Analisis laju kerusakan exergy dan efisiensi exergy mesin PLTGU PT. Indonesia Power Unit Pembangkitan Semarang.

(1)

vi ABSTRAK

Parameter lingkungan dapat mempengaruhi performa kerja suatu mesin kalor. Analisis exergy merupakan sebuah metode analisis yang mengikut sertakan parameter lingkungan sebagai hitungan. Analisis exergy dapat menjabarkan seberapa besar laju kerusakan exergy dan seberapa besar efisiensi exergy pada mesin pembangkit listrik tersebut. Penelitian pada mesin PLTGU PT.

INDONESIA POWER UNIT PEMBANGKITAN SEMARANG akan

menganalisis pengaruh temperatur lingkungan antara 25oC hingga 35oC terhadap performa kerja mesin.

Nilai laju kerusakan exergy dihitung dari perbedaan nilai laju exergy input dan nilai laju exergy output sistem. Nilai laju exergy diperoleh dari pengukuran tekanan dan temperatur sistem serta temperatur dan tekanan lingkungan. Nilai efisiensi exergy diperoleh dari perbandingan antara nilai laju exergy output terhadap nilai laju exergy input. Efisiensi exergy sistem diperoleh dari perhitungan exergy pada kompresor, combustion chamber, turbin gas, HRSG, HP

transfer pump, turbin uap, kondenser, dan condensate pump.

Berdasarkan penelitian pada mesin pembangkit listrik tersebut, efisiensi exergy mesin PLTGU memiliki nilai 41.3%. Combustion chamber berkontribusi besar terhadap laju kerusakan exergy yang nilainya 18.84% dari laju kerusakan exergy keseluruhan pada mesin PLTGU. Komponen yang memiliki nilai efisiensi exergy terendah terletak pada kondensor yang nilainya 57.59%. Analisis exergy dapat menjelaskan suatu letak laju kerusakan exergy terbesar dan nilai efisiensi exergy terendah pada suatu komponen mesin pembangkit listrik. Hal tersebut sangat membantu dalam modifikasi atau pengembangan mesin tersebut.

Kata kunci: exergy, laju kerusakan exergy, efisiensi exergy, PLTGU

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(2)

vii ABSTRACT

Heat engine performance could be affected by its environmental parameters. Exergy analysis was a method that include the environmental parameters into performance calculation. Such calculation can explain the exergy destruction rate and the exergy efficiency of the engine. The research of environmental temperature influence to combined cycle power plant PT. INDONESIA POWER UNIT PEMBANGKITAN SEMARANG would have been done between 25oC to 35oC.

Exergy destruction rate can be calculated from the difference of input exergy rate and output exergy rate of system. Measurement were conducted on the system temperature and its pressure as well as the temperature and pressure of the environment. Exergy efficiency of system was calculated from the exergy components. They are compressors, combustion chambers, gas turbines, HRSGs, HP transfer pumps, steam turbine, condenser, and condensate pump.

Based on the research result, the exergy efficiency of combined cycle power plant was 41.3%. The research found out that the combustion chamber has been contributing 18.84% the exergy destruction rate of the overall exergy destruction rate on the power plant. Condenser was the component that had least exergy efficiency amongst all of the components which had the value 57.59%.While the exergy analysis can find the component which has the most exergy destruction rate and the minimum exergy efficiency, it would help to innovate the system or engine and the further research.

(3)

ANALISIS LAJU KERUSAKAN EXERGY DAN EFISIENSI

EXERGY MESIN PLTGU PT. INDONESIA POWER UNIT

PEMBANGKITAN SEMARANG

SKRIPSI

Untuk memenuhi persyaratan

Mencapai derajat Sarjana S-1 Teknik Mesin

diajukan oleh

AGUSTIAN PRATAMAHENDRA ISMANTORO

NIM : 125214099

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA

2016

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(4)

ANALYSIS OF EXERGY DESTRUCTION RATE AND

EXERGY EFFICIENCY OF COMBINED CYCLE POWER

PLANT PT. INDONESIA POWER UNIT PEMBANGKITAN

SEMARANG

FINAL PROJECT

A requirement to obtain Sarjana Teknik degree in Mechanical Engineering

presented by

AGUSTIAN PRATAMAHENDRA ISMANTORO

NIM : 125214099

MECHANICAL ENGINEERING STUDY PROGRAM

FACULTY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

SANATA DHARMA UNIVERSITY

YOGYAKARTA

(5)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(6)

(7)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(8)

vi ABSTRAK

INDONESIA POWER UNIT PEMBANGKITAN SEMARANG akan

menganalisis pengaruh temperatur lingkungan antara 25oC hingga 35oC terhadap performa kerja mesin.

transfer pump, turbin uap, kondenser, dan condensate pump.

(9)

vii ABSTRACT

Keywords: exergy, exergy destruction rate, exergy efficiency, combined cycle

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(10)

(11)

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa yang telah melimpahkan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan naskah skripsi dengan judul

“ANALISIS LAJU KERUSAKAN EXERGY DAN EFISIENSI EXERGY MESIN PLTGU PT. INDONESIA POWER UP SEMARANG”. Naskah skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk lulus dalam studi Kesarjanaan Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

Penulis menyadari bahwa penyusunan naskah skripsi ini dapat terselesaikan dengan dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Oleh sebab itu penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ir. P.K. Purwadi, M.T. selaku Dosen Pembimbing Akademik dan Kepala Program Pendidikan Teknik Mesin, Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta..

2. A. Prasetyadi, S.Si., M.Si. selaku Pembimbing I Skripsi. 3. Stefan Mardikus, S.T., M.T. selaku Pembimbing II Skripsi.

4. Seluruh Staff Pengajar Program Studi Teknik Mesin Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

5. Seluruh Staff Sekretariat Fakultas Sains dan Teknologi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta.

6. Tarwaji selaku General Manager PT. INDONESIA POWER UP SEMARANG.

7. Darmawan HS. selaku SPS. Keamanan dan Humas PT. INDONESIA POWER UP SEMARANG.

8. Haryadi Adi Leksono selaku Ahli Madya Enjiniring Efisiensi PT. INDONESIA POWER UP SEMARANG.

9. SPS. Operasi A, B, C, D, dan SPS. Perencanaan & Pengendalian Operasi & Niaga yang telah membantu penulis dalam pencatatan data.

10. Pegawai dan karyawan PT. INDONESIA POWER UP SEMARANG.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(12)

11. Keluarga penulis yang selalu memberi dukungan dan dorongan kepada penulis dari awal hingga selesai.

12. Teman-teman penulis yang telah banyak mendukung.

13. Semua pihak yang telah membantu sehingga naskah skripsi ini dapat terselesaikan.

Penulis menyadari bahwa penulisan skripsi ini jauh dari kesempurnaan. Oleh sebab itu penulis memohon kritik dan saran yang membangun demi kesempurnaan penulisan skripsi ini. Semoga penulisan skripsi ini memberikan manfaat bagi para pembaca.

Yogyakarta, 26 Februari 2016

(13)

xi DAFTAR ISI

HALAMAN SAMPUL ... i

HALAMAN JUDUL... ii

HALAMAN PENGESAHAN... iii

HALAMAN PERSETUJUAN... iv

HALAMAN PERNYATAAN ... v

ABSTRAK ... vi

ABSTRACT... vii

HALAMAN PERSETUJUAN PUBLIKASI... viii

KATA PENGANTAR ... ix

DAFTAR ISI... xi

DAFTAR TABEL... xiii

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR LAMPIRAN ... xvii

DAFTAR SINGKATAN DAN SIMBOL... xviii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1. Latar Belakang ... 1

1.2. Rumusan Masalah ... 3

1.3. Tujuan ... 3

1.4. Batasan Masalah ... 3

1.5. Manfaat ... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI... 4

2.1. Tinjauan Pustaka ... 4

2.2. Hukum Pertama Termodinamika dan Energi ... 5

2.3. Hukum Kedua Termodinamika... 7

2.4. Exergy ... 8

2.5. Analisis Exergy... 8

2.6. Kerusakan Exergy... 10

2.7. Analisis Energi dan Analisis Exergy ... 11

2.8. Siklus-siklus pada Mesin PLTGU ... 12

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(14)

xii

2.9. Analisis Laju Kerusakan Exergy dan Efisiensi Exergy

Komponen Mesin PLTGU ... 17

2.10.Efisiensi Exergy Mesin PLTGU ... 29

2.11.Proses Pembakaran ... 29

2.10.Air_–Fuel Ratio (AFR) dan Fuel_–Air Ratio (FAR)... 31

2.11.Air_–Fuel Equivalence Ratio (λ) dan Fuel_–Air Equivalence Ratio (φ) ... 32

BAB III METODE PENELITIAN... 34

3.1. Alur Penelitian ... 34

3.2. Variabel Penetian ... 38

3.3. Pengambilan Data ... 42

3.4. Analisis Data... 42

3.5. Tempat dan Jadwal Penelitian ... 43

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 44

4.1. Pengaruh Temperatur Lingkungan terhadap Performa Kerja Compressor ... 44

4.2. Pengaruh Temperatur Lingkungan terhadap Performa Kerja Combustion Chamber ... 45

4.3. Pengaruh Temperatur Lingkungan terhadap Performa Kerja Gas Turbine... 46

4.4. Nilai Laju Kerusakan Exergy dan Efisiensi Exergy Mesin PLTGU... 58

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 60

5.1. Kesimpulan ... 60

5.2. Saran ... 60

DAFTAR PUSTAKA ... 61

(15)

xiii

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Natural Gas Properties ... 31 Tabel 2.2 Natural Gas Composition ... 32 Tabel 3.1 Tabel Variabel Terkait pada Penelitian ... 38

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(16)

xiv DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Skematik diagram T-S siklus Brayton pada sistem PLTG ... 12

Gambar 2.2 Skematik diagram P-V siklus Brayton pada sistem PLTG ... 13

Gambar 2.3 Skematik diagram T-S siklus Rankine pada sistem PLTU ... 14

Gambar 2.4 Skematik diagram P-V siklus Rankine pada sistem PLTU ... 14

Gambar 2.5 Skematik diagram T_–S siklus Brayton pada sistem PLTG .... 16

Gambar 2.6 Skematik diagram T_–S siklus Rankine pada sistem PLTU.... 17

Gambar 2.7 Skematik Compressor ... 18

Gambar 2.8 Skematik Combustion chamber... 19

Gambar 2.9 Skematik Gas turbine ... 21

Gambar 2.10 Skematik HRSG ... 23

Gambar 2.11 Skematik Steam turbine... 24

Gambar 2.12 Skematik Condenser... 26

Gambar 2.13 Skematik Condensate pump ... 27

Gambar 2.14 Skematik HP Transfer pump ... 28

Gambar 3.1 Diagram alir Penelitian... 34

Gambar 3.2 Skematik Mesin PLTGU ... 37

Gambar 4.1 Grafik hubungan laju kerusakan Exergy Compressor terhadap temperatur lingkungannya. ... 47

Gambar 4.2 Grafik hubungan efisiensi Exergy Compressor terhadap temperatur lingkungannya ... 47

Gambar 4.3 Grafik hubungan laju kerusakan Exergy Combustion chamber terhadap temperatur lingkungannya. ... 48

Gambar 4.4 Grafik hubungan efisiensi Exergy Combustion chamber terhadap temperatur lingkungannya. ... 48

Gambar 4.5 Grafik hubungan laju kerusakan Exergy Gas turbine terhadap temperatur lingkungannya. ... 49

Gambar 4.6 Grafik hubungan efisiensi Exergy Gas turbine terhadap temperatur lingkungannya ... 49

(17)

Gambar 4.7 Grafik hubungan temperatur Discharge Compressor

terhadap temperatur lingkungannya ... 50 Gambar 4.8 Grafik hubungan temperatur produk pembakaran /

temperatur Inlet Gas turbine terhadap temperatur

lingkungannya ... 50 Gambar 4.9 Grafik hubungan Air_–Fuel Ratio (AFR) terhadap

temperatur lingkungannya ... 51 Gambar 4.10 Grafik hubungan laju kerusakan Exergy HRSG terhadap

temperatur lingkungannya ... 51 Gambar 4.11 Grafik hubungan efisiensi Exergy HRSG terhadap

temperatur lingkungannya ... 52 Gambar 4.12 Grafik hubungan laju kerusakan Exergy HP Transfer

pump terhadap temperatur lingkungannya ... 52 Gambar 4.13 Grafik hubungan efisiensi Exergy HP Transfer pump

terhadap temperatur lingkungannya ... 53 Gambar 4.14 Grafik hubungan laju kerusakan Exergy Steam turbine

terhadap temperatur lingkungannya ... 53 Gambar 4.15 Grafik hubungan efisiensi Exergy Steam turbine terhadap

temperatur lingkungannya ... 54 Gambar 4.16 Grafik hubungan laju kerusakan Exergy Condenser

terhadap temperatur lingkungannya ... 54 Gambar 4.17 Grafik hubungan efisiensi Exergy Condenser terhadap

temperatur lingkungannya ... 55 Gambar 4.18 Grafik hubungan laju kerusakan Exergy Condensate pump

terhadap temperatur lingkungannya ... 55 Gambar 4.19 Grafik hubungan efisiensi Exergy Condensate pump

terhadap temperatur lingkungannya ... 56 Gambar 4.20 Diagaram efisiensi Exergy siklus PLTGU ... 56 Gambar 4.21 Diagram nilai laju kerusakan Exergy dan efisiensi Exergy

setiap komponen Unit GTG I dan HRSG I ... 57

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(18)

xvi

Gambar 4.22 Diagram nilai laju kerusakan Exergy dan efisiensi Exergy

setiap komponen Unit GTG II dan HRSG II... 57 Gambar 4.23 Diagram nilai laju kerusakan Exergy dan efisiensi Exergy

setiap komponen Unit GTG III dan HRSG III. ... 58 Gambar 4.24 Diagram nilai laju kerusakan Exergy dan efisiensi Exergy

(19)

xvii

DAFTAR LAMPIRAN

Tabel Hasil Analisis Exergy Compressor GTG I ... 62

Tabel Hasil Analisis Exergy Compressor GTG II ... 62

Tabel hasil Analisis Exergy Compressor GTG III... 62

Tabel Hasil Analisis Exergy Combustion Chamber GTG I... 63

Tabel Hasil Analisis Exergy Combustion Chamber GTG II ... 63

Tabel Hasil Analisis Exergy Combustion Chamber GTG III ... 63

Tabel Hasil Analisis Exergy Gas Turbine GTG I... 63

Tabel Hasil Analisis Exergy Gas Turbine GTG II... 64

Tabel Hasil Analisis Exergy Gas Turbine GTG III ... 64

Tabel Hasil Analisis Exergy HRSG I... 64

Tabel Hasil Analisis Exergy HRSG II ... 64

Tabel Hasil Analisis Exergy HRSG III... 65

Tabel Hasil Analisis Exergy HP Transfer Pump I ... 65

Tabel Hasil Analisis Exergy HP Transfer Pump II... 65

Tabel Hasil Analisis Exergy HP Transfer Pump III ... 65

Tabel Hasil Analisis Exergy Steam Turbine ... 66

Tabel Hasil Analisis Exergy Condenser ... 66

Tabel Hasil Analisis Exergy Condensate Pump ... 66

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(20)

xviii

DAFTAR SINGKATAN DAN SIMBOL

Singkatan Keterangan

AFR air fuel ratio

AFRact air fuel ratio actual

AFRstoic air fuel ratio stoichiometric

CC combustion chamber

CCPP combined cycle power plant

Comp compresser

Cond condenser

Cond Pump condensate pump

FAR fuel air ratio

FARact fuel air ratio

FARstoic fuel air ratio

GT gas turbine

GTG gas turbine generator

HP high pressure

HP Trans. Pump high pressure transfer pump

HRSG heat recovery steam generator

LHV lower heating generator

LP low pressure

PLTG pembangkit listrik tenaga gas

PLTGU pembangkit listrik tenaga gas dan uap PLTU pembangkit listrik tenaga uap

ST steam turbine

STG steam turbine generator

Simbol Keterangan

 fuel air equivalence ratio

 koefisien aktivitas

 efisiensi

 air fuel equivalence ratio

(21)

xix Nomenklatur Keterangan

A luasan

cp konstanta kalor spesifik

e energi spesifik

E energi

E laju energi

ex exergy spesifik

Ex exergy

E _{laju exergy}

H enlthalpi

H0 enthalpi lingkungan

I irreversibilitas / kersakan exergy

I laju kerusakan exergy

KE energi kinetik

m laju aliran massa

P tekanan

P0 tekanan lingkungan

PE energi potensial

Q kalor

Q _{laju kalor}

R tetapan gas universal

S entropi

S0 entropi lingkungan

T temperatur

T0 temperatur lingkungan

U internal energi

V volum

W daya

W kerja

x fraksi mol

Superscript Keterangan

k konstanta rasio kalor spesifik tekanan terhadap kalor spesifik volum

T komponen temperatur

P komponen tekanan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(22)

Subscipt Keterangan

A luasan

air udara

CC combustion chamber

CCPP combined cycle power plant

ch kimiawi

Comp compressor

Cond condenser

Cond.pump condensate pump

cycle satu siklus / simple cycle

exh exhaust gas

fuel bahan bakar

GT gas turbine

HP.Trans.pump high pressure transfer pump

HRSG heat recovery steam generator

i komponen ke-i

II exergy / hukum kedua termodinamika

in inlet

j komponen ke-j

net netto

out outlet

ph fisik

ST steam turbine

(23)

BAB I PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Kebutuhan energi sudah menjadi kebutuhan utama dalam kehidupan sehari-hari. Permintaan energi yang terus meningkat tidak bisa terhindarkan dari masa ke masa. Sumber energi yang tersedia di alam ada dua, yaitu energi tak terbarukan dan energi terbarukan. Dewasa ini kebutuhan energi terus bertambah dari berbagai sektor, seperti transportasi, industri, rumah tangga dan lain-lain. Meskipun energi tersedia banyak di alam, dari energi tak terbarukan hingga energi baru terbarukan, tetapi ada berbagai kendala untuk memperoleh energi tersebut, seperti jumlah permintaan, keterbatasan teknologi, dan keterbatasan sumber daya. Meskipun memiliki ketersediaan energi yang melimpah terutama energi yang bersumber dari fosil, pemanfaatan energi harus digunakan secara efisien untuk kebutuhan di masa mendatang.

Salah satu bentuk sumber energi adalah energi listrik, yang dihasilkan oleh mesin pembangkit listrik. Sekarang ini pembangkit listrik di Indonesia masih didominasi oleh mesin pembangkit sistem termal. Energi primer mesin pembangkit listrik tersebut berasal dari energi fosil, panas bumi, dan reaksi nuklir. Meskipun Indonesia masih banyak menggunakan energi fosil sebagai energi primer mesin pembangkit listrik sistem termal, jumlah energi yang bersumber dari fosil terbatas. Oleh sebab itu, perlu adanya alternatif energi yang dapat menggantikan energi fosil untuk menghasilkan energi listrik. Pemanfaatan energi alternatif sebagai penghasil energi listrik yang optimal membutuhkan waktu dan proses. Selama penggunaan energi alternatif belum optimal, energi primer pembangkit listrik akan tetap menggunakan energi fosil. Menurut Dewan Energi Nasional, proyeksi energi listrik di Negara Indonesia dari tahun 2015 sampai tahun 2050 diperoleh dari pembangkit listrik yang berbahan bakar fosil, maka pemanfaatan energi fosil untuk menghasilkan energi listrik harus dimanfaatkan secara efisien, agar pembangkit listrik energi fosil tidak kehabisan energi fosil sebelum pemanfaatan energi alternatif belum maksimal.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(24)

Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU) adalah salah satu mesin pembangkit listrik yang digunakan di Indonesia. PT. Indonesia Power UP Semarang merupakan salah satu instansi yang bergerak dalam Pembangkitan listrik yang menggunakan mesin PLTGU. Mesin PLTGU PT. Indonesia Power UP Semarang beroperasi sejak tahun 1997 dengan menggunakan bahan bakar natural gas sebanyak 2 blok. Setiap blok terdiri dari 3 unit mesin PLTGU (GTG), 3 unit Heat Recovery Steam Generator (penghasil uap untuk turbin uap), dan 1 unit Turbin Gas (STG), satu blok memiliki beban terpasang sebesar 516MW. Mengetahui lama waktu beroperasi mesin PLTGU PT. Indonesia Power UP Semarang, mesin tersebut perlu diteliti kemampuan kerjanya, karena semakin lama bekerjanya suatu mesin pasti menurun performa kerjanya. Buruk atau menurunnya performa kerja mesin pembangkit listrik biasanya diakibatkan oleh rugi-rugi energi yang berlebihan. Hilangnya energi dengan jumlah yang besar pada mesin pembangkit listrik, dapat terjadi di salah satu atau lebih pada komponen mesin. Untuk mengetahui komponen-komponen tersebut, maka perlu dilakukan analisis sistem mesin pembangkit listrik tersebut. Analisis sistem mesin pembangkit listrik dapat menjadi deskripsi performa kerja mesin pembangkit listrik. Analisis sistem pembangkit dapat dilakukan berdasarkan Hukum Pertama dan Kedua Termodinamika. Analisis tersebut akan memasukkan parameter lingkungan untuk menghitung nilai exergy sebagai indikasi performa kerja mesin pembangkit listrik.

Analisis mesin tersebut akan digunakan sebagai skripsi mahasiswa. Hasil analisis tersebut akan disusun menjadi sebuah naskah skripsi yang diharapkan nantinya dapat membantu dalam pengembangan mesin dan sistem pembangkit listrik serta menjadi sebuah rujukan untuk penelitian sistem pembangkit listrik berikutnya.

(25)

1.2. Rumusan masalah

Berdasarkan latar belakang, ada beberapa masalah dalam operasi mesin pembangkit listrik adalah:

1. Seberapa besar nilai laju kerusakan exergy dan efisiensi exergy komponen mesin pembangkit listrik.

2. Seberapa besar nilai efisiensi exergy mesin pembangkit listrik.

1.3. Tujuan

Ada beberapa tujuan diakukan penelitian pada mesin pembangkit listrik adalah:

1. Mengetahui nilai laju kerusakan exergy terbesar dan efisiensi exergy terendah pada komponen mesin pembangkit listrik tenaga gas.

2. Mengetahui performa sitem pembangkit dengan menghitung efisiensi exergy pada kondisi simple cycle dan combined cycle.

1.4. Batasan masalah

Batasan-batasan yang diambil dalam penelitian adalah: 1. Sistem PLTGU merupakan sistem tertutup.

2. Aliran fluida diasumsikan steady state.

3. Analisis GTG menggunakan analisis standar udara dimodelkan gas ideal. 4. Perubahan energi potensial dan energi kinetik diabaikan.

1.5. Manfaat

Manfaat dari hasil penelitian mesin pembangkit listrik adalah:

1. Sebagai rujukan untuk melakukan pengembangan mesin dan sistem mesin pembangkit listrik.

2. Sebagai rujukan untuk melakukan penelitian lebih lanjut tentang mesin pembangkit listrik.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(26)

4 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

2.1. Tinjauan Pustaka

Pembangkit listrik Tambak Lorok dengan sistem combined cycle

menggunakan bahan bakar natural gas. Tambak Lorok Blok I phase I merupakan Pusat Listrik Tenaga Gas (Simple Cycle) beroperasi sejak tahun 1993 sampai sekarang. Sedangkan Tambak Lorok Blok II phase I dan Blok I phase II merupakan Pusat Listrik Sistem Kombinasi (Combined Cycle Power Plant) mulai beroperasi tahun 1997.

Pusat Listrik Sistem Kombinasi Tambak Lorok Blok II phase I dan Blok I

phase II masing-masing berkapasitas 500MW dan tiap-tiap blok terdiri dari :

1. Tiga Unit Gas turbine Generator (GTG) dengan kapasitas 3 x 100MW 2. Tiga Unit Heat Recovery Steam Generator (HRSG)

3. Satu Unit Steam Turbine Generator (STG) kapasitas 1 x 150MW

Turbin gas tersebut buatan General Electric (GE) dengan kode MS9001E GE. Turbin gas ini langsung memutar generator dengan putaran 3000rpm dan tegangan keluar 11,5kV. Beban setiap unit generator dapat diamati di ruang kontrol. Exhaust gas GTG dialirkan ke HRSG melalui Diverter Damper. Panas

exhaust gas dari GTG tersebut digunakan untuk menguapkan air di HRSG. Uap

tersebut kemudian digunakan untuk memutar STG.

Operasi pembangkit ini dapat dilakukan 2 cara yaitu simple cycle dan

combined cycle. Simple cycle dalam operasi pembangkitan listrik memiliki

pengertian bahwa pembangkit listrik beroperasi menggunakan 1 jenis mesin pembangkit yaitu mesin PLTG. Exhaust gas hasil pembakaran akan langsung dibuang ke atmosfir tanpa dimanfaatkan kembali. Sedangkan combined cycle dalam operasi pembangkitan listrik memiliki pengertian pembangkit listrik beroperasi menggunakan 2 jenis mesin pembangkit listrik yaitu mesin PLTG dan mesin PLTU. Mesin PLTU memperoleh panas pada boiler diperoleh dari exhaust

gas dari PLTG, sehingga PLTU tidak mampu beroperasi sendiri tanpa

(27)

PLTGU Tambak Lorok beroperasi sesuai permintaan beban dari P3B (Penyaluran Pengaturan Pusat Beban di Ungaran). Pola operasi PLTGU Tambak Lorok berdasarkan kondisi beban adalah sebagai berikut.

1. Kondisi Beban Luar Puncak

PLTGU beroperasi dengan pola 2-2-1 yang berarti 2 unit GTG beroperasi, 2 unit HRSG beroperasi, dan 1 unit STG beroperasi.

2. Kondisi Waktu Beban Puncak

PLTGU beroperasi dengan pola 3-3-1 yang berarti 3 unit GTG beroperasi, 3 unit HRSG beroperasi, dan 1 unit STG beroperasi.

3. Kondisi Waktu Weekend

PLTGU beroperasi dengan pola 1-1-1 yang berarti 1 unit GTG beroperasi, 1 unit HRSG beroperasi, dan 1 STG beroperasi.

Sehingga PLTGU Tambak Lorok merupakan PLTGU dengan pola operasi start stop setiap hari.

2.2. Hukum Pertama Termodinamika dan Energi

Hukum Pertama Termodinamika membahas tentang kekekalan energi yaitu energi tidak dapat diciptakan maupun dihancurkan. Pernyataan pada Hukum Pertama Termodinamika tersebut dapat diungkapkan pada suatu proses, yaitu kenaikan energi internal dari suatu sistem termodinamika ( U ) sama dengan

jumlah energi panas yang diberikan ke dalam sistem (Q) dikurangi dengan kerja yang dilakukan oleh sistem (W). Pernyataan tersebut dapat dituliskan dalam persamaan (2.1).

(2.1) Hukum Pertama Termodinamika tidak memberikan informasi mengenai arah suatu proses yang berlangsung, yaitu proses reversible atau proses irreversible. Hukum Pertama Termodinamika juga tidak menjelaskan bahwa suatu proses konversi energi terdapat rugi-rugi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(28)

Pembahasan energi mencangkup semua bentuk energi di dalam sebuah

E system.

Total energi (E) dapat dijabarkan sebagai jumlah dari energi dalam (U), energi kinetik (KE), dan energi potensial (PE). Total energi dapat dituliskan dalam persamaan (2.2)

(2.2) Energi dapat berpindah dalam bentuk panas, kerja dan aliran massa. Interaksi energi diketahui saat energi melintasi batas suatu sistem. Interaksi energi menunjukan adanya energi yang ditambahkan atau energi yang hilang dari sistem selama sebuah proses berlangsung. Keseimbangan energi dapat dituliskan di persamaan (2.4).

(2.4) Persamaan (2.4) dapat diungkapkan bahwa perubahan energi total dari sistem sepanjang proses (Esystem) sama dengan perbedaan antara energi masuk total (Ein)

dan energi keluar total (Eout) dari sistem selama proses berlangsung.

Ada 2 bentuk dari energi yang sangat erat dengan sistem tertutup yaitu perpindahan kalor dan kerja. Suatu siklus sistem tertutup memiliki kondisi awal dan kondisi akhir yang bernilai sama, Esystem = E2 E1 = 0.

Keseimbangan untuk siklus tersebut menjadi Ein Eout = 0 atau Ein = Eout.

Keseimbangan energi untuk sebuah siklus dapat tuliskan dalam hal terkait kalor dan kerja sebagai berikut (2.5).

(2.5) Itu berarti dalam sebuah siklus memiliki nilai output kerja netto sama dengan nilai kalor input netto.

(29)

2.3. Hukum Kedua Termodinamika

Hukum kedua termodinamika memberikan batasan-batasan tentang arah suatu proses, apakah proses tersebut reversible atau irreversible dan salah satu akibat dari hukum kedua termodinamika adalah perkembangan dari suatu sifat fisik alam yang disebut entropi. Ada 2 rumusan umum mengenai hukum kedua termodinamika yaitu pernyataan Clausius dan pernyataan Kelvin-Planck. Clausius menyatakan bahwa dalam suatu sistem tidak mungkin kalor dipindahkan dari reservoar yang temperatur lebih rendah ke reservoar yang memiliki temperatur lebih tinggi. Kelvin-Planck menyatakan bahwa tidak mungkin sebuah sistem siklus termodinamika menghasilkan sejumlah kerja sementara sistem hanya memperoleh kalor pada satu reservoar.

Entropi sangat berperan penting dalam konsep hukum kedua termodinamika. Entropi adalah adalah nilai suatu energi spesifik tiap satu satuan temperatur. Entropi pada suatu sistem termodinamika merupakan sebuah indikator ketidak beraturan suatu sistem dalam skala mikroskopis. Suatu sistem tertutup yang diberi energi, nilai entropi pada sistem tersebut akan terus meningkat. Suatu sistem akan selalu menuju ke dalam suatu kesetimbangan termal terhadap lingkungannya (hukum kenol termodinamika), yaitu dengan melalui kesetimbangan entropi. Hal tersebut disebabkan oleh perubahan entropi sistem terhadap lingkungan. Kesetimbangan tersebut terjadi dengan berpindahnya entropi pada sistem ke lingkungan. Berpindahnya entropi akan disertai dengan perpindahan panas.

Berdasarkan pernyataan pada hukum kedua termodinamika, R.J.E. Clausius menulis sebuah pertidaksamaan yang dikenal dengan nama Clausius Inequality. Pertidaksamaan tersebut mengungkapkan sebuah proses reversible atau

irreversible sebagai berikut.

1. Stotal= Ssystem+ Ssuround= 0 , maka proses tersebut reversible.

2. Stotal= Ssystem+ Ssurround> 0 , maka proses tersebut irreversible.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(30)

Dengan perubahan Ssystem) memiliki nilai positif dan

perubahan Ssurround) memiliki nilai negatif.

2.4. Exergy

Kata exergy berasal dari bahasa Yunani yaitu ex dan ergon yang berarti dari (from) dan kerja (work). Exergy dapat didefinisikan sebagai kerja maksimum yang mampu dilakukan oleh suatu sistem terhadap lingkungan sekitar sistem. Umumnya, lingkungan dispesifikasikan oleh kondisi temperatur, tekanan, dan komposisi kimia. Exergy suatu sistem akan meningkat jika terjadi kerja pada sistem. Exergy itu kekal hanya ketika semua proses dari sistem dan lingkungan dalam keadaan reversible. Namun, exergy dapat dihancurkan bila terjadi sebuah proses irreversible. Seperti energi, exergy dapat berpindah melewati batas dari sebuah sistem. Perpindahan exergy berlangsung bersama dengan perpindahan panas tergantung temperatur sistem terhadap temperatur lingkungan.

2.5. Analisis Exergy

Suatu laju exergy berkaitan dengan laju perpindahan panas Q_i dapat dihitung dengan persamaan (2.6).

i A

o x

(2.6)

A adalah luasan perpindahan kalor, To adalah temperatur lingkungan, T adalah

temperatur terjadinya perpindahan kalor. Ketika ada sebuah keseragaman temperatur , persamaan (2.6) menjadi persamaan (2.7).

T T Q

Ex A 1 o

(2.7) Dengan adalah nilai laju perpindahan kalor pada suatu luasan, Toadalah nilai

temperatur lingkungan, dan T adalah nilai temperatur terjadinya perpindahan kalor.

(31)

Dalam analisis sistem termal terdapat 2 macam exergy yaitu exergy fisik dan exergy kimia. Exergy fisik adalah kerja yang diperoleh melalui substansi melewati proses reversible dari kondisi temperatur dan tekanan awal ke kondisi yang ditentukan berdasarkan temperatur dan tekanan lingkungan. Exergy fisik dapat dihitung dengan persamaan (2.8).

(2.8) Dengan exadalah nilai exergy spesifik, Ho,To, dan Soberturut-turut adalah entalpi,

temperatur, dan entropi lingkungan, sedangkan H dan S adalah entalpi dan entropi pada sistem. Subscript ph menandakan fisik . Exergy fisik dapat dipisah menjadi 2 komponen, yaitu sebuah komponen termal dan sebuah komponen tekanan atau dapat disebut juga dengan komponen mekanis. Dengan menggunakan Hukum Gas Ideal dalam persamaan (2.8) dan mengasumsikan konstanta kapasitas kalor spesifik isobarik (cp), persamaan (2.8) menjadi persamaan (2.11).

o o o p

T x

(2.9)

o o P x

(2.10)

0 0

0 0 . ph

x (2.11)

Dengan e ,xP T x

e , ex,phberturut-turut adalah nilai exergy spesifik komponen

tekanan, nilai exergy spesifik komponen temperatur, nilai exergy spesifik fisik, R adalah konstanta gas ideal, T0adalah nilai temperatur lingkungan, P0 adalah nilai

tekanan lingkungan, T adalah nilai temperatur sistem, dan P adalah nilai tekanan sistem. Exergy kimia adalah kerja yang diperoleh ketika substansi di bawah pertimbangan dibawa dari kondisi lingkungan, didefinisikan sebagai parameter temperatur dan tekanan lingkungan ke kondisi referensi yang melibatkan proses

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(32)

perpindahan kalor dan pergantian substansi hanya dengan lingkungan. Untuk menghitung exergy kimia (ech) (bahan bakar, campuran gas, dan produk hasil

pembakaran) dapat dihitung dengan persamaan (2.12).

i i i i

ch x i ch

1 1

0 , , ,

(2.12)

Dengan xi adalah fraksi mol komponen ke-i, R adalah konstanta gas ideal, dan i

adalah koefisien aktivitas. Untuk ideal solution, nilai koefisien aktivitas bernilai 1. Untuk mempermudah perhitungan, exergy kimia bahan bakar dapat diperoleh berdasarkan Lower Heating Value (LHV) bahan bakar tersebut. Hubungan antara LHV dan exergy kimia dijabarkan dalam persamaan (2.13). Persamaan (2.12) dapat digunakan untuk mendapatkan hasil yang lebih teliti.

(2.13) Dengan ex,fueladalah nilai exergy spesifik bahan bakar, nilai rasio exergy terhadap Lower Heating Value (LHV) bahan bakar ( fuel) dapat dihitung dengan persamaan

dasar komposisi atom. Nilai rasio exergy spesifik bahan bakar hidrokarbon ( b aH

) terhadap nilai LHV bahan bakar tersebut dapat dihitung dengan persamaan (2.14).

(2.14)

2.6. Kerusakan Exergy

Ireversibilitas juga dapat disebut kerusakan exergy atau exergy loss. Jadi, ketika suatu sistem terjadi proses irreversible, maka pada sistem tersebut ada

(33)

kerusakan exergy atau exergy loss. Kerusakan exergy dihitung dengan cara mengambil perbedaan antara exergy yang masuk dan exergy yang keluar sistem, dapat dituliskan dalam persamaan (2.15).

(2.15) Dengan I adalah nilai irreversibilitas. Subscript i adalah komponen ke-i dan j adalah komponen ke-j. Cara lain menghitung ireversibilistas dapat dilakukan dengan peramaan Gouy-Stodola, yang melalui perubahan entropi dikalikan temperatur lingkungan, hal tersebut dituliskan dalam persamaan (2.16).

o in

i out

j o

(2.16)

Dengan I adalah nilai irreversibilitas, To adalah nilai temperatur lingkungan, Sj , Si S berturut-turut adalah nilai entropi ke-j, nilai entropi ke-i, dan perubahan

nilai entropi.

2.7. Analisis Energi dan Analisis Exergy

Menganalisis suatu sistem termal dapat dilakukan dengan cara menganalisis energi dan exergy pada sistem. Energi dan exergy merupakan suatu hal yang berbeda. Analisis energi menerapkan konsep hukum pertama termodinamika, semua bentuk energi itu sama nilainya. Hilangnya kualitas suatu energi tidak termasuk dalam perhitungan. Analisis exergy memiliki hal lebih dari analisis energi, yaitu analisis exergi menerapkan konsep hukum pertama termodinamika dan hukum kedua termodinamika. Dalam kondisi aktual sebuah sistem, exergy akan rusak/hancur sebagian ataupun seluruhnya, karena selalu ada irreversibilitas pada sebuah sistem. Analisis exergy menunjukan ketidak idealan dari sebuah proses (irreversibility), termasuk semua kehilangan kualitas dari materi (massa) dan energi. Energi tidak dapat hilang atau musnah, sesuai permyataan Hukum

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(34)

Pertama Termodinamika tentang konsevasi energi. Energi itu kekal, yang ada adalah perpindahan energi ke lingkungan. Namun, energi yang berpindah ke lingkungan adalah energi yang sia-sia.

2.8. Siklus-siklus pada mesin pembangkit listrik tenaga uap dan gas

Pembangkit listrik tenaga gas dan uap (PLTGU) sering juga disebut dengan

Combined Cycle Power Plant (CCPP). Mesin pembangkit listrik tersebut

menggunakan kombinasi dari 2 siklus termodinamika, yaitu siklus Brayton dan siklus Rankine. Siklus Brayton adalah siklus yang digunakan pada mesin PLTG dengan udara sebagai fluida kerjanya, sedangkan siklus Rankine adalah siklus yang digunakan pada mesin PLTU dengan air sebagai fluida kerjanya.

a) Siklus Brayton

Siklus yang digunakan dalam pembangkitan listrik tenaga gas adalah siklus Brayton. Skematik siklus Brayton ideal dapat disajikan dalam T-S dan P-V diagram pada Gambar 2.1 dan Gambar 2.2.

(35)

Gambar 2.2 Skematik diagram P-V siklus Brayton pada sistem PLTG Proses-proses yang terjadi pada siklus Brayton sesuai T-S dan P-V diagram yaitu:

1) Proses 1-2

Proses 1-2 merupakan kompresi isentropik. Udara atmosfir masuk sistem turbin gas melalui inlet kompresor. Kompresor mengkompresi udara tersebut sampai tekanan tertentu disertai penyempitan volum.

2) Proses 2-3

Proses 2-3 merupakan proses pembakaran isobarik. Udara terkompresi masuk ke ruang bakar lalu bahan bakar diinjeksikan. Proses pembakaran terjadi menghasilkan energi panas, energi panas tersebut diserap oleh udara bertekanan dari kompresor. Proses ini terjadi pertambahan volume tetapi tidak terjadi pertambahan tekanan.

3) Proses 3-4

Proses 3-4 merupakan proses ekspansi isentropik. Udara bertekanan yang memiliki energi panas dari hasil pembakaran berekspansi melewati turbin. Ketika terjadi proses ini udara bertekanan mengalami pertambahan volum. 4) Proses 4-1

Proses 4-1 merupakan proses pembuangan panas ke atmosfir.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(36)

b) Siklus Rankine

Siklus yang digunakan dalam pembangkitan listrik tenaga uap adalah siklus Rankine. Skematik siklus Rankine ideal dapat disajikan dalam T-S dan P-V dagram pada Gambar 2.3 dan Gambar 2.4.

Gambar 2.3 Skematik diagram T-S siklus Rankine pada sistem PLTU

(37)

Proses yang terjadi pada siklus Rankine sesuai P-V diagram sebagai berikut:

1) Proses 7-9

Proses 7-9 adalah ekspansi isentropik dari fluida kerja melalui turbin dari uap panas lanjut (superheated vapor) tekanan tinggi hingga mencapai uap panas lanjut tekanan rendah.

2) Proses 9-10

Proses 9-10 adalah ekspansi isentropik dari fluida kerja melalui turbin dari uap panas lanjut tekanan rendah hingga mencapai tekanan kondenser.

3) Proses 10-1

Proses 10-1 adalah perpindahan kalor dari fluida kerja ketika mengalir pada tekanan konstan menjadi cairan jenuh.

4) Proses 1-2

Proses 1-2 adalah kompresi isentropik dalam pompa menuju ke kondisi titik 2.

5) Proses 2-3

Proses 2-3 adalah proses perpindahan kalor pada fluida kerja yang terjadi pada tekanan konstan.

6) Proses 3-4

Proses 3-4 adalah kompresi isentropik dalam pompa menuju ke kondisi titik 4.

7) Proses 4-5

Proses 4-5 adalah proses perpindahan kalor pada fluida kerja yang terjadi pada tekanan konstan.

8) Proses 5-6

Proses 5-6 adalah proses perpindahan kalor pada fluida kerja yang terjadi pada tekanan konstan. Kondisi pada proses ini air dipanaskan menjadi uap basah tekanan tinggi.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(38)

9) Proses 6-7

Proses 6-7 adalah proses perpindahan kalor pada fluida kerja yang terjadi pada tekanan konstan. Kondisi pada proses ini uap basah tekanan tinggi dipanaskan menjadi uap kering (superheated vapor) tekanan tinggi.

10) Proses 3-8

Proses 3-8 adalah proses perpindahan kalor pada fluida kerja yang terjadi pada tekanan konstan. Kondisi pada proses ini air dipanaskan menjadi uap basah.

11) Proses 8-9

Proses 8-9 adalah proses perpindahan kalor pada fluida kerja yang terjadi pada tekanan konstan. Kondisi pada proses ini uap basah tekanan rendah dipanaskan menjadi uap kering (superheated vapor) tekanan rendah.

(39)

Gambar 2.6 Skematik diagram T S siklus Rankine pada sistem PLTU Analisis exergy pada mesin PLTGU, siklus Brayton dan siklus Rankine tidak ideal ditunjukan seperti Gambar 2.5 dan Gambar 2.6. Poin 1-2, dan 3-4 pada Gambar 2.5, proses terjadi pada entropi yang sama (isentropi) dan poin 7-10 pada Gambar 2.6, proses terjadi pada entropi yang sama (isentropi). Proses pada poin tersebut menjadi seperti pada Gambar 2.5 dan Gambar 2.6. Perubahan poin-poin

S > 0.

Siklus Brayton dan siklus Rankine sistem menjadi seperti Gambar 2.5 dan Gambar 2.6.

2.9. Analisis Laju Kerusakan Exergy dan Efisiensi Exergy Komponen Mesin PLTGU

Satu blok Mesin PLTGU PT. INDONESIA POWER UNIT PEMBANGKITAN SEMARANG terdiri dari 3 bagian besar unit, yaitu GTG berjumlah 3 unit, HRSG berjumlah 3 unit dan STG berjumlah 1 unit. Komponen yang akan dianalisis pada unit GTG adalah Compressor, Combustion Chamber, dan Gas Turbine. Komponen yang akan dianalisis pada unit HRSG adalah HRSG dan HP Transfer pump. Komponen yang akan dianalisis pada unit STG adalah

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(40)

Steam turbine, Condenser, dan Condensate pump. Komponen-komponen mesin

PLTGU tersebut akan dianalisis nilai laju kerusakan exergy dan efisiensi untuk mengetahui tingkat keoptimalan mesin.

a) Compressor

Compressor adalah komponen yang berfungsi memasukan udara dari

lingkungan ke dalam sistem dan meningkatkan tekanan udara tersebut. Udara tersebut akan dikompresi pada tekanan tertentu, sehingga udara pada combustion

chamber memiliki tekanan tinggi. Hal tersebut dimaksudkan agar kondisi udara di combustion chamber memiliki tekanan yang cukup tinggi.

Gambar 2.7 Skematik Compressor

Berdasarkan Gambar 2.7, poin 1 adalah udara luar masuk ke compressor, poin 2 adalah udara yang keluar dari compressor yang telah ditingkatkan tekanannya. Nilai laju aliran massa udara (m ) yang dimasukan ke dalam sistem dapat_air

dihitung dengan persamaan (2.15).

(2.15) Dengan W_comp adalah nilai daya compressor, cp adalah nilai kalor spesifik gas

ideal, Tcomp.outadalah nilai temperatur dishcharge compressor, dan Tcomp.inadalah

nilai temperatur inlet compressor. Nilai laju kerusakan exergy pada compressor mesin PLTG dapat dihitung dengan persamaan (2.16).

(41)

19 out comp x comp comp in comp

x, . , . _(2.16)

Dengan _x_,_comp_._in adalah nilai laju exergy udara yang masuk ke compressor,

comp

W adalah nilai daya pompa, _x_,_comp_._out adalah nilai laju exergy udara yang keluar dari compressor, dan adalah nilai laju kerusakan exergy compressor. Nilai efisiensi exergy compressor ( II.comp) dapat dihitung dengan persamaan (2.17). in Comp x Comp out Comp x comp II E W E . , . , , (2.17) Dengan E_x_,_Comp_._out adalah nilai laju exergy udara keluar dari compressor, W_Comp

adalah nilai daya compressor, dan E_x_,_Comp_._in adalah nilai laju exergy udara yang masuk ke compressor.

b) Combustion Chamber

Combustion Chamber adalah komponen dimana terjadinya proses pembakaran. Udara bertekanan dari compressor akan bercampur dengan bahan bakar dan bereaksi. Proses pembakaran tersebut terjadi dengan bantuan percikan api dari spark plug. Proses pembakaran tersebut dimaksudkan untuk

menambahkan nilai kalor gas.

Gambar 2.8 Skematik Combustion chamber

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(42)

Berdasarkan Gambar 2.8, poin 3 adalah udara discharge compressor yang masuk ke combustion chamber, poin 4 adalah bahan bakar yang dimasukan ke

combustion chamber, dan poin 5 adalah udara panas bertekanann tinggi yang

keluar dari combustion chamber. Besarnya temperatur produk pembakaran atau temperatur gas keluar dari combustion chamber ( _CC._out) dapat diketahui dengan persamaan (2.18). exh k k comp out

CC P T

. (2.18)

Dengan Pcomadalah nilai tekanan compressor, Texhadalah nilai temperatur exhaust

gas, dan superscript k adalah konstanta rasio cp terhadap cv. Nilai laju kerusakan

exergy pada combustion chamber mesin PLTG dapat dihitung dengan persamaan (2.19).

(2.19)

Dengan E_x,_CC._in adalah nilai laju exergy udara yang masuk ke combustion

chamber, E_x_,_fuel adalah nilai laju exergy bahan bakar yang masuk ke combustion

chamber, E_x_,_CC_._out adalah nilai laju exergy produk dari gas hasil pembakaran, dan

I adalah nilai laju kerusakan exergy pada combustion chamber. Nilai efisiensi exergy combustion chamber ( II.CC) dapat dihitung dengan persamaan (2.20).

fuel x in CC x out CC x CC II , . , . , , (2.20)

Dengan adalah nilai laju exergy gas produk pembakaran keluar dari

combustion chamber, E_x_,_CC_._in adalah nilai laju exergy udara yang masuk ke

(43)

c) Gas turbine

Gas turbine adalah komponen yang berfungsi untuk memutar poros

generator. Energi mekanis untuk memutar turbin diperoleh dari gas panas bertekanan tinggi yang dialirkan dari combustion chamber. Tekanan dan temperatur gas panas turun setelah memutar turbin.

Gambar 2.9 Skematik Gas turbine

Berdasarkan Gambar 2.9, poin 6 adalah udara panas bertekanan tinggi yang masuk ke gas turbine dan poin 7 adalah exhaust gas yang keluar dari gas turbine. Nilai laju kerusakan exergy pada gas turbine mesin PLTG dapat dihitung dengan persamaan (2.21).

GT GT out GT x in GT

x, . , . _(2.21)

Dengan E_x,_GT._inadalah nilai laju exergy gas hasil pembakaran yang masuk ke gas

turbine, E_x,_GT._out adalah nilai laju exergy gas hasil pembakaran yang keluar dari

gas turbine, W_GT adalah daya yang dihasilkan oleh gas turbine, dan I_GT adalah nilai laju kerusakan exergy pada gas turbine.

Nilai efisiensi exergy gas turbine ( II.GT) dapat dihitung dengan persamaan (2.22).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(44)

in GT x

out GT out GT x GT II

E W E

. ,

. .

, ,

(2.22)

Dengan E_x_,_GT_._out adalah nilai laju exergy exhaust gas keluar dari gas turbine, WGT

adalah daya output gas turbine, dan E_x_,_GT_._in adalah laju exergy gas panas masuk ke gas turbine.

d) Saluran Exhaust

Saluran Exhaust adalah komponen yang berfungsi sebagai sisi keluaran gas panas yang telah melewati gas turbine. Gas tersebut dikeluarkan ke lingkungan sekitar. Saluran exhaust terpasang sebuah komponen yang disebut diverter

damper. Diverter damper berguna sebagai katup untuk mengalirkan exhaust gas

dari PLTG ke HRSG.

e) HRSG

HRSG atau Heat Recovery Steam Generator dapat dikatakan sebagai boiler pada PLTGU. Komponen ini adalah penghasil uap panas pada mesin PLTGU. Panas HRSG diperoleh dari panas sisa exhaust gas dari mesin PLTG. Sebuah HRSG menghasilkan 2 macam uap dengan tekanan yang berbeda yaitu uap kering bertekanan tinggi (HP superheated vapor) dan uap kering bertekanan rendah (LP

superheated vapor). Berdasarkan Gambar 2.10, poin 8 adalah exhaust gas masuk

ke HRSG, poin 9 adalah air masuk ke HRSG melalui bagian Low Pressure, poin 10 adalah air keluar dari HRSG dari bagian Low Pressure (LP), Poin 13 adalah air masuk ke HRSG dari bagian High Pressure (HP), poin 14 adalah LP superheated

vapor keluar dari HRSG,dan poin 15 adalah HP superheated vapor keluar dari

(45)

Gambar 2.10 Skematik HRSG

Nilai laju kerusakan exergy pada HRSG mesin PLTU dapat dihitung dengan persamaan (2.23). HRSG out exh x out vap sp HP x out vap sp LP x out HRSG LP x in HRSG HP x in HRSG LP x in exh x I E E E E E E E . , . . . , . . . , . . , . . , . . , . , (2.23)

Dengan E_x_,_exh_._inadalah nilai laju exergy exhaust gas yang masuk ke HRSG,

in HRSG LP

x, . . adalah nilai laju exergy air yang masuk ke LP HRSG,Ex,HP.HRSG.in

adalah nilai laju exergy air yang masuk ke HP HRSG,E_x_,_LP_._HRSG_._out adalah nilai laju exergy air yang keluar dari LP HRSG, _x_,_LP_._sp_._vap_._out adalah nilai laju exergy LP

superheated vapor yang keluar dari LP HRSG,E_x,_HP._sp._vap._out adalah nilai laju

exergy HP superheated vapor yang keluar dari HP HRSG,E_x,_exh._out adalah nilai

laju exergy exhaust gas yang keluar dari HRSG,I_HRSG adalah nilai laju kerusakan

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(46)

exergy HRSG. Nilai efisiensi exergy HRSG ( II.HRSG) dapat dihitung dengan

persamaan (2.24).

in HRSG HP in HRSG LP in exh x

HRSG GT

E E

. . .

. .

, 1

(2.24)

Dengan HRSG adalah nilai laju kerusakan exergy HRSG, Ex,exh.in adalah nilai laju

exergy exhaust gas yang masuk ke HRSG, adalah nilai laju exergy air yang masuk ke LP HRSG, dan adalah laju exergy air yang masuk ke HP HRSG.

f) Steam turbine

Steam Turbine adalah komponen yang berfungsi untuk memutar poros

generator. Energi mekanik untuk memutar turbin tersebut berasal dari uap yang berasal dari HRSG yang dialirkan ke steam turbine. Tekan dan temperatur uap menurun setelah melewati steam turbine.

Gambar 2.11 Skematik Steam turbine

Berdasarkan Gambar 2.11, poin 17 adalah HP superheated vapor memasuki HP

steam turbine, poin 16 adalah LP superheated vapor memasuki sudu terakhir dari

HP steam turbine, poin 18 adalah LP superheated vapor keluar dari sudu terakhir dari HP steam turbine, poin 19 adalah LP superheated vapor memasuki LP steam

(47)

turbine, dan poin 20 adalah uap keluar dari LP steam turbine. Nilai laju kerusakan

exergy pada steam turbine mesin PLTU dapat dihitung dengan persamaan (2.25).

(2.25)

Dengan E_x_,_LP_._ST_._in adalah nilai laju exergy LP superheated vapor yang masuk ke LP steam turbine,E_x_,_HP_._ST_._in adalah nilai laju exergy HP superheated vapor yang masuk ke HP steam turbine, _x_,_LP_._ST_._out adalah nilai laju exergy uap yang keluar dari LP steam turbine,E_x_,_HP_._ST_._out adalah nilai laju exergy uap yang keluar dari HP

steam turbine,WST adalah nilai daya yang dihasilkan steam turbine, dan ST

adalah nilai laju kerusakan exergy steam turbine. Nilai efisiensi exergy steam

turbine ( II.ST) dapat dihitung dengan persamaan (2.26).

(2.26)

Dengan _ST adalah nilai laju kerusakan exergy pada steam turbine, adalah nilai laju exergy uap yang masuk ke HP steam turbine, dan adalah nilai laju exergy yang masuk ke LP steam turbine.

g) Condenser

Condenser adalah komponen yang berfungsi untuk melepas kalor dan

mengubah uap yang keluar dari turbin menjadi air sehingga dapat disirkulasikan ke HRSG.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(48)

Gambar 2.12 Skematik Condenser

Berdasarkan Gambar 2.12, poin 21 adalah uap memasuki condenser dan poin 22 adalah air keluar dari condenser. Nilai laju kerusakan exergy pada condenser mesin PLTU dapat dihitung dengan persamaan (2.27).

(2.27)

Dengan _x_,_Cond_._in adalah nilai laju exergy uap yang masuk ke condenser,E_x,_Cond._out

adalah nilai laju exergy air yang keluar dari condenser, dan adalah nilai laju kerusakan exergy condenser. Nilai efisiensi exergy condenser ( II.Cond) dapat dihitung dengan persamaan (2.28).

in Cond x

out Cond x Cond II

. ,

, , ,

(2.28)

Dengan E_x_,_Cond_,_out adalah nilai laju exergy air yang keluar dari condenser dan

in Cond x

E _, _. adalah nilai laju exergi uap yang masuk ke condenser.

h) Pompa

Pompa adalah komponen yang berfungsi untuk meningkatkan tekanan air dan mengalirkan air ke dalam sistem. Ada 2 pompa dalam sistem PLTU, yaitu

(49)

1) Condensate Pump

Condensate pump adalah pompa yang berfungsi mengalirkan dan

meningkatkan tekanan air dari condenser ke HRSG.

Gambar 2.13 Skematik Condensate pump

Poin 23 adalah air memasuki condensate pump dan poin 24 adalah air keluar dari

condensate pump. Nilai laju kerusakan exergy pada condensate pump mesin

PLTGU dapat dihitung dengan persamaan (2.29).

(2.29)

Dengan E_x_,_Cond_._Pump_._in adalah nilai laju exergy air yang masuk ke condensate pump,

pump cond

W _. adalah nilai daya condensate pump, _x_,_Cond_._Pump_._out adalah nilai laju exergy air yang keluar dari condensate pump, dan I_Cond_._Pump adalah nilai laju kerusakan exergy condensate pump. Nilai efisiensi exergy condensate pump ( II.HP.Trans.Pump) dapat dihitung dengan persamaan 2.30.

Pump Cond in

Pump Cond x

Pump Cond Pump

Cond II

W E

. .

, 1

(2.30)

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(50)

Dengan I_Cond_._Pump adalah nilai laju kerusakan exergy condensate pump,

in Pump Cond x

E _. _. _. adalah nilai laju exergy air yang masuk ke condensate pump, dan

Pump

Cond. adalah daya condensate pump.

2) HP Tranfer Pump

HP Transfer pump adalah pompa yang berfungsi mengalirkan air panas dari bagian LP HRSG menuju bagian dari HP HRSG pada tingkatan output High

Pressure Vapor.

Gambar 2.14 Skematik HP Transfer pump

Berdasarkan Gambar 2.14, poin 11 adalah air memasuki HP transfer pump dan poin 12 adalah air keluar dari HP tranfer pump. Nilai laju kerusakan exergy pada HP transfer pump mesin PLTU dapat dihitung dengan persamaan (2.31).

(2.31)

Dengan _x_,_HP_._Trans_._Pump_._in adalah nilai laju exergy air yang masuk ke HP transfer

pump, W_HP._Trans._Pump adalah nilai daya HP transfer pump, adalah

nilai laju exergy air yang keluar dari HP transfer pump, dan _HP_._Trans_._Pump adalah nilai laju kerusakan exergy HP transfer pump. Nilai efisiensi exergy HP transfer

(51)

29 Pump Trans HP in Pump Trans HP x out Pump Trans HP x Pump Trans HP II W E E . . . . . . . . . . . . , (2.32)

Dengan _x_._HP_._Trans_._Pump_._out adalah nilai laju exergy air yang keluar dari HP transfer

pump, _x_._HP_._Trans_._Pump_._in adalah nilai laju exergy air yang masuk ke HP transfer

pump, danW_HP_._Trans_._Pump adalah nilai daya HP transfer pump.

2.10. Efisiensi Exergy Mesin PLTGU

Mesin PLTGU dapat beroperasi dengan 2 cara, yaitu simple cycle dan

combined cycle. Efisiensi exergy mesin PLTG ( _{II ,}_cycle) dan efisiensi exergy mesin PLTGU ( ) dapat dihitung dengan cara persamaan (2.33) dan (2.34).

fuel x out GT cycle II E W , . , (2.33) (2.34)

Dengan _{GT .}_out adalah nilai daya output PLTG dan E_x,_fuel adalah nilai laju exergy

bahan bakar, sedangkan W_ST_._out adalah nilai daya output PLTU. 2.10. Proses Pembakaran

Pembakaran dapat terjadi ketika bahan bakar dan udara bereaksi. Ada 2 macam proses pembakaran, yaitu pembakaran sempurna dan pembakaran tidak sempurna. Pembakaran sempurna dapat terjadi apabila seluruh bahan bakar bereaksi dengan udara dengan komposisi campuran stoikiometri. Pembakaran tidak sempurna terjadi apabila ada sejumlah bahan bakar yang tidak bereaksi dengan udara yang dicampurkan, hal tersebut dapat disebabkan proses

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(52)

pembakaran kekurangan jumlah udara sehingga produk pembakaran ada kandungan bahan bakarnya.

Ada 3 jenis campuran bahan bakar dan udara dalam proses pembakaran yaitu rich mixture, stoichiometric mixture dan lean mixture. Rich mixture adalah proses pembakaran dengan jumlah udara yang kurang sehingga bahan bakar tidak terbakar seluruhnya. Stoichiometric mixture adalah proses pembakaran dengan jumlah udara yang tepat untuk membakar seluruh bahan bakar. Lean mixture adalah proses pembakaran dengan jumlah udara yang berlebih sehingga produk pembakaran terdapat kandungan oksigen.

Combustion chamber adalah komponen mesin PLTG yang berfungsi

sebagai tempat berlangsungnya proses pembakaran terjadi. Unit PLTG PT Indonesia Power UP Semarang menggunakan bahan bakar natural gas sebagai bahan bakar mesin PLTG. Karakteristik natural gas yang digunakan dijabarkan pada Tabel 2.1 dan Tabel 2.2.

Tabel 2.1 Natural Gas Properties Temperature 29,2056 oC Pressure 24,8354 Bar Density 0,74399 kg/m3 Heating Value 40592.5 kJ/m3

Proses pembakaran gas alam pada mesin PLTG diasumsikan sebagai pembakaran gas metana. Reaksi pembakaran gas metana dan udara dapat dituliskan pada persamaan 2.35. Udara diasumsikan terdiri dari 21% O2 dan 79% N2. Produk pembakaran sempurna gas metana tidak menghasilkan oksigen dan metana.

(53)

Tabel 2.2 Natural Gas Composition Gas Components Mol (%)

Methane 93.7410

Nitrogen 0.4193

Carbon Dioxide 0.0011

Ethane 3.4591

Propane 1.2142

i-Butane 0.2487

n-Butane 0.3201

i-Pentane 0.1268

n-Pentane 0.1139

n-Hexane 0.3550

Water 0.0009

Hidrogen Sulfida 0.0000

2.11. Air Fuel Ratio (AFR) dan Fuel Air Ratio (FAR)

Air Fuel Ratio (AFR) adalah perbandingan jumlah udara terhadap jumlah

bahan bakar dalam proses pembakaran. Jumlah udara dan jumlah bahan bakar yang dibandingkan adalah jumlah yang dicampurkan, meskipun campuran tersebut bereaksi atau tidak. Nilai Air Fuel Ratio dapat dihitung dengan

persamaan 2.36.

fuel air

(2.36)

Dengan AFR adalah nilai Air Fuel Ratio, adalah nilai laju aliran massa udara, dan mfuel adalah nilai laju aliran massa bahan bakar. Fuel Air Ratio

(FAR) adalah perbandingan jumlah bahan bakar terhadap jumlah udara dalam proses pembakaran. Jumlah bahan bakar dan jumlah udara yang dibandingkan adalah jumlah yang dicampurkan, meskipun campuran tersebut bereaksi atau tidak. Nilai Fuel Air Ratio dapat dihitung dengan persamaan (2.37).

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(54)

air fuel

m m FAR

(2.37)

Dengan FAR adalah nilai Fuel Air Ratio, mfuel adalah nilai laju aliran massa

bahan bakar, dan adalah nilai laju aliran massa udara.

2.12. Air Fuel Equivalence Ratio ( ) dan Fuel Air Equivalence Ratio ( ) Air Fuel Equivalence Ratio adalah rasio antara nilai Air Fuel Ratio

aktual proses pembakaran terhadap Air Fuel Ratio stoichiometric proses

pembakaran. Nilai Air Fuel Equivalence Ratio dapat di hitung dengan persamaan (2.38).

stoic act

AFR AFR

(2.38)

Dengan adalah nilai Air Fuel Equivalence Ratio, AFRact adalah nilai Air Fuel Ratio aktual, dan AFRstoicadalah nilai Air Fuel Ratio stoichiometric. Jenis

campuran proses pembakaran dapat diketahui dengan menghitung nilai Air Fuel Equivalence Ratio. Nilai < 1 merupakan rich mixture, nilai = 1 merupakan

soichiometric mixture, dan nilai > 1 merupakan lean mixture. Fuel Air Equivalence Ratio adalah rasio antara nilai Fuel Air Ratio aktual proses

pembakaran terhadap Fuel Air Ratio stoichiometric proses pembakaran. Nilai Fuel Air Equivalence Ratio dapat dihitung dengan persamaan (2.39).

stoic act

FAR FAR

(2.39)

Dengan adalah nilai Fuel Air Equivalence Ratio, FARact adalah nilai Fuel Air Ratio aktual, dan FARstoicadalah nilai Fuel Air Ratio stoichiometric. Nilai

(55)

> 1 merupakan rich mixture, nilai = 1 merupakan soichiometric mixture, dan nilai < 1 merupakan lean mixture.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(56)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Alur Penelitian

Penelitian mesin PLTGU PT. INDONESIA POWER UNIT

PEMBANGKITAN SEMARANG melalui serangkaian proses dari awal hingga akhir yang dapat dideskripsikan melalui diagram alir pada Gambar 3.1.

Mulai

Survey Pembangkit Tenaga Gas dan Uap

Perumusan Masalah

Menentukan Tujuan Penelitian

Studi Literatur

(57)

Gambar 3.1 Diagram Alir Penelitian

A

Pengambilan Data: 11. Parameter Sistem

Pembangkit Listrik 12. Parameter Lingkungan

Sistem Pembangkit Listrik

Lengkap?

Perhitungan dan Analisis

Kesimpulan dan Saran

Selesai Tidak

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(58)

Keterangan Diagram Alir Penelitian pada Gambar 3.1 adalah sebagai berikut. 1. Survey

Survey pembangkit listrik tenaga gas dan uap dilakukan untuk mengetahui operasi dan pola operasi sistem PLTGU.

2. Perumusan Masalah

Perumusan masalah adalah munculnya permasalah yang ada pada PLTGU, sehingga perlu diketahui penyebabnya.

3. Menentukan Tujuan

Menentukan target akhir dari penelitian yang akan dilaksanakan. 4. Studi Literatur

Mencari informasi dan mempelajari materi yang berhubungan dengan objek penelitian.

5. Pengambilan Data

Melakukan pengambilan data kuantitatif pada objek penelitian. 6. Meneliti kelengkapan data yang telah diambil.

Apabila belum lengkap, harus melakukan pengambilan data kembali. 7. Perhitungan dan Analisis

Perhitungan adalah proses menghitung yang dilakukan setelah semua data terkumpul dengan metode yang ditentukan. Analisis dilakukan untuk mendeskripsikan permasalahan dengan indikasi-indikasi yang diperoleh dari perhitungan.

8. Kesimpulan dan Saran

Peneliti dapat menyimpulkan suatu permasalahan dari hasil dari Perhitungan dan Analisis dan memberikan beberapa saran yang mampu mengatasi permasalahan tersebut dengan baik.

(59)

Gambar 3.2 Skematik Mesin PLTGU

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(60)

3.2. Variabel Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada mesin PLTGU yang beroperasi pada pola 3-3-1 pada blok I phase II. Ada beberapa macam variabel pada penelitian ini, yaitu variabel terikat dan variabel bebas.

a) Variabel terikat

Variabel terikat sering juga disebut variabel criteria dan respond an output (hasil). Variabel terkait merupakan variabel yang dipengaruhi atau yang menjadi akibat, karena adanya variabel bebas.

Ada beberapa variabel terikat pada penelitian ini, variabel tersebut disajikan pada tabel (3.1).

Tabel 3.1 Tabel Variabel Terkait pada Penelitian

No. Variabel Terkait Simbol

1 a. Laju aliran massa udara masuk ke kompressor. b. Tekanan udara masuk ke kompresor.

c. Temperatur udara masuk ke kompresor.

a. b. c. 2 a. Laju aliran massa udara keluar dari kompressor.

b. Tekanan udara keluar dari kompresor. c. Temperatur udara keluar dari kompresor.

a. b. c. 3 a. Laju aliran massa udara masuk ke combustion

chamber.

b. Tekanan udara masuk ke combustion chamber. c. Temperatur udara masuk ke combustion chamber.

b. _CC,_in c.

4 a. Laju aliran massa bahan bakar masuk ke combustion

chamber.

a. _fuel 5 a. Laju aliran massa gas hasil pembakaran keluar dari

combustion chamber.

b. Tekanan gas hasil pembakaran keluar dari combustion a.

(61)

chamber.

c. Temperatur gas hasil pembakaran keluar dari

combustion chamber.

6 a. Laju aliran massa gas hasil pembakaran masuk ke turbin gas.

b. Tekanan gas hasil pembakaran masuk ke turbin gas. c. Temperatur gas hasil pembakaran masuk ke turbin

gas.

a. b. c. 7 a. Laju aliran massa gas hasil pembakaran keluar dari

turbin gas.

b. Tekanan gas hasil pembakaran keluar dari turbin gas. c. Temperatur gas hasil pembakaran keluar dari turbin

gas.

a. b. c. 8 a. Laju aliran massa gas buang masuk ke HRSG.

b. Tekanan gas buang masuk ke HRSG. c. Temperatur gas buang masuk ke HRSG.

b. _exh,_in c.

9 a. Laju aliran massa air masuk ke LP HRSG. b. Tekanan air masuk ke LP HRSG.

c. Temperatur air masuk ke LP HRSG.

a. b. c. 10 a. Laju aliran massa air panas keluar dari LP HRSG.

b. Tekanan air panas keluar dari LP HRSG. c. Temperatur air panas keluar dari LP HRSG.

a. b. c. 11 a. Laju aliran massa air panas masuk ke HP transfer

pump.

b. Tekanan air panas masuk ke HP transfer pump. c. Temperatur air panas masuk ke HP transfer pump.

a. b. c. 12 a. Laju aliran massa air keluar dari HP transfer pump. a.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(62)

b. Tekanan air keluar dari HP transfer pump. c. Temperatur air keluar dari HP transfer pump.

b. c. 13 a. Laju aliran massa air panas masuk ke HP HRSG.

b. Tekanan air panas masuk ke HP HRSG. c. Temperatur air panas masuk ke HP HRSG.

a. b. c. 14 a. Laju aliran massa LP superheated vapor keluar dari

LP HRSG.

b. Tekanan LP superheated vapor keluar dari LP HRSG. c. Temperatur LP superheated vapor keluar dari LP

HRSG.

a. b. c. 15 a. Laju aliran massa HP superheated vapor keluar dari

HP HRSG.

b. Tekanan HP superheated vapor keluar dari HP HRSG. c. Temperatur HP superheated vapor keluar dari HP

HRSG.

a. b. c. 16 a. Laju aliran massa gas buang keluar dari HRSG.

b. Tekanan gas buang keluar dari HRSG. c. Temperatur gas buang keluar dari HRSG.

a. b. c. 17 a. Laju aliran massa HP superheated vapor masuk ke HP

turbin uap.

b. Tekanan HP superheated vapor masuk ke HP turbin uap.

c. Temperatur HP superheated vapor masuk ke HP turbin uap.

a. b. c.

18 a. Laju aliran massa HP superheated vapor keluar dari HP turbin uap.

(63)

b. Tekanan HP superheated vapor keluar dari HP turbin uap.

c. Temperatur HP superheated vapor keluar dari HP turbin uap.

b. c.

19 a. Laju aliran massa LP superheated vapor masuk ke LP turbin uap.

b. Tekanan LP superheated vapor masuk ke LP turbin uap.

c. Temperatur LP superheated vapor masuk ke LP turbin uap.

a. b. c.

20 a. Laju aliran massa LP superheated vapor keluar dari LP turbin uap.

b. Tekanan LP superheated vapor keluar dari LP turbin uap.

c. Temperatur LP superheated vapor keluar dari LP turbin uap.

a. b. c.

21 a. Laju aliran massa uap masuk ke kondensor. b. Tekanan uap masuk ke kondensor.

c. Temperatur uap masuk ke kondensor.

a. b. c. 22 a. Laju aliran massa air keluar dari kondensor.

b. Tekanan air keluar dari kondensor. c. Temperatur air keluar dari kondensor.

a. b. c. 23 a. Laju aliran massa air masuk ke condensate pump.

b. Tekanan air masuk ke condensate pump. c. Temperatur air masuk ke condensate pump.

a. b. c. 24 a. Laju aliran massa air keluar dari condensate pump.

b. Tekanan air keluar dari condensate pump.

a. b.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

(1)

DAFTAR PUSTAKA

Cornelissen, R.L.(1997)."Thermodynamics and Sustainable Development".

Enschede: FEBODRUK BV.

Dincer, I. dan Cengel, Y. A.(2001). entropy. "Energy, Entropy, dan Exergy

Concepts and Their Roles in Thermal Engineering".3.116-149.

Dunbar, W.R. dan Lior, N. (1994). Combust. Sci. and Tech. "Source of

Combustion irreversibility". 103. 41-46.

Ersayin, E. dan Ozgener, L.(2015). Renwable and Sustainable Energy Reviews.

"Performance Analysis of Combined Cycle Power Plants: A Case Study".

43.832-842.

Heywood, J.B. (1988).

“Internal Combustion Engine Fundamentals”

.USA:

McGraw-Hill, Inc.

Moran, M.J. dan Saphiro H.N.(2006).

"Fundamental of Engineering

Thermodynamics

”

. Edisi ke-5. Chichester: John Wiley & Sons Ltd.

Samosir, W.L. dan Martin, A. (2015). Jom FTEKNIK. "Analisis Exergy pada

Ruang Bakar pada PLTG Teluk Lembu 30 MW

”

.2.

Santoso, D. dan Basri, H. (2011). Prosiding Seminar Nasional AVoER ke-3.

“

Analisis Eksergi Siklus Kombinasi Turbin Gas - Uap Unit PLTGU

Inderalaya

”

.

Kotas, T.J. (199

5). “

The Exergy Method of Thermal Plant Analysis

”.

Florida:

Krieger Publishing Company.

Zed, F. et al. (2014).

“

Outlook Energi Indonesia 2014

”

. Jakarta: Dewan Energi

Nasional.

(2)

LAMPIRAN

Tabel Hasil Analisa Exergy Compressor GTG I

Tabel Hasil Analisa Exergy Compressor GTG II

Tabel hasil Analisa Exergy Compressor GTG III

Tabel Hasil Analisa Exergy Combustion Chamber GTG I

COMPRESSOR I

To Ein (kW) Eout (kW) I (kW) II 25 3,990 80000,535 10003,456 0,889 27 0,000 79817,913 10182,087 0,887 29 0,433 79769,134 10231,299 0,886 32 0,000 78831,317 10168,683 0,886 35 0,412 79612,987 10387,425 0,885

COMPRESSOR II

To Ein (kW) Eout (kW) I (kW) II 25 3,867 79914,398 10089,469 0,888 27 1,693 79695,056 10306,636 0,885 29 0,420 79628,091 10372,329 0,885 32 0,414 79456,765 10543,649 0,883 35 0,000 79414,998 10585,002 0,882

COMPRESSOR III

To Ein (kW) Eout (kW) I (kW) II 25 4,004 80439,859 9564,145 0,894 27 1,752 80147,453 9854,300 0,891 29 0,433 80031,458 9968,975 0,889 32 0,429 79899,082 10101,346 0,888 35 0,412 79868,023 10132,389 0,887

COMBUSTOR I

To Ein (kW) Eout (kW) I (kW) II 25 418741,043 226150,523 192590,520 0,540 27 416862,690 222830,192 194032,498 0,535 29 415128,069 221047,867 194080,203 0,532 32 414736,607 216165,359 198571,248 0,521 35 415478,366 213583,729 201894,637 0,514

(3)

Tabel Hasil Analisa Exergy Combustion Chamber GTG II

Tabel Hasil Analisa Exergy Combustion Chamber GTG III

Tabel Hasil Analisa Exergy Gas Turb

e GTG I

Tabel Hasil Analisa Exergy Gas Turbine GTG II

COMBUSTOR II

To Ein (kW) Eout (kW) I (kW) II 25 424196,851 223688,205 200508,647 0,527 27 425081,658 220278,189 204803,469 0,518 29 424448,960 218937,631 205511,329 0,516 32 420909,123 216101,696 204807,427 0,513 35 424176,775 211243,342 212933,434 0,498

COMBUSTOR III

To Ein (kW) Eout (kW) I (kW) II 25 321195,048 228232,368 92962,680 0,711 27 326491,641 225420,331 101071,310 0,690 29 326367,484 223109,896 103257,588 0,684 32 326231,941 208902,322 106136,575 0,675 35 326164,862 214615,458 111549,404 0,658

GAS TURBINE I

To Ein (kW) Eout (kW) I (kW) II 25 226150,523 72480,430 63670,093 0,586 27 222830,192 70860,531 61969,661 0,592 29 221047,867 69971,567 61076,300 0,596 32 216165,359 67974,170 59191,189 0,601 35 213583,729 66330,159 57253,569 0,611

GAS TURBINE II

To Ein (kW) Eout (kW) I (kW) II 25 223688,205 70245,784 63442,421 0,587 27 220278,189 68695,766 61582,423 0,594 29 218937,631 68047,950 60889,681 0,596 32 216101,696 66691,877 59409,818 0,602 35 211243,342 64179,498 57063,844 0,612

(4)

Tabel Hasil Analisa Exergy Gas Turbine GTG III

Tabel Hasil Analisa Exergy HRSG I

Tabel Hasil Analisa Exergy HRSG II

Tabel Hasil Analisa Exergy HRSG III

GAS TURBINE III

To Ein (kW) Eout (kW) I (kW) II 25 228232,368 72737,016 65495,351 0,579 27 225420,331 71541,702 63878,628 0,585 29 223109,896 70399,398 62710,498 0,589 32 220095,366 69012,543 61082,823 0,596 35 211243,342 64179,498 57063,844 0,612

HRSG I

To Ein (kW) Eout (kW) I (kW) II 25 27438,604 139602,847 132947,204 0,469 27 27616,894 139985,835 131296,446 0,472 29 26232,077 138916,898 129500,105 0,476 32 26475,264 132438,564 138138,242 0,445 35 26382,858 139714,166 130084,075 0,475

HRSG II

To Ein (kW) Eout (kW) I (kW) II 25 59143,913 165905,100 149437,296 0,417 27 59815,304 171171,266 145968,369 0,433 29 59637,622 156467,040 159931,989 0,377 32 59895,933 163403,921 149875,873 0,409 35 60301,566 165383,619 151679,354 0,409

HRSG III

To Ein (kW) Eout (kW) I (kW) II 25 62090,248 165017,913 49129,810 0,677 27 63066,817 166173,023 54580,513 0,654 29 62880,223 163697,957 56868,985 0,639 32 63573,258 160357,165 60902,813 0,614 35 61765,974 165432,930 54019,763 0,657

(5)

Tabel Hasil Analisa Exergy HP Transfer Pump I

Tabel Hasil Analisa Exergy HP Transfer Pump II

Tabel Hasil Analisa Exergy HP Transfer Pump III

Tabel Hasil Analisa Exergy Steam Turbine

TRANSFER PUMP I

To Ein (kW) Eout (kW) I (kW) II 25 12342,926 11532,624 1282,802 0,900 27 12527,545 11669,275 1330,770 0,898 29 12291,429 11351,362 1412,567 0,889 32 12258,130 11295,767 1434,862 0,887 35 12610,551 11513,533 1569,518 0,880

TRANSFER PUMP II

To Ein (kW) Eout (kW) I (kW) II 25 12885,531 12330,890 1027,140 0,923 27 12999,719 12410,523 1061,696 0,921 29 12910,738 12299,561 1083,677 0,919 32 12951,401 12277,115 1146,786 0,915 35 13170,271 12411,693 1231,078 0,910

TRANSFER PUMP III

To Ein (kW) Eout (kW) I (kW) II 25 11715,317 11945,782 242,036 0,980 27 12195,678 12418,799 249,380 0,980 29 11910,371 12125,461 257,410 0,979 32 12066,883 12298,159 241,225 0,981 35 11837,392 12057,479 252,412 0,979

STEAM TURBINE

To Ein (kW) Eout (kW) I (kW) II 25 198911,901 40986,561 42925,340 0,728 27 200047,210 42258,399 43788,811 0,722 29 197720,434 44498,577 40221,857 0,737 32 204637,324 46975,608 43661,716 0,723 35 206399,588 47404,129 44995,459 0,717

(6)

Tabel Hasil Analisa Exergy Condenser

Tabel Hasil Analisa Exergy Condensate Pump

CONDENSER

To Ein (kW) Eout (kW) I (kW) II 25 47404,129 27911,853 19492,276 0,589 27 46975,608 28358,041 18617,567 0,604 29 44498,577 28070,016 16428,561 0,631 32 42258,399 29117,512 13140,887 0,689 35 40986,561 29684,371 11302,190 0,724

To Ein (kW) Eout (kW) I (kW) II 25 59478,588 57729,289 1749,299 97,06% 27 59973,337 57350,442 2622,895 95,63% 29 61097,645 58084,459 3013,186 95,07% 32 61483,884 57439,988 4043,897 93,42% 35 62271,689 57428,439 4843,249 92,22%