BAB III PERHITUNGAN TERMODINAMIKA
3.1 Spesikasi Teknis Perancangan
Parameter rancangan mengenai HRSG ini mengacu pada data – data hasil survei yang dilakukan di PT. PLN Persero Pembangkitan Dan Penyaluran
Sumatera Bagian Utara Sektor Belawan. Adapun data – data dari hasil survei yang digunakan pada perancangan
HRSG ini adalah : • Daya maksimum turbin gas
: 117,5 MW • Bahan bakar
: HSD High Speed Diesel • Tekanan lingkungan
: 1,013 bar • Temperatur masuk kompresor
: 30 °C • Perbandingan kompresor
: 9,47 • Efisiensi isentropik turbin
: 0,85 ÷ 0,9 • Aliran massa gas buang
: 477,5 Kgs • Temperatur gas buang
: 527 °C • Temperatur tangki air umpan
: 166,5 °C
3.2 Perhitungan Uap
Temperatur uap yang akan dihasilkan harus sesuai dengan temperatur gas buang. Perbedaan temperatur yang terkecil antara 2 aliran gas dengan uap yang
biasa disebut dengan titik penyempitan pinch point a-x dan b-y nilainya minimum 20 °C P.K. Nag. 2002 hal 113 . Pada perancangan ini diambil titik
penyempitan sebesar 25 °C.
Universitas Sumatera Utara
y b
x a
Kondensat Preheater
Ekonomiser AirUap
Superheater Evaporator
Gas buang
T em
pe ra
tu r
°C
Laju Pindahan Panas MW
Gambar 3.1 Profil Diagram Temperatur Gas Buang dan Uap.
Temperatur gas buang sebesar 527 °C masuk ke superheater diperkirakan akan mengalami penurunan sebesar 2 karena adanya kerugian yang terjadi pada
saluran dari turbin gas ke superheater. Maka temperatur gas buang yang masuk ke superheater adalah :
T
gas buang
= 527 °C x 0,98 = 516,46 °C
Dengan demikian, dari hal yang diatas temperatur uap yang akan dihasilkan superheater HRSG dengan titik penyempitan sebesar 25 °C adalah :
T
uap yang dihasilkan superheater
= 516,46 °C – 25 °C = 491,46 °C
Dengan memperhitungkan adanya kehilangan panas sepanjang penyaluran uap dari superheater hingga masuk ke turbin uap sebesar 2- 3, maka temperatur
uap yang masuk ke turbin uap adalah : T
masuk turbin uap
= 0,98 x 491,46 °C
Universitas Sumatera Utara
= 481,63 °C = 480 °C diambil
Turbin uap yang digunakan adalah turbin uap dengan kondensasi , dimana hasil ekspansi turbin uap akan dikondensasikan pada kondensor. Besarnya
tekanan uap hasil ekspansi masuk kondensor adalah dibawah tekanan atmosfer yaitu berkisar 0,04 ÷ 0,1 bar Frietz Dietzell dan Dakso Sayono. 1992 hal 75.
Dalam hal ini, media pendingin yang digunakan adalah air dengan suhu ± 30 °C. Temperatur uap hasil ekspansi turbin masuk kondensor direncanakan diatas 40 °C
dari tabel dengan tekanan 10 kPa, T
sat
= 45,81 °C. Parameter lain mengenai turbin uap menurut P.K Nag. 2002 hal 47 yaitu derajat kebasahan yang dapat diterima
sehubungan terjadi korosi pada sudu turbin adalah sekitar 12 yang kualitas uap yang keluar dari turbin uap sebesar 88. Dengan mempertimbangkan keamanan
pada sudu turbin, maka pada perancangan ini diambil kualitas uap turbin sebesar 83. Dari data yang diatas dengan menggunakan diagram mollier diperoleh
tekanan maksimum masuk turbin uap sebesar 56,2 bar lampiran 8 . Dengan mempertimbangkan adanya penurunan tekanan sepanjang
penyaluran uap mulai dari HRSG hingga masuk turbin sebesar 5, maka dalam perancangan ini tekanan HRSG adalah :
P
HRSG
= 10095 x 56,2 bar = 59,15 bar
Maka dalam perancangan ini direncanakan : • Temperatur gas yang masuk ke superheater
= 516,46 °C • Uap yang dihasilkan HRSG
a Tekanan
= 59,15 bar b
Temperatur = 491,46 °C
• Kondisi uap masuk turbin uap a
Tekanan = 56,2 bar
b Temperatur
= 480 °C • Kondisi uap hasil ekspansi yang masuk ke kondensor
a Tekanan
= 0,1 bar b
Temperatur = 45,81 °C
Universitas Sumatera Utara
9a 9
6,3 bar
3 2
4 5
6 7
8
T°C
274,61
45,81
SkJkg.K 56,2 bar
0,1 bar 59.15 bar
Gambar 3.2 Diagram T-s yang Direncanakan Keadaan titik 1 :
P
1
= 0,1 bar h
1
= 191,83 kJkg v
1
= 0,0010102 m
3
kg Keadaan titik 2 :
Wp = v
1
. P
2
– P
1
= 0,0010102 m
3
kg . 630 – 10kPa = 0.62 kJkg
h
2
= Wp + h
1
= 0,62 kJkg + 191,83 kJkg = 118,93 kJkg
Keadaan titik 3 : P
3
= 6,3 bar h
3
= 678,55 kJkg v
3
= 0,0011028 m
3
kg
Universitas Sumatera Utara
Keadaan titik 4 : Wp
= v
3
. P
4
– P
3
= 0.0011028 m
3
kg . 5915 – 630 = 5,93 kJkg
h
4
= Wp + h
3
= 5,93 kJkg + 678,55 kJkg = 684,48 kJkg
Keadaan titik 5 : P
5
= 59,15 bar h
5
= h
f
= 1208,36 kJkg T
5
= 274,61 Keadaan titik 6 :
P
6
= 59,15 bar h
6
= h
g
= 2278,63 kJkg Keadaan titik 7 :
T
7
= 491,46 °C P
7
= 59,15 bar h
7
= 3402,5 kJkg Keadaan titik 8 :
P
8
= 56,2 bar T
8
= 480 °C h
8
= 3378,87 kJkg Keadaan titik 9 pada kondisi ideal :
P
9
= 0,1 bar h
f
= 191,83 kJkg h
fg
= 2392,8 kJkg Kualitas uap x = 0,83
maka, h
9
= h
f
+ x . h
fg
= 191,83 kJkg + 0,83 2392,8 kJkg = 2177,85 kJkg
Keadaan titik 9a pada kondisi aktual : P
9
= 0,1 bar
Universitas Sumatera Utara
η
T
= 0,85 η
T
=
ℎ8− ℎ9� ℎ8− ℎ9
maka, h
9a
= h
8
- [η
T
– h
8
– h
9
] = 3378,87 - [0,85 . 3378,87 – 2177,85] kJkg
= 2358,0064 kJkg x
=
ℎ9� − ℎ� ℎ��
= 2358,0064 – 2177,854 2392,8 = 0,9 = 90
3.3 Kesetimbangan Energi
Kategori