Pandangan Umum Tentang Turbin Uap Sebagai Pembangkit Tenaga Analisa Termodinamika

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Pandangan Umum Tentang Turbin Uap Sebagai Pembangkit Tenaga

Turbin uap termasuk mesin pembangkit tenaga dimana hasil konversi energinya dimanfaatkan mesin lain untuk menghasilkan daya. Pada turbin terjadi perubahan dari energi potensial uap menjadi energi kinetik yang kemudian diubah lagi menjadi energi mekanik pada poros turbin, selanjutnya energi mekanik diubah menjadi energi listrik pada generator. Turbin uap sudah sering digunakan sebagai penggerak mula pada PLTU, pompa, kompressor dan mesin-mesin lain. Jika di bandingkan dengan penggerak generator listrik yang lain, turbin uap mempunyai kelebihan lain diantara : 1. Penggunaan panas yang lebih baik 2. Pengontrolan putaran yang lebih mudah 3. Tidak menghasilkan loncatan bunga api listrik 4. Uap bekasnya dapat digunakan kembali untuk proses. Siklus yang terjadi pada turbin uap adalah siklus Reankine, yaitu berupa siklus tertutup, dimana uap bekas dari turbin di manfaatkan lagi dengan cara mendinginkanya kembali di kondensor, kemudian dialirkan lagi di pompa dan seterusnya sehingga merupakan siklus tertutup.

2.2. Analisa Termodinamika

Turbin uap bersama-sama dengan ketel uap, pompa dan kondensor, dipadukan untuk membentuk suatu siklus daya uap atau siklus rankine. Siklus ini menggunakan fluida dalam dua fasa yaitu cairan dan uap. Secara ideal proses termodinamika yang terjadi pada siklus ini adalah penekanan isentropik, penambahan kalor secara isobar, ekspansi isentropik, dan pembuangan panas isobar. Siklus pada turbin uap adalah siklus Rankine, yang terdiri dari dua jenis siklus yaitu : 1. Siklus terbuka, dimana sisa uap dari turbin langsung dipakai untuk keperluan proses. Universitas Sumatera Utara 2. Siklus tertutup, dimana uap bekas dari turbin dimanfaatkan lagi dengan cara mendinginkannya pada kondensor, kemudian dialirkan kembali kepompa dan seterusnya sehingga merupakan suatu siklus tertutup. Uap menurut keadaannya ada tiga jenis, yaitu : 1. Uap basah, dengan kadar uap 0 X 1 2. Uap jenuh saturated vapor,dengan kadar uap X = 1 3. Uap kering Superheated vapor Diagram alir siklus Rankine dapat dilihat pada gambar 2.1. berikut : Gambar 2.1. Diagram Alir Siklus Rankine Universitas Sumatera Utara Diagram alir siklus rankine dapat dilihat pada gambar 2.2. berikut : Gambar 2.2. Diagram T-S Siklus Rankine Siklus rankine sederhana terdiri dari beberapa proses sebagai berikut : 1 → 2 : Proses pemompaan isentropik didalam pompa 2 → 3 : Proses pemasukan kalor atau pemanasan pada tekan konstan dalam ketel uap. 3 → 4 : Proses ekspansi isentropik didalam turbin 4 → 1 : Proses pengeluaran kalor pada tekanan konstan Proses termodinamika dalam siklus ini Gambar 2.1 dan 2.2 dapat diterangkan yaitu: air dipompakan masuk ke boiler hingga mencapai tekanan kerja boiler pada titik 2, kemudian di dalam boiler air dipanaskan hingga menjadi uap pada tekanan konstan terhadap fluida sehingga mencapai keadaan titik 3. Uap yang telah dihasilkan ini akan memutar steam turbine, di dalam steam turbine terjadi perubahan energi panas yang dibawa uap menjadi energi mekanik berupa putaran turbin uap. Pada tahap ini uap tersebut diekspansikan pada turbin sehingga mencapai titik 4. Setelah uap menggerakkan turbin uap akan masuk ke kondensor untuk didinginkan dan berubah fasa kembali menjadi air titik 1 dan kemudian kembali dimasukkan kedalam boiler. Universitas Sumatera Utara Dari proses yang terjadi pada siklus turbin uap tersebut maka besar kerja dan kalor dapat ditentukan pada masing-masing proses untuk tiap satuan massa sebagai berikut : 1. Kerja Pompa WP = h 2 – h 1 2. Penambahan Kalor pada Boiler Qin = h 3 – h 2 3. Kerja Turbin WT = h 3 – h 4 4. Kalor yang dibuang pada Kondensor Qout = h 4 – h 1 5. Efisiensi Therma � �ℎ = � ��� � �� = � � −� � � �� η th = �h3−ℎ4�−�h2- h 1 � �h3-h2� Untuk memaksimumkan efisiensi siklus, temperatur yang diberikan harus mencapai setinggi mungkin sedangkan panas yang dibuang harus pada temperatur yang serendah-rendahnya. Tekanan boiler yang tinggi akan menaikkan temperatur penguapan, sehingga menaikkan efisiensi siklus.

2.3. Komponen Instalasi Turbin Uap