Perhitungan diatas adalah kerja kompresor ideal, sedangkan kerja kompresor aktual dapat dihitung dengan memperhitungkan efisiensi kompressor.
Pada data spesifikasi efisiensi kompressor ηc = 0,85
Maka: ηc
=
Wki Wka
W
ka
=
Wki ηc
=
283,31 0,85
W
ka
= 333,30 kJKg
Sehingga akan diperoleh h2 :
h2 =
W
ka
+ h
1
= 333,30 + 303,20 kJkg = 636,5 kJkg
Dari Tabel gas untuk h2 = 636,5 kJkg,
diperoleh :
T
2
= 627,98 K = 354,9988
o
C Pr
2
= 19,544
3.4 Analisa Thermodinamika Pada Ruang Bakar
Proses pembakaran campuran bahan bakar dengan udara di dalam ruang bakar combustion chamber menghasilkan gas panas yang selanjutnya berfungsi
sebagai fluida kerja untuk menggerakkan turbin, mengalami kerugian losis tekanan yang di asumsikan sebesar 2
...Cohen.H.G.F.C Rogers.H.I.H Gas Turbin Theory
dan di asumsikan efisiensi ruang bakar 95...
Fritz Dietzel,”Turbin, Pompa dan Kompresor
karena
Universitas Sumatera Utara
adanya kerugian di dalam ruang bahan bakar sebesar 2 - 3, maka tekanan masuk turbin
h3 h2
Gambar 3.3. Diagram h - s pada ruang bakar
P
3
= P
1
- P
loss
Dimana :
P
loss
= rp . 2 = 10,04 . 0,02
= 0,2008
Maka :
P
3
= 10,17 – 0.20028
= 9,969 bar
Kerugian tekanan P
loss
didalam ruang bakar terjadi disebabkan karena adanya gesekan antara aliran gas dengan dinding ruang bakar.
Dari data spesifikasi telah diketahui temperatur gas masuk turbin T
3
= 1050
o
C = 1323 K maka dari tabel gas diperoleh :
h
3
= 1423,34 kJkg
Pr
3
= 355,92 Ruang Bakar
Universitas Sumatera Utara
Sedangkan perbandingan antara massa fuel gas dengan udara pembakaran dapat dihitung dengan menggunakan rumus....
Jhon. W. Sawyer,”Gas Turbine Engineering Book Theory and Design,USA,193,hal3
�� ��
= f =
ℎ�3−ℎ�2 ���−ℎ�3
Dimana :
Hx
3
= h
3
Ha
2
= h
2
mf = massa bahan bakar kg
ma = massa udara kg
LHV = nilai kalor terendah bahan bakar Low Heating Value = 45700 kJkg LHV Gas Alam
maka :
f =
ℎ3−ℎ2 ���−ℎ3
=
1423 ,34 −636,5
45.700 −1423,34
=
0,0177
Efisiensi ruang bakar adalah = 0,95 diasumsikan Maka perbandingan massa bahan bakar dan udara aktual adalah :
f ′
=
�
η
��
=
0,0177 0,95
= 0,0186
Universitas Sumatera Utara
3.5 Analisa Thermodinamika Pada Turbin
Gas panas yang dihasilkan pada ruang bakar combustion chamber selanjutnya masuk kedalam turbin melalui transition piece, dan didalam turbin gas
tersebut mengalami ekspansi. Diagram h - s pada kompresor terlihat pada gambar3.3
h P
3
3
h
4
h
3
4 4‘
s
Gambar 3.3 Diagram h-s pada turbin
Pada perhitungan terdahulu diperoleh : • Tekanan gas masuk turbin P
3
= 9,97 bar • Tekanan gas keluar turbin P
4
= 1,0130 bar sama dengan P
1
Maka rasio ekspansi, dapat diperoleh :
rp =
�3 �4
=
9,97 1,0130
= 9,84
Bila kondisi adalah isentropis, maka berlaku persamaan :
rp =
��3 ��4
′ Turbin
Universitas Sumatera Utara
maka : Pr
4
′ =
��3 ��
=
355,92 9,84
= 36,17
Dari tabel gas untuk Pr
4
′ = 36,17 diperoleh :
T
4
′ = 743,62 K= 461,62 K
h
4
′ = 760,34 kJkg
Dengan demikian kondisi kerja turbin ideal :
W
ti
= h
3
– h
4
′ = 1423,34 – 760,34 kJkg
= 663 kJkg
Untuk menentukan kerja turbin aktual pada titik masuk dan keluar turbin harus diperhatikan tingkat efisiensi turbin, dalam hal ini efisiensi turbin
diasumsikan sebesar 90, maka dari persamaan
ηt =
��� ���
Dimana :
W
ta
= ηt . Wti
= 0,9 . 663 = 596,7 kJkg
Sehingga besarnya h
4
pada keadaan keluar turbin adalah : h
4
= h
3
- W
ta
= 1423,34 – 596,7 kJkg = 826, 64 kJkg
Universitas Sumatera Utara
Dari tabel gas diperoleh untuk h4 = 826,64 kJkg T
4
= 793,38 K = 520,38
o
C, Pr
4
= 46,15
Turbin gas ini direncanakan untuk menggerakkan generator listrik, dengan daya 128,8 MW, yang tergolong heavy duty industri power plant.
Tetapi dengan adanya faktor rendemen yang disebabkan oleh kerugian – kerugian, seperti : kerugian mekanis, kerugian thermis, dll. Maka daya yang harus
diharuskan turbin harus lebih besar dari generator, maka untuk mendapatkan daya yang harus disuplai turbin, terlebih dahulu harus ditetapkan besarnya efisiensi
generator dan reduction gear, yakni 95 dan 85 yang mana sistem transmisi yang digunakan turbin ini adalah roda gigi miring, karena daya dan putaran yang
dipindahkan adalah besar.
Daya keluaran nyata generator adalah Pg = 128 MW
Daya yang dibutuhkan generator adalah daya semu sehingga: Ps
=
�� cos
ϕ
cos ϕ = faktor daya 0,6 - 0,9, berdasarkan harga yang umum dipakai
disini diambil 0,9
Ps =
128000 0,9
=
142,222.22 KW Maka :
Daya netto turbin yang disuplai keturbin adalah:
Pn =
��
η
� .
η
��
Universitas Sumatera Utara
=
142.222,22 0,95 .0,85
= 176.126,58 KW = 176,128 MW
Dari perhitungan terdahulu diketahui bahwa :
�� ��
= f ′ = 0,0186
Pn = Daya netto turbin yang disuplai ke generator
= 176.126,58 KW
Dengan demikian harga – harga yang telah diketahui, dimasukkan ke persamaan berikut, maka diperoleh jumlah udara yang dibutuhkan :
Pn = [1+
�� ��
ma h
3
– h
4
] – [mah
2
– h
1
]
176.126,58 = [1+
�� ��
ma h
3
– h
4
] – [mah
2
– h
1
] 176.126,58
= [1+0,0186 ma 1423,34 – 826,64] – [ma636,5 – 303,20] 176.126,58
= 607,79862 ma – 333,3 ma 176.126,58
= 274,49862 ma
ma =
176.126,58 274,49862
ma = 641,630 kgsec jumlah udara teoritis yang harus disuplai
mf = ma . f
′ = 641,630 x 0.0186
= 11,93 kgsec
Universitas Sumatera Utara
Sehingga diperoleh massa campuran mc mc
= ma +mf mc
= 641,630 + 11,93 = 653,56 kgsec
3.6 Perhitungan Daya dan Efisiensi Kompressor dan Turbin
