385
Fluida kerja berupa air jenuh dari kondensor dikompresi di pompa sampai masuk boiler . Dari proses kompresi pada pompa terjadi kenaikan
temperatur T
1
ke T
2
kemudian di dalam boiler air dipanaskan dari T
2
ke T
3
. Sumber energi panas q
masuk
berasal dari proses pembakaran atau dari energi yang lainya seperti nuklir, panas matahari, dan lainnya. Uap
panas masuk masuk turbin dan berekspansi sehingga temperatur dan tekanan turun T
3
~T
4
. Selama proses ekspansi pada turbin terjadi perubahan dari energi fluida menjadi energi mekanik pada sudu-sudu
menghasilkan putaran poros turbin. Uap yang ke luar dari turbin kemudian dikondensasi pendinginan pada kondensor sehingga
sebagian besar uap air menjadi mengembun, kemudian siklus berulang lagi.
B. Siklus Aktual dari Siklus Rankine
Penyimpangan siklus aktual dari siklus ideal dikarenakan karena beberapa faktor seperti gesekan fluida, kerugian panas, dan kebocoran
uap [gambar 19.4 dan 19.5]. Gesekan fluida mengakibatkan tekanan jatuh pada banyak perlatan seperti boiler, kondensor dan di pipa-pipa
yang menghubungkan banyak peralatan. Tekanan jatuh yang besar pada boiler mengkibatkan pompa membutuhkan tenaga yang lebih untuk
mempompa air ke boiler. Tekanan jatuh juga mengakibatkan tekanan uap dari boiler ke turbin menjadi lebih rendah sehingga kerja turbin tidak
maksimal.
Kerugian energi panas banyak terjadi pada peralatan. Pada turbin karena proses ekspansi uap panas pada sudu-sudu dan rumah turbin
banyak kehilangan panas. Kebocoran uap juga mengibatkan kerugian yang tidak dapat diremehkan, biasanya terjadi di dalam turbin. Karena
sebab-sebab tersebut mengakibatkan efisiensi menjadi turun.
Gambar 19.4 Diagram siklus aktual Rankine
boiler
pressure drop kondensor
ireversibelitas turbin
pressure drop di boiler
ireversibelitas pompa siklus ideal
siklus aktual
386
Gambar 19.5 Proses ireversibeliti pada pompa dan turbin Proses termodinamika dari siklus Rankine di atas adalah sebagai
berikut [gambar 19.2 dan 19.3] ;
1-2 Proses kompresi adiabatis berlangsung pada pompa 2-3 Proses pemasukan panas pada tekanan konstan terjadi boiler
3-4 Proses ekspansi adiabatis berlangsung pada turbin uap 4-1 Proses pengeluaran panas pada tekanan konstan pada
kondensor.
C. Peralatan Sistem Tenaga Uap C.1. Boiler
Peralatan yang paling penting pada mesin tenaga uap berbentuk bejana tekan berisi fluida air yang dipanasi lansung oleh energi kalor dari
proses pembakaran, atau dengan elemen listrik atau energi nuklir. Air pada boiler akan terus menyerap kalor sehingga temperaturnya naik
sampi temperatur didih, sehingga terjadi penguapan. Pada boiler yang menggunakan drum sebagai penampung uap, air akan mengalami
sirkulasi selama proses pendidihan.
Ada dua cara sirkluasi air yaitu sirkulasi alamiah dan sirkulasi paksa. Sirkulasi air alamiah terjadi karena perbedaan massa jenis antara
air panas dengan air yang lebih dingin, air panas akan naik ke permukaan drum dan air lebih dingin turun. Sirkulasi air paksa terjadi
karena air disirkulasikan dengan bantuan dari pompa.
Untuk menghasilkan kapasitas uap yang besar, dibutuhkan jumlah kalor yang besar sehingga sirkulasi air harus bagus sehingga tidak terjadi
overheating pada pipa-pipa airnya. [gambar 19.7] Untuk boiler yang tidak menggunakan drum uap akan langsung dikirim ke turbin uap, boiler jenis
ini disebut boiler satu laluan.
turbin pompa
