Edy Saputra : Turbin Gas Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Daya 130 Mw, 2008.
USU Repository © 2009
2.2.3. Berdasarkan arah aliran fluidanya a
Turbin radial : dimana arah aliran fluida kerja dalam arah yang tegak lurus terhadap sumbu poros.
b Turbin aksial : dimana arah aliran fluida kerja diperoleh dalam arah sejajar
sumbu poros.
2.3 Komponen – Komponen Utama Turbin Gas
Turbin gas mempunyai komponen utama yaitu kompresor, ruang bakar combustion chamber, turbin gas, load gear dan generator.
1. Kompresor Kompresor berfunsi untuk mengisap udara luar udara atmosfir dan
selanjutnya dikompresikan untuk mendapatkan tekanan yang lebih besar. 2. Ruang bakar
Ruang bakar combustion chamber berfungsi sebagai pembakaran bahan bakar agar diperoleh fluida kerja berupa gas hasil pembakaran yang akan
digunakan untuk menggerakan turbin. Bahan bakar terbakar akibat bercampur dengan udara kompresi serta dengan bantuan percikan nyala api dari ignitor.
3. Tubin gas Turbin gas berfungsi merubah energi kinetik yang tersimpan pada gas
hasil pembakaran menjada energi berguna. 4. Generator
Generator berfungsi untuk merubah energi mekanis yang dihasilkan oleh turbin gas menjadi energi listrik.
Edy Saputra : Turbin Gas Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Daya 130 Mw, 2008.
USU Repository © 2009
2.4 Siklus Kerja Turbin Gas
2.4.1. Siklus Aktual Turbin gas secara termodinamika bekerja dengan siklus Brayton. Siklus ini
merupakan untuk sistem turbin gas sederhana dengan siklus terbuka. Seperti terlihat pada gambar 2.1.
Siklus aktual ini adalah suatu siklus yang dibangun berdasarkan asumsi sebagai berikut :
1. Fluida kerja merupakan gas ideal dengan panas spesifik konstan.
2. Laju aliran massa fluida kerja tidak konstan.
3. Proses yang berlangsung di setiap komponen adiabatik.
4. Proses kompresi di dalam kompresor tidak berlangsung secara isentropik.
5. Proses ekspansi di dalam turbin tidak berlangsung secara isentropis.
6. Proses pembakaran tidak berlangsung secara adiabatik serta tidak dapat
menjamin terjadinya pembakaran sempurna, sehingga untuk mencapai temperature gas masuk turbin yang ditetapkan diperlukan jumlah bahan
bakar yang lebih banyak. 7.
Terjadinya penurunan tekanan pada ruang bakar dan turbin.
TK
skJkg K 1
2 2
3
4 4
W in Q in
Q out W out
Edy Saputra : Turbin Gas Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Daya 130 Mw, 2008.
USU Repository © 2009
Gambar 2.3. Diagram T – s siklus Turbin Gas Proses-proses yang terjadi dari diagram diatas adalah sebagai berikut :
• Proses 1 – 2’ : Proses kompresi aktual pada kompresor.
• Proses 2’ – 3 : Prose pembakaran pada tekanan konstan isobar didalam
ruang bakar, adanya pemasukan panas. •
Proses 3 – 4’ : Proses ekspansi aktual pada turbin. •
Proses 4’ – 1 : Proses pembuangan kalor pada tekanan konstan. Dengan demikian pada proses steady state untuk masing-masing proses
diperoleh : •
Proses 1 – 2’ : Kerja kompresor. Kerja spesifik kompresor aktual, titik 1 – 2’ W
K
yaitu kalor spesifik yang dibutuhkan untuk menggerakkan kompresor pada kondisi aktual :
W
K
=
m pa
Ta T
C η
02
− …Lit 2. hal 64
dimana : Cp
a
= Panas jenis udara pada tekanan konstan = 1,005 kJkg K Ta = Temperatur udara masuk kompresor posisi statis K
T
02
= Temperatur Udara keluar kompresor posisi stagnasi K
m
= Efisiensi mekanis kompresor = 0,9 •
Proses 2’ – 3 : Pemasukan panas. Pada proses pembakaran terjadi pada tekanan konstan isobar, tetapi pada
kenyataannya terjadi pengurangan tekanan, faktor pengurangan tekanan sebesar 0,02 – 0,03.
Q
in
= Cp T
3
– T
2 ’
dimana :
Edy Saputra : Turbin Gas Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Daya 130 Mw, 2008.
USU Repository © 2009
h
3
= entalpi gas keluar ruang bakar kJkg T
3
= temperature gas keluar ruang bakar K Q
in
= kalor masuk ruang bakar kJkg •
Proses 3 – 4’ : Kerja Turbin Untuk proses ekspansi aktual pada turbin kerja yang terjadi adalah :
W
t
= Cp
g
T
034
....Lit 2 hal 64 dimana :
W
t
= kerja aktual yang keluar turbin kJkg Cp
g
= panas spesifik gas pembakaran pada tekanan konstan = 1,148 kJkg.K
T
034
= temperatur ekivalen dari kerja total turbin •
Kerja netto siklus Wnet Kerja siklus adalah selisih kerja yang dihasilkan turbin dengan kerja yang
dibutuhkan kompresor tiap kg gas, yang secara matematis dapat dituliskan : W
net
= W
t
– W
k
kJkg …Lit 2 hal 64
Maka efisiensi thermal Instalasi
th
η adalah
th
η = LHV
S
fc
. 3600
x 100 …Lit 2 hal 65
dimana : LHV = Low Heating Value bahan bakar = 47320 kJkg
S
fc
= Pemakaian bahan bakar spesifik dimana S
fc
=
K T
W W
f −
…lit 2 hal 65
Edy Saputra : Turbin Gas Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Daya 130 Mw, 2008.
USU Repository © 2009
Oleh karena proses 1 – 2’ dan 3 – 4’ adalah proses yang berlangsung secara aktual, dan P
2
= P
3
dan P
4
= P
1
,
4 3
1 4
3 1
1 2
1 2
T T
P P
P P
T T
g g
a a
k k
k k
=
=
=
− −
...Lit 2 hal 39
r
p
=
4 3
1 2
P P
P P =
dimana : rp
= adalah perbandingan tekanan pressure ratio. Dengan demikian jelas dapat dimengerti bahwa harga efisiensi tergantung
kepada pressure ratio r
p
. Jadi efisiensi akan naik apabila pressure ratio yang digunakan lebih tinggi. Hubungan efisiensi, pressure ratio dan jenis fluida kerja
ditunjukkan oleh gambar berikut :
Gambar 2.4 Grafik hubungan efisiensi dan pressure ratio Maka persentasi daya yang digunakan untuk menggerakan kompresor adalah :
100 x
N N
T K
Nk
= η
dimana : N
k
= Daya yang digunakan menggerakan kompresor
Edy Saputra : Turbin Gas Perancangan Turbin Gas Penggerak Generator Pada Instalasi Pltg Dengan Daya 130 Mw, 2008.
USU Repository © 2009
= m
at
. T
02
– T
01
N
t
= Daya yang digunakan menggerakan turbin = 1 + fm
at
. T
03
– T
04
dimana : m
at
= massa udara total yang disuplai oleh kompresor
2.5 Pemilihan Jenis Turbin
