TERMODINAMIKA TERPAKAI B.ppt

  • View
    203

  • Download
    46

Embed Size (px)

Text of TERMODINAMIKA TERPAKAI B.ppt

  • SIKLUS RANKINEPembangkit Tenaga Uap (Steam Power Plant) didasarkan atas Siklus Rankine, yang merupakan modifikasi dari Siklus Carnot (proses 1-2-b-c-1). Fluida kerja untuk siklus adalah Uap.

  • Proses 1-2 : proses pemompaan adiabatik reversibel (isentropik) dlm pompa. Proses 2-b : proses transfer panas pada tekanan tetap di dalam ketel (boiler). Proses b-c : proses ekspansi adiabatik reversibel di dalam turbine. Proses c-1 : proses pembuangan panas pada tekanan tetap di dlm kondensor

    Kerja pemompaan yang diperlukan persatuan massa fluida kerja :wp = ( h2 h1 ) = v (p2 - p1) Panas yang dimasukkan ke dalam sistem persatuan massa fluida dlm ketel: qin= ( hb h2 ) Kerja yang dihasilkan persatuan massa uap air di dalam turbin :wT = ( hb hc ) Panas yang dilepaskan dari kondensor :qout= ( hc h1 ) Jadi, Effisiensi Termik Siklus, adalah :

  • Siklus Rankine ini dimodifikasi adalah untuk meningkatkan effisiensi atau untuk mencegah terjadinya korosi pada bagian sudu-turbin yang bertekanan rendah akibat jumlah cairan yang berlebihan pada akhir proses ekspansi. * Modifikasi Siklus Rankine ini disebut : SIKLUS RANKINE DENGAN SUPERHEAT. seperti terlihat pada gambar/siklus 1-2-3-4. * Temperatur Kerja yang lebih tinggi diperoleh juga tanpa menaikkan tekanan maksimum di dalam siklus, yaitu dengan memanaskan uap lebih lanjut dalam pemanasan lanjut. * Kombinasi Ketel dengan Superheat (dalam satu pesawat) disebut : GENERATOR UAP.

  • Maka, Effisiensi Siklus Rankine dengan Suoerheat adalah : Kerja Pompa persatuan massa fluida kerja :wp = ( h2 h1 ) = v (p2 - p1) Panas masuk Ketel persatuan massa fluida kerja : qin= ( h3 h2 ) Kerja Turbin persatuan massa uap air :wT = ( h3 h4 ) Panas yang dilepaskan kondensor :qout= ( h4 h1 )

  • Parameter lain untuk mengukur kinerja Pembangkit Tenaga-Uap adalah rasio kerja balik (back work ratio) atau bwr. Di definisi kan sebagai rasio masukan kerja pompa terhadap kerja yang dihasilkan oleh Turbin, sebagai berikut :

  • Cara Peningkatan Effisiensi Siklus Rankine

  • CONTOH SOAL - 1.Perhatikan siklus Rankine seperti pada gambar. Uap masukTurbin sebagai uap saturasi 100% pada 6 MPa dan cair saturasimasuk pompa pada tekanan 0,01 MPa. Jika net power outputsiklus adalah 50 MW. Hitunglah :

    a. Efficiency Termal.b. Laju aliran massa sistem.c. Rate of heat transfer into the Boiler.d. Laju aliran massa air pendingin dari Kondensor, (kg/s.), jika air pendingin yang masuk 20 C dan keluar pada 40 C.

  • CONTOH SOAL - 2.Sebuah steam power plant beroperasi pada siklusRankine ideal. Uap masuk turbin pada 3 MPa. dan 350 Cdan tekanan kondenser adalah 75 kPa. Lihat gambar.Gambar T-s diagram, dan Hitung effisiensi termal siklus.

  • CONTOH SOAL - 3.Sebuah Steam Power Plant beroperasi pada siklusRankine Ideal. Uap panas lanjut mengalir masuk Turbin pada 3 MPa dan 400 C., dengan laju aliran 100 kg/det., dan keluar Kondensor pada 50 C sebagai cair jenuh. Hitung :a. Net Power Outputb. Effisiensi Termalc. Kualitas Uap Keluar Turbin.d. Jika fluida kerja masuk ondenser sebagai uap- jenuh, hitung kerja Turbin.

  • PENYIMPANGAN SIKLUS IDEAL

    Penyimpangan Siklus Ideal dengan siklus sebenarnya (non-Isentropik), adalah :

    Adanya gesekan fluida kerja dengan sudu-sudu turbin, turbulensi dan kecepatan residu pada proses ekspansi di dalam turbin yang berlangsung secara non isentropik.

    Kerugian-kerugian pada pipa dan kerugian panas lingkung-an, dan lain-lain yang mempengaruhi effisiensi.

    Dari diagram T-s dan diagram h-s dapat digambarkan sbb.

  • Kerja Turbin Ideal (Isentropik) : wT = ( h3 h4 )Kerja Turbin aktual (non Isentropik) : wTa = ( h3 h4a )

    Maka Effisiensi Turbin :

  • Atau,

    Untuk Pompa :

  • Contoh soal :

    Diketahui Siklus Rankine beroperasi diantara tekanan 30 kPa dan 6 MPa. Temperatur uap masuk Turbin 5500C, jika effisiensi isentropik pompa 75 % dan effisiensi isentropik turbin 85 %. Hitunglah Effisiensi Thermal siklus ini.

  • SIKLUS RANKINE dengan REHEAT.Siklus Rankine dengan superheat kemudian dimodifikasiyaitu Siklus Rankine dengan Reheat dengan tujuanuntuk memperbaiki kinerja pembangkit tenaga uap atauuntuk meningkatkan effisiensi siklus. Maksud Reheat ialah: Setelah uap berekspansi dlm. TurbinTek.Tinggi, uap di-tarik dan dipanaskan kembali(reheat) ke Superheat, dan seterusnya uap masuk kembali ke Turbin Tekanan Rendah. Reheat (pengulangan-panas) terjadi pada tekanan konstan dan menaikkan temperatur uap ke T5 (biasa sama dengan T3).

  • Analisis Energi : Pindahan Panas & Kerja out-put berubah kedua-duanya.Dimana :qin = q23 + q45 = (h3 h2) + (h5 h4)

    wout= wturbin= w34 + w56= (h3 h4)+(h5 h6)

    qout= qkond.= (h6 h1).

    win = wpompa= (h2 h1).

  • Maka Effisiensi Siklus Rankine dengan Reheat :

  • Contoh Soal 1:Dalam Siklus Rankine dengan Reheat, uap pada 8 MPa dan 350C masuk pada turbin-tek.-tinggi. Setelah berekspansi ke 1,4 MPa, uap tersebut di ulang panaskan pada tekanan konstan ke 350C sebelum berekspansi dalam turbin tekanan-rendah.Tentukanlah : a. Keluaran kerja untuk turbin tekanan-tinggi dan turbin tekanan-rendah.b. Effisiensi Termal Siklus ini.

  • Contoh Soal 2 :

  • SIKLUS RANKINE DENGAN REGENERASI + Kalor dapat dipindahkan dan dimanfaatkan dari fluida kerja pada satu bagian siklus ke fluida kerja pada bagian lain dari siklus yang sama.

    + Pindahan kalor dalam siklus daya ini disebut Regenerasi, maksudnya untuk mengurangi irreversibilitas yang disebab- kan pencampuran kondensat yang dingin dengan uap jenuh dalam ketel (prepemanasan pada air pengisian ketel).

    + Regenerasi dapat ditambahkan pada siklus Rankine ideal untuk meningkatkan Effisiensi Siklus. (dengan menambahkan Feed Water Heater atau FWH).

  • 5Siklus Rankine dengan Regenerasi IdealA. Menggunakan Open FWH.

  • Energi yang dihasilkan dalam satu satuan massa adalah : . Panas yang diserap Ketel : qk = ( h5 h4 ). Kerja yang dilakukan Turbin : wT = ( h5 h6 ) + ( 1-y )( h6 h7 ). Panas yang dibuang Condensor : qc = ( 1-y )( h7 h1). Kerja pada Pompa : wp = ( h4 h3 ) + ( 1-y )( h2 h1 )

    Effisiensi Siklus :

    dimana, ( Fraction of Steam Extracted).

    atau, kesetimbangan laju massa dan energi pada kondisi steady menghasilkan: titik-3 = titik-6 + titik-2 ==> h3 = y h6 + (1-y) h2 (lihat gambar). dan kerja tiap pompa : wpI = v1 (p2 p1) wpII = v3 (p4 p3)

  • B. Menggunakan Closed FWH

  • Contoh Soal :

  • Gambar Contoh Soal :

    *hdfhtfhh