Berapa besar kerja dan daya yang dihasilkan oleh turbin apabila 20 kg/s aliran uap H2O panas masuk turbin pada tekanannya 700 kPa dan temperature 650oC. Dan saat keluar dari turbin tekanannya menjadi 50 kPa. Efisiensi isentropic turbin 85%.

PEMBAHASAN

PEMBAHASANPerkiraan besarnya h3Pada persoalan ini diketahui tingkat keadaan uap H2O masuk turbin adalah pada tekanan 700 kPa dengan temperature 650 oC Maka, dengan menggunakan data Tabel sifat-sifat H2O (steam tables), pada tekanan 700 kPa (0,70 MPa = 7 bar) dan temperature 650oC, lihat :http://enpub.fulton.asu.edu/ece340/pdf/steam_tables.PDFdapat diperoleh : Enthalpy, h3= 3812 kJ/kg Entropinya, s3= 8,32 kJ/kgKPerhitungan h4sPada tahap ini tingkat keadaan uap air saat keluar turbin dianggap dalam keadaan fasa campuran, yaitu campuran antara uap H2O dan H2O cair, sehingga besarnya h4sdapat dihitung menggunakan persamaan :h4s= hf4+ x4shfg4Tingkat keadaan uap air yang meninggalkan turbin, tekanannya menjadi 50 kPaDengan menggunakan data Tabel sifat-sifat H2O dalam keadaan jenuh (table Tekanan), pada tekanan 50 kPa (0,5 bar) dapat diperoleh : Enthalpi cair jenuh, hf4= 340,5 kJ/kg Enthalpi evaporasi, hfg4= hg4 hf4= (2646 kJ/kg) (340,5 kJ/kg) = 2305,5 kJ/kg Entropi cair jenuh, sf4= 1,091 kJ/kgK Entropi evaporasi, sfg4= sg4 sf4= (7,594 kJ/kgK) (1,091 kJ/kgK) = 6,503 /kJ/kgKSehingga,hf4: enthalpy uap air cair jenuh pada tekanan keluar uap turbin (50 kPa), telah diketahui besarnya yaitu hf4= 340,5 kJ/kghfg4: enthalpy evaporasi, telah diketahui besarnya yaitu hfg4= 2305,5 kJ/kgNamun demikian pada tahap ini, x4s: kualitas uap pada tekanan keluar turbin secara isentropic belum diketahui besarnya.Perhitungan besarnya x4sBesarnya x4sdapat dihitung melalui persamaan :s4s= sf4+ x4ssfg4Dalam hal ini,s4s: entropi isentropic uap air saat keluar turbinDi sini besarnya s4s= s3karena proses ekspansi dari tingkat keadaan (3) ke tingkat keadaan (4s) dianggap proses ekspansi uap secara isentropic.Dengan menggunakan data :s4s= s3= 6,708 kJ/kgKsf4= 1,091 kJ/kgKsfg4= 6,503 kJ/kgKMaka dengan menggunakan persamaan di atas dapat diperoleh :x4s= (s4s sf4) / sfg4x4s= ( (6,708 kJ/kgK) (1,091 kJ/kgK) ) / (6,503 kJ/kgK)x4s= 0,8638Sehingga besarnya h4sdapat dihitung menggunakan persamaan :h4s= hf4+ x4shfg4Makah4s= (340,5 kJ/kg) + (0,8638) (2305,5 kJ/kg)h4s= (340,5 kJ/kg) + (1991,4909 kJ/kg)h4s= 2331,9909 kJ/kg

Perhitungan WtsBesarnya Wtsdapat dihitung menggunakan persamaan :Wts= h3 h4sDimana telah diketahui :h3: Enthalpy uap jenuh telah diketahui = 3812 kJ/kgh4s: enthalpy isentropic uap air saat keluar dari turbin = 2331,9909 kJ/kgMaka besarnya kerja yang dihasilkan oleh turbin secara teoritis, WtsadalahWts= h3 h4sWts= (3812 kJ/kg) (2331,9909 kJ/kg)Wts= 1480,0091 kJ/kg

Perhitungan WtBesarnya kerja turbin sebenarnya (Wt) dapat dihitung melalui persamaan :ts=Wt/ WtsDengan efisiensi isentropic turbin 85%, dan Wts = 1480,0091 kJ/kgMaka diperoleh :Wt= Wts.tsWt=(1480,0091 kJ/kg) (85%)Wt=1258,0077 kJ/kg

Perhitungan daya yang dihasilkan turbin (Wt')Besarnya daya yang dihasilkan oleh turbin dapat dihitung menggunakan persamaan :Wt'= mu'.WtDengan mu= 20 kg/s dan Wt = 1258,0077 kJ/kgMaka besarnya daya yang dihasilkan turbin (Wt')Wt'= mu'.WtWt'= (20 kg/s) (1258,0077 kJ/kg)Wt'= 25160,154 kJ/s

Perhitungan h4Sementara itu kita juga dapat menentukan besarnya Enthalpy sebenarnya saat uap air keluar dari turbin (h4),yaitu melalui persamaan :Wt= h3 h4Dengan menggunakan data : h3= 3812 kJ/kg, dan Wt = 1258,0077 kJ/kgMaka besarnya Enthalpy sebenarnya saat uap air keluar dari turbin (h4)h4= h3- Wth4= (3812 kJ/kg) (1258,0077 kJ/kg)h4= 2553,9923 kJ/kg