Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
Menurut lit.3 hal 55 untuk membatasi temperatur gas pembakaran keluar dari ruang bakar, maka turbin gas memerlukan jumlah udara berkelebihan.
Perbandingan berat bahan bakar–udara dapat berkisar antara f = 50
1 sd
200 1
3.4 Turbin
Dalam perencanaannya, direncanakan suatu sistem turbin gas dengan kapasitas besar. Maka dalam perencanaan ini dipilih turbin jenis axial mengingat
turbin tipe ini memiliki keuntungan yang lebih baik dibanding tipe lain. Disamping konstruksinya yang ringan, turbin ini tidak membutuhkan ruangan
yang besar. Turbin tipe axial juga mempunyai efisiensi yang baik serta cocok untuk pemakaian multi stage.
3.4.1 Analisa Termodinamika Turbin
Untuk melengkapi data dalam perhitungan, maka diberikan beberapa data lainnya yaitu :
a. Derajat reaksi dipilih 50 artinya pada masing–masing sudu, rotor dan
stator terjadi penurunan entalpi enthalpy drop yang sama besar b.
Kecepatan keliling sudu keliling U = 350 ms c.
Efisiensi mekanis turbin
T
= 0,95 d.
Efisiensi politropik
pt
= 0,9.
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
Gambar 3.4 Turbin dengan exhaust difuser Pada perhitungan termodinamika untuk turbin gas ini dimaksudkan untuk dapat
menentukan kondisi gas masuk dan keluar sudu turbin. Didalam unit turbin terjadi proses perubahan energi kinetis dari gas hasil pembakaran menjadi energi
mekanis. Dengan cara mengekspansikan gas tersebut pada sudu–sudu turbin kemudian dibuang ke atmosfir melalui diffuser dan ke cerobong stack atau dapat
dimanfaatkan lagi ke sistem berikutnya.
3.4.1.i Kondisi gas masuk turbin kondisi 3
a. Kondisi Stagnasi
P
03
= P
02
1 – P
Lrb
Dimana : P
Lrb
= Pressure Loss di ruang bakar = 0,02
maka : P
03
= 10,01 1 – 0,02 = 9,80 bar
T
03
= 1004 ºC atau
≈ 1277,16 K
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
b. Kondisi Statis
T
3
= T
03
-
pg a
C C
. 2
2
Dimana : C
a
= Kecepatan aksial udara = 150 m s C
pg
= Panas spesifik gas = 1,148 kJ kg K
g
= 1,33 atau 1
− γ
γ = 4,0
...Lit.2 hal 57 Maka diperoleh temperatur pada kondisi statis yaitu :
T
3
= 1277,16 -
3 2
10 148
, 1
2 150
× ×
= 1267,36 K atau ≈ 994,20 ºC
P
3
= P
03 1
03 3
−
γ γ
T T
= 9,80
, 4
16 ,
1277 36
, 1267
= 9,502 bar
3.4.1.ii Kondisi gas keluar turbin kondisi 4
a. Kondisi Stagnasi
Menurut Lit.3, hal 37, untuk pressure ratio at ambient perbandingan tekanan ambient dengan tekanan gas keluar turbin siklus terbuka yang baik berkisar
antara 1,1 sd 1,2. Maka untuk perencanaan ini dipakai 1,2
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
Maka : P
04
= 1,2 × P
a
= 1,2 × 1,013
= 1,2156 bar sehingga pressure ratio at exit E
R
adalah : E
R
=
04 03
P P
= 2156
, 1
80 ,
9
= 8,061 bar T
04
=
γ η
γ
pt
R
E T
. 1
03 −
Dimana :
pt
= Efisiensi politropik = 0,9 sehingga :
T
04
=
33 ,
1 9
, .
1 33
, 1
061 ,
8 16
, 1277
−
= 59
, 1
16 ,
1277
= 803,24 K atau
≈ 530,08 ºC b.
Kondisi Statis T
4
= T
04
-
pg a
C C
2
2
= 803,24 -
3 2
10 148
, 1
2 150
× ×
= 793,44 K atau
≈ 520,28 ºC
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
P
4
= P
04 1
04 4
−
γ γ
T T
= 1,2156
1 33
, 1
33 ,
1
24 ,
, 803
44 ,
793
−
= 1,156 bar Sedangkan temperatur ekivalen dari total kerja turbin T
034
atau T
03
– T
04
adalah :
T
034
=
t
. T
03
−
−
γ γ
1
04 03
1 1
P P
= 0,95 × 1277,16
33 ,
1 1
33 ,
1
061 ,
8 1
1
−
−
= 491,386 K c.
Kerja total turbin per unit mass flow Wt adalah : Wt
= C
pg
T
034
= 1,148 × 491,386
= 564,111 kJ kg d.
Kerja spesifik output Wt – Wtc adalah : Wt – Wtc = 564,111 – 325,524 kJ kg
= 238,587 kJ kg Dengan diperolehnya perbandingan massa bahan bakar–udara mf ma = 0,0172
sehingga, f
akt
= 98
, 0172
,
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
USU Repository © 2009
maka : a.
Konsumsi spesifik ruang bakar SFC adalah : SFC
=
Wtc Wt
f −
= 587
, 238
01755 ,
3600 ×
= 0,264 kg Kwh
b. Efisiensi thermal siklus adalah :
th
= .
3600 LHV
SFC =
320 .
47 .
264 ,
3600 = 0,288
= 28,8
Bonar M. Robintang Siahaan : Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Putaran 3000 Rpm Dan Daya Terpasang Generator 132 Mw, 2009.
