Mesin Brayton

Oleh: Tri Ayodha Ajiwiguna

Mesin brayton merupakan salah satu mesin kalor yang termasuk dalam siklus daya gas. Hal ini dikarenakan fluida kerja selalu dalam fasa gas tanpa adanya perubhan fasa. Berbeda dengan mesin otto dan diesel yang menggunakan sistem piston silinder, mesin brayton mengguunakan kompresor untuk menaikkan tekanan fluida kerja. Pada awal perkembangannya memang piston silinder digunakan untuk menghasilkan tekanan tinggi, namun mesin brayotn modern sudah tidak menggunakan piston silinder lagi. Oleh sebab itu mesin brayton tidak termasuk dalam jenis mesin reciprocating.

Mesin brayton sering kali disebut dengan turbin gas. Mesin jenis ini paling banyak digunakan dalam mesin jet pesawat terbang. Selain itu mesin jenis ini juga banyak digunakan pada pembangkit listrik. Terlebih lagi, karena gas buangan dari mesin brayton bertemperatur tinggi, mesin ini terkadang diterapkan dalam siklus kombinasi (combined cycle) dengan siklus rankine. Gas bertemperatur tinggi ini digunakan untuk memanaskan air sehingga uap bertekanan tinggi dapat dihasilkan.

Gambar 1. Skema siklus brayton

Prinsip kerja dari mesin brayton dapat dilihat pada gambar 1. Proses yang terjadi dapat dijabarkan sebagai berikut:

• Udara yang kaya akan oksigen (titik 1) masuk ke dalam kompresor sehingga tekanan dan temperatur udara yang keluar dari kompresor menjadi sangat tinggi (titik 2).
• Kemudian udara bertekanan dan bertemperatur tinggi (titik 2) ini masuk ke dalam ruang ruang pembakaran. Selanjutnya bahan bakar juga masuk ke dalam ruang bakar sehingga bercampur dengan udara bertekanan dan temperatur tinggi dan mengakibatkan pembakaran terjadi. Gas hasil pembakaran ini memiliki energi yang sangat tinggi.
• Gas hasil pembakaran dialirkan ke turbin sehingga dihasilkan kerja dalam bentuk putaran. Sebagian kerja yang dihasilkan ini digunakan untuk memutar kompresor agar berfungsi sebagaimana mestinya. Perbandingan kerja yang digunakan kompresor dengan kerja yang dihasilkan turbin disebut dengan rasio back work. Sedangakan gas buang hasil pembakaran kemudian dikeluarkan ke udara lingkungan.

Dibandingkan dengan mesin kalor lainnya, mesin brayton memiliki beberapa kelebihan, antara lain:

• Dapat digunakan sebagai penggerak maupun pembangkit listrik
• Efisiensi termal dapat mencapai 44%
• Dapat digunakan pada siklus kombinasi (combined cycle)
• Rasio daya dan berat masih tinggi