5 JENIS UTAMA MESIN UAP - TEKNOLOGI - 2025

Berbagai jenis mesin uap telah mengalami banyak perubahan sepanjang sejarah dan teknologi terus memungkinkannya untuk berkembang dengan cara yang luar biasa.

Pada dasarnya, mesin uap adalah mesin pembakaran luar yang mengubah energi termal uap air menjadi energi mekanik. Mereka telah digunakan untuk menggerakkan pompa, lokomotif, kapal dan traktor, yang pada saat itu penting untuk Revolusi Industri. Saat ini mereka digunakan untuk pembangkit energi listrik dengan menggunakan turbin uap.

Mesin uap terdiri dari ketel yang digunakan untuk merebus air dan menghasilkan uap. Uap mengembang dan mendorong piston atau turbin, yang gerakannya memutar roda atau menggerakkan mesin lain.

Mesin uap pertama dibuat oleh Heron dari Alexandria pada abad ke-1 dan disebut Eolipila. Itu terdiri dari bola berongga yang terhubung ke ketel di mana dua tabung melengkung dipasang. Bola tersebut diisi dengan air yang telah direbus, menyebabkan uapnya keluar melalui tabung dengan kecepatan tinggi, membuat bola berputar.

Meskipun eolipila tidak memiliki tujuan praktis, tidak diragukan lagi ini merupakan implementasi pertama uap sebagai sumber penggerak.

Heron Aeolipian

Namun, sebagian besar sistem yang menggunakan uap dapat dibagi menjadi dua jenis: mesin piston dan turbin uap.

Jenis utama mesin uap

1- Mesin pendorong

Mesin pendorong menggunakan uap bertekanan. Melalui piston kerja ganda, uap bertekanan masuk secara bergantian di setiap sisi sementara di sisi lainnya dilepaskan atau dikirim ke kondensor.

Energi diserap oleh batang geser yang disegel melawan keluarnya uap. Batang ini, pada gilirannya, menggerakkan batang penghubung yang terhubung ke engkol untuk mengubah gerakan bolak-balik menjadi gerakan berputar.

Selain itu, engkol lain digunakan untuk menggerakkan roda gigi katup, biasanya melalui mekanisme yang memungkinkan pembalikan gerakan putar.

Saat menggunakan sepasang piston kerja ganda, gerak maju engkol diimbangi dengan sudut 90 derajat. Ini memastikan bahwa motor akan selalu berjalan, tidak peduli posisi engkol.

2- Beberapa motor ekspansi

Jenis mesin uap lain menggunakan beberapa silinder kerja tunggal yang diameter dan gerakannya semakin meningkat. Steam bertekanan tinggi dari boiler digunakan untuk menggerakkan piston pertama yang berdiameter lebih kecil ke bawah.

Dalam gerakan ke atas, uap yang mengembang sebagian didorong ke dalam silinder kedua yang memulai gerakan ke bawah. Ini menghasilkan perluasan lebih lanjut dari tekanan relatif tinggi yang dilepaskan di ruang pertama.

Juga, bilik perantara dibuang ke bilik terakhir, yang kemudian dilepaskan ke kondensor. Modifikasi jenis mesin ini menggunakan dua piston yang lebih kecil di ruang terakhir.

Pengembangan jenis mesin ini penting untuk digunakan di kapal uap, karena kondensor, ketika memulihkan sedikit daya, kembali mengubah uap menjadi air untuk digunakan kembali di boiler.

Mesin uap terestrial dapat menghabiskan sebagian besar uapnya dan diisi ulang dari menara air tawar, tetapi di laut hal ini tidak mungkin dilakukan.

Sebelum dan selama Perang Dunia II, mesin ekspansi digunakan pada kendaraan laut yang tidak perlu melaju dengan kecepatan tinggi. Namun, jika diperlukan kecepatan lebih, itu digantikan oleh turbin uap.

3- Motor aliran tidak mengalir atau seragam

Jenis lain dari mesin piston adalah motor aliran uniflow atau seragam. Mesin jenis ini menggunakan uap yang hanya mengalir ke satu arah di setiap setengah silinder.

Efisiensi termal dicapai dengan memiliki gradien suhu di seluruh silinder. Uap selalu masuk ke ujung silinder yang panas dan keluar melalui lubang di tengah pendingin.

Ini menghasilkan pengurangan pemanasan relatif dan pendinginan dinding silinder.

Pada mesin uniflow, pemasukan uap biasanya dikontrol oleh katup poppet (yang fungsinya mirip dengan yang digunakan pada mesin pembakaran internal) yang digerakkan oleh poros bubungan.

Katup masuk terbuka untuk menerima uap saat volume ekspansi minimum tercapai pada awal gerakan.

Pada saat tertentu selama pergantian engkol, uap masuk dan saluran masuk tutup menutup, memungkinkan pemuaian uap secara terus-menerus, menggerakkan piston.

Di akhir langkah, piston akan menemukan lingkaran lubang knalpot di sekitar tengah silinder.

Lubang-lubang ini terhubung ke kondensor, menurunkan tekanan di ruang yang menyebabkan pelepasan cepat. Rotasi terus menerus dari engkol inilah yang menggerakkan piston.

4- Turbin uap

Turbin uap daya tinggi menggunakan serangkaian cakram berputar yang berisi semacam bilah jenis baling-baling di tepi luarnya. Disk atau rotor yang dapat digerakkan ini bergantian dengan cincin atau stator stasioner, yang dipasang pada struktur turbin untuk mengarahkan aliran uap.

Karena kecepatan operasi yang tinggi, turbin semacam itu biasanya dihubungkan ke roda gigi reduksi untuk menggerakkan mekanisme lain seperti baling-baling kapal.

Turbin uap lebih tahan lama dan membutuhkan lebih sedikit perawatan daripada mesin piston. Mereka juga menghasilkan gaya rotasi yang lebih halus pada poros keluarannya, yang berkontribusi pada persyaratan perawatan yang lebih rendah dan keausan yang lebih sedikit.

Kegunaan utama turbin uap adalah di stasiun pembangkit listrik dimana kecepatan operasinya yang tinggi merupakan keuntungan dan volume relatifnya tidak merugikan.

Mereka juga digunakan dalam aplikasi kelautan, memberi daya pada kapal besar dan kapal selam. Hampir semua pembangkit listrik tenaga nuklir menghasilkan listrik dengan memanaskan air dan memberi makan turbin uap.

5- Mesin propulsi

Ada mesin penggerak bawah air yang menggunakan uap bertekanan tinggi untuk menarik air melalui intake di depan dan mengeluarkannya dengan kecepatan tinggi di belakang.

Ketika uap mengembun di atas air, ini menciptakan gelombang kejut yang mengeluarkan air dari belakang.

Untuk meningkatkan efisiensi mesin, mesin menarik udara melalui ventilasi di depan semburan uap, yang menciptakan gelembung udara dan mengubah cara uap bercampur dengan air.

Referensi

1. Marshall Brain (2017). "Bagaimana Mesin Uap Bekerja". Diperoleh pada 14 Juni 2017 di science.howstuffworks.com.
2. New World Encyclopedia (2015). "Mesin uap". Diperoleh pada 14 Juni 2017 di newworldencyclopedia.org.
3. SOS Children (2008-2009). "Mesin uap". Diperoleh pada 14 Juni 2017 di cs.mcgill.ca.
4. Woodford, Chris (2017). "Mesin uap". Diperoleh pada 14 Juni 2017 di menjelaskanthatstuff.com.