Spesifikasi Teknis Perancangan Kondisi Statik

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 02 – 2 2 2 1 V ρ – p 01 - 2 2 2 1 V ρ …Lit.2, hal 276 Gaya aksial per_unit panjang tiap sudu adalah p dan dari pertimbangan perobahan momentum, aksi gaya sepanjang cascade adalah : F = s. . Va × perobahan komponen kecepatan sepanjang cascade F = s. . Va 2 tan 1 – tan 2 …Lit.2, hal 276 Koefisien C L dan C DP didasarekan pada vektor kecepatan rata-rata V m dibagi dengan segitiga kecepatan, maka : V m = V a . sec m Dimana : m adalah, tan m = [ 2 1 V a tan 1 – V a tan 2 + V a tan 2 ] V a = 2 1 tan 1 + tan 2 …Lit.2, hal 276

BAB III ANALISA TERMODINAMIKA

3.1 Spesifikasi Teknis Perancangan

Dengan mempertimbangkan kelebihan dan kekurangan setiap jenis turbin serta pertimbangan pada daya dan putaran yang akan dihasilkan, maka dalam perancangan ini dipilih jenis turbin aksial reaksi. Adapun spesifikasi teknis dalam perancangan ini adalah mengacu pada hasil data survey : Daya Maksimum = 132 MW 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 Bahan bakar = Gas Alam Cair LNG Fluida kerja siklus = Udara Gas Pressure Ratio pr = 10,04 Temperatur Inlet Turbin = 1004 ºC Putaran Turbin = 3000 rpm Tipe Turbin = Turbin Axial Tipe Kompresor = Kompresor Axial Tekanan Barometer = 1,013 bar Menurut pesamaan umum gas ideal T R v p m . . = , dimana bila temperatur gas rendah, maka massa aliran gas akan naik dan sebaliknya. Hal ini berarti bila temperatur atmosfir turun maka daya efektif sistem akan naik dan sebaliknya. Temperatur udara yang dihisap kompresor mempunyai pengaruh yang besar terhadap daya efektif yang dapat dihasilkan pembangkit, sebab laju aliran massa udara yang dihisap oleh kompresor akan berubah sesuai dengan persamaan umum gas ideal. 3.2 Kompresor 3.2.1 Jenis-jenis Kompresor 3.2.1.i Dynamic compressor Pada jenis kompresor ini pemampatan udara terjadi secara kontinyu. Jenis kompresor ini antara lain : a. Centrifuga l flow compressor b. Axial flow compressor c. Mixed flow compressor 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 3.2.1.ii Positve Displacement Compressor Untuk jenis kompresor ini proses pemampatan udara terjadi secara periodik, fluida dikompresikan dengan mengurangi volume jenis. Kompresor ini terdiri dari : a. Reciprocating compressor b. Rotary compressor c. Membrane compressor. Dalam pemilihan jenis kompresor yang sesuai pada sistem turbin gas, dibutuhkan kompresor yang memiliki efisiensi tinggi, berkapasitas besar serta memiliki kemampuan menghasilkan mass flow rate udara yang besar. berdasarkan hal tersebut, kompresor tipe aksial sangat cocok digunakan dalam sistem turbin gas yang akan direncanakan. Disamping hal tersebut, kompresor tipe axial memiliki susunan tingkat sudu yang lebih banyak dibanding tipe lainnya dengan tujuan untuk dapat menghasilkan perbandingan tekanan yang tinggi. susunan tingkat sudu yang lebih banyak dibanding tipe lainnya dengan tujuan untuk dapat menghasilkan perbandingan tekanan yang tinggi.

3.2.2 Analisa Termodinamika Kompresor

Pada analisa perhitungan termodinamika dimaksudkan untuk menentukan kondisi udara masuk dan keluar kompresor serta besarnya daya yang digunakan untuk menggerakkan kompresor. 3.2.2.i Kondisi Udara Masuk Kompresor kondisi 1 T a = Temperatur Lingkungan P a = Tekanan Barometer yaitu 1,013 bar 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 = Konstanta Adiabatik yaitu 1,4 untuk udara dimana : T a = 30 ºC + 273,16 = 303,16 K Gambar 3.1. Kondisi stagnasi pada kompresor Pada gambar diatas diperlihatkan proses kompresi pada kompresor a. Kondisi Stagnasi P 01 = P a - P f dimana : P f = Penurunan tekanan pada filter udara = 0,02 bar maka : P 01 = P a - P f P 01 = 1,013 – 0,02 = 0,993 bar 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 T 01 = γ η γ pf P P T a a 1 01 −     dimana : pf = efisiensi politropik filter udara = 0,9 untuk udara Lit. 2, hal 57 C pa = 1,005 kJ kg K, = 1,4 untuk udara, atau     −1 γ λ = 3,5 dan, 01 P Pa = 993 , 013 , 1 = 1,020 bar sehingga : T 01 = 4 , 1 9 , . 1 4 , 1 020 , 1 16 , 303 − T 01 = 301,65 K atau ≈ 28,49 ºC

b. Kondisi Statik

T 1 = T 01 - pa a C C . 2 2 dimana : C a = Kerapatan axial udara antara 150 sd 200 ms C pa = panas udara masuk kompresor 1,005 kJ kg K.udara sehingga : 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 T 1 = 301,65 - 10 005 , 1 2 150 3 2 × × = 290,455 K atau ≈ 17,29 ºC P 1 = P 01 γ γ 1 01 1 −     T T = 0,993 5 , 3 65 , 301 455 , 290       = 0,869 bar 3.2.2.ii Kondisi Udara Keluar Kompresor Kondisi 2 a. Kondisi Stagnasi P 02 = rp × P 01 = 10,04 × 0,993 = 10,01 bar dimana : pk = Efisiensi politropik = 0,9 maka : T 02 = T 01 pk rp η γ γ . 1 − = 301,65 × 9 , 4 , 1 1 4 , 1 04 , 10 × − T 02 = 626,70 K atau ≈ 353,53 ºC

b. Kondisi Statik

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 T 2 = T 02 - pa a C C . 2 2 T 2 = 626,70 - 3 2 10 005 , 1 2 150 × × = 615,32 K atau ≈ 342,16 ºC P 2 = P 02 - 1 02 2 −     γ γ T T = 10,01 - 1 4 , 1 4 , 1 52 , 626 32 , 615 −       = 9,072 bar Kerja yang dibutuhkan untuk menggerakkan kompresor per_unit mass flow Wtc adalah : Wtc = m a T T Cpa η 02 − dimana : m = Efisiensi mekanik = 0,9 Lit.2 hal 50 Temperatur ekivalen untuk kerja kompresor T 02 atau T 02 – Ta adalah : T 02 – Ta =           −     − 1 1 02 γ γ η a k P P Ta =           −       − 1 013 , 1 01 , 10 85 , 16 , 303 4 , 1 1 4 , 1 = 320,665 K maka : 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 Wtc = 99 , 665 , 320 005 , 1 × = 325,524 kJ kg

3.3 Ruang Bakar