Simulasi sistem Turbin gas dengan siklus Regenerasi

batasan masalah yang telah ditetapkan, penulisan skripsi ini hanya sampai pada tahap simulasi aliran fluida.

a. Identifikasi

Tahap identifikasi dilakukan dengan melakukan pencarian data awal seperti spesifikasi turbin gas dan kondisi operasinya, serta penentuan nilai-nilai variabel yang diperlukan dalam melakukan perhitungan dan analisis masalah.

b. Analisis sistem

Tahap ini dilakukan untuk menganalisis kondisi kerja turbin gas, perhitungan geometri sudu dan aliran uap khususnya pada sudu tingkat pertama, berdasarkan kondisi operasi yang diperoleh.

c. Simulasi sistem

Tahap simulasi sistem meliputi proses sebagai berikut : - Pembuatan model geometri profil sudu dan domain sudu stator dan rotor beserta meshnya. Perangkat lunak yang digunakan untuk membuat model adalah AutoCAD sedangkan mesh dibuat dengan GAMBIT. Pembuatan model dilakukan dengan membuat geometri masing-masing sudu serta domain sudu stator dan rotor terlebih dahulu, batas-batas permukaan yang lain seperti inlet, outlet dan permukaan wall didefinisikan selanjutnya. Mesh dibuat di GAMBIT secara otomatis, dilakukan dengan pembuatan geometri face terlebih dahulu, kemudian dilanjutkan dengan penetuan jumlah dan distribusi titik yang membentuk mesh. - Simulasi dimulai dengan melakukan beberapa simulasi terhadap model profil sudu, hubungan interface sudu stator dan rotor dalam kondisi steady, dan beberapa model turbulensi. Universitas Sumatera Utara BAB II TINJAUAN PUSTAKA Turbin gas adalah suatu unit turbin dengan menggunakan gas sebagai fluida kerjanya. Sebenarnya turbin gas merupakan komponen dari suatu sistem pembangkit. Sistem turbin gas paling sederhana terdiri dari tiga komponen utama, yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin. Turbin gas yang ada saat ini sangat luas dan beragam penggunaannya. Salah satu contoh penerapannya yang sudah sangat terkenal adalah sebagai mesin penghasil daya dorong pada pesawat terbang. Di industri, turbin gas digunakan untuk menggerakan bermacam-macam peralatan mekanik, misalnya pompa dan kompresor atau generator listrik kecil.Turbin gas juga digunakan untuk memutar generator listrik pada instalasi pembangkit listrik tenaga gas guna menanggulangi beban puncak kebutuhan listrik dan kadang-kadang juga beban menengah dan beban dasar.

2.1. Klasifikasi Turbin Gas

Turbin gas dapat diklasifikasikan berdasarkan beberapa kriteria, sebagai berikut : 2.1.1.Berdasarkan siklus, kerjanya 1. Siklus terbuka Universitas Sumatera Utara Dalam siklus ini, gas hasil pembakaran setelah diekspansikan pada turbin, langsung dibuang keudara bebas. Instalasi turbin gas dengan siklus in memiliki struktur yang sederhana, yaitu terdiri dari kompresor, ruang bakar, dan turbin sebagai penggerak beban dan generator listrik. Struktur dan susunan dari instalasi turbin gas dengan siklus terbuka open cycle adalah : Gambar 2.1. Sistem turbin gas dengan siklus terbuka Keterangan : K = Kompresor T = Turbin RB = Ruang Bakar G = Generator

2. Siklus tertutup closed cycle

Seperti halnya pada turbin uap, turbin gas dapat pula dirancang dengan sistem siklus tertutup yaitu fluida kerjanya akhir ekspansi didinginkan untuk kembali ke dalam proses awal. Hal ini sangat menguntungkan dari segi pencegahan kerusakan yang disebabkan oleh erosi dan korosi. Pemilihan fluida kerjanya dapat disesuaikan dengan persyaratan yang diminta. Salah satu Universitas Sumatera Utara hal yang pent ing adalah bahwa pada sistem ini dapat digunakan tekanan tinggi sampai 40 atm seperti pada turbin uap, tetapi fluida kerjanya tidak mengalami perubahan fasa. Skema instalasi turbin gas siklus tertutup dapat dilihat pada gambar 2.2. Gambar 2.2. Skema Instalasi turbin gas dengan siklus tertutup. Turbin gas dengan sistem ini konstruksinya lebih rumit, karena membutuhkan pesawat pemanas yang mempunyai luas pemanas yang besar dan juga membutuhkan pesawat pendingin udara sebelum masuk kompresor. Keuntungannya adalah: - Lebih menghemat penggunaan bahan Bakar - Untuk daya yang sama, turbin ini mempunyai ukuran yang lebih kecil. - Bisa bekerja dengan tekanan yang tinggi

2.1.2. Menurut konstruksinya: 1. Turbin gas berporos Tunggal single shaft

Turbin gas ini digunakan untuk pembangkit listrik pada perusahaan listrik maupun industri yang berskala besar Universitas Sumatera Utara

2. Turbin gas berporos ganda multi shaft

Jenis turbin ini digunakan untuk menahan beban dan torsi yang bervariasi. Poros pertama turbin dikopel langsung dengan poros aksial. Turbin dengan tekanan tinggi berfungsi menggerakan kompresor, mensuplai gas panas untuk turbin bertekanan rendah. Turbin tekanan rendah untuk memutar generator listrik. Turbin multi shaft ini juga digunakan untuk sentral listrik dan industri. Turbin ini direncanakan beroperasi pada putaran yang berbeda tanpa menggunakan reduction gear. Gambar 2.3. Turbin gas berporos ganda Keterangan : P = Poros HPT = Hight Pressure Turbine LPT = Low Pressure Turbine

3. Turbin gas dengan siklus kombinasi

Karena banyaknya energi yang hilang bersama dengan terbuangnya gas buang, maka telah dilakukan beberapa upaya untuk memanfaatkannya dengan Universitas Sumatera Utara cara menambah beberapa macam proses baru serta peralatan tambahan sehingga energi yang seharusnya terbuang dapat dimanfaatkan lagi untuk suatu proses tertentu sehingga dengan demikian dapat meningkatkaan efesiensi dari sistem tersebut. Tetapi seiring dengan hal itu, bertambah pula biaya investasi yang diperlukan karena harus membeli peralatan baru. Dilihat dari segi ekonomisnya, turbin gas dengan siklus kombinasi memiliki kebaikan dan keuntungan bila turbin gas ini dijalankan untuk base load beban dasar atau utama dan secara kontinue. Ada beberapa macam turbin gas siklus kombinasi, antara lain:

a. Turbin gas dengan siklus Regenerasi

Pada turbin gas dengan siklus regenerasi dilakukan penambahan peralatan berupa alat penukar kalor Heat Exchanger yang diletakan antara ruang bakar dan saluran gas buang. Udara bertekanan dari kompresor mengalir dengan suhu rendah ke heat exchanger untuk kemudian diteruskan ke ruang bakar dengan temperatur tinggi. Panas yang diberikan oleh heat exchanger diperoleh dari sisa gas buang yang dilewatkan terlebih dahulu didalam pesawat penukar kalor sebelum dibuang keudara beban. Skema dari instalasi tersebut dapat dilihat pada gambar 2.4. Universitas Sumatera Utara Gambar 2.4. Skema turbin gas siklus regeneratif dengan heat exchanger Keterangan : K = Kompresor T = Turbin RB = Ruang Bakar G = Generator P = Poros HE = Heat Exchanger

b. Siklus gabungan turbin gas dengan turbin uap