Analisa Perbandingan PerformansI Teoritis Dan Aktual Turbin Gas TM 2500 DI PLTG Paya Pasir

TUGAS SKRIPSI

TURBIN GAS

ANALISA PERBANDINGAN PERFORMANSI TEORITIS DAN

AKTUAL TURBIN GAS TM 2500 DI PLTG PAYA PASIR

OLEH :

MANGISI NAPITUPULU

NIM : 060421013

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

TUGAS SKRIPSI

TURBIN GAS

ANALISA PERBANDINGAN PERFORMANSI TEORITIS DAN

AKTUAL TURBIN GAS TM 2500 DI PLTG PAYA PASIR

Oleh :

MANGISI NAPITUPULU

NIM : 060421013

DISETUJUI OLEH DOSEN PEMBIMBING,

Tulus Burhanuddin S, ST, MT NIP. 132 282 136

TUGAS SKRIPSI

TURBIN GAS

ANALISA PERBANDINGAN PERFORMANSI TEORITIS DAN

AKTUAL TURBIN GAS TM 2500 DI PLTG PAYA PASIR

Oleh :

MANGISI NAPITUPULU

NIM : 060421013

Telah diperiksa dan diperbaiki dari hasil seminar tugas skripsi periode ke -126 tanggal 16 – 05 – 2009

Dosen Pembanding I Dosen Pembanding II

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas segala karunia yang telah

diberikan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas skripsi ini. Tugas sarjana ini

merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana di Program Sarjana Ekstensi

Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Adapun judul

dari tugas skripsi ini adalah “Analisa Perbandingan Performansi Teoritis dan Aktual

Turbin Gas TM 2500 di PLTG Paya Pasir”.

Dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Bapak Tulus Burhanuddin S, ST, MT sebagai dosen pembimbing yang telah

membimbing penulis mulai dari awal hingga akhir penyelesaian tugas sarjana ini.

2. Bapak Dr. Ing. Ir. Ikwansyah Isranuri sebagai ketua Jurusan Departemen Teknik

Mesin USU

3. Bapak/Ibu staf pengajar dan pegawai Departemen Teknik Mesin USU

4. Seluruh staf dan karyawan di PT. PLN Paya Pasir Marelan yang mengizinkan

penulis untuk melakukan survey lapangan

5. Kedua orang tua penulis, M. Napitupulu dan S. Simanungkalit serta kak Ros/Lae

Purba, Kak Susi, Bang Doli/Kak Remi, Mai dan juga Tegar yang tetap setia

mendukung penulis dalam menyelesaikan tugas sarjana ini

6. Teman–teman ekstensi stambuk `06, Fatah, Royland, Aulia, Hermanto, B`Wilson,

B`Gonggom, Andy Lubis, Jimmy, dan yang lainnya yang tidak dapat disebutkan

satu-persatu. Dan juga buat B` Bonar, B`Jhon, B`Daulat, Albert yang telah

7. Teman-teman di Pesekutuan Doa Maranatha, B`Adi, Ferdinand, Mangatas,

Hendrik, Ance, Eva Lusia yang telah memberikan dukungan doa kepada penulis

selama mengerjakan tugas sarjana ini.

Penulis menyadari bahwa tugas sarjana ini masih jauh dari sempurna, untuk itu

penulis sangat mengharapkan saran dari para pembaca untuk memperbaiki dan

melengkapi tugas sarjana ini. Akhir kata penulis berharap semoga tugas sarjana ini dapat

berguna bagi pembaca. Terima kasih.

Medan, Mei 2009

Penulis,

Mangisi Napitupulu

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR...i

DAFTAR ISI...iii

DAFTAR GAMBAR...vi

DAFTAR TABEL...viii

DAFTAR SIMBOL...ix

BAB I. PENDAHULUAN...1

1.1. Latar Belakang...1

1.2. Tujuan Skripsi...2

1.3. Batasan Masalah...3

1.4. Metodologi Penulisan...3

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA...4

2.1. Cara Kerja Instalasi Turbin Gas...4

2.2. Klasifikasi Turbin Gas...5

2.2.1. Berdasarkan Siklus Kerja...5

2.2.2. Berdasarkan Konstruksi...8

2.2.3. Berdasarkan Aliran Fluida...8

2.3. Siklus Kerja Turbin Gas...10

2.4. Ruang Bakar...18

2.5. Generator...19

BAB III. KAJIAN THERMODINAMIKA...22

3.1. Kerja Netto Siklus...24

3.2. Efisiensi Siklus...25

3.3. Pressure Ratio...25

3.4. Efesiensi Kompresor dan Turbin...26

BAB IV. ANALISA PERBANDINGAN PERFORMANSI TEORITIS DAN AKTUAL...28

4.1. Analisa Performansi Teoritis...28

4.2. Analisa Performansi aktual...41

4.3. Analisa Perbandingan Performansi Teoritis dan Aktual Turbin Gas TM 2500 di PLTG Paya Pasir...54

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN...79

5.1. Kesimpulan...79

5.2. Saran...80

DAFTAR PUSTAKA...xi

LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1. Instalasi Turbin gas...4

Gambar 2.2. Instalasi Turbin gas...5

Gambar 2.3. Diagram Alir Turbin Gas Siklus Terbuka...6

Gambar 2.4. Skema Instalasi Gas Siklus Tertutup Langsung...7

Gambar 2.5. Rotor Turbin Rasio Bertekanan Tinggi Alstom...9

Gambar 2.6. Karakteristik Turbin Aliran Radial...10

Gambar 2.7. Diagram T-s Siklus Terbuka Turbin Gas...11

Gambar 2.8. Grafik Hubungan Efesiensi Dengan Rasio Tekanan...13

Gambar 2.9. Diagram T-s Siklus Aktual...20

Gambar 2.10. Grafik Variasi Nilai Efisiensi Isentropik Turbin dan Kompresor Dengan Rasio Tekanan Untuk Efisiensi Politropik 85 %...18

Gambar 2.11. Daya Pada Generator...19

Gambar 3.1. Gambar T-s Siklus Terbuka Turbin Gas...22

Gambar 4.1. Daya Pada Kompresor...34

Gambar 4.2. Diagram T-s Siklus Turbin Gas...41

Gambar 4.3. Daya Pada Kompresor...48

Gambar 4.4. Grafik perbandingan temperatur teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di PLTG Paya Pasir...54

Gambar 4.5. Grafik perbandingan temperatur teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di PLTG Paya Pasir...55

Gambar 4.6. Grafik perbandingan temperatur teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di

PLTG Paya Pasir...56

Gambar 4.7. Grafik perbandingan temperatur teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di

PLTG Paya Pasir...57

Gambar 4.8. Grafik perbandingan temperatur teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di

PLTG Paya Pasir...58

Gambar 4.9. Grafik perbandingan entrophy teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di

PLTG Paya Pasir...59

Gambar 4.10. Grafik perbandingan entrophy teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di

PLTG Paya Pasir...60

Gambar 4.11. Grafik perbandingan entrophy teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di

PLTG Paya Pasir...61

Gambar 4.12. Grafik perbandingan entrophy teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di

PLTG Paya Pasir...62

Gambar 4.13. Grafik perbandingan entrophy teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di

PLTG Paya Pasir...63

Gambar 4.14. Grafik perbandingan Wk teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di PLTG

Paya Pasir...64

Gambar 4.15. Grafik perbandingan WT teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di PLTG

Paya Pasir...65

Gambar 4.16. Grafik perbandingan Qin teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di PLTG

Gambar 4.17. Grafik perbandingan Qout teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di PLTG

Paya Pasir...67

Gambar 4.18. Grafik perbandingan Wnett teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di PLTG

Paya Pasir...68

Gambar 4.19. Grafik perbandingan th teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di PLTG

Paya Pasir...69

Gambar 4.20. Grafik perbandingan c teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di PLTG

Paya Pasir...70

Gambar 4.21. Grafik perbandingan t teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di PLTG

Paya Pasir...71

Gambar 4.22. Grafik perbandingan _∞c teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di PLTG

Paya Pasir...72

Gambar 4.23. Grafik perbandingan _∞t teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di PLTG

Paya Pasir...73

Gambar 4.24. Grafik perbandingan Pk teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di PLTG

Paya Pasir...74

Gambar 4.25. Grafik perbandingan PT teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di PLTG

Paya Pasir...75

Gambar 4.26. Grafik perbandingan QRB teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di PLTG

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1. Hasil Analisa Performansi Teoritis PLTG Paya Pasir Untuk Pukul 12.00 WIB,

14.00 WIB, 16.00 WIB, 18.00 WIB, 20.00 WIB...38

Tabel 4.2. Hasil Analisa Performansi Teoritis PLTG Paya Pasir Untuk Pukul 12.00 WIB,

14.00 WIB, 16.00 WIB, 18.00 WIB, 20.00 WIB...39

Tabel 4.3. Hasil Analisa Performansi Teoritis PLTG Paya Pasir Untuk Pukul 12.00 WIB,

14.00 WIB, 16.00 WIB, 18.00 WIB, 20.00 WIB...40

Tabel 4.4. Hasil Analisa Performansi Aktual PLTG Paya Pasir Untuk Pukul 12.00 WIB,

14.00 WIB, 16.00 WIB, 18.00 WIB, 20.00 WIB...51

Tabel 4.5. Hasil Analisa Performansi Aktual PLTG Paya Pasir Untuk Pukul 12.00 WIB,

14.00 WIB, 16.00 WIB, 18.00 WIB, 20.00 WIB...52

Tabel 4.1. Hasil Analisa Performansi Aktual PLTG Paya Pasir Untuk Pukul 12.00 WIB,

DAFTAR SIMBOL

Notasi Arti Satuan

Cp Panas jenis udara pada tekanan konstan kJ/kg K

h1 Entalpi udara spesifik masuk kompresor (ideal) kJ/kg

h1` Entalpi udara spesifik masuk kompresor (aktual) kJ/kg

h2 Entalpi udara spesifik keluar kompresor (ideal) kJ/kg

h2` Entalpi udara spesifik keluar kompresor (aktual) kJ/kg

h3 Entalpi gas masuk turbin (ideal) kJ/kg

h3` Entalpi gas masuk turbin (aktual) kJ/kg

h4 Entalpi gas keluar turbin (ideal) kJ/kg

h4` Entalpi gas keluar turbin (aktual) kJ/kg

k Harga perbandingan panas spesifik udara pada temperatur

kamar

PG Daya berguna MW

PB Daya semu MW

PE Daya reaktif MW

P1 Tekanan barometer atau tekanan udara luar Bar

P2 Tekanan udara keluar kompresor Bar

Qin Panas masuk pada ruang bakar kJ/kg

Qout Panas keluar turbin kJ/kg

1q2 Panas yang berpindah ke sistem selama proses berubah dari

keadaan 1 ke keadaan 2

rp Pressure ratio

T1 Temperatur udara masuk kompresor (ideal) K

T1` Temperatur udara masuk kompresor (aktual) K

T2 Temperatur udara keluar kompresor (ideal) K

T2` Temperatur udara keluar kompresor (aktual) K

T3 Temperatur gas masuk turbin (ideal) K

T3 Temperatur gas masuk turbin (aktual) K

T4 Temperatur gas keluar turbin (ideal) K

T4` Temperatur gas keluar turbin (aktual) K

W Kerja yang dilakukan kJ/kg

Win Kerja spesifik kompresor kJ/kg

Wout Kerja spesifik Turbin kJ/kg

Wnett Kerja netto siklus kJ/kg

ηth Efisiensi siklus

ηc Efisiensi isentropik kompresor

ηt Efisiensi isentropik turbin

η∞c Efisiensi politropik kompresor

η∞t Efisiensi politropik turbin

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Salah satu bentuk energi yang paling dibutuhkan manusia sekarang ini

adalah energi listrik. Manusia membutuhkan energi listrik untuk keperluan rumah

tangga, industri, transportasi dan lainnya. Kehidupan manusia dari dahulu sampai

sekarang yang terus berkembang dan semakin kompleks, selalu diiringi dengan

kebutuhan energi yang semakin meningkat. Energi listrik yang besar serta

penggunaannya secara terus-menerus tidak tersedia secara alami di alam ini. Oleh

sebab itu dibutuhkan suatu alat yang dapat mengubah energi dari bentuk lain

menjadi energi listrik.

Untuk memenuhi kebutuhan energi yang terus meningkat tersebut

diperlukan pembangunan berbagai stasiun pembangkit tenaga listrik. Pembangkit

tenaga listrik tersebut dapat berupa PLTU (Pembangkit Tenaga Listrik Uap),

PLTGU (Pembangkit Tenaga Listrik Tenaga Uap dan Gas), PLTD (Pembangkit

Tenaga Listrik Diesel), PLTG (Pembangkit Tenaga Listrik Gas), dan lain–lain.

Pada keseluruhan sistem pembangkit tenaga listrik tersebut memiliki performansi

masing – masing. Pada kesempatan ini, dianalisa perbandingan performansi

teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di PLTG PAYA PASIR.

Turbin gas sangat luas dan beragam penggunaannya. Salah satu contoh

penerapannya yang paling banyak dikenal adalah sebagai mesin yang

menghasilkan daya dorong pada pesawat terbang. Pada industri, turbin gas

pompa dan kompressor atau generator listrik yang kecil. Turbin gas juga

digunakan untuk menghasilkan daya listrik untuk mengisi beban puncak dan

terkadang juga beban menengah dan beban dasar.

Turbin gas merupakan salah satu mesin konversi energi yang sesuai

sebagai salah satu alternatif karena dapat menghasilkan energi listrik dengan daya

yang cukup besar serta efisiensi yang tinggi. Untuk kebutuhan yang sama turbin

gas memiliki keunggulan dibandingkan instalasi sejenis yang lainnya seperti

dalam hal ukuran, massa dan satuan keluaran daya turbin gas juga dapat mencapai

beban pucak dalam waktu yang relatif singkat. Konstruksinya juga dapat dibuat

untuk menghasilkan daya rendah (± 20 MW) sampai daya tinggi (± 100 MW)

(Wiranto Arismunandar, Penggerak Mula Turbin, hal 48).

1.2. Tujuan Skripsi

Adapun tujuan dari penulisan skripsi ini adalah :

1. Mengetahui perbandingan performansi teoritis dan aktual turbin gas TM

2500 di PLTG PAYA PASIR

1.3. Batasan Masalah

Pada skripsi ini batasan masalah yang akan dibahas adalah mengenai

perbandingan performansi teoritis dan aktual turbin gas TM 2500 di PLTG PAYA

PASIR. Adapun bagian-bagian mengenai performansi turbin gas yang akan

diuraikan dalam skripsi ini adalah sebagai berikut :

3. Effesiensi isentropik turbin ( t)

4. Effesiensi politropik kompresor ( _∞c)

5. Effesiensi politropik turbin ( _∞t)

1.4. Metodologi Penulisan

Adapun metode yang digunakan dalam penulisan skripsi ini adalah sebagai

berikut :

1. Riset dan tinjauan lapangan

Meninjau secara langsung ke lapangan untuk melihat, mengamati dan

mempelajari secara langsung keadaan dan sistem kerja komponen – komponen

turbin gas TM 2500 PLTG PAYA PASIR

2. Studi kepustakaan

Mempelajari buku dan jurnal ilmiah yang berhubungan dengan topik

pembahasan

3. Diskusi

Dilakukannya diskusi langsung mengenai topik pembahasan tugas sarjana ini

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Cara Kerja Instalasi Turbin Gas

Turbin gas merupakan suatu penggerak mula yang mengubah energi

potensial gas menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya diubah

menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin secara

langsung atau dengan bantuan roda gigi reduksi dihubungkan dengan mekanisme

yang digerakkan. Turbin gas dapat digunakan pada berbagai bidang industri,

diantaranya pembangkit tenaga listrik dan untuk transportasi.

Gambar 2.1. Instalasi turbin gas

(sumber : internet)

Turbin gas merupakan suatu unit yang menggunakan gas sebagai fluida

kerjanya. Kompresor memampatkan udara dari luar menjadi udara yang

bertekanan tinggi dan diumpankan ke ruang bakar. Bersama-sama dengan udara

yang bertekanan tinggi, bahan bakar dibakar di ruang bakar. Gas panas yang

yang dialirkan ke turbin untuk menggerakkan rotor yang dihubungkan dengan

generator listrik.

Gambar 2.2. Instalasi turbin gas

(sumber : internet)

2.2. Klasifikasi Turbin Gas 2.2.1 Berdasarkan Siklus Kerja 2.2.1.a. Siklus Terbuka

Pada siklus ini gas hasil pembakaran langsung dibuang ke udara

bebas setelah diekspansikan di dalam turbin. Instalasi ini memiliki struktur

yang sederhana yaitu terdiri dari kompresor, ruang bakar, dan turbin yang

berfungsi sebagai penggerak kompresor dan beban. Skema instalasi turbin gas

Udara masuk

K

RB

Gas Buang Bahan

Bakar

T

Gambar 2.3.Diagram alir turbin gas siklus terbuka

(sumber : lit 1, hal 509)

2.2.1.b. Siklus Tertutup

Siklus tertutup dibagi menjadi siklus tertutup langsung dan siklus tertutup

tak langsung. Pada siklus tertutup langsung (direct closed cycle), gas pendingin

dipanaskan di dalam reaktor dan berekspansi melalui turbin, didinginkan di dalam

penukar kalor dan dikompresi kembali ke reaktor. Siklus ini dapat juga

menggunakan gas lain yang bukan hanya udara. Tidak ada buangan gas radioaktif

yang dibuang ke atmosfer dalam operasi normal. Fluida yang paling cocok untuk

ini adalah helium. Sedangkan pada siklus tertutup tak langsung (indirect closed

cycle) merupakan gabungan siklus terbuka tak langsung dan siklus tertutup

langsung, karena reaktornya terpisah dari fluida kerja oleh suatu penukar kalor.

Sedangkan gas kerja itu membuang kalor ke atmosfer melalui penukar kalor.

Bahan pendingin primer biasanya air, atau gas helium.

Pada siklus tertutup ini fluida kerja tidak berhubungan dengan atmosfir

sekitarnya, dengan demikian dapat juga dijaga kemurniannya. Hal ini sangat

sampai 40 atm seperti pada instalasi uap, tetapi kerjanya tidak mengalami

perubahan fasa. Keuntungan pada siklus ini antara lain adalah :

1. Untuk daya yang sama turbin ini mempunyai ukuran yang lebih kecil

2. Dapat digunakan pada sistem bertekanan tinggi

3. Lebih menghemat penggunaan bahan bakar

Gas K l Gas

k

Penukar -Kalor

Kompresor

Penukar -

Turbin

3 2

Beban 1

4

Gambar 2.4. Skema instalasi gas siklus tertutup langsung

(sumber : lit 1, hal 509)

2.2.1.c. Siklus Kombinasi

Siklus kombinasi pada umumnya adalah usaha untuk memanfaatkan gas

buang dengan cara menambahkan beberapa alat sehingga energi yang seharusnya

terbuang dapat dimanfaatkan lagi untuk suatu proses tertentu yang pada akhirnya

proses tersebut akan meningkatkan efisiensi sistem. Turbin gas dengan siklus ini

akan bermanfaat jika dijalankan untuk base load (beban dasar atau utama) dan

2.2.2. Berdasarkan Konstruksi 2.2.2.a. Turbin Gas Poros Tunggal

Turbin satu poros mempunyai kompresor, turbin, dan beban pada satu

poros yang berputar pada kecepatan tetap. Konfigurasi ini digunakan untuk

menggerakkan generator kecil dan generator besar untuk utilitas.

2.2.2.b. Turbin Gas Poros Ganda

Turbin ini digunakan untuk menahan beban dan torsi yang bervariasi

dimana poros pertama turbin dikopel langsung dengan poros aksial. Pada jenis ini,

turbin terdiri atas dua buah yaitu turbin tekanan tinggi dan turbin tekanan rendah.

Turbin dengan tekanan tinggi berfungsi menggerakkan kompresor dan mensuplai

gas panas untuk turbin bertekanan rendah. Turbin berporos ganda ini juga

digunakan untuk sentral listrik dan industri. Turbin ini direncanakan beroperasi

pada putaran yang berbeda tanpa menggunakan reduction gear. TM 2500 PLTG

Paya Pasir merupakan contoh dari turbin gas poros ganda.

2.2.3. Berdasarkan Aliran Fluida 2.2.3.a. Turbin Aliran Axial

Adalah turbin dengan arah aliran fluida diperoleh pada arah sejajar dengan

dengan sumbu poros turbin. Turbin aksial umumnya sering digunakan untuk

kapasitas dan daya besar karena mempunyai beberapa keuntungan dibandingkan

turbin jenis radial. Antara lain yaitu:

1. Efisiensinya lebih baik

2. Perbandingan tekanan (rp) dapat dibuat lebih tinggi

Gambar 2.5. Rotor turbin rasio bertekanan tinggi ALSTOM

(sumber : Gas Turbine Engineering Hand book, Meherwan P. Boyce)

Bila ditinjau dari sistem konversi energinya, turbin aksial dibagi menjadi

dua bagian yaitu :

1.Turbin aksial reaksi

Turbin yang proses ekspansinya terjadi tidak saja pada laluan–laluan sudu

gerak, sehingga penurunan seluruh kandungan kalor pada semua tingkat

terdistribusi secara merata.

2.Turbin aksial aksi (impuls)

Merupakan turbin yang proses ekspansi (penurunan tekanan) fluidanya hanya

terjadi pada sudu diam dan energi kecepatan diubah menjadi energi mekanis

2.2.3.b. Turbin Aliran Radial

Turbin aliran radial adalah turbin dengan arah aliran fluida diperoleh pada

arah tegak lurus dengan sumbu poros turbin.

Gambar 2.6. Karakteristik turbin aliran radial

Pada turbin radial, ekspansi fluida dari tekanan awal ke tekanan akhir

terjadi di dalam laluan semua baris sudu–sudu yang berputar. Turbin radial

umumnya digunakan untuk aliran yang kecil, dimana turbin radial lebih murah

dan sederhana untuk dibuat bila dibandingkan dengan turbin aksial. Sebagai

contoh pada instalasi turbin gas yang kecil dalam bidang automotif dan

pompa pemadam yang dapat dipindah–pindah.

2.3. Siklus Kerja Turbin Gas

Turbin gas secara thermodinamika bekerja dengan siklus Brayton (Brayton

cycle). Siklus ini merupakan siklus ideal untuk sistem turbin gas sederhana

dengan siklus terbuka. Siklus ini terdiri dari dua proses isobar (tekanan tetap) dan

Siklus ideal adalah siklus dengan asumsi :

1. Proses kompresi dan ekspansi terjadi secara isentropik

2. Perubahan energi kinetik dari fluida kerja antara sisi masuk dan sisi keluar

kompresor diabaikan

3. Tidak ada kerugian tekanan pada sisi masuk dan sisi keluar ruang bakar

4. Laju aliran massa gas dianggap konstan.

Adapun diagram T–s untuk siklus terbuka seperti terlihat pada gambar 2.7 di

bawah ini :

3

T

q_in

Gambar 2.7. Diagram T – s siklus terbuka turbin gas

(Sumber : Lit 1. hal. 510)

Dari gambar diagram T –s tersebut, proses yang terjadi adalah :

Proses 1 – 2 : Proses kompresi isentropik pada kompresor

Proses ini merupakan proses kerja kompresor. Kerja spesifik kompresor

itu sendiri adalah kalor spesifik yang dibutuhkan untuk menggerakkan kompresor

pada kondisi ideal.

WK = Cp ( T2 – T1 )

= h2 – h1 (kJ/kg)...lit. 2, hal 38

W_out

2

4

W_in

s

dimana :

Cp = Panas jenis udara pada tekanan konstan (kJ/kg K)

T1 = Temperatur udara masuk kompresor (K)

T2 = Temperatur udara keluar kompresor (K)

= Temperatur udara masuk ruang bakar

h1 = Entalpi udara spesifik masuk kompresor (kJ/kg)

h2 = Entalpi udara spesifik keluar kompresor (kJ/kg)

= Entalpi udara spesifik masuk ruang bakar

Proses 2 – 3 : Proses pembakaran pada tekanan konstan (isobar) dalam ruang

bakar.

Proses ini merupakan proses terjadinya pemasukan panas yang juga berarti

besarnya kalor spesifik pada ruang bakar

Qin = Cp ( T3 – T2 )

= h3 – h2 (kJ/kg)...lit 1, hal 510

dimana :

T3 = Temperatur gas keluar ruang bakar (K)

= Temperatur gas masuk turbin

h3 = Entalpi gas keluar ruang bakar atau entalpi gas masuk turbin

(kJ/kg)

Proses 3 – 4 : Proses ekpansi isentropik pada turbin

Proses ini merupakan proses kerja turbin

WT = Cp ( T3 – T4 )

dimana :

T4 = Temperatur gas keluar turbin (K)

h4 = Entalpi gas keluar turbin (kJ/kg)

Proses 4 – 1 : Proses pembuangan kalor pada tekanan konstan

Proses ini menyatakan besarnya kalor spesifik pada proses pembuangan kalor

Qout = Cp ( T4 – T1 )

= h4 – h1 (kJ/kg)...lit 1, hal 510

Dari kerja spesifik yang terjadi pada setiap proses diatas maka diperoleh :

1. Kerja Netto Siklus (Wnett)

Kerja netto siklus adalah selisih kerja yang dihasilkan turbin dengan kerja

yang dibutuhkan kompresor tiap kg gas

Wnett = WT - WK

= Cp ( T3 – T4 ) - Cp ( T2 – T1 )

Wnett = Cp [( T3 – T4 ) - ( T2 – T1 )]...lit 1, hal 516

Gambar 2.8. Grafik hubungan efisiensi dengan rasio tekanan

2. Efisiensi siklus (ηth)

Adalah perbandingan antara kerja netto siklus dengan pemasukan energi,

ηth, Brayton = in nett Q W = ) ( ) ( ) ( 2 3 1 2 4 3 T T C T T C T T C p p p    

...lit 1, hal 510

3.Pressure Ratio (rp)

Adalah perbandingan tekanan dikarenakan proses 1 – 2 dan 3 – 4

berlangsung secara isentropis dimana, P1 = P4 dan P2 = P3 maka

1 2 T T = k k P P ) 1 ( 1 2        = k k P P ) 1 ( 4 3        = 4 3 T T

...lit 1, hal 510

dimana rp adalah rasio tekanan,

1 2 P P

= rp =

4 3 P

P _{...lit 1, hal 510}

sehingga,

ηth Brayton = 1 -

           k k p r ) 1 ( 1

...lit 1, hal 510

Proses diatas merupakan proses secara teoritis. Pada kenyataannya terjadi

penyimpangan dari proses tersebut dimana proses inilah yang disebut proses

aktual. Proses aktual ini diakibatkan oleh :

a. Fluida kerja bukan merupakan gas ideal dengan panas spesifik konstan,

b. Laju aliran massa fluida kerja tidak konstan,

c. Proses yang terjadi di setiap komponen adiabatik,

d. Proses kompresi di dalam kompresor tidak berlangsung secara isentropik,

f. Proses pembakaran tidak berlangsung secara adiabatik serta tidak

menjamin terjadinya proses pembakaran sempurna

g. Terjadinya penurunan tekanan pada ruang bakar dan turbin.

Penyimpangan yang terjadi dapat dilihat pada gambar 2.9 :

Gambar 2.9. Diagram T-s siklus aktual

(sumber : lit 3, hal 37)

4.Efisiensi kompresor dan turbin

a. Efisiensi isentropik

Dengan menggunakan konsep enthalpy stagnasi atau temperatur untuk

memperoleh jumlah setiap perubahan dalam energi kinetik fluida diantara sisi

masuk dan buang. Untuk itu diperoleh efisiensi kompresor dan tubin dengan

menggunakan perbandingan temperatur stagnasi, yaitu :

Kompresor : ηc =

W W'

=

01 02

01 02'

T T

T T

 

Turbin : ηt = ' W W = ' 04 03 04 03 T T T T 

 _{...lit 2, hal 48}

Pada perhitungan siklus, nilai untuk ηc dan ηt nantinya akan diasumsikan.

Sedangkan temperatur ekivalen dari transfer kerja adalah untuk memberikan

perbandingan tekanan (ratio pressure), dengan persamaan

T02 – T01 =

                  1 ) 1 ( 01 02 01 k k C p P T

 ...lit 2, hal 49

dan,

T03 – T04 = ηt .T03

                  k k p p ) 1 ( 04 03/ 1

1 ...lit 2, hal 49

b. Efisiensi politropik

Dengan pertimbangan yang membawa kepada konsep politropic

(small-stage) efficiency yang didefenisikan sebagai efisiensi isentropik yang berkenaan

dengan tingkat dalam proses adalah konstan pada keseluruhan proses.

η∞c = Efisiensi politropik kompresor

η∞c = tan

`

kons dT

dT _

...lit 2, hal 51

tetapi : tan ) 1 ( kons P T k

k  ...lit 2, hal 51

Dimana dalam bentuk diferensial :

P dP k k T

dT` 1

Substitusikan dengan dT` dari persamaan sebelumnya maka : P dP k k T dT c 1   

 ...lit 2, hal 51 Dengan mengintegralkan antara masukan pada titik 1 dan keluaran pada titik 2

maka :

η∞c =

             1 2 ) 1 ( 1 2 ln ln T T P P k k

...lit 2, hal 51

Dan untuk efisiensi politropik turbin ;

η∞t = Efisiensi politropik turbin

dimana : k k t P P T T ) 1 ( 4 3 4 3          

...lit 2, hal 52

maka :





4 3

4

3 1 _log

log P P k k T T t          

Untuk turbin gas pada industri diambil p₀₁  p_a dan T , dimana

untuk gas buang turbin ke atmosfir luar akan diambil sama dengan Jika

nilai efisiensi isentropik yang diperoleh bervariasi dengan kompresi atau rasio

ekspansi, maka akan ditampilkan pada gambar 2.10 .

a

T 

01

04

Gambar 2.10. Grafik variasi nilai efisiensi isentropic turbin dan kompresor dengan

rasio tekanan untuk efisiensi politropik 85%

(sumber : lit 2, hal 52)

2.4. Ruang Bakar

Suatu reaksi kimia dimana suatu bahan bakar dioksidasi dan sejumlah

besar energi dilepaskan disebut pembakaran. Hal tersebut terjadi di dalam ruang

bakar atau combustion chamber. Pengoksidasi yang paling sering digunakan di

dalam proses pembakaran adalah udara karena pertimbangan udara dapat

diperoleh bebas dan siap tersedia. Kalor spesifik yang masuk (qin) pada ruang

bakar adalah gas hasil pembakaran. Pembakaran ini menaikkan temperatur gas

sekaligus menaikkan enthalpinya dan secara teoritis terjadi pada tekanan konstan.

Seperti yang telah disebutkan diatas udara dibutuhkan untuk reaksi stoikiometri

pembakaran yang dapat diperoleh dari persamaan umum

CxHy + nO2  aCO2 + bH2O

dimana :

2.5. Generator

Pada proses pembebanan arus bolak-balik unsur yang terlihat dalam konversi

energi daya adalah :

1. Daya nyata (V.I.cosφ) dalam Watt merupakan besaran yang terlibat dalam konversi daya

2. V.I.cosφ merupakan daya reaktif yang juga merupakan suatu kebutuhan yang harus dilayani. Daya reaktif hanya membebani biaya investasi bukan biaya

operasi

Beban membutuhkan daya reaktif karena :

1. Karakteristik beban itu sendiri yang tidak bisa dielakkan

2. Proses konversi daya di dalam alat itu sendiri.

Dari hal diatas disimpulkan bahwa daya yang harus disuplai oleh turbin

kepada generator harus dapat memenuhi kebutuhan daya nyata atau daya reaktif

seperti digambarkan pada gambar 2.11.

dimana :

PN = Daya berguna/Aktif P

PB = Daya semu

PE = Daya reaktif

φ

PB

PE

Gambar 2.11. Daya pada generator

Dalam hal transmisi daya dan putaran ke generator akan terjadi kerugian

mekanis. Sehingga daya yang dibutuhkan generator adalah daya semu

PB =

 cos

N

dimana :

Cosφ = Faktor daya Sedangkan daya reaktifnya yaitu :

PE =

m g B P   .

dimana : ηg = Efisiensi generator (0.98)

ηm = Efisiensi mekanis generator (0,9) 2.6. Laju Aliran Massa Udara

Dalam menentukan laju aliran massa udara dan bahan bakar maka keadaan

yang dihitung adalah pada temperatur rata–rata udara atmosfer yang dihisap

kompresor. Hal ini berguna untuk mendapatkan perbedaan daya keluaran sistem

agar tidak terlalu besar bila sistem bekerja pada temperatur udara atmosfer rendah

ataupun temperatur udara atmosfer tinggi.

Laju aliran massa udara dan bahan bakar dapat dihitung dengan

menggunakan prinsip kesetimbangan energi dan instalasi :

PE = PT - PK

PE = (( + ). WTa - . WKa

o a m o f m o a m dimana : = o a m K T a o o f E W W m m P           . 1 = o a

m





K T E W W FAR P   . 1

dimana :

o a

m = Laju aliran massa udara (kg/s)

= Laju aliran massa bahan bakar (kg/s) o

f

m

PT = Daya bruto turbin (kW)

WTa = Kerja turbin aktual (kJ/kg)

WKa = Kerja kompresor aktual (kJ/kg)

Dengan diperolehnya massa aliran fluida maka dapat diperoleh besaran

daya setiap komponen yaitu ;

1. Daya kompresor

PK = ( ). WK (MW)

o a

m

2. Daya turbin

PT = ( + ). WT (MW)

o a

m

o f

m

3. Panas yang disuplai ruang bakar

QRB = ( + ). Qin (MW)

o a

m

o f

BAB III

KAJIAN THERMODINAMIKA

Analisa thermodinamika yang dilakukan adalah menghitung temperatur

masuk kompresor (T1), temperatur keluar kompresor/masuk ruang bakar (T2),

temperatur keluar ruang bakar/masuk turbin (T3), temperatur keluar turbin (T4),

dan kerja-kerja yang terjadi pada siklus Brayton tersebut. Adapun diagram T–s

untuk siklus terbuka terlihat pada gambar 3.1:

3

T

q_in

Gambar 3.1. Diagram T – s siklus terbuka turbin gas

(Sumber : Lit 1. hal. 510)

Diasumsikan :

Temperatur udara luar (T1) adalah : 33 oC = 306 K dan pressure ratio (rp) yang

tidak jauh berbeda dengan kondisi aktual yaitu : 15

melalui tabel A-17 (Ideal Gas Properties of Air, Lit 1) diperoleh :

h1 = 306,22 kJ/kg

Berdasarkan persamaan di bawah ini :

2 T

=

k k

P ) 1 (

2 

   

=

k k

P ) 1 (

3 

   

= T3

...lit 1, hal 510

W_out

2

4

W_in

s

maka diperoleh : 1 2 T T = k k P P ) 1 ( 1 2      

 _{dimana : k = 1,4... lit 1, hal 510}

306

2 T

=

 

1,4 ) 1 4 , 1 ( 15 

T2 = 663,35 K

melalui tabel A-17 (Ideal Gas Properties of Air, Lit 1) diperoleh :

h2 = 674,04 kJ/kg

Berdasarkan data teoritis dari PLTG Paya Pasir, temperatur gas keluar

ruang bakar/masuk turbin (T3) adalah : 829 oC = 1102 K. Melalui tabel A-17

(Ideal Gas Properties of Air, Lit 1) diperoleh :

h3 = 1163,39 kJ/kg

Berdasarkan persamaan di bawah ini :

1 2 T T = k k P P ) 1 ( 1 2        = k k P P ) 1 ( 4 3        = 4 3 T T

...lit 1, hal 510

maka diperoleh :

4 3 T T = k k P P ) 1 ( 4 3       

dimana : k = 1,4... lit 1, hal 510

4

1102

T =

 

1,4 ) 1 4 , 1 ( 15 

T4 = 508,34 K

melalui tabel A-17 (Ideal Gas Properties of Air, Lit 1) diperoleh :

Proses 1 – 2 : Proses kompresi isentropik pada kompresor

WK = Cp (T2 – T1)

= h2 – h1...lit. 2, hal 38

= 674,04 kJ/kg – 306,22 kJ/kg = 367,82 kJ/kg

Proses 2 – 3 : Proses pembakaran pada tekanan konstan (isobar) dalam ruang

bakar

Qin = Cp (T3 – T2)

= h3 – h2...lit 1, hal 510

= 1163,39 kJ/kg – 674,04 kJ/kg = 489,35 kJ/kg

Proses 3 – 4 : Proses ekspansi isentropik pada turbin

WT = Cp (T3 – T4)

= h3 – h4...lit 2, hal 38

= 1163,39 kJ/kg – 511,61 kJ/kg = 651,78 kJ/kg

Proses 4 – 1 : Proses pembuangan kalor pada tekanan konstan

Qout = Cp (T4 – T1)

= h4 – h1...lit 1, hal 510

= 511,61 kJ/kg – 306,22 kJ/kg = 205,39 kJ/kg

Dari kerja spesifik yang terjadi pada setiap proses di atas maka dapat

diperoleh :

3.1. Kerja netto siklus (Wnett)

Wnett = Cp ( T3 – T4 ) - Cp ( T2 – T1 )

= WT - WK...lit 1, hal 516

3.2. Efisiensi siklus (ηth)

ηth = in nett Q W = ) ( ) ( ) ( 2 3 1 2 4 3 T T C T T C T T C p p p    

...lit 1, hal 510

= kg kJ kg kJ / 35 , 489 / 96 , 283

= 0.58 = 0.58 x 100 % = 58 %

3.3. Pressure Ratio (rp)

Karena proses 1-2 dan 3-4 berlangsung secaraisentropik (P1 = P4 ; P2 = P3)

Dimana :

 P1 = P4 = 1.013 bar = Tekanan barometer atau tekanan udara luar

 k = 1,4 = Harga perbandingan panas spesifik udara pada temperatur kamar

1 2 T T = k k P P ) 1 ( 1 2        = k k P P ) 1 ( 4 3        = 4 3 T T

...lit 1, hal 510

Maka rasio tekanan (rp) adalah :

1 2 P P

= rp =

4 3 P P

...lit 1, hal 510

15 = bar P 013 . 1 2

P2 = 15,19 bar = P3

Sehingga : ηth Brayton = 1 -

           k k p r ) 1 (

1 _{...lit 1, hal 510}

ηth Brayton = 1 -

           4 , 1 ) 1 4 , 1 ( 15 1

3.4. Efisiensi kompresor dan turbin

a. Efisiensi isentropik

Efisiensi kompresor (ηC)dapat diperoleh dari persamaan ;

T02 – T01 =

                  1 ) 1 ( 01 02 01 k k C p P T

 ...lit 2, hal 48

663,35 K – 306 K =

                    1 013 . 1 19 , 15

306 1,4

) 1 4 , 1 ( bar bar C 

357,35 K =

 

     _ 1 15 306 4 , 1 ) 1 4 , 1 ( C K 

357,35 K = 306



2.161



C K  C  = K K 35 , 357 96 , 354 C

 = 0.99 = 0.99 x 100 % = 99 %

Efisiensi turbin (ηt) dapat diperoleh dari persamaan ;

T03 – T04 = ηt .T03

                  k k p p ) 1 ( 04 03/ 1

1 ...lit 2, hal 49

1102 K – 508,34 K= ηt .1102 K

                  333 , 1 ) 1 333 , 1 ( 013 . 1 / 19 , 15 1 1 bar bar

593,66 K = ηt .1102 K



10.50



t  = K K 66 , 593 551

b. Efisiensi politropik

η∞c = Efisiensi politropik kompresor ; dimana k = 1.4 ...lit 2, hal 57

η∞c =

             1 2 ) 1 ( 1 2 ln ln T T P P k k

...lit 2, hal 51

η∞c =

 

       K K 306 35 , 663 ln 15

ln 1,4

) 1 4 , 1 (

η∞c = 17_ln2. 16 . 2 ln

η∞c = _0.774 770 . 0

η∞c = 0.99 = 0.99 x 100 % = 99 %

sedangkan :

η∞t = Efisiensi politropik turbin ; dimana k = 1,333 ...lit 2, hal 57





4 3

4

3 1 _log

log P P k k T T t          





15 log 333 , 1 1 333 , 1 34 , 508 1102

log _ 

     t K K _

17log2,16_t.0.249.1.

η∞t = 0.88

BAB IV

ANALISA PERBANDINGAN PERFORMANSI TEORITIS DAN AKTUAL

4.1. Analisa Performansi Teoritis

Berikut akan dilakukan analisa performansi secara teoritis pada turbin gas

TM 2500 PLTG Paya Pasir. Analisa teoritis tersebut menggunakan data awal

yaitu temperatur udara luar (T1) yang sama dengan data yang diperoleh dari data

operasional turbin gas PLTG Paya Pasir pada hari senin tanggal 09 Februari 2009

pukul 12.00 WIB, 14.00 WIB, 16.00 WIB, 18.00 WIB, dan 20.00 WIB.

Pada Pukul 12.00 WIB

Temperatur udara luar (T1) adalah : 33 oC = 306 K dan diasumsikan

pressure ratio (rp) yang tidak jauh berbeda dengan kondisi aktual yaitu : 15.

Melalui tabel A-17 (Ideal Gas Properties of Air, Lit 1) diperoleh h1 = 306,22 kJ/kg

Berdasarkan persamaan di bawah ini :

1 2 T T = k k P P ) 1 ( 1 2        = k k P P ) 1 ( 4 3        = 4 3 T T

...lit 1, hal 510

maka diperoleh :

1 2 T T = k k P P ) 1 ( 1 2      

 _{dimana : k = 1,4... lit 1, hal 510}

306

2 T

=

 

1,4 ) 1 4 , 1 ( 15 

T2 = 663,35 K

Berdasarkan data teoritis dari PLTG Paya Pasir, temperatur gas keluar

ruang bakar/masuk turbin (T3) adalah : 829 oC = 1102 K. Melalui tabel A-17

(Ideal Gas Properties of Air, Lit 1) diperoleh :

h3 = 1163,39 kJ/kg

Berdasarkan persamaan di bawah ini :

1 2 T T = k k P P ) 1 ( 1 2        = k k P P ) 1 ( 4 3        = 4 3 T T

...lit 1, hal 510

maka diperoleh :

4 3 T T = k k P P ) 1 ( 4 3       

dimana : k = 1,4... lit 1, hal 510

4

1102

T =

 

4 , 1 15 ) 1 4 , 1 ( 

T4 = 508,34 K

melalui tabel A-17 (Ideal Gas Properties of Air, Lit 1) diperoleh :

h4 = 511,61 kJ/kg

Proses 1 – 2 : Proses kompresi isentropik pada kompresor

WK = Cp (T2 – T1)

= h2 – h1...lit. 2, hal 38

= 674,04 kJ/kg – 306,22 kJ/kg = 367,82 kJ/kg

Proses 2 – 3 : Proses pembakaran pada tekanan konstan (isobar) dalam ruang

bakar

Qin = Cp (T3 – T2)

= h3 – h2...lit 1, hal 510

Proses 3 – 4 : Proses ekspansi isentropik pada turbin

WT = Cp (T3 – T4)

= h3 – h4...lit 2, hal 38

= 1163,39 kJ/kg – 511,61 kJ/kg = 651,78 kJ/kg

Proses 4 – 1 : Proses pembuangan kalor pada tekanan konstan

Qout = Cp (T4 – T1)

= h4 – h1...lit 1, hal 510

= 511,61 kJ/kg – 306,22 kJ/kg = 205,39 kJ/kg

Dari kerja spesifik yang terjadi pada setiap proses di atas maka dapat

diperoleh :

4.1.a. Kerja netto siklus (Wnett)

Wnett = Cp ( T3 – T4 ) - Cp ( T2 – T1 )

= WT - WK...lit 1, hal 516

= 651,78 kJ/kg – 367,82 kJ/kg

= 283,96 kJ/kg

4.1.b. Efisiensi siklus (ηth)

ηth = in nett Q W = ) ( ) ( ) ( 2 3 1 2 4 3 T T C T T C T T C p p p    

...lit 1, hal 510

= kg kJ kg kJ / 35 , 489 / 96 , 283

4.1.c. Pressure Ratio (rp)

Karena proses 1-2 dan 3-4 berlangsung secara isentropik (P1 = P4 ; P2 = P3)

Dimana :

 P1 = P4 = 1,013 bar = Tekanan barometer atau tekanan udara luar

 k = 1,4 = Harga perbandingan panas spesifik udara pada temperatur kamar

1 2 T T = k k P P ) 1 ( 1 2        = k k P P ) 1 ( 4 3        = 4 3 T T

...lit 1, hal 510

Maka rasio tekanan (rp) adalah :

1 2 P P

= rp =

4 3 P P

...lit 1, hal 510

15 = bar P 013 . 1 2

P2 = 15,19 bar = P3

Sehingga

ηth Brayton = 1 -

           k k p r ) 1 ( 1

...lit 1, hal 510

ηth Brayton = 1 -

           4 , 1 ) 1 4 , 1 ( 15 1

4.1.d. Efisiensi kompresor dan turbin

a. Efisiensi isentropik

Efisiensi kompresor (ηC)dapat diperoleh dari persamaan ;

T02 – T01 =

                  1 ) 1 ( 01 02 01 k k C p P T

 ...lit 2, hal 48

663,35 K – 306 K =

                    1 013 . 1 19 , 15

306 1,4

) 1 4 , 1 ( bar bar C 

357,35 K =

 

     _ 1 15 306 4 , 1 ) 1 4 , 1 ( C K 

357,35 K = 306



2.161



C K  C  = K K 35 , 357 96 , 354 C

 = 0,99 = 0,99 x 100 % = 99 %

Efisiensi turbin (ηt) dapat diperoleh dari persamaan ;

T03 – T04 = ηt .T03

                  k k p p ) 1 ( 04 03/ 1

1 ...lit 2, hal 49

1102 K – 508,34 K= ηt .1102 K

                  333 , 1 ) 1 333 , 1 ( 013 . 1 / 19 , 15 1 1 bar bar

593,66 K = ηt .1102 K



10,50



t  = K K 66 , 593 551

b. Efisiensi politropik

η∞c = Efisiensi politropik kompresor ; dimana k = 1,4 ...lit 2, hal 57

η∞c =

             1 2 ) 1 ( 1 2 ln ln T T P P k k

...lit 2, hal 51

η∞c =

 

       K K 306 35 , 663 ln 15

ln 1,4

) 1 4 , 1 (

η∞c = 17_ln2, 16 , 2 ln

η∞c = _0,774 770 , 0

η∞c = 0,99 = 0,99 x 100 % = 99 %

sedangkan :

η∞t = Efisiensi politropik turbin ; dimana k = 1,333 ...lit 2, hal 57





4 3

4

3 1 _log

log P P k k T T t          





15 log 333 , 1 1 333 , 1 34 , 508 1102

log _ 

     t K K _

17log2,16_t.0.249.1,

η∞t = 0,88

4.1.d. Ruang bakar

Bahan bakar yang digunakan pada unit pembangkit nomor 6 turbin gas

PLTG Paya Pasir adalah solar (C16H34). Untuk C16H34 dengan nilai ON-30, dan

kondisi kandungan udara terdiri dari 21 % O2 + 79 % N2. Reaksi stoikometri

dengan kondisi udara pembakar 21 % O2 + 79 % N2 dengan aditif C10H11 adalah

sebagai berikut :

0,3 C16H34 + 0,7 C10H11 + 0,21 O2 + 0,79 N2 a CO2 + b H2O + c N2

0,3 C16H34 + 0,7 C10H11 + 0,21 O2 + 0,79 N2 a CO2 + b H2O+ 0,79 N2

0,3 C16H34 + 0,7 C10H11 + 0,21 O2 + 0,79N2 11,8CO2+8,95H2O+0,79N2

0,3C16H34 + 0,7C10H11 + 16,275O2 + 0,79N2 11,8CO2+8,95H2O+0,79N2

B. bakar udara

Sehingga rasio udara/bahan bakar (AFR) adalah :

AFR =

34 16 2 2 3 , 0 79 , 0 275 , 16 H C N O  = ) 34 , 1 ( 3 , 0 ) 16 , 12 ( 3 , 0 ) 2 , 14 ( 79 , 0 ) 2 , 16 ( 275 , 16   = 05 , 4 873 , 274

AFR = 67,68

maka :

AFR = 67,68 kg udara / kg bahan bakar

4.1.f. Generator

P

φ

PB

PE

Gambar 4.1. Daya pada generator

dimana :

PN = Daya berguna

PB = Daya semu

PE = Daya reaktif

Dalam hal transmisi daya dan putaran ke generator akan terjadi kerugian

mekanis sehingga daya yang dibutuhkan generator adalah daya semu.

PB =

 cos

N

P

dimana :

= Faktor daya = 0,90



cos

PN = Daya berguna/Daya Aktif = 21,46 MW

maka :

PB =

 cos

N

P

PB = Daya semu =

90 , 0 46 ,

21 MW

maka :

PE = P_B2 P_N2

= 23,842 21,462

= 1028,88

PE = Daya reaktif = 32,07 MW

4.1.g. Laju aliran massa udara

Laju aliran massa udara dan bahan bakar dapat dihitung dengan

menggunakan prinsip kesetimbangan energi dan instalasi :

PE = PT - PK

PE = (( + ). WTa - . WKa

o a m o f m o a m dimana : = o a m K T a o o f E W W m m P           . 1 = o a

m





K T E W W FAR P   . 1

Maka laju aliran massa udara adalah :

= o

a

m

_

_

82 , 367 78 , 651 . 014 , 0 1 10 . 07 , 32 3   = o a m 08 , 293 32070

= 109,42 kg/s o

a

Laju aliran massa bahan bakar dapat dihitung dengan persamaan :

o f

m = FAR .

o a

m

o f

m = 0.014 . 109,42 kg/s = 1.53 kg/s

Dengan diperolehnya massa aliran fluida maka dapat diperoleh besaran

daya setiap komponen yaitu ;

4. Daya kompresor :

PK = (

o

). WK = 109,42 kg/s . 367,82 kJ/kg

a

m

= 40,246 MW

5. Daya turbin :

PT = ( + ). WT = (109,42 kg/s + 1.53 kg/s) . 651,78 kJ/kg

o a

m

o f

m

= 72,314 MW

6. Panas yang disuplai ruang bakar :

QRB = ( + ). Qin = (109,42 kg/s + 1.53 kg/s) . 489,35 kJ/kg

o a

m

o f

m

4.2. Analisa Performansi Aktual

Berikut akan dilakukan analisa performansi secara aktual pada turbin gas

TM 2500 PLTG Paya Pasir. Penganalisaan ini dilakukan berdasarkan data-data

yang diambil dari unit pembangkit nomor 6 turbin gas PLTG Paya Pasir pada hari

senin 09 Februari 2009 pukul 12.00 WIB, 14.00 WIB, 16.00 WIB, 18.00 WIB,

dan 20.00 WIB (data terlampir).

Gambar 4.2. Diagram T – s siklus turbin gas

(sumber : lit 3, hal 37)

Keterangan gambar :

Qin = Panas masuk

Qout = Panas keluar

Win = Kerja kompresor

Wout = Kerja turbin

= 1`

Berikut data-data yang diambil dari unit pembangkit 6 turbin gas PLTG

Paya Pasir pada hari senin 09 Februari 2009 khusus untuk pukul 12.00 WIB.

T1` = Temperatur udara masuk kompresor

= 91,2 oF = 33 oC = 306 K

T2` = Temperatur udara keluar kompresor

= Temperatur udara masuk ruang bakar

= 844 oF = 451 oC = 724 K

T3` = Temperatur gas keluar ruang bakar

= Temperatur gas masuk turbin

= 1525 oF = 829 oC = 1102 K

T4` = Temperatur gas keluar turbin

= 662 oF = 350 oC = 623 K

Berdasarkan temperatur yang tersedia maka entalpi (h) dapat diperoleh

melalui tabel A-17 (Ideal-gas properties of air).

T1` = 306 K ; h1` = 306,22 kJ/kg

T2` = 724 K ; h2` = 739,14 kJ/kg

T3` = 1102 K ; h3` = 1163,39 kJ/kg

T4` = 623 K ; h4` = 644,73 kJ/kg

Proses 1` – 2` : Proses kompresi isentropik pada kompresor

WK` = Cp (T2` – T1`) ...lit 2, hal 38 = h2` – h1`

Proses 2` – 3` : Proses pembakaran pada tekanan konstan (isobar) dalam ruang

bakar

Qin` = Cp (T3`– T2`) ...lit 1, hal 150 = h3` – h2`

= 1163,39 kJ/kg – 739,14 kJ/kg = 424,25 kJ/kg

Proses 3` – 4` : Proses ekspansi isentropik pada turbin

WT` = Cp (T3` – T4`<sub>) ...lit 2, hal 38</sub> = h3`– h4`

= 1163,39 kJ/kg – 644,73 kJ/kg = 518,66 kJ/kg

Proses 4` – 1` : Proses pembuangan kalor pada tekanan konstan

Qout` = Cp (T4` – T1`<sub>) ...lit 1, hal 510</sub> = h4` – h1`

= 644,73 kJ/kg – 306,22 kJ/kg = 338,51 kJ/kg

Dari kerja spesifik yang terjadi pada setiap proses di atas maka dapat

diperoleh :

4.2.a. Kerja netto siklus (Wnett`) :

Wnett` = Cp( T3` – T4` ) - Cp ( T2` – T1` )...lit 1, hal 516

= WT` - WK`

= 518,66 kJ/kg – 432,92 kJ/kg

= 85,74 kJ/kg

4.2.b. Efisiensi siklus (ηth)

ηth = _`

`

nett

Q W

=

) (

) (

) (

` `

` 1 ` 2 `

4 ` 3

T T C

T T C T T

C_{p p}



 



= kg kJ kg kJ / 25 , 424 / 74 , 85

= 0,20 = 0,20 x 100 % = 20 %

4.2.c. Pressure Ratio (rp)

Karena proses 1-2 dan 3-4 berlangsung secaraisentropik (P1`= P4` ; P2` =

P3`)

dimana :

 P1` = P4` = 1,013 bar = Tekanan barometer atau tekanan udara luar

 P2`= P3`= 14,98 bar = Tekanan udara keluar kompresor

 k = 1.4 = Harga perbandingan panas spesifik udara pada temperatur kamar

` 1 ` 2 T T = k k P P ) 1 ( ` 1 ` 2          = k k P P ) 1 ( ` 4 ` 3          = <sub>`</sub> 4 ` 3 T T

...lit 1, hal 510

Maka rasio tekanan (rp) adalah :

` 1 ` 2 P P

= rp = _`

4 ` 3

P P

...lit 1, hal 510

rp =

bar bar 013 , 1 98 , 14

rp = 14,78

Sehingga

ηth Brayton = 1 -

           k k p r ) 1 ( 1

ηth Brayton = 1 -

           4 , 1 ) 1 4 , 1 ( 78 , 14 1 η

4.2.d. Efisiensi kompresor dan turbin

a. Efisiensi isentropik

Efisiensi kompresor (ηC)dapat diperoleh dari persamaan ;

T02` – T01` =

                    1 ) 1 ( ` 01 ` 02 ` 01 k k C p P T 

724 K – 306 K =

                    1 013 . 1 98 . 14

306 1,4

) 1 4 , 1 ( bar bar C 

418 K = _





 _

 1 78 , 14 306 4 , 1 ) 1 4 , 1 ( C K 

418 K = 306



2,151



C K  C  = K K 418 9 , 351 C

 = 0,84 = 0,84 x 100 % = 84 %

Efisiensi turbin (ηt)dapat diperoleh dari persamaan ;

T03` – T04` = ηt .T03`

                    k k p p ) 1 ( ` 04 ` 03 / 1

1 dimana k = 1,333

...lit 1, hal 510

...lit 2, hal 49

1102 K – 623 K= ηt .1102 K

                  333 , 1 ) 1 333 , 1 ( 013 , 1 / 98 , 14 1 1 bar bar

479 K = ηt .1102 K



10,51



t  = K K 98 , 539 479

b. Efisiensi politropik

η∞c = Efisiensi politropik kompresor ; dimana k = 1,4

η∞c =

             ` 1 ` 2 ) 1 ( ` 1 ` 2 ln ln T T P P k k

η∞c =







K _K



306 724 ln 78 , 14

ln 1,333

) 1 333 , 1 ( 

η∞c = 36_ln2, 15 , 2 ln

η∞c = _0,858 765 , 0

η∞c = 0,89 = 0,89 x 100 % = 89 %

sedangkan :

η∞t = Efisiensi politropik turbin ; dimana k = 1,333

...lit 2, hal 57

...lit 2, hal 51

...lit 2, hal 57





` 4 ` 3 ` 4 ` 3 log 1 log P P k k T T t            





78 , 14 log 333 , 1 1 333 , 1 623 1102

log _ 

     t K K _

16log1,768t.0,249.1,

η∞t = 0,85

4.2.e. Ruang bakar

Bahan bakar yang digunakan pada unit pembangkit nomor 6 turbin gas

PLTG Paya Pasir adalah solar (C16H34). Untuk C16H34 dengan nilai ON-30, dan

kondisi kandungan udara terdiri dari 21 % O2 + 79 % N2. Reaksi stoikometri

dengan kondisi udara pembakar 21 % O2 + 79 % N2 dengan aditif C10H11 adalah

sebagai berikut :

0,3 C16H34 + 0,7 C10H11 + 0,21 O2 + 0,79 N2 a CO2 + b H2O + c N2

0,3 C16H34 + 0,7 C10H11 + 0,21 O2 + 0,79 N2 a CO2 + b H2O+ 0,79 N2

0,3 C16H34 + 0,7 C10H11 + 0,21 O2 + 0,79N2 11,8CO2+8,95H2O+0,79N2

0,3C16H34 + 0,7C10H11 + 16,275O2 + 0.79N2 11,8CO2+8,95H2O+0,79N2

B. bakar udara

Untuk siklus aktual faktor kelebihan udara atau excess air (λ) diperoleh

dari grafik. Dimana pada kondisi temperatur gas masuk turbin (T3 = 1102 K)

harga λ = 3.0 (Fritz Dietze, Turbin Pompa dan Kompresor, hal 171).

maka :

λ =

teo teo akt

AFR AFR

AFR 

3,0 =

68 , 67

68 . 67



akt

AFR

AFRakt = 203,04 – 67,68 = 135,36

AFRakt = 135,36 kg udara/kg bahan bakar

4.2.f. Generator

P

φ

PB

PE

Gambar 4.3. Daya pada generator

dimana :

PN = Daya berguna/Aktif

PB = Daya semu

PE = Daya reaktif

Dalam hal transmisi daya dan putaran ke generator akan terjadi kerugian

mekanis sehingga daya yang dibutuhkan generator adalah daya semu.

PB =

 cos

N

P

dimana :

= Faktor daya = 1,00



cos

PN = Daya berguna/Daya aktif = 16,52 MW

maka :

PB =

 cos

N

P

PB = Daya semu

= 00 , 1

52 , 16

= 16,52 MW

maka :

PE = P_B2 P_N2

= 16,522 16,522 = 545,82

PE = Daya reaktif = 23,36 MW

4.2.g. Laju aliran massa udara

Laju aliran massa udara dan bahan bakar dapat dihitung dengan

menggunakan prinsip kesetimbangan energi dan instalasi :

PE = PT - PK

PE = (( + ). WTa - . WKa

o a m o f m o a m dimana : = o a m K T a o o f E W W m m P           . 1 = o a

m





K T E W W FAR P   . 1

Maka laju aliran massa udara adalah :

= o a m





` ` .

1 _{akt T K}

E W W FAR P   = o a m 92 , 432 66 , 518 ). 0073 , 0 1 ( 10 . 36 , 23 3   = o a m 36 , 86 23360

Laju aliran massa bahan bakar dapat dihitung dengan persamaan :

o f

m = FAR .

o a

m

o f

m = 0,0073 . 270,5 kg/s = 1,97 kg/s

Dengan diperolehnya massa aliran fluida maka dapat diperoleh besaran

daya setiap komponen yaitu ;

7. Daya kompresor :

PK = (

o

). WK = 270,5 kg/s . 432,92 kJ/kg

a

m

= 117,104 MW

8. Daya turbin :

PT = ( + ). WT = (270,5 kg/s + 1,97 kg/s) . 518,66 kJ/kg

o a

m

o f

m

= 141,319 MW

9. Panas yang disuplai ruang bakar :

QRB = ( + ). Qin = (270,5 kg/s + 1,97 kg/s) . 424,25 kJ/kg

o a

m

o f

m

Dengan cara perhitungan yang sama akan diperoleh hasil analisa performansi teoritis untuk pukul 14.00 wib, 16.00 wib, 18.00 wib,

dan 20.00 wib. Hasil perhitungan tersebut dapat dilihat pada tabel 4.1, tabel 4.2, dan tabel 4.3.

Wk (kJ/kg)

WT (kJ/kg)

Qin (kJ/kg)

Qout (kJ/kg)

Waktu T1

(K)

T2 (K)

T3 (K)

T4 (K)

h1 (kJ/kg)

h2 (kJ/kg)

h3 (kJ/kg)

h4 (kJ/kg)

(h2 – h1) (h3 – h4) (h3 – h2) (h4 – h1)

Pukul 12.00 Wib 306 663,35 1102 508,34 306,22 674,04 1163,39 511,61 367,82 651,78 489,35 205,39

Pukul 14.00 wib 307 665,52 1102 508,04 307,22 676,35 1163,39 511,61 369,13 651,78 487,04 204,39

Pukul 16.00 wib 307 665,52 1102 508,04 307,22 676,35 1163,39 511,61 369,13 651,78 487,04 204,39

Pukul 18.00 wib 305 661,17 1102 508,04 305,22 671,71 1163,39 511,61 366,49 651,78 491,68 206,39

Pukul 20.00 wib 304 659,01 1102 508,04 304,21 669,41 1163,39 511,61 365,20 651,78 493,98 207,40

Wnett (kJ/kg) th (%) rp Waktu

(WT – WK)

P1 = P4 (bar)

P2 = P3

(bar) c (%) t (%)

∞c

(%) ∞t (%)

Pukul 12.00 wib 283,96 58 1,013 15,19 15 99 92 99 88

Pukul 14.00 wib 282,65 58 1,013 15,19 15 99 92 99 88

Pukul 16.00 wib 282,65 58 1,013 15,19 15 99 92 99 88

Pukul 18.00 wib 285,29 58 1,013 15,19 15 99 92 99 88

Pukul 20.00 wib 286,58 58 1,013 15,19 15 99 92 99 88

Tabel 4.2. Hasil analisa performansi teoritis PLTG Paya Pasir untuk pukul 12.00 WIB, 14.00 WIB, 16.00 WIB, 18.00 WIB, dan

PB

Tabel 4.3. Hasil analisa performansi teoritis PLTG Paya Pasir untuk pukul 12.00 WIB, 14.00 WIB, 16.00 WIB, 18.00 WIB, dan

20.00 WIB.

PE (kg/s) (kg/s) PK (MW) PT (MW) QRB (MW)

Waktu PN

(MW) Cos φ (FAR .

) .WK)

( a + f) . WT

( a + f) . Qin

Pukul 12.00 wib 21,46 0,90 23,84 32,07 109,42 1,53 40,246 72,314 54,293

Pukul 14.00 wib 21,46 0,90 23,84 32,07 111,89 1,56 41,301 73,944 55,254

Pukul 16.00 wib 21,46 0,90 23,84 32,07 111,89 1,56 41,301 73,944 55,254

Pukul 18.00 wib 21,46 0,90 23,84 32,07 110,86 1,55 40,629 73,266 55,269

Dengan cara perhitungan yang sama akan diperoleh hasil analisa performansi aktual untuk pukul 14.00 WIB, 16.00 WIB, 18.00

WIB, dan 20.00 WIB. Hasil perhitungan tersebut dapat dilihat pada tabel 4.4, tabel 4.5, dan tabel 4.6.

Wk (kJ/kg)

WT (kJ/kg)

Qin (kJ/kg)

Qout (kJ/kg)

Waktu T1

(K) T2 (K)

T3 (K)

T4 (K)

h1 (kJ/kg)

h2 (kJ/kg)

h3 (kJ/kg)

h4 (kJ/kg)

(h2 – h1) (h3 – h4) (h3 – h2) (h4 – h1)

Pukul 12.00

WIB 306 724 1102 623 306,22 739,14

1163,3

9 644,73 432,92 518,66 424,25 338,51

Pukul 14.00

WIB 307 725 1102 623 307,22 740,22

1163,3

9 644,73 433 518,66 423,17 337,51

Pukul 16.00

WIB 307 723 1102 623 307,22 738,06

1163,3

9 644,73 430,86 518,66 425,33 337,51

Pukul 18.00

WIB 305 722 1102 623 305,22 736,98

1163,3

9 644,73 431,76 518,66 426,41 339,51

Pukul 20.00

WIB 304 723 1102 623 304,21 738,06

1163,3

9 644,73 433,85 518,66 425,33 340,52

Wnett (kJ/kg) th (%) rp Waktu

(WT – WK)

P1 = P4 (bar)

P2 = P3

(bar) c (%) t (%) ∞c (%) ∞t (%)

Pukul 12.00 WIB 85,74 20 1,013 14,98 14,78 84 88 89 85

Pukul 14.00 WIB 85,66 20 1,013 14,94 14,74 84 88 89 85

Pukul 16.00 WIB 87,82 20 1,013 14,83 14,63 85 88 89 85

Pukul 18.00 WIB 86,9 20 1,013 15,13 14,93 85 86 89 84

Pukul 20.00 WIB 84,81 19 1,013 15,27 15,07 85 88 89 84

Tabel 4.6. Hasil analisa performansi aktual PLTG Paya Pasir untuk pukul 12.00 WIB, 14.00 wib, 16.00 wib, 18.00 wib, dan 20.00 WIB.

PB (Watt) PE (Watt) (kg/s) (kg/s) PK (MW) PT (MW) QRB (MW)

Waktu PN

(MW) Cos φ (FAR .

) .WK)

( a + f) . WT

( a + f) . Qin

Pukul 12.00 WIB 16,52 1,00 16,52 23,36 270,50 1,97 117,104 141,319 115,595

Pukul 14.00 WIB 16,38 0,98 16,71 23,39 271,07 1,97 117,373 141,319 115,301

Pukul 16.00 WIB 16,24 0,99 16,40 23,08 260,90 1,90 112,406 141,319 115,889

Pukul 18.00 WIB 16,77 1,00 16,77 23,71 270,86 1,97 116,946 141,319 116,183

Berdasarkan analisa terhadap data teoritis dan data aktual yang telah

dilakukan terdapat perbedaan antara harga teoritis dan aktual. Dari tabel 4.1

sampai tabel 4.6 dapat dilihat bahwa harga effesiensi thermal ( th), effesiensi

isentropik kompresor ( c), effesiensi isentropik turbin ( t), effesiensi politropik

kompresor ( _∞c), dan effesiensi politropik turbin ( ∞t) teoritis lebih besar

daripada aktual.

Melalui persamaan untuk menghitung effesiensi thermal ( th) ;

ηth, Brayton = in nett Q W = ) ( ) ( ) ( 2 3 1 2 4 3 T T C T T C T T C p p p    

...lit 1, hal 510

persamaan untuk menghitung effesiensi isentropik kompresor ( c) ;

T02 – T01 =

                  1 ) 1 ( 01 02 01 k k C p P T

 ...lit 2, hal 49

persamaan untuk menghitung effesiensi isentropik turbin ( t) ;

T03 – T04 = ηt .T03

                  k k p p ) 1 ( 04 03/ 1

1 ...lit 2, hal 49

persamaan untuk menghitung effesiensi politropik kompresor ( _∞c) ;

η∞c =

             1 2 ) 1 ( 1 2 ln ln T T P P k k

...lit 2, hal 51

persamaan untuk menghitung effesiensi isentropik turbin ( _∞t) ;





4 3

4

3 1 _log

log P P k k T T t         

 ...lit 2, hal 52 Berdasarkan persamaan-persamaan diatas, dapat dilihat

kompresor ( c), effesiensi isentropik turbin ( t), effesiensi politropik kompresor

( _∞c), dan effesiensi politropik turbin ( _∞t) sangat dipengaruhi oleh harga-harga T1, T2, T3, T4, P1, P2, P3, P4.

Melalui tabel 4.1 dan tabel 4.4 dapat dilihat bahwa harga temperatur udara

keluar kompresor teoritis (T2) dan temperatur gas keluar turbin teoritis (T4) lebih

rendah dibandingkan temperatur udara keluar kompresor aktual (T2`) dan

temperatur gas keluar turbin aktual (T4`). Adanya perbedaan antara harga pressure

ratio teoritis (rp) dengan harga pressure ratio aktual (rp`) juga mempengaruhi harga

effesiensi thermal ( th), effesiensi isentropik kompresor ( c), effesiensi isentropik

turbin ( t), effesiensi politropik kompresor ( ∞c), dan effesiensi politropik turbin

( ∞t) tersebut. Semakin besar harga pressure ratio (rp) maka harga effesiensi

thermal ( th), effesiensi isentropik kompresor ( c), effesiensi isentropik turbin

( t), effesiensi politropik kompresor ( ∞c), dan effesiensi politropik turbin ( ∞t) akan semakin naik pula.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisa yang telah dilakukan, maka dapat diambil

kesimpulan sebagai berikut :

1. Berdasarkan analisa teoritis harga effesiensi thermal ( th) adalah 58 %

sedangkan berdasarkan analisa aktual harga effesiensi thermal adalah 20 %

2. Berdasarkan analisa teoritis harga effesiensi isentropik kompresor ( c)

adalah 99 % sedangkan berdasarkan analisa aktual harga effesiensi

isentropik kompresor adalah 84 %

3. Berdasarkan analisa teoritis harga effesiensi isentropik turbin ( t) adalah

92 % sedangkan berdasarkan analisa aktual harga effesiensi isentropik

turbin adalah 88 %

4. Berdasarkan analisa teoritis harga effesiensi politropik kompresor ( _∞c)

adalah 99 % sedangkan berdasarkan analisa aktual harga effesiensi

politropik kompresor adalah 89 %

5. Berdasarkan analisa teoritis harga effesiensi politropik turbin ( _∞t) adalah

88 % sedangkan berdasarkan analisa aktual harga effesiensi politropik

5.2. Saran

1. Sebaiknya turbin gas TM 2500 PLTG Paya Pasir dioperasikan sesusai

dengan standard yang telah ditetapkan oleh perusahaan agar menghasilkan

effesiensi yang tinggi

2. Sebaiknya perawatan terhadap turbin gas TM 2500 PLTG Paya Pasir

dilakukan secara teratur dan sesuai dengan standard agar tetap

DAFTAR PUSTAKA

1. Boles A. Michael, Cengel A. Yunus. Thermodynamics An Engineering Approach, 3rd editon, McGraw Hill Companies, New York, 1998.

2.Saravanamutoo HIH, Rogers GFC, Cohen H. Gas Turbine Theory, 4th edition. Longman Group Limited, England, 1996.

3. Harman. T. C. Richard, Gas Turbine Enggineering, 1st edition. The Macmillan Press LTD, Hongkong, 1981.

4. Arismunandar Wiranto, Penggerak Mula Turbin, Edisi kedua. Bandung, 1988.

5. Dietze Fritz, Turbin Pompa dan Kompresor, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1990.

Berdasarkan analisa terhadap data teoritis dan data aktual yang telah dilakukan terdapat perbedaan antara harga teoritis dan aktual. Dari tabel 4.1 sampai tabel 4.6 dapat dilihat bahwa harga effesiensi thermal ( th), effesiensi isentropik kompresor ( c), effesiensi isentropik turbin ( t), effesiensi politropik kompresor ( _∞c), dan effesiensi politropik turbin ( ∞t) teoritis lebih besar daripada aktual.

Melalui persamaan untuk menghitung effesiensi thermal ( th) ; ηth, Brayton =

in nett Q W = ) ( ) ( ) ( 2 3 1 2 4 3 T T C T T C T T C p p p    

...lit 1, hal 510

persamaan untuk menghitung effesiensi isentropik kompresor ( c) ;

T02 – T01 =

                  1 ) 1 ( 01 02 01 k k C p P T

 ...lit 2, hal 49

persamaan untuk menghitung effesiensi isentropik turbin ( t) ;

T03 – T04 = ηt .T03

                  k k p p ) 1 ( 04 03/ 1

1 ...lit 2, hal 49

persamaan untuk menghitung effesiensi politropik kompresor ( _∞c) ;

η∞c =

             1 2 ) 1 ( 1 2 ln ln T T P P k k

...lit 2, hal 51

persamaan untuk menghitung effesiensi isentropik turbin ( _∞t) ;





4 3 4

3 1 _log

log P P k k T T t         

 ...lit 2, hal 52

Berdasarkan persamaan-persamaan diatas, dapat dilihat bahwasanya besarnya harga effesiensi thermal ( th), effesiensi isentropik

kompresor ( c), effesiensi isentropik turbin ( t), effesiensi politropik kompresor ( _∞c), dan effesiensi politropik turbin ( _∞t) sangat dipengaruhi oleh harga-harga T1, T2, T3, T4, P1, P2, P3, P4.

Melalui tabel 4.1 dan tabel 4.4 dapat dilihat bahwa harga temperatur udara keluar kompresor teoritis (T2) dan temperatur gas keluar turbin teoritis (T4) lebih rendah dibandingkan temperatur udara keluar kompresor aktual (T2`) dan temperatur gas keluar turbin aktual (T4`). Adanya perbedaan antara harga pressure ratio teoritis (rp) dengan harga pressure ratio aktual (rp`) juga mempengaruhi harga effesiensi thermal ( th), effesiensi isentropik kompresor ( c), effesiensi isentropik turbin ( t), effesiensi politropik kompresor ( ∞c), dan effesiensi politropik turbin ( ∞t) tersebut. Semakin besar harga pressure ratio (rp) maka harga effesiensi thermal ( th), effesiensi isentropik kompresor ( c), effesiensi isentropik turbin ( t), effesiensi politropik kompresor ( ∞c), dan effesiensi politropik turbin ( ∞t) akan semakin naik pula.

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Berdasarkan hasil analisa yang telah dilakukan, maka dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Berdasarkan analisa teoritis harga effesiensi thermal ( th) adalah 58 % sedangkan berdasarkan analisa aktual harga effesiensi thermal adalah 20 % 2. Berdasarkan analisa teoritis harga effesiensi isentropik kompresor ( c) adalah 99 % sedangkan berdasarkan analisa aktual harga effesiensi isentropik kompresor adalah 84 %

3. Berdasarkan analisa teoritis harga effesiensi isentropik turbin ( t) adalah 92 % sedangkan berdasarkan analisa aktual harga effesiensi isentropik turbin adalah 88 %

4. Berdasarkan analisa teoritis harga effesiensi politropik kompresor ( _∞c) adalah 99 % sedangkan berdasarkan analisa aktual harga effesiensi politropik kompresor adalah 89 %

5. Berdasarkan analisa teoritis harga effesiensi politropik turbin ( _∞t) adalah 88 % sedangkan berdasarkan analisa aktual harga effesiensi politropik turbin adalah 85 %

5.2. Saran

1. Sebaiknya turbin gas TM 2500 PLTG Paya Pasir dioperasikan sesusai dengan standard yang telah ditetapkan oleh perusahaan agar menghasilkan effesiensi yang tinggi

2. Sebaiknya perawatan terhadap turbin gas TM 2500 PLTG Paya Pasir dilakukan secara teratur dan sesuai dengan standard agar tetap menghasilkan effesiensi yang tinggi

DAFTAR PUSTAKA

1. Boles A. Michael, Cengel A. Yunus. Thermodynamics An Engineering Approach, 3rd editon, McGraw Hill Companies, New York, 1998.

2.Saravanamutoo HIH, Rogers GFC, Cohen H. Gas Turbine Theory, 4th

edition. Longman Group Limited, England, 1996.

3. Harman. T. C. Richard, Gas Turbine Enggineering, 1st edition. The

Macmillan Press LTD, Hongkong, 1981.

4. Arismunandar Wiranto, Penggerak Mula Turbin, Edisi kedua. Bandung, 1988.

5. Dietze Fritz, Turbin Pompa dan Kompresor, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1990.