Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
cos ϕ = faktor daya yang besarnya 0,6 – 0,9. Namun berdasarkan harga yang umum
dipakai di lapangan , maka diambil cos ϕ = 0,9. Dengan demikian dari persamaan 3-1
diatas :
90 ,
80 cos
= =
ϕ P
P
G
889 ,
88 =
G
P MW
Sehingga daya netto yang harus disuplai turbin uap ke generator listrik P
N
adalah :
G m
G N
P P
η η ⋅
=
Dimana :
m
η = efisiensi transmisi = 1 karena Turbin disambungkan langsung dengan generator tanpa menggunakan roda gigi reduksi [ Lit 7, hal 73 ]
G
η = efisiensi generator yang ditentukan dari gambar = 0,98 maka :
98 ,
1 889
, 88
⋅ =
N
P 703
, 90
=
N
P MW
3.3 Perhitungan Penurunan Kalor untuk Jenis Turbin Nekatingkat
Untuk membangkitkan energi listrik pada generator, dibutuhkan sejumlah uap pada kondisi tertentu untuk memutar turbin, kemudian turbin akan memutar poros generator
listrik. Dalam perancangan ini, ditentukan kondisi-kondisi uap sebagai berikut : 1.
Tekanan uap masuk turbin p
o
= 80 bar 2.
Temperatur uap masuk turbin t
o
= 500
o
C
Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
3. Tekanan uap keluar turbin p
2k
= 0,1 bar 4.
Turbin uap dirancang mempunyai empat tingkatan ekstraksi.
Pada bagian 2.6 sebelumnya telah dibahas beberapa kerugian yang terjadi pada turbin uap, sehingga pada bagian ini akan dapat ditentukan besarnya penurunan kalor
yang terjadi pada tiap ekstraksi. Kerugian pada katup pengatur diambil sebesar 5 [Lit 7, hal 59] dari tekanan uap panas lanjut, sehingga tekanan di depan nosel tingkat
pertama akan menjadi :
76 80
05 ,
1 =
⋅ −
= p
bar Kerugian pada pemipaan buang yang dapat ditentukan dari persamaan pada bab 2,
dimana sesuai dengan kondisi lapangan maka diambil nilai koefisien λ sebesar 0,092
dan
s
c sebesar 110 ms, maka :
1 ,
100 110
092 ,
1 ,
2 2
×
=
− p
11113 ,
01113 ,
1 ,
2
= +
= p
bar Penurunan kalor teoritis yang terjadi pada turbin dengan mengabaikan kerugian
pada katup pengatur dan pemipaan buang akan menjadi :
44 ,
1264 268
, 2135
7 ,
3399
,
= −
=
th
H
kJkg Penurunan kalor pada turbin dengan memperhitungkan baik katup pengatur
maupun pemipaan buang akan menjadi :
87 ,
1251 83
, 2147
7 ,
3399 =
− =
H
kJkg
Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
Dari gambar 2.9 dan 2.7 nilai efisiensi
re
η , dan
m
η diperoleh masing-masing sebesar 0,86 dan 0,995 sehingga nilai efisiensi dalam turbin, yaitu :
8643 ,
995 ,
86 ,
= =
oi
η
Sehingga penurunan kalor yang dimanfaatkan di turbin menjadi :
855 ,
1092 8643
, 44
, 1264
,
= ×
= ×
=
i th
i
H H
η kJkg
Proses penurunan kalor ini dapat digambarkan dalam diagram Mollier, yaitu :
Ho,th Hi
Ho’ Ho
Ao
Ao,th po
po p
1
p
2
p
2k I
eks
p
II eks
p
III eks
p
IV eks
p
I eks
i
II eks
i
III eks
i
IV eks
i
2
i
1
i
I o
h
II o
h
III o
h
IV o
h
V o
h
Gambar 3.2 Proses penurunan kalor pada turbin uap
Untuk tekanan 0,1 bar didapat temperatur air jenuh t
s
= 45,84
o
C. Dalam hal ini diambil temperatur air jenuh keluaran kondensor t
kond
= 45
o
C. Guna menyederhanakan perhitungan, dibuat bahwa air pengisian ketel dipanaskan dalam
derajat yang sama pada semua pemanas air pengisian ketel, sehingga pada masing- masingnya kenaikan temperatur air pengisian ketel
t ∆
menjadi [Menurut lit. 7, hal. 136] :
Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
z t
t t
kond HPH
− =
∆
2
Dimana :
2 HPH
t = temperatur uap keluaran HPH2 = 185
o
C
kond
t = temperatur air jenuh keluaran kondensor = 45
o
C z
= jumlah ekstraksi turbin uap = 4 tingkatan Maka :
35 4
45 185
= −
= ∆t
o
C
Sehingga dapat ditentukan temperatur air pengisian ketel setelah keluar dari pemanas, yaitu :
1. 80
35 45
1
= +
=
LPH
t
o
C 2.
115 35
80
2
= +
=
LPH
t
o
C 3.
150 35
115
1
= +
=
HPH
t
o
C 4.
185 35
150
2
= +
=
HPH
t
o
C.
Kemudian temperatur jenuh uap pemanas pada pemanas air pengisian ketel diperoleh dengan persamaan [Menurut lit. 7, hal. 137] :
t t
t
HPHn LHPn
HPHn LPHn
δ
+ =
, ,
Dimana :
t
δ = perbedaan temperatur antara temperatur uap pemanas air pengisian ketel dan temperatur air pengisian ketel pada sisi keluar dari pemanas
Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
air ketel, yang biasanya diambil 5-7
o
C. Dalam hal ini, perbedaan temperatur diambil 5
o
C. Maka :
1. 85
5 80
1
= +
=
LPH
t
o
C 2.
120 5
115
2
= +
=
LPH
t
o
C 3.
155 5
150
1
= +
=
HPH
t
o
C 4.
190 5
185
2
= +
=
HPH
t
o
C.
Dari interpolasi pada tabel saturated water diperoleh tekanan uap jenuh untuk masing-masing temperatur, yaitu :
1.
5783 ,
=
IV eks
p
bar 2.
9853 ,
1 =
III eks
p
bar 3.
431 ,
5 =
II eks
p bar
4.
544 ,
12 =
I eks
p
bar.
Dengan interpolasi pada tabel saturated water juga dapat diperoleh kandungan kalor air jenuh untuk masing-masing tekanan, yaitu :
1.
239 ,
354 =
IV f
h
kJkg 2.
659 ,
503 =
III f
h
kJkg 3.
383 ,
662 =
II f
h
kJkg 4.
506 ,
807 =
I f
h
kJkg
Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
Dari diagram Mollier i-s diperoleh temperatur keluar ekstraksi turbin atau kebasahan untuk masing-masing tekanan ekstraksi uap, yaitu :
1.
C t
IV eks
90
=
2.
130 =
III eks
t
o
C 3.
200 =
II eks
t
o
C 4.
285 =
I eks
t
o
C.
Dengan menggunakan diagram Mollier i-s juga dapat diperoleh kalor total uap keluar ektraksi turbin, yaitu :
1.
64 ,
2524 =
IV eks
i
kJkg 2.
93 ,
2687 =
III eks
i
kJkg 3.
58 ,
2859 =
II eks
i
kJkg 4.
31 ,
3010 =
I eks
i
kJkg.
Dari interpolasi pada tabel compressed liquid water diperoleh kalor sensibel air pengisian ketel, yaitu :
1.
992 ,
788 =
IV fw
i
kJkg 2.
129 ,
637 =
III fw
i
kJkg 3.
994 ,
481 =
II fw
i
kJkg 4.
456 ,
335 =
I fw
i
kJkg 5.
866 ,
188 =
kond
i kJkg
Tumpal Batara Nababan : Perancangan Turbin Uap Penggerak Generator Listrik Dengan Daya 80 Mw Pada Instalasi Pembangkit Listrik Tenaga Uap, 2009.
USU Repository © 2009
Seluruh data hasil perhitungan diatas yang dibutuhkan untuk perancangan awal pada turbin dengan empat tingkatan ekstraksi dapat dilihat pada tabel 3.1 berikut ini :
Tabel 3.1 Data hasil perancangan turbin empat tingkatan ekstraksi
No .
Parameter Sebelum
turbin Eks. I
Eks. II Eks. III
Eks. IV Kondensor
1 Tekanan uap
bar 80
12,544 5,431
1,9853 0,5783
0,1
2 Temperatur atau
kebasahan uap
o
C 500
285 200
130
90 45
3 Kandungan kalor
uap kJkg 3399,7
3010,31 2859,58
2687,93 2524,64
2306,9268
4 Temperatur jenuh
uap pemanas
o
C 296,728
190 155
120 85
- 5
Kandungan kalor air jenuh kJkg
1325,52 807,506
662,383 503,659
354,239 199,424
6 Temperatur air
pengisian ketel
o
C -
185 150
115 80
45
7. Kalor sensibel air
pengisian ketel kJkg
- 788,992
637,129 481,994
335,456 188,866
8 Penurunan kalor
kJkg -
393,56 146,54
175,85 159,09
213,53
3.4 Perhitungan Fraksi Massa dan Laju Aliran Massa pada Tiap Ekstraksi