Siklus Rankine Pemicu 3 Termodinamika

11

Transcript of Siklus Rankine Pemicu 3 Termodinamika

Page 1: Siklus Rankine Pemicu 3 Termodinamika
Page 2: Siklus Rankine Pemicu 3 Termodinamika

Nomor 1Anda baru bekerja di perusahaan konsultan. Pekerjaan pertama yang dilakukan adalah menyelidiki kelayakan penggunaan tenaga panas bumi. Di suatu daerah pegunungan tersedia sumber uap panas bertekanan rendah yang sangat berlimpah sehingga berpotensi menghasilkan energi listrik beberapa ratus MW bila dapat dibuah alat yang tepat. DIusulkan untuk menggunakan siklus power plant dengan menggunakan working fluid tetrafluoroethane (HFC-134a) dengan rute seperti gambar dibawah ini. Di sekitar lokasi juga tersedia air dingin dalam jumlah berlimpah (ingat ini di pegunungan).

HFC -134a cair jenuh keluar kondensor pada suhu 21oC dipompa hingga mencapai tekanan 400 psia lalu dialirkan ke boiler dan keluar sebagai superheated vapor. Uap HFC-134a diekspansikan pada tubrin. Sebagai pilot plant akan dibuat sebuah power plant dengan kapasitas 2 MW (output bersih, dikurangi daya untuk pompa). Efisiensi turbin 85% disbanding isentropis dan efisiensi pompa adalah 90%.

.

Page 3: Siklus Rankine Pemicu 3 Termodinamika

A. Berapakah tekanan keluar turbin yang saudara rekomendasikan?

B. Tentukanlah jumlah working fluid yang disirkulasikan per jam.

C. Tentukanlah kebutuhan daya untuk pemompaan

D. Cukup layakkah ide ini untuk dilaksanakan? Tulis alasan saudara dan jua rekomendasi untuk perbaikan sistem ini

(Untuk penyederhanaan sistem, abaikan pressure drop pada boiler dan kondenser)

Page 4: Siklus Rankine Pemicu 3 Termodinamika
Page 5: Siklus Rankine Pemicu 3 Termodinamika

Menurut diagram T-s untuk siklus rankine ideal, proses kondensasi terjadi pada tekanan yang sama (isobaric), sehingga dengan mengansumsikan bahwa outlet dari condenser adalah saturated liquid, maka akan mendapatkan tekanan real dari outlet turbin dari table saturated refrigerant-134a.

Gambar 2. Diagram Entropi vs Suhu pada siklus rankine

Page 6: Siklus Rankine Pemicu 3 Termodinamika

Untuk mendapatkan nilai laju alir massa, maka kita harus melengkapi informasi dari tiap titik proses

• Titik 1 (Memasuki pump)

H1 = 79 kj/kgP1 = 85 psiaT1 = 70 F

Saturated Liquid

• Titik 2 (memasuki boiler)

H2 = 81.15 kj/kgP2 = 400 psiaT2 = 70 F

Subcooled Liquid

• Titik 3 (memasuki turbin)

H3 = 316.05 kj/kgP3 = 400 psiaT3 = 220 FS3 = 0.235

(Superheated Steam)• Titik 4 (memasuki

condenser)

H4 = 260.921P4 = P1 = 85 psiaT4 = T1 = 70 FS4 = S3 = 0.235 (mendekati)

(saturated steam)

Page 7: Siklus Rankine Pemicu 3 Termodinamika

Dengan membuat asumsi:

Waktu = 1 sekon

Wnet = 2000 kj

Maka kita bisa mencari nilai laju alir massa dan kerja pompa dengan rumus:

Sehingga, laju massa dalam satuan kg/jam adalah:

Dan untuk kerja yang diberi pada pompa adalah:

Page 8: Siklus Rankine Pemicu 3 Termodinamika

Untuk mengukur apakah rangkaian proses pada siklus rankine ini sudah baik atau belum, maka diperlukan nilai efisiensi termal dari siklus, yaitu:

Untuk siklus rankine pada umumnya, efisiensi thermal nya mencapai 25% - 45%. Hal ini menandakan bahwa sistem yang digunakan untuk penyelesaian masalah ini masih belum bagus, karena dari sejumlah kalor yang diberikan pada boiler, hanya 19% yang berubah menjadi usaha bersih, sisanya ada yang dilepas ke lingkungan (dalam bentuk suara,dll) dan dipakai untuk memulai siklus kembali.

Page 9: Siklus Rankine Pemicu 3 Termodinamika

Efisiensi thermal bisa ditingkatkan dengan beberapa cara, yaitu:

1. Membuat steam inlet turbin lebih superheated

Dengan membuat steam menjadi superheated, maka akan lebih banyak energy yang terkonversi menjadi usaha oleh turbin. Dan dengan memanaskan kembali steam yang berubah menjadi sat. vapor, maka akan lebih banyak energy yang terkonversi dan mencegah kondensasi yang terlalu cepat (reheat cycle)

 

2. Meningkatkan tekanan dari boiler

Dengan meningkatkan tekanan boiler, maka steam dari turbin tidak akan cepat terkondensasi dan boiler dapat mencapai superheated steam dengan lebih mudah (entropi lebih sedikit), metode ini juga merupakan salah satu taktik dari reheat cycle

Page 10: Siklus Rankine Pemicu 3 Termodinamika
Page 11: Siklus Rankine Pemicu 3 Termodinamika

3. Membagi aliran keluaran turbin dan memanaskan kembali steamnya dengan feedwater heater (regeneration cycle)