RESUME TEKNIK KONVERSI DAN KONSERVASI ENERGI

“SIKLUS RANKINE”

OLEH:

GIGIS KINTAN MITYARTHALUNA 2411100036

PROGRAM STUDI S-1 TEKNIK FISIKA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA

2014

1

1. Pengertian Siklus Rankine

Siklus Rankine adalah siklus operasi fundamental dari semua pembangkit

listrik di mana fluida yang beroperasi secara terus-menerus diuapkan dan

dikondensasikan. Pemilihan fluida kerja terutama tergantung pada kisaran suhu

yang tersedia. Gambar 1 menunjukkan siklus Rankine yang ideal.

Suhu-entropi (T-s) diagram siklus ini diberikan dalam Gambar 1. Siklus

Rankine beroperasi di langkah-langkah berikut:

Asumsi:

- Heat transfer antara sistem ke lingkungan diabaikan

- Energi kinetic dan potensial diabaikan

- Setiap komponen beroperasi pada steady state

- Penggunaan bersama-sama prinsip konservasi massa dan energi

- Uap jenuh masuk turbin. Kondensat keluar kondensor sebagai fluida jenuh

2. Siklus Rankine Ideal

Gambar 1. Siklus Rankine Ideal

Proses pada keadaan:

1 - 2: Isentropic expansion (Steam turbine)

2 - 3: Isobaric heat rejection (Condenser)

3 - 4: Isentropic compression (Pump)

4 - 1: Isobaric heat supply (Steam Generator atau Boiler)

2

Kesetimbangan laju massa dan energi:

- Keadaar 1-2 :

(1)

- Keadaan 2-3 :

(2)

- Keadaan 3-4 :

(3)

- Keadaaan 4-1 :

(4)

Efisiensi termal dari siklus daya :

(5)

Performa power plant, back work ratio (bwr) untuk siklus daya :

(6)

3. Peningkatan Effisiensi Siklus Rankine

Efisiensi termal dapat ditingkatkan dengan:

- Menurunkan tekanan kondensasi (suhu pengembunan yang lebih rendah,

lebih rendah dari TL)

- Superheating uap untuk suhu yang lebih tinggi

- Peningkatan tekanan boiler (meningkatkan suhu boiler, meningkatkan TH)

a. Siklus Rankine Reheat

Cara optimal untuk meningkatkan tekanan boiler tetapi tidak meningkatkan

kadar air dalam uap keluar yaitu dengan memanaskan kembali uap setelah

keluar dari turbin tahap pertama dan mengarahkan uap dipanaskan ini ke

turbin kedua. Dengan pemanasan kembali, suhu rata-rata uap yang masuk

turbin meningkat, dengan demikian, meningkatkan efisiensi termal dari

siklus.

3

Gambar 2.Siklus Rankine Reheat

Heat transfer dan kerja keluaran setelah perubahan:

qin = qprimary + qreheat = (h3-h2) + (h5-h4) (7)

Wout = Wturbine1 + Wturbine2 = (h3-h4) + (h5-h6) (8)

b. Siklus Rankine Regeneratif

Dengan menggunakan regenerator untuk memanaskan fluida (air umpan)

yang meninggalkan pompa sebelum mengirimnya ke boiler, oleh karena itu,

akan meningkatkan suhu rata-rata serta efisiensi selama penambahan panas

dalam boiler. Secara umum, semakin banyak feedwater heaters, semakin

baik efisiensi siklus.

Gambar 3. Siklus Rankine Regeneration

4

Analisis energi:

qin = h5-h4,

qout = (1-y)(h7-h1)

Wturbine, out = (h5-h6) + (1-y)(h6-h7) (8)

Wpump, in = (1-y)Wpump1 + Wpump2

= (1-y)(h2-h1) + (h4-h3)

= (1-y)v1(P2-P1) + v3(P4-P3) (9)

c. Siklus Rankine Kombinasi dan yang lebih rumit

5

Gambar 5. Siklus Rankine Kombinasi

Gambar 6. Siklus Rankine yang lebih rumit