BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Tinjauan Umum Instalasi Tenaga Uap
Secara umum instalasi tenaga uap dikenal sebagai Pembangkit Listrik Tenaga Uap PLTU, yang pada saat sekarang ini masih menjadi pilihan dalam
konversi tenaga dari skala kecil hingga besar dengan menggunakan bahan bakar konvensional atau biomassa menjadi daya dalam memenuhi kebutuhan energi
listrik. Dalam pembangkit listrik ini, energi primer yang dikonversikan menjadi
energi listrik adalah bahan bakar. Diantaranya menggunakan bahan bakar konvensional yaitu batu bara, minyak bumi, atau gas alam dan bahan bakar
biomassa seperti cangkang shell, serat fiber atau tandan kosong empty bunch. Konversi energi tingkat pertama yang berlangsung adalah konversi energi
primer menjadi energi panas kalor, yang terjadi di dalam ruang bakar ketel uap boiler. Selanjutnya energi panas ini dipindahkan ke dalam air yang ada dalam
pipa ketel untuk menghasilkan uap yang dikumpulkan dalam drum dari ketel. Kemudian uap dari drum ketel masuk ke superheater, selanjutnya uap yang
bertemperatur dan bertekanan tinggi dari superheater tadi, dialirkan ke turbin uap. Dalam turbin uap, energi enthalpi uap ini dikonversikan menjadi energi
mekanik pada turbin, dan akhirnya energi mekanik dari turbin uap ini dikonversikan menjadi energi listrik oleh generator. Sementara itu, uap yang telah
melewati turbin berubah menjadi uap yang bertekanan dan bertemperatur rendah, selanjutnya mengalir kedalam kondensor sehingga uap tersebut berubah menjadi
air dan kemudian disirkulasikan didalam cooling tower, kemudian dipompakan kembali menuju boiler. Sehingga hal ini dapat meningkatkan efisiensi siklus
karena instalasi ini menggunakan siklus tertutup.
Universitas Sumatera Utara
Gambar 2.1. Skema instalasi tenaga uap
2.2 Siklus Tenaga Uap
Siklus merupakan rantaian dari beberapa proses yang dimulai dari suatu tingkat keadaan kemudian kembali ke tingkat keadaan semula dan terjadi secara
berulang. Pada pembangkit tenaga uap, fluida yang mengalami proses-proses tersebut adalah air. Air berfungsi sebagai fluida kerja. Air dalam siklus kerjanya
mengalami proses-proses pemanasan, penguapan, ekspansi, pendinginan dan kompresi. Siklus pembangkit tenaga uap yang telah diterima sebagai siklus
standarnya adalah siklus Rankine. Siklus Rankine sederhana terdiri dari empat komponen utama yaitu pompa, boiler, turbine dan condenser. Skematik siklus
Rankine sederhana ditunjukkan pada Gambar 2.2 .
Universitas Sumatera Utara
1 w
pump, in
ketel
Pompa 2
q
in
q
out
Kondensor 4
w
turb, out
Turbin 3
Generator
Gambar 2.2 Layout-fisik Siklus Rankine Tertutup sederhana Siklus ini merupakan siklus tertutup, dimana air dipompa masuk ke boiler,
kemudian di dalam boiler air dipanaskan hingga menjadi uap. Uap yang telah dihasilkan ini akan memutar steam turbine, didalam steam turbine terjadi
perubahan energi panas yang dibawa uap menjadi energi mekanik berupa putaran turbin. Setelah uap menggerakkan turbin uap akan masuk ke kondenser untuk
didinginkan dan berubah fasa kembali menjadi air dan kemudian kembali dimasukkan kedalam boiler.
Untuk mempermudah penganalisaan termodiamika siklus ini, proses- proses diatas dapat disederhanakan dalam diagram T-s sebagai berikut :
W
pump, in
T
Q
in
Q
out
W
turb, out
S 2
1 4
3
Gambar 2.3 Diagram T-s siklus Rankine sederhana
Universitas Sumatera Utara
Siklus Rankine sederhana terdiri dari beberapa proses sebagai berikut : 1
→ 2 : Proses pemompaan isentropik didalam pompa. 2
→ 3 : Proses pemasukan kalor atau pemanasan pada tekanan konstan dalam ketel uap P = konstan
3 → 4 : Proses ekspansi isentropik didalam turbin.
4 → 1 : Proses pengeluaran kalor pada tekanan konstan P = konstan
Maka analisa pada masing-masing proses pada siklus untuk tiap satu- satuan massa dapat ditulis sebagai berikut:
1 Kerja pompa
W
P
= h
2
– h
1
= ν P
2
– P
1
Pers. 2.1 2
Penambahan kalor pada ketel Q
in
= h
3
– h
2
Pers. 2.2 3
Kerja turbin W
T
= h
3
– h
4
Pers. 2.3 4
Kalor yang dilepaskan dalam kondensor Q
out
= h
4
– h
1
Pers. 2.4 5
Efisiensi termal siklus
in P
T in
net th
Q W
W Q
W −
= =
η Pers. 2.5
2 3
1 2
4 3
h h
h h
h h
th
− −
− −
= η
Pers. 2.6
2 3
1 2
4 3
T T
c T
T c
T T
c
p p
p th
− −
− −
=
η Pers. 2.7
2 3
1 4
1 T
T T
T
th
− −
− =
η Pers. 2.8
2.3 Turbin Uap
Kategori