3.3 Perhitungan Daya untuk Tiap Ekstraksi
3.3.1 Perhitungan Penurunan Kalor untuk Tiap Ekstraksi
Untuk membangkitkan energi listrik pada generator, dibutuhkan sejumlah uap pada kondisi tertentu untuk memutar turbin, kemudian turbin akan memutar poros
generator listrik. Dalam perancangan ini, ditentukan kondisi-kondisi uap sebagai berikut :
1. Tekanan uap masuk turbin po
= 90 bar 2.
Temperatur uap masuk turbin to = 500
C 3.
Tekanan uap keluar turbin p
2k
= 0,1 bar 4.
Untuk Turbin uap tingkat menengah jumlah ekstraksi dibatasi hanya 2 sampai 4 ekstraksi sumber : lit 7.hal 134 dirancang mempunyai empat
tingkatan ekstraksi. Pada bagian 2.7 sebelumnya telah dibahas beberapa kerugian yang terjadi
pada turbin uap, sehingga pada bagian ini akan dapat ditentukan besarnya penurunan kalor yang terjadi pada tiap ekstraksi. Kerugian pada katup pengatur
diambil sebesar 5 lit 7, hal 59 dari tekanan uap panas lanjut, sehingga tekanan di depan nosel tingkat pertama akan menjadi :
bar P
5 ,
85 90
. 05
, 1
Kerugian pada pemipaan buang yang dapat ditentukan dari persamaan pada bab 2, dimana sesuai dengan kondisi lapangan maka diambil nilai koefisien
sebesar 0,09 dan
S
C sebesar 110 ms, maka :
1 ,
100 110
09 ,
1 ,
2 2
P
bar P
11089 ,
01089 ,
1 ,
2
Penurunan kalor teoritis yang terjadi pada turbin dengan mengabaikan kerugian pada katup pengatur dan pemipaan buang akan menjadi :
Universitas Sumatera Utara
kg kJ
H
th
3 ,
1237 1
, 2150
4 ,
3387
,
Penurunan kalor pada turbin dengan memperhitungkan kerugian pada katub akan menjadi:
kg kJ
H 2
, 1215
1 ,
2150 3
, 3365
Penurunan kalor pada turbin dengan memperhitungkan kerugian pada katub dan kerugian pemipaan buang akan menjadi
kg kJ
H 1203
3 ,
2162 3
, 3365
nilai efisiensi
re
, dan
m
diperoleh masing-masing sebesar 0,86 dan 0,995 lit. 7, hal 73 dan 70 sehingga nilai efisiensi dalam turbin, yaitu :
8643 ,
995 ,
86 ,
i
Sehingga penurunan kalor yang di manfaatkan di turbin menjdi:
kg kJ
H H
i i
2 ,
1050 8643
, 2
, 1215
Proses penurunan kalor ini dapat digambarkan dalam diagram Mollier, yaitu :
Universitas Sumatera Utara
Gambar 3.2 Proses penurunan kalor pada turbin uap
Untuk tekanan 0,1 bar didapat temperatur air jenuh ts = 45,84 C. Dalam
hal ini diambil temperatur air jenuh keluaran kondensor tkond = 45 C. Guna
menyederhanakan perhitungan, dibuat bahwa air pengisian ketel dipanaskan dalam derajat yang sama pada semua pemanas air pengisian ketel, sehingga pada
masing-masingnya kenaikan temperatur air pengisian ketel
t
menjadi :
z t
t
kond HPH
t
Menurut lit. 7, hal. 136 Dimana :
HPH
t
= temperatur keluaran HPH = 205
kond
t = temperature keluaran kondensor = 45
C z
= jumlah ekstraksi uap = 4 tingkat
Maka :
Universitas Sumatera Utara
C t
40 4
45 205
Sehingga dapat di tentukan temperature air pengisian ketel setelah keluar dari pemanas, yaitu:
1.
1 LPH
t = 45 + 40 = 85
C 2.
2 LPH
t = 85 + 40 = 125
C 3.
3
LPH
t = 125 + 40 = 165
C 4.
HPH
t = 165 + 40 = 205
C Dari table saturated water di peroleh kalor sensible air pengisian ketel, yaitu:
1.
IV fw
h
= 874,87 kJkg 2.
III fw
h
= 675,47 kJkg 3.
II fw
h
= 525,07 kJkg 4.
I fw
h
= 356,02 kJkg 5.
kond fw
h
= 188,44 kJkg
Kemudian temperatur jenuh uap pemanas air pengisian ketel di peroleh dengan persamaan Menurut lit.7 hal 137:
t t
t
HPH LPH
HPH LPH
, ,
Dimana :
t
= Perbedaan temperatur antara temperatur uap pemanas air pengisian ketel dan temperatur air pengisian ketel pada sisi keluar dari pemanas air ketel yang
biasanya diambil 5-7 C. Dalam hal ini perbedaan temperatur diambil 5
C. Maka:
1.
1 LPH
t = 85 + 5 = 90
C 2.
2 LPH
t = 125 + 5 = 130
C 3.
3 LPH
t = 165 + 5 = 170
C 4.
HPH
t = 205 + 5 = 210
C
Universitas Sumatera Utara
Dari table saturated water di peroleh tekanan uap jenuh untuk masing – masing temperatur, yaitu:
1.
IV eks
P = 0,7183 bar
2.
III eks
P = 2,7028 bar
3.
II eks
P = 7,9218 bar
4.
I eks
P = 19,077 bar
Dari table saturated water di peroleh kandungan kalor air jenuh untuk masing – masing temperatur, yaitu:
1.
IV f
h
= 377,04 kJkg 2.
III f
h
= 546,38 kJkg 3.
II f
h
= 719,08 kJkg 4.
I f
h
= 897,61 kJkg Dari diagram Moller h-s diperoleh temperatur keluar ekstraksi turbin atau
kebasahan untuk masing-masing tekanan ekstraksi uap, yaitu: 1.
IV eks
t = 90
C 2.
III eks
t = 130
C 3.
II eks
t = 220
C 4.
I eks
t = 340
C Dari diagram Moller h-s diperoleh kalor total uapuntuk masing-masing tekanan
ekstraksi uap, yaitu: 1.
IV eks
h = 2524,64 kJkg
2.
III eks
h = 2687,93 kJkg
3.
II eks
h = 2893,4 kJkg
4.
I eks
h = 3012,1 kJkg
Universitas Sumatera Utara
Seluruh hasil perhitungan diatas yang di butuhkan untuk perancangan awal pada turbin dengan empat tingkatan ekstraksi dapat di lihat pada table 3.1 berikut
ini:
N o.
Parameter Sebelu m
turbin Eks I
Eks II Eks
III Eks
IV Kondenso
r
1 Tekanan uap
bar 90
19,077 7,9218 2,7028 0,7183 0,1
2 Temperatur atau
kebasahn uap C
500 340 220 130 90 45
3 Kandungan kalor uap
kJkg 3365,3 3012,1 2893,4 2687,9
3 2524,6
4 2315,1
4 Temperatur jenuh uap
pemanas C
- 210 170 130 90 -
5 Kandungan kalor air jenuh
kJkg -
897,61 719,08 546,38 377,04
6 Temperature air
pengisisan ketel C
- 205 165 125 85 45
7 Kandungan Kalor air
pengisian ketel kJkg
874,87 675,47 525,07 356,02 188,44
8 Penurunan kalor
kJkg 235.2 218,77 205,47 163,29 209,54
Tabel 3.1 Data hasil perancangan turbin empat tingkatan ekstraksi
Universitas Sumatera Utara
3.3.2 Perhitungan Fraksi Massa dan Laju Aliran Massa pada Tiap Ekstraksi