TINJAUAN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

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

5

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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.

7

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. S_total= S_system+ S_surround> 0 , maka proses tersebut irreversible.

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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

E_{x 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.

9

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 (c_p), 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 ,_x^P e ,^T_x e_x,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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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).

n i n i i i i i ch x i ch x 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 e_x,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 C

) 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

11

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 ,

S_i 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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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.

13

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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

15

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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.

17

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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, c_p adalah nilai kalor spesifik gas ideal, T_comp.outadalah nilai temperatur dishcharge compressor, dan T_comp.inadalah nilai temperatur inlet compressor. Nilai laju kerusakan exergy pada compressor mesin PLTG dapat dihitung dengan persamaan (2.16).

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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 T 1 . (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

CC

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

21

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

PLAGIAT MERUPAKAN TINDAKAN TIDAK TERPUJI

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, W_GT

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