dalam pengoperasiannya menerapkan siklus brayton. Terdapat empat tahapan pada siklus brayton ini yaitu kompresi isentropik, isobarik pembakaran, ekspansi isentropik, serta pembuangan panas. Keempat tahapan inilah yang mendasari prinsip kerja dari mesin turbojet pesawat terbang. Dalam mesin turbojet terdapat beberapa komponen penting seperti kompresor , ruang bakar, turbin, dan nozzle dimana ketiga tahapan awal terjadi pada komponen ini sedangkan pada tahap keempat yaitu pembuangan panas terjadi diudara dengan sistem fluida kerja.

Prinsip kerja yang terjadi di turbojet pesawat terbang, yang petama yaitu kompresi isentropik, pada tahap ini udara akan masuk melewati kompresor  yang kemudian dikompresi dengan beberapa tingkatan kompresor yang tersusun secara aksial, pada bagian ujung kompresor berbentuk diffuser dengan tujuan untuk menambah tekanan udara yang keluar.

        Tekanan udara yang keluar kemudian dialirkan keruang bakar atau combustor. Bagian ini memiliki desain khusus yang berfungsi untuk mengalirkan udara panas bertekanan sehingga campuran bahan bakar yaitu avtur dan udara dapat terbakar di bagian ruang bakar ini. Proses ini akan menghasilkan udara bertekanan panas dan akan memuai dengan sangat cepat yang mengakibatkan udara akan berekspansi menuju turbin. namun tidak semua tekanan udara yang keluar dialirkan keruang bakar. Sebagian udara yang telah dikompresi tersebut juga dialirkan kebagian turbin yang berguna untuk mendinginkan stator turbin, air conditioner, dan juga kebutuhan lainnya (Ahmed, 2013).

         Turbin sendiri terdiri dari beberapa sudu rotor yang digunakan sebagai nozzle dengan ukuran kecil yang dapat mengkonversi energi panas berupa udara hasil pembakaran menjadi enerki kinetik yang kemudian energi kinetik ini akan dikonnversi menjadi energi mekanik putaran turbojet dan sebagian lagi dikonversi menjadi daya dorong (thrust) pada turbojet sehingga pesawat dapat terbang. Selain nozzle kecil pada turbin terdapat nozzle dengan ukuran besar yang berfungsi mengkonversi energi panas menjadi daya dorong dengan kecepatan yang lebih tinggi dari pada daya dorong yang dihasilkan nozzle kecil. Nozzle memiliki beberapa bentuk yang mana pada setiap bentuknya memiliki fungsi yang berbeda, perbedaan bentuk ini mengakibatkan perbedaan ekspansi udara panas yang berasal dari combustor dan turbin sehingga kekuatan dan kecepatan gaya dorong yang dihasilkan akan berbeda ( Ahmed, 2013).

       Jadi, dapat disimpulkan bahwa pesawat dapat bergerak dengan adanya mesin penggerak yang salah satunya adalah turbojet yang menghasilkan gaya dorong yang berasal dari tekanan udara dan temperatur panas hasil dari kompresi dan pembakaran dalam combustor serta efisiensi dalam ekspansi pada nozzle, yang mana pada turbojet ini menerapkan prinsip termodinamika dalam pengoperasiannya baik pada bagian kompresor, turbin, dan juga nozzle.

DAFTAR PUSTAKA