Siklus Brayton Ideal Siklus Brayton Aktual

Pada siklus Bryton tiap-tiap keadaan proses dapat dianalisa secara berikut: • 1 – 2 Kompresi isentropik isentropic compression di kompresor • 2 – 3 Penambahan panas tekanan tetap constant pressure heat addition • 3 – 4 Expansi isentropik isentropic expansion di turbin • 4 – 1 Pembuangan panas tekanan tetap constant pressure heat rejection Proses yang terjadi pada PLTG adalah sebagai berikut : Pertama , turbin gas berfungsi menghasilkan energi mekanik untuk memutar kompresor dan rotor generator yang terpasang satu poros, tetapi pada saat start up fungsi ini terlebih dahulu dijalankan oleh penggerak mula prime mover. Penggerak mula ini dapat berupa diesel, motor listrik atau generator turbin gas itu sendiri yang menjadi motor melalui mekanisme SFC Static frequency Converter. Setelah kompresor berputar secara kontinu, maka udara luar terhisap hingga dihasilkan udara bertekanan pada sisi discharge tekan kemudian masuk ke ruang bakar. Kedua, proses selanjutnya pada ruang bakar, jika start up menggunakan bahan bakar cair fuel oil maka terjadi proses pengkabutan atomizing setelah itu terjadi proses pembakaran dengan penyala awal dari busi, yang kemudian dihasilkan api dan gas panas bertekanan. Gas panas tersebut dialirkan ke turbin sehingga turbin dapat menghasilkan tenaga mekanik berupa putaran. Selanjutnya gas panas dibuang ke atmosfir dengan temperatur yang masih tinggi.

2.4.1 Siklus Brayton Ideal

Siklus Brayton ideal merupakan siklus teoritis yang terdiri dari 4 empat macam proses yaitu: 1 2 : Proses kompresi secara isentropisadiabatis 2 3 : Proses penambahan panas secara isobar 3 4 : Proses ekspansi di turbin secara isentropisadiabatis 4 1 : Proses pelepasan panas secara isobar Universitas Sumatera Utara Proses–proses tersebut diatas dapat digambarkan pada diagram P–V dan T–S siklus brayton ideal seperti gambar dibawah ini. Gambar 2.10. Diagram siklus brayton ideal Pada hukum Thermodinamika I untuk setiap proses steady pada masing – masing sistem yang ditunjukkan dalam diagram energi serta dengan mengabaikan perubahan potensial. Proses 1 2 := Kerja yang dibutuhkan oleh kompresor Wc = ma h2 – h1 Proses 2 3 = Jumlah kalor yang dihasilkan: Qa = mc + mf h3 – ma . h2 Proses 3 4 = Daya yang dibutuhkan turbin WT = ma + mf h3 – h4 Proses 4 1 = Jumlah kalor yang dilepas QR = ma + mf h4 – h1 Daya bersih sistem Nnet Wnet = Wt - Wc = [ma + mf h3 - h4] - [ma h2 - h1] Universitas Sumatera Utara Efisiensi thermal siklus : ηth = ��+�� �� = Pt +Pk ma + mf h3 − ma .h2 Dimana Pt = Kerja turbin Pk = Kerja kompresor ma = Massa udara mf = massa bahan bakar mc = massa campuran udara + bahan bakar

2.4.2 Siklus Brayton Aktual

Siklus Brayton aktual selalu memperhitungkan kerugian – kerugian dan penyimpangan – penyimpangan yang terjadi baik dikompressor, ruang bakar maupun turbin. Adapun kerugian dan penyimpangan tersebut terjadi sebagai akibat dari proses berikut : 1. Proses kompresi didalam kompresor tidak berlangsung secara isentropis akibat gesekan fluida kerja. 2. Proses ekspansi didalam turbin tidak berlangsung secara isentropis akibat fluida kerja. 3. Terjadi penurunan tekanan pada ruang bakar. 4. Panas jenis dari fluida kerja akan bervariasi akibat perubahan temperatur. 5. Gas hasil pembakaran adalah bukan gas sempurna 6. Kerja yang dihasilkan oleh turbin lebih kecil dari idealnya akibat dari pengaruh beban – beban pembantu yang digunakan pada turbin. Universitas Sumatera Utara Berikut ini akan digambarkan diagram h,s siklus brayton aktual turbin gas seperti gambar dibawah ini dengan memperlihatkan penyimpangan – penyimpangan yang terjadi. T P2 P3 P2 2s P4 = P1 4S 1 s Gambar 2.11. Diagram T-S siklus brayton aktual Dari diagram diatas dapat dilihat bahwa

A. kompresi berlangsung tidak secara isentropis menurut garis 1 – 2,

sedangkan pada proses ideal pada garis 1 – 2 s . B. Proses ekspansi tidak dapat berlangsung secara isentropis dengan mengikuti garis 3 – 4, sedangkan proses ideal adalah mengikuti garis ideal 3 – 4 s.

C. Penurunan tekanan terjadi di ruang bakar dari P

2 – P 3 . D. Tekanan pada saat keluar turbin, sama dengan tekanan pada saat masuk kompressor P 4 = P 1 , hal ini dikarenakan turbin gas menggunakan siklus terbuka. Dengan demikian proses kompresi dan ekspansi dengan gesekan fluida mengakibatkan entalphi mengalami peningkatan dalam proses adiabatik dan hal ini disebabkan oleh tingkat ketidakmampu – balikan fluida semakin besar. Ketidakmampu – balikan disebabkan oleh gesekan fluida akan meningkatkan temperatur fluida sekaligus fluida akan menyerap beberapa masukan fluida kerja dilepas dalam gesekan fluida 3 2a 4a Universitas Sumatera Utara Pada akhirnya peningkatan entalphi akan menurunkan kerja atau daya bersih siklus akibat kerja kompresor semakin besar dan sebaliknya kerja turbin akan menurun, sehingga proses diatas memiliki efisiensi politropik atau adiabatik isentropik.  Efisiensi isentropik kompresor η c η c = ����� ����� ����� ������ = ℎ 2 �− ℎ1 ℎ 2 − ℎ1  Efisiensi isentropik turbin η t η t = ����� ������ ����� ����� = ℎ 3 − ℎ4 ℎ 3 − ℎ4�

2.5 Komponen Utama Turbin Gas