9 Proses 6-7 Proses 6-7 adalah proses perpindahan kalor pada fluida kerja yang terjadi
pada tekanan konstan. Kondisi pada proses ini uap basah tekanan tinggi dipanaskan menjadi uap kering superheated vapor tekanan tinggi.
10 Proses 3-8 Proses 3-8 adalah proses perpindahan kalor pada fluida kerja yang terjadi
pada tekanan konstan. Kondisi pada proses ini air dipanaskan menjadi uap basah.
11 Proses 8-9 Proses 8-9 adalah proses perpindahan kalor pada fluida kerja yang terjadi
pada tekanan konstan. Kondisi pada proses ini uap basah tekanan rendah dipanaskan menjadi uap kering superheated vapor tekanan rendah.
Gambar 2.5 Skematik diagram T S siklus Brayton pada sistem PLTG
Gambar 2.6 Skematik diagram T S siklus Rankine pada sistem PLTU
Analisis exergy pada mesin PLTGU, siklus Brayton dan siklus Rankine tidak ideal ditunjukan seperti Gambar 2.5 dan Gambar 2.6. Poin 1-2, dan 3-4 pada
Gambar 2.5, proses terjadi pada entropi yang sama isentropi dan poin 7-10 pada Gambar 2.6, proses terjadi pada entropi yang sama isentropi. Proses pada poin
tersebut menjadi seperti pada Gambar 2.5 dan Gambar 2.6. Perubahan poin-poin S 0.
Siklus Brayton dan siklus Rankine sistem menjadi seperti Gambar 2.5 dan Gambar 2.6.
2.9. Analisis Laju Kerusakan Exergy dan Efisiensi Exergy Komponen Mesin PLTGU
Satu blok
Mesin PLTGU
PT. INDONESIA
POWER UNIT
PEMBANGKITAN SEMARANG terdiri dari 3 bagian besar unit, yaitu GTG berjumlah 3 unit, HRSG berjumlah 3 unit dan STG berjumlah 1 unit. Komponen
yang akan dianalisis pada unit GTG adalah Compressor, Combustion Chamber, dan Gas Turbine. Komponen yang akan dianalisis pada unit HRSG adalah HRSG
dan HP Transfer pump. Komponen yang akan dianalisis pada unit STG adalah
Steam turbine, Condenser, dan Condensate pump. Komponen-komponen mesin PLTGU tersebut akan dianalisis nilai laju kerusakan exergy dan efisiensi untuk
mengetahui tingkat keoptimalan mesin.
a Compressor
Compressor adalah komponen yang berfungsi memasukan udara dari lingkungan ke dalam sistem dan meningkatkan tekanan udara tersebut. Udara
tersebut akan dikompresi pada tekanan tertentu, sehingga udara pada combustion chamber memiliki tekanan tinggi. Hal tersebut dimaksudkan agar kondisi udara di
combustion chamber memiliki tekanan yang cukup tinggi.
Gambar 2.7 Skematik Compressor Berdasarkan Gambar 2.7, poin 1 adalah udara luar masuk ke compressor, poin 2
adalah udara yang keluar dari compressor yang telah ditingkatkan tekanannya. Nilai laju aliran massa udara
air
m yang dimasukan ke dalam sistem dapat dihitung dengan persamaan 2.15.
2.15 Dengan
comp
W adalah nilai daya compressor, c
p
adalah nilai kalor spesifik gas ideal, T
comp.out
adalah nilai temperatur dishcharge compressor, dan T
comp.in
adalah nilai temperatur inlet compressor. Nilai laju kerusakan exergy pada compressor
mesin PLTG dapat dihitung dengan persamaan 2.16.
out comp
x comp
comp in
comp x
. ,
. ,
2.16 Dengan
in comp
x .
,
adalah nilai laju exergy udara yang masuk ke compressor,
comp
W adalah nilai daya pompa,
out comp
x .
,
adalah nilai laju exergy udara yang keluar dari compressor, dan
adalah nilai laju kerusakan exergy compressor. Nilai efisiensi exergy compressor
II.comp
dapat dihitung dengan persamaan 2.17.
in Comp
x Comp
out Comp
x comp
II
E W
E
. ,
. ,
,
2.17 Dengan
out Comp
x
E
. ,
adalah nilai laju exergy udara keluar dari compressor,
Comp
W adalah nilai daya compressor, dan
in Comp
x
E
. ,
adalah nilai laju exergy udara yang masuk ke compressor.
b Combustion Chamber
Combustion Chamber adalah komponen dimana terjadinya proses
pembakaran. Udara bertekanan dari compressor akan bercampur dengan bahan bakar dan bereaksi. Proses pembakaran tersebut terjadi dengan bantuan percikan
api dari spark plug. Proses pembakaran tersebut dimaksudkan untuk
menambahkan nilai kalor gas.
Gambar 2.8 Skematik Combustion chamber
Berdasarkan Gambar 2.8, poin 3 adalah udara discharge compressor yang masuk ke combustion chamber, poin 4 adalah bahan bakar yang dimasukan ke
combustion chamber, dan poin 5 adalah udara panas bertekanann tinggi yang keluar dari combustion chamber. Besarnya temperatur produk pembakaran atau
temperatur gas keluar dari combustion chamber
out CC.
dapat diketahui dengan persamaan 2.18.
exh k
k comp
out CC
T P
T
1 .
2.18 Dengan P
com
adalah nilai tekanan compressor, T
exh
adalah nilai temperatur exhaust gas, dan superscript k adalah konstanta rasio c
p
terhadap c
v
. Nilai laju kerusakan exergy pada combustion chamber mesin PLTG dapat dihitung dengan persamaan
2.19.
2.19
Dengan
in CC
x
E
. ,
adalah nilai laju exergy udara yang masuk ke combustion chamber,
fuel x
E
,
adalah nilai laju exergy bahan bakar yang masuk ke combustion chamber,
out CC
x
E
. ,
adalah nilai laju exergy produk dari gas hasil pembakaran, dan
CC
I adalah nilai laju kerusakan exergy pada combustion chamber. Nilai efisiensi
exergy combustion chamber
II.CC
dapat dihitung dengan persamaan 2.20.
fuel x
in CC
x out
CC x
CC II
, .
, .
, ,
2.20
Dengan adalah nilai laju exergy gas produk pembakaran keluar dari
combustion chamber,
in CC
x
E
. ,
adalah nilai laju exergy udara yang masuk ke combustion chamber, dan
fuel x
E
,
adalah nilai laju exergy bahan bakar.
c Gas turbine
Gas turbine adalah komponen yang berfungsi untuk memutar poros generator. Energi mekanis untuk memutar turbin diperoleh dari gas panas
bertekanan tinggi yang dialirkan dari combustion chamber. Tekanan dan temperatur gas panas turun setelah memutar turbin.
Gambar 2.9 Skematik Gas turbine Berdasarkan Gambar 2.9, poin 6 adalah udara panas bertekanan tinggi yang
masuk ke gas turbine dan poin 7 adalah exhaust gas yang keluar dari gas turbine. Nilai laju kerusakan exergy pada gas turbine mesin PLTG dapat dihitung dengan
persamaan 2.21.
GT GT
out GT
x in
GT x
. ,
. ,
2.21
Dengan
in GT
x
E
. ,
adalah nilai laju exergy gas hasil pembakaran yang masuk ke gas turbine,
out GT
x
E
. ,
adalah nilai laju exergy gas hasil pembakaran yang keluar dari gas turbine,
GT
W adalah daya yang dihasilkan oleh gas turbine, dan
GT
I adalah
nilai laju kerusakan exergy pada gas turbine. Nilai efisiensi exergy gas turbine
II.GT
dapat dihitung dengan persamaan 2.22.
