BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Analisa Termodinamika
Siklus Rankine adalah siklus teoritis yang mendasari siklus kerja dari suatu pembangkit daya uap. Siklus Rankine berbeda dengan siklus-siklus udara
ditinjau dari fluida kerjanya yang mengalami perubahan fase selama siklus pada saat evaporasi dan kondensasi, oleh karena itu fluida kerja untuk siklus Rankine
harus merupakan uap. Siklus Rankine ideal tidak melibatkan beberapa masalah irreversibilitas internal. Irreversibilitas internal dihasilkan dari gesekan fluida,
throttling, dan pencampuran, yang paling penting adalah irreversibilitas dalam turbin dan pompa dan kerugian-kerugian tekanan dalam penukar-penukar panas,
pipa-pipa, bengkokan-bengkokan, dan katup-katup. Temperatur air sedikit meningkat selama proses kompresi isentropik karena ada penurunan kecil dari
volume jenis air, air masuk boiler sebagai cairan kompresi pada kondisi 2 dan meninggalkan boiler sebagai uap kering pada kondisi 3. Boiler pada dasarnya
penukar kalor yang besar dimana sumber panas dari pembakaran gas, reaktor nuklir atau sumber yang lain ditransfer secara esensial ke air pada tekanan
konstan. Uap superheated pada kondisi ke 3 masuk ke turbin yang mana uap diexpansikan secara isentropik dan menghasilkan kerja oleh putaran poros yang
dihubungkan pada generator lisrik. Temperatur dan tekanan uap jatuh selama proses ini mencapai titik 4, dimana uap masuk ke kondensor dan pada kondisi ini
uap biasanya merupakan campuran cairan-uap jenuh dengan kualitas tinggi.
Universitas Sumatera Utara
Uap dikondensasikan pada tekanan konstan di dalam kondensor yang merupakan alat penukar kalor mengeluarkan panas ke medium pendingin.
Gambar 2.1. Diagram alir siklus Rankine sederhana
T
s
1 2
3
4 v
v Q in
Q out W turbin
W pompa
Gambar 2.2. Diagram T-s siklus Rankine sederhana
BOILER
P KONDENSER
TURBIN
V W turbin
1 2
3
4
W pompa
q in
q out
Universitas Sumatera Utara
2.2. Analisis Termodinamika pada Turbin
Di dalam turbin terjadi pelepesan energi untuk menggerakkan beban generator dan kompresor. Uap yang disuplai dari boiler akan berekspansi
sehingga tekanannya naik dan mampu mendorong tingkat sudu turbin. Turbin adalah suatu peralatan dimana kerja dibangkitkan sebagai hasil dari
lewatnya uap melalui barisan sudu-sudu yang terpasang pada poros yang dapat bebas berputar. Dengan menggunakan konservasi massa dan konservasi energi
uap dari boiler mempunyai tekanan dan temperatur yang tinggi dan diekspansikan lewat turbin untuk memproduksi kerja dan disalurkan ke dalam kondensor pada
tekanan relatif rendah, dengan mengabaikan pindahan panas ke sekeliling laju keseimbangan massa dan energi untuk volume atur sekeliling turbin pada keadaan
tunak adalah:
2 2
. .
. 3
4 3
4 3
4
2
cv t
V V
Q W
m h h
g z z
− =
− + − +
+ −
..... [2.1]
Atau
. 3
24 .
t
W h
h m
= −
kjkg
Dimana
.
m laju aliran massa fluida kerja,
. .
t
W m
laju yang mana kerja dihasilkan
persatuan massa uap lewat turbin, dan perubahan energi kinetik dan energi potensial diabaikan. Efisiensi termal siklus daya adalah :
. .
. .
3 4
2 1
. 3
2 .
p t
thermal in
W W
h h
h h
m m
h h
Q m
η −
− −
− ==
− .....[2.2]
Universitas Sumatera Utara
Kerja bersih yang dihasilkan sama dengan jumlah kalor netto yang dimasukkan, maka efisiensi termal dapat juga dituliskan sebagai berikut :
. .
. .
. .
. .
. .
4 1
3 2
1
1
in out
out thermal
in in
Q Q
Q m
m m
Q Q
m m
h h
h h
η −
= = −
− = −
− ….. [2.3]
Parameter lain yang digunakan untuk menunjukkan performans pembangkit tenaga adalah back work ratio, bwr, didefenisikan sebagai perbandingan kerja
input pompa terhadap kerja yang dihasilkan turbin. Back work ratio untuk siklus daya :
bwr =
. .
2 1
. 3
4 .
p t
W h
h m
h h
W m
− =
−
….. [2.4]
2.3. Modifikasi Siklus Rankine
Kategori