1 1
PENDAHULUAN PENDAHULUAN
A.
A. Latar Belakang MasalahLatar Belakang Masalah
Termodinamika adalah ilmu tentang energi, yang secara spesifik Termodinamika adalah ilmu tentang energi, yang secara spesifik membahas tentang hubungan antara energi panas dengan kerja. Energi dapat membahas tentang hubungan antara energi panas dengan kerja. Energi dapat berubah dari satu bentuk ke bentuk lain,
berubah dari satu bentuk ke bentuk lain, baik secara baik secara alami maupun hasil realami maupun hasil rekayasakayasa teknologi.
teknologi. Selain Selain itu itu energi energi di di alam alam semesta semesta bersifat bersifat kekal, kekal, tidak tidak dapatdapat dibangkitkan
dibangkitkan atau atau dihilangkan, yang tdihilangkan, yang terjadi adalah erjadi adalah perubahan energi perubahan energi dari dari satusatu bentuk menjadi bentuk
bentuk menjadi bentuk lain tanpa lain tanpa ada pengurangan atau ada pengurangan atau penambahan. Hal penambahan. Hal ini eratini erat hubunganny
hubungannya dengan a dengan hukumhukum – – hukum dasar pada termodinamika. hukum dasar pada termodinamika.
Gambar 1.1. Komponen komponen sistem pembangkit tenaga uap sederhana Gambar 1.1. Komponen komponen sistem pembangkit tenaga uap sederhana
Sumber : Moran,Michael j,2004 Sumber : Moran,Michael j,2004
Sistem pembangkit tenaga uap dibagi menjadi 4 subsistem. Dimana inti Sistem pembangkit tenaga uap dibagi menjadi 4 subsistem. Dimana inti dari sistem ini adalah perubahan dari panas ke kerja, yang terletak pada subsistem dari sistem ini adalah perubahan dari panas ke kerja, yang terletak pada subsistem A.
Sistem pembangkit daya tenaga uap merupakan salah satu mesin kalor Sistem pembangkit daya tenaga uap merupakan salah satu mesin kalor dengan sistem pembakaran luar. Pembakaran dilakukan di luar mesin untuk dengan sistem pembakaran luar. Pembakaran dilakukan di luar mesin untuk menghasilkan energi panas yang kemudian ditransfer ke uap. Energi input tersebut menghasilkan energi panas yang kemudian ditransfer ke uap. Energi input tersebut kemudian sebagian diubah menjadi kerja oleh turbin dan sebagian lagi dilepas ke kemudian sebagian diubah menjadi kerja oleh turbin dan sebagian lagi dilepas ke lingkungan yang memiliki temperatur yang lebih rendah. Secara skematik mesin lingkungan yang memiliki temperatur yang lebih rendah. Secara skematik mesin kalor dapat dilihat pada gambar 1.2
kalor dapat dilihat pada gambar 1.2
Gambar 1.2. Skema Mesin Kalor Gambar 1.2. Skema Mesin Kalor Sumber : YA Cengel dan MA
Sumber : YA Cengel dan MA Boles, 2005Boles, 2005
Siklus Carnot merupakan siklus yang paling efisien yang beroperasi Siklus Carnot merupakan siklus yang paling efisien yang beroperasi diantara dua batas temperatur. Penerapan siklus Carnot untuk sistem tenaga uap diantara dua batas temperatur. Penerapan siklus Carnot untuk sistem tenaga uap dan diagram hubungan T-s dapat dilihat
dan diagram hubungan T-s dapat dilihat pada gambar 1.3.pada gambar 1.3. Proses-proses dari siklus tenaga uap Carnot adalah : Proses-proses dari siklus tenaga uap Carnot adalah : 1-2 : Kompresi secara isentropik (s=konstan) pada pompa. 1-2 : Kompresi secara isentropik (s=konstan) pada pompa. 2-3
2-3 : Pemasukan : Pemasukan kalor kalor secara isotermis secara isotermis (T=konstan) (T=konstan) pada pada boiler.boiler. 3-4 : Ekspansi secara isentropik (s=konstan) pada turbin.
3-4 : Ekspansi secara isentropik (s=konstan) pada turbin.
4-1 : Proses pembuangan kalor secara isotermis (T=konstan) pada Kondenser. 4-1 : Proses pembuangan kalor secara isotermis (T=konstan) pada Kondenser.
Da
Daererah ah bebertrtemem ereratatur tiur tinn ii
Daerah bertemperatur rendah Daerah bertemperatur rendah
Gambar 1.3. Siklus Tenaga Uap Carnot Gambar 1.3. Siklus Tenaga Uap Carnot Sumber : YA Cengel dan MA
Sumber : YA Cengel dan MA Boles, 2005Boles, 2005
Meskipun siklus Carnot merupakan siklus yang paling efisien, akan Meskipun siklus Carnot merupakan siklus yang paling efisien, akan tetapi kurang cocok untuk diterapkan pada sistem tenaga uap. Beberapa hal yang tetapi kurang cocok untuk diterapkan pada sistem tenaga uap. Beberapa hal yang membatasi penerapan siklus Carnot pada sistem te
membatasi penerapan siklus Carnot pada sistem tenaga uap adalah:naga uap adalah: 1.
1. Proses pemasukan dan pembuangan kalor yang dilakukan secaraProses pemasukan dan pembuangan kalor yang dilakukan secara isothermal hanya mudah dilakukan ketika berada pada daerah perubahan isothermal hanya mudah dilakukan ketika berada pada daerah perubahan fase cair-uap. Pada kenyataannya daerah perubahan fase cair-uap sangat fase cair-uap. Pada kenyataannya daerah perubahan fase cair-uap sangat terbatas, sehingga membatasi daerah kerja sistem tenaga uap apabila terbatas, sehingga membatasi daerah kerja sistem tenaga uap apabila menggunakan siklus Carnot. Selain dari itu keterbatasan temperatur menggunakan siklus Carnot. Selain dari itu keterbatasan temperatur maksimum juga akan membatasi efisiensi termal dari siklus Carnot.
maksimum juga akan membatasi efisiensi termal dari siklus Carnot. 2.
2. Proses kompresi dan ekspansi isentropik pada Pompa dan TurbinProses kompresi dan ekspansi isentropik pada Pompa dan Turbin dilakukan pada kondisi uap campuran (uap basah). Kandungan uap pada dilakukan pada kondisi uap campuran (uap basah). Kandungan uap pada liquid tentunya kurang baik bagi kerja pompa, sebaliknya adanya liquid tentunya kurang baik bagi kerja pompa, sebaliknya adanya kandungan cairan kurang baik juga untuk kerja
kandungan cairan kurang baik juga untuk kerja turbin.turbin.
Kekurangan-kekurangan tersebut yang mengakibatkan siklus Carnot Kekurangan-kekurangan tersebut yang mengakibatkan siklus Carnot menjadi kurang realistik atau tidak dapat diterapkan dalam sistem tenaga uap
menjadi kurang realistik atau tidak dapat diterapkan dalam sistem tenaga uap
Beberapa kesulitan yang terkait dengan permasalahan teknis dari siklus Beberapa kesulitan yang terkait dengan permasalahan teknis dari siklus Carnot dapat dipecahkan dengan merubah beberapa proses dan juga daerah Carnot dapat dipecahkan dengan merubah beberapa proses dan juga daerah operasional dari sistem tenaga uap. Siklus Rankine merupakan solusi dari operasional dari sistem tenaga uap. Siklus Rankine merupakan solusi dari keterbatasan siklus Carnot untuk diterapkan pada sistem tenaga uap
Siklus Rankine kadang-kadang dikenal sebagai suatu Daur Carnot praktis Siklus Rankine kadang-kadang dikenal sebagai suatu Daur Carnot praktis ketika suatu turbin efisien digunakan. Perbedaan yang utama adalah bahwa suatu ketika suatu turbin efisien digunakan. Perbedaan yang utama adalah bahwa suatu pompa
pompa digunakan digunakan untuk untuk memberi memberi tekanan tekanan cairan cairan sebagai sebagai pengganti pengganti gas. gas. IniIni memerlukan sekitar 100 kali lebih sedikit energi dibanding yang memampatkan memerlukan sekitar 100 kali lebih sedikit energi dibanding yang memampatkan suatu gas di dalam suatu penekan ( seperti di Daur Carnot).
suatu gas di dalam suatu penekan ( seperti di Daur Carnot).
Siklus Rankine adalah siklus pengubahan panas menjadi kerja. Panas Siklus Rankine adalah siklus pengubahan panas menjadi kerja. Panas disuplai dari luar menuju siklus aliran tertutup dan biasanya menggunakan air disuplai dari luar menuju siklus aliran tertutup dan biasanya menggunakan air sebagai fluida kerja (fluida yang dipanaskan / didinginkan). Siklus ini sebagai fluida kerja (fluida yang dipanaskan / didinginkan). Siklus ini menghasilkan 80% dari seluruh energi listrik yang dihasilkan di seluruh dunia. menghasilkan 80% dari seluruh energi listrik yang dihasilkan di seluruh dunia. Siklus ini dinamai untuk mengenang ilmuwan Skotlandia, William John Siklus ini dinamai untuk mengenang ilmuwan Skotlandia, William John Maqcuorn Rankine.
Maqcuorn Rankine.
Siklus Rankine adalah model operasi mesin uap yang secara umum Siklus Rankine adalah model operasi mesin uap yang secara umum digunakan di Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Sumber panas untuk siklus digunakan di Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU). Sumber panas untuk siklus Rankine dapat berasal dari batu bara, gas alam, minyak bumi, nuklir, bio masa dan Rankine dapat berasal dari batu bara, gas alam, minyak bumi, nuklir, bio masa dan panas matahari.
panas matahari.
B.
B. Identifikasi masalahIdentifikasi masalah
Berdasarkan latar belakang, dapat diidentifikasikan masalah-masalah Berdasarkan latar belakang, dapat diidentifikasikan masalah-masalah sebagai berikut
sebagai berikut 1.
1. Siklus Rankine adalah siklus termodinamikaSiklus Rankine adalah siklus termodinamika yang mengubah panas menjadiyang mengubah panas menjadi kerja.
kerja. 2.
2. Sistem tenaga uap sederhana siklus Rankine terdiri atas empat komponenSistem tenaga uap sederhana siklus Rankine terdiri atas empat komponen yakni Pompa, Boiler, Turbin dan Kondenser.
yakni Pompa, Boiler, Turbin dan Kondenser. 3.
3. Tekanan pada Boiler dan Kondenser berpengaruh terhadap sTekanan pada Boiler dan Kondenser berpengaruh terhadap s ikus Rankine.ikus Rankine. 4.
C.
C. Pembatasan MasalahPembatasan Masalah
Dalam seminar ini, masalah dibatasi sebagai berikut: Dalam seminar ini, masalah dibatasi sebagai berikut: 1.
1. Siklus Rankine dan proses terjadinya.Siklus Rankine dan proses terjadinya. 2.
2. Evaluasi kerja utama dan perpindahan kalor dalam siklus Rankine.Evaluasi kerja utama dan perpindahan kalor dalam siklus Rankine. 3.
3. Pengaruh tekanan boiler dan Kondenser terhadap siklus Rankine.Pengaruh tekanan boiler dan Kondenser terhadap siklus Rankine. 4.
4. Ireversibilitas dan rugi utama.Ireversibilitas dan rugi utama.
D.
D. PermasalahanPermasalahan
Berdasarkan identifikasi dan pembatasan masalah, maka dapat Berdasarkan identifikasi dan pembatasan masalah, maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut:
dirumuskan masalah sebagai berikut: 1.
1. Apakah siklus Rankine dan bagaimana Proses terjadinya siklus tersebut ?Apakah siklus Rankine dan bagaimana Proses terjadinya siklus tersebut ? 2.
2. Bagaimanakah Bagaimanakah Evaluasi kerja Evaluasi kerja utama dan utama dan perpindahan perpindahan kalor dalam kalor dalam siklussiklus Rankine ?
Rankine ? 3.
3. Bagaimana Pengaruh tekanan boiler dan Kondenser terhadap siklus Rankine ?Bagaimana Pengaruh tekanan boiler dan Kondenser terhadap siklus Rankine ? 4.
4. Bagaimana Ireversibilitas dan Rugi utama pada siBagaimana Ireversibilitas dan Rugi utama pada siklus Rankine ?klus Rankine ?
E.
E. TujuanTujuan
Tujuan yang ingin dicapai dalam seminar fisika ini adalah Tujuan yang ingin dicapai dalam seminar fisika ini adalah 1.
1. Menjelaskan siklus Rankine dan bagaimana proses terjadinya.Menjelaskan siklus Rankine dan bagaimana proses terjadinya. 2.
2. Menjelaskan Evaluasi kerja utama dan perpindahan kalor dalam siklusMenjelaskan Evaluasi kerja utama dan perpindahan kalor dalam siklus Rankine.
Rankine. 3.
3. Menjelaskan Pengaruh tekanan boiler dan Kondenser terhadap siklusMenjelaskan Pengaruh tekanan boiler dan Kondenser terhadap siklus Rankine.
Rankine. 4.
F.
F. ManfaatManfaat
Dengan adanya seminar ini, diharapkan dapat memberikan manfaat: Dengan adanya seminar ini, diharapkan dapat memberikan manfaat: 1.
1. Menambah pengetahuan kepada mahasiswa tentang siklus Rankine dalamMenambah pengetahuan kepada mahasiswa tentang siklus Rankine dalam sistem pembangkit tenaga uap.
sistem pembangkit tenaga uap. 2.
2. Mengetahui Evaluasi kerja utama dan perpindahan kalor dalam siklusMengetahui Evaluasi kerja utama dan perpindahan kalor dalam siklus Rankine.
Rankine. 3.
3. Memahami Memahami Pengaruh tekanan Pengaruh tekanan boiler dan Kondenser terhadap boiler dan Kondenser terhadap siklus Rankine.siklus Rankine. 4.
BAB II BAB II PEMBAHASAN PEMBAHASAN A.
A. Siklus RankineSiklus Rankine 1.
1. Pengertian Siklus RankinePengertian Siklus Rankine Siklus Rankine adalah
Siklus Rankine adalah siklus termodinamikasiklus termodinamika yang mengubahyang mengubah panas panas menjadi
menjadi kerja. kerja. Panas disuplai secara eksternal pada aliran tertutup, yang biasanya Panas disuplai secara eksternal pada aliran tertutup, yang biasanya menggunakan
menggunakan air air sebagai fluida yang bergerak. Siklus ini menghasilkan 80% darisebagai fluida yang bergerak. Siklus ini menghasilkan 80% dari seluruh energi
seluruh energi listriklistrik yang dihasilkan di seluruh dunia. Siklus ini dinamai untukyang dihasilkan di seluruh dunia. Siklus ini dinamai untuk mengenang ilmuwan
mengenang ilmuwan Skotlandia, Skotlandia, William John Maqcuorn Rankine. William John Maqcuorn Rankine. Siklus Rankine adalah model operasi
Siklus Rankine adalah model operasi mesin uap mesin uap panas yang secara umum panas yang secara umum ditemukan di
ditemukan di pembangkit listrik. pembangkit listrik. Sumber panas yang utama untuk siklus Rankine Sumber panas yang utama untuk siklus Rankine adalah
adalah batu bara, batu bara, gas alam, gas alam, minyak bumi, minyak bumi, nuklir, nuklir, dan dan panas matahari. panas matahari. Siklus Rankine kadang-kadang diaplikasikan sebagai
Siklus Rankine kadang-kadang diaplikasikan sebagai siklus Carnot,siklus Carnot, terutama dalam menghitung
terutama dalam menghitung efisiensi.efisiensi. Perbedaannya hanyalah siklus ini Perbedaannya hanyalah siklus ini menggunakan fluida yang bertekanan, bukan
menggunakan fluida yang bertekanan, bukan gas.gas. Efisiensi siklus Rankine Efisiensi siklus Rankine biasanya
biasanya dibatasi dibatasi oleh oleh fluidanya. fluidanya. TanpaTanpa tekanantekanan yang mengarah pada keadaanyang mengarah pada keadaan super kritis,
super kritis, range range temperaturtemperatur akan cukup kecil. Uap memasuki turbin padaakan cukup kecil. Uap memasuki turbin pada temperatur 565
temperatur 565 ooC (batas ketahananC (batas ketahanan stainless steel)stainless steel) dan dan kondenserkondenser bertemperatur bertemperatur sekitar 30
sekitar 30 ooC. Hal ini memberikan efisiensi Carnot secara teoritis sebesar 63%,C. Hal ini memberikan efisiensi Carnot secara teoritis sebesar 63%, namun kenyataannya efisiensi pada
namun kenyataannya efisiensi pada pembangkit pembangkit listrik listrik tenaga tenaga batu batu barabara sebesarsebesar 42%.
42%.
Fluida pada Siklus Rankine mengikuti aliran tertutup dan digunakan Fluida pada Siklus Rankine mengikuti aliran tertutup dan digunakan secara konstan. Berbagai jenis fluida dapat digunakan pada siklus ini, namun air secara konstan. Berbagai jenis fluida dapat digunakan pada siklus ini, namun air dipilih karena berbagai karakteristik
dipilih karena berbagai karakteristik fisikafisika dandan kimia,kimia, seperti tidak beracun, seperti tidak beracun, terdapat dalam jumlah besar, dan murah.
terdapat dalam jumlah besar, dan murah.
Sistem siklus Rankine terdiri atas empat komponen, yaitu: Sistem siklus Rankine terdiri atas empat komponen, yaitu: 1. 1. PompaPompa 2. 2. BoilerBoiler 3. 3. TurbinTurbin 4. 4. KondenserKondenser
Dalam siklus Rankine yang sebenarnya, kompresi oleh pompa dan Dalam siklus Rankine yang sebenarnya, kompresi oleh pompa dan ekspansi dalam turbin tidak isentropic,dengan kata lain proses ini tidak ekspansi dalam turbin tidak isentropic,dengan kata lain proses ini tidak bolak- balik
balik dan dan entropi entropi meningkat meningkat selama selama proses. proses. Hal Hal ini ini meningkatkan meningkatkan tenaga tenaga yangyang dibutuhkan oleh pompa dan mengurangi energi yang dihasilkan oleh turbin. dibutuhkan oleh pompa dan mengurangi energi yang dihasilkan oleh turbin. Secara khusus, efisiensi turbin akan dibatasi oleh terbentuknya titik-titik air Secara khusus, efisiensi turbin akan dibatasi oleh terbentuknya titik-titik air selama ekspansi ke turbin akibat kondensasi. Titik-titik air ini menyerang turbin, selama ekspansi ke turbin akibat kondensasi. Titik-titik air ini menyerang turbin, menyebabkan
menyebabkan erosi erosi dandan korosi, korosi, mengurangi usia turbin dan efisiensi turbin. Cara mengurangi usia turbin dan efisiensi turbin. Cara termudah dalam menangani hal ini adalah dengan memanaskannya pada termudah dalam menangani hal ini adalah dengan memanaskannya pada temperatur yang sangat tinggi.
temperatur yang sangat tinggi.
Efisiensi termodinamika bisa didapatkan dengan meningkatkan Efisiensi termodinamika bisa didapatkan dengan meningkatkan temperatur input dari siklus. Terdapat beberapa cara dalam meningkatkan efisiensi temperatur input dari siklus. Terdapat beberapa cara dalam meningkatkan efisiensi siklus Rankine. Siklus Rankine dengan pemanasan ulang, dalam siklus ini dua siklus Rankine. Siklus Rankine dengan pemanasan ulang, dalam siklus ini dua turbin bekerja secara bergantian. Yang pertama menerima uap dari boiler pada turbin bekerja secara bergantian. Yang pertama menerima uap dari boiler pada tekanan tinggi, Setelah uap melalui turbin pertama, uap akan masuk ke boiler dan tekanan tinggi, Setelah uap melalui turbin pertama, uap akan masuk ke boiler dan dipanaskan ulang sebelum memasuki turbin kedua, yang bertekanan lebih rendah. dipanaskan ulang sebelum memasuki turbin kedua, yang bertekanan lebih rendah. Manfaat yang bisa didapatkan diantaranya mencegah uap berkondensasi selama Manfaat yang bisa didapatkan diantaranya mencegah uap berkondensasi selama ekspansi yang bisa mengakibatkan kerusakan turbin, dan meningkatkan efisiensi ekspansi yang bisa mengakibatkan kerusakan turbin, dan meningkatkan efisiensi turbin.
turbin.
Siklus Rankine
Siklus Rankine regeneraregeneratiftif
Konsepnya hampir sama seperti konsep pemanasan ulang. Yang Konsepnya hampir sama seperti konsep pemanasan ulang. Yang membedakannya adalah uap yang telah melewati turbin kedua dan kondenser membedakannya adalah uap yang telah melewati turbin kedua dan kondenser akan bercampur dengan sebagian uap yang belum melewati turbin kedua. akan bercampur dengan sebagian uap yang belum melewati turbin kedua. Pencampuran terjadi dalam tekanan yang sama dan mengakibatkan pencampuran Pencampuran terjadi dalam tekanan yang sama dan mengakibatkan pencampuran temperature, hal ini akan mengefisiensikan pemanasan primer.
temperature, hal ini akan mengefisiensikan pemanasan primer. Siklus Rankine Organik
Siklus Rankine Organik
Siklus Rankine Organik menggunakan fluida organik seperti n
Siklus Rankine Organik menggunakan fluida organik seperti n -pentana-pentana atau
atau toluenatoluena menggantikan air dan uap. Penggunaan kedua jenis fluida tersebutmenggantikan air dan uap. Penggunaan kedua jenis fluida tersebut akan mengurangi suplai panas yang dibutuhkan karena rendahnya titik didih dari akan mengurangi suplai panas yang dibutuhkan karena rendahnya titik didih dari kedua jenis fluida tersebut sehingga
fase fluida tersebut. Meski efisiensi Carnot akan berkurang, namun pengumpulan fase fluida tersebut. Meski efisiensi Carnot akan berkurang, namun pengumpulan panas
panas yang yang dilakukan dilakukan pada pada temperatur temperatur rendah rendah akan akan mengurangi mengurangi banyak banyak biayabiaya operasional.
operasional.
Siklus Rankine sesungguhnya tidak membatasi fluida jenis apa yang Siklus Rankine sesungguhnya tidak membatasi fluida jenis apa yang digunakan karena pada dasarnya siklus Rankine adalah
digunakan karena pada dasarnya siklus Rankine adalah mesin kalormesin kalor sehinggasehingga efisiensinya dihitung berdasarkan efisiensi Carnot. Konsepnya tidak boleh efisiensinya dihitung berdasarkan efisiensi Carnot. Konsepnya tidak boleh dipisahkan dengan siklus termodinamika
dipisahkan dengan siklus termodinamika
2.
2. Proses Siklus RankineProses Siklus Rankine
Siklus Rankine merupakan siklus ideal untuk siklus tenaga uap. Seperti Siklus Rankine merupakan siklus ideal untuk siklus tenaga uap. Seperti halnya pada siklus Brayton, pada siklus Rankine juga terdapat proses kompresi halnya pada siklus Brayton, pada siklus Rankine juga terdapat proses kompresi isentropik, penambahan panas isobarik, ekspansi isentropik, dan pelepasan panas isentropik, penambahan panas isobarik, ekspansi isentropik, dan pelepasan panas isobarik. Perbedaan
isobarik. Perbedaan antar keduanyantar keduanya terletak a terletak pada fluida pada fluida kerja yang kerja yang digunakan,digunakan, Siklus Rankine fluida kerjanya adalah dua fase fluida, yaitu cair (liquid) dan uap Siklus Rankine fluida kerjanya adalah dua fase fluida, yaitu cair (liquid) dan uap (vapor), sedangkan siklus Brayton merupakan siklus tenaga gas.
(vapor), sedangkan siklus Brayton merupakan siklus tenaga gas.
Pada siklus tenaga uap Rankine, fluida yang umum digunakan adalah air, Pada siklus tenaga uap Rankine, fluida yang umum digunakan adalah air, sedangkan fluida kerja lainnya adalah potassium, sodium, rubidium, ammonia dan sedangkan fluida kerja lainnya adalah potassium, sodium, rubidium, ammonia dan senyawa karbon aromatik. Merkuri juga pernah digunakan sebagai fluida kerja senyawa karbon aromatik. Merkuri juga pernah digunakan sebagai fluida kerja siklus Rankine, hanya saja harganya sangat mahal dan berbahaya
siklus Rankine, hanya saja harganya sangat mahal dan berbahaya
Gambar 2.1. Skema Peralatan pada Siklus Rankine Gambar 2.1. Skema Peralatan pada Siklus Rankine
Sumber : http://montaraventures.com Sumber : http://montaraventures.com
Proses 1-2 : Fluida kerja (misalnya air) dipompa dari tekanan rendah ke tekanan Proses 1-2 : Fluida kerja (misalnya air) dipompa dari tekanan rendah ke tekanan tinggi. Pada tahap ini fluida kerja berfase cair sehingga hanya tinggi. Pada tahap ini fluida kerja berfase cair sehingga hanya membutuhkan energi yang relatif kecil untuk proses pemompaan. membutuhkan energi yang relatif kecil untuk proses pemompaan. Proses 2-3 : Air bertekanan tinggi memasuki boiler untuk dipanaskan. Di sini air Proses 2-3 : Air bertekanan tinggi memasuki boiler untuk dipanaskan. Di sini air
berubah
berubah fase fase menjadi menjadi uap uap jenuh. jenuh. Proses Proses ini ini berlangsung berlangsung padapada tekanan konstan.
tekanan konstan.
Proses 3-4: Uap jenuh berekspansi pada turbin sehingga menghasilkan kerja Proses 3-4: Uap jenuh berekspansi pada turbin sehingga menghasilkan kerja
berupa
berupa putaran putaran turbin. turbin. Proses Proses ini ini menyebabkan menyebabkan penurunanpenurunan temperatur dan tekanan uap, sehingga pada suhu turbin tingkat akhir temperatur dan tekanan uap, sehingga pada suhu turbin tingkat akhir kondensasi titik air mulai terjadi.
kondensasi titik air mulai terjadi. Proses 4-1:
Proses 4-1: Uap basah memasuki koUap basah memasuki kondenser dan didinginkndenser dan didinginkan sehingga semua uapan sehingga semua uap berubah menjadi fase cair. Air dipompakan kembali (Proses 1-2) berubah menjadi fase cair. Air dipompakan kembali (Proses 1-2) Besarnya kerja yang dibutuhkan pompa, panas yang diberikan boiler, Besarnya kerja yang dibutuhkan pompa, panas yang diberikan boiler, kerja yang dihasilkan turbin dan panas yang dibuang pada Kondenser dapat kerja yang dihasilkan turbin dan panas yang dibuang pada Kondenser dapat diperhitungkan dengan bantuan tabel Enthalpy-entropy air-uap air.
diperhitungkan dengan bantuan tabel Enthalpy-entropy air-uap air.
Gambar 2.2. Contoh T-s diagram Siklus
SIKLUS RANKIE IDEAL SIKLUS RANKIE IDEAL
Jika fluida kerja mengalir melalui berbagai komponen dari sebuah siklus Jika fluida kerja mengalir melalui berbagai komponen dari sebuah siklus tenaga uap sederhana tanpa ireversibilitas, penurunan tekanan secara fraksional tenaga uap sederhana tanpa ireversibilitas, penurunan tekanan secara fraksional tidak akan terjadi pada boiler dan Kondenser, fluida kerja mengalir melalui tidak akan terjadi pada boiler dan Kondenser, fluida kerja mengalir melalui komponen komponen ini pada tekanan konstan. Selain itu dengan tidak adanya komponen komponen ini pada tekanan konstan. Selain itu dengan tidak adanya ireversibilitas dan perpindahan kalor dengan lingkungan sekitar, proses yang ireversibilitas dan perpindahan kalor dengan lingkungan sekitar, proses yang terjadi melalui turbin dan pompa adalah isentropic (s=konstan), maka siklus ini terjadi melalui turbin dan pompa adalah isentropic (s=konstan), maka siklus ini disebut siklus Rankine
disebut siklus Rankine ideal. Mengacu pada ideal. Mengacu pada gambar gambar dibawah ini , dibawah ini , terlihat fluidaterlihat fluida kerja melewati urutan proses yang reversible secara internal sebagai berikut:
kerja melewati urutan proses yang reversible secara internal sebagai berikut:
Gambar 2.3. Diagram temperatur-entropi untuk siklus Rankine ideal Gambar 2.3. Diagram temperatur-entropi untuk siklus Rankine ideal
Sumber : Moran,Michael j, 2004 Sumber : Moran,Michael j, 2004
proses 1-2
proses 1-2 : Ekspansi isentropik (s = konstan) dari fluida kerja melalui turbin dan: Ekspansi isentropik (s = konstan) dari fluida kerja melalui turbin dan uap jenu
uap jenuh h pada kpada kondisi 1 ondisi 1 hingga hingga mencapai tekanan mencapai tekanan kondenser.kondenser. proses
proses 2-3 2-3 : : Perpindahan Perpindahan kalor kalor dari dari fluida fluida kerja kerja ketika ketika mengalir mengalir pada pada tekanantekanan konstan melalui kondenser dengan cairan jenuh pada kondisi 3. konstan melalui kondenser dengan cairan jenuh pada kondisi 3. proses 3-4
proses 3-4 : Kompresi : Kompresi isentropic (s=konstan) dalaisentropic (s=konstan) dalam pompa menuju m pompa menuju ke kondisi 4ke kondisi 4 dalam
dalam daerah daerah hasil hasil kompresi.kompresi. proses
proses 4-5 4-5 : : Perpindahan Perpindahan kalor kalor ke ke fluida fluida kerja kerja ketika ketika mengalir mengalir pada pada tekanantekanan konstan melalui boiler untuk menyelesaikan siklus.
B.
B. EVALUASI KERJA UTAMA DAN PERPINDAHAN KALOREVALUASI KERJA UTAMA DAN PERPINDAHAN KALOR
Subsistem A di ilustrasikan pada gambar dibawah ini, Setiap komponen Subsistem A di ilustrasikan pada gambar dibawah ini, Setiap komponen pada
pada subsitem subsitem A A dianggap dianggap berada berada dalam dalam kondisi kondisi tunak. tunak. Sedangkan Sedangkan prinsipnyaprinsipnya menggunakan prinsip konservasi massa dan konservasi energi. Pengembangan menggunakan prinsip konservasi massa dan konservasi energi. Pengembangan pembahasan
pembahasan subsitem subsitem dimulai dimulai dari dari kondisi kondisi 1 1 yang yang akan akan berlanjut berlanjut ke ke komponenkomponen yang lainnya.
yang lainnya.
Gambar 2.4. Prinsip Kerja dan Perpindahan Kalor Subsistem A Gambar 2.4. Prinsip Kerja dan Perpindahan Kalor Subsistem A Turbin
Turbin..
Uap dari boiler pada kondisi 3 berada pada temperatur dan tekanan yang Uap dari boiler pada kondisi 3 berada pada temperatur dan tekanan yang sudah dinaikkan, berekspansi melalui turbin untuk menghasilkan kerja dan sudah dinaikkan, berekspansi melalui turbin untuk menghasilkan kerja dan kemudian dibuang ke Kondenser pada kondisi 4 dengan tekanan yang relatif kemudian dibuang ke Kondenser pada kondisi 4 dengan tekanan yang relatif rendah. Dengan mengabaikan perpindahan kalor dengan sekelilingnya , rendah. Dengan mengabaikan perpindahan kalor dengan sekelilingnya , Kesetimbangan laju energi dan massa untuk volume atur disekitar turbin berada Kesetimbangan laju energi dan massa untuk volume atur disekitar turbin berada dalam kondisi tunak.
dalam kondisi tunak.
Kerja turbin dihitung dengan dasar kesetimbangan massa dan energi Kerja turbin dihitung dengan dasar kesetimbangan massa dan energi untuk aliran
untuk aliran steady. steady.
W W
̇ ̇
̇̇
m
m
33 m
m
44 m
m
m
m
33h
h
33 W
W
turbturb m
m
44h
h
44W
W
turbturb m
m
(h
(h
3 3 h
h
44))
Dimana Dimanȧ̇
:: laju aliran massa dari fluida kerja (kg/s) laju aliran massa dari fluida kerja (kg/s) WW
turbturb :: laju kerja yang dihasilkan turbin(J/s) laju kerja yang dihasilkan turbin(J/s) hh :: entalpi (J/s) entalpi (J/s) Kondenser
Kondenser
Dalam kondenser terjadi perpindahan kalor dari uap ke air pendingin Dalam kondenser terjadi perpindahan kalor dari uap ke air pendingin yang mengalir dalam aliran terpisah. Uap terkondensasi dan temperatur air yang mengalir dalam aliran terpisah. Uap terkondensasi dan temperatur air pendingin
pendingin meningkat. meningkat. Jumlah Jumlah panas panas yang yang dilepas dilepas kondenser kondenser dihitung dihitung dengandengan dasar kesetimbangan massa dan energi untuk aliran
dasar kesetimbangan massa dan energi untuk aliran steady steady
Jumlah panas yang dilepas pada Kondenser (Q
Jumlah panas yang dilepas pada Kondenser (Qoutout) dapat dihitung sebagai) dapat dihitung sebagai
berikut berikut
̇̇
̇̇
̇̇
̇̇
̇ ̇
̇̇
̇ ̇
̇̇
Dimana Dimanȧ̇
:: laju aliran massa dari fluida kerja(kg/s) laju aliran massa dari fluida kerja(kg/s) ̇ ̇
: : jumlah jumlah panas panas yang yang dilepas dilepas pada pada Kondenser Kondenser (J/s)(J/s) hh : : entalpi entalpi (J/s)(J/s)
Pompa Pompa
Kondesat cair yang meninggalkan kondenser di kondisi 1 dipompa dari Kondesat cair yang meninggalkan kondenser di kondisi 1 dipompa dari kondenser ke boiler yang bertekanan lebih tinggi. Dengan menggunakan volume kondenser ke boiler yang bertekanan lebih tinggi. Dengan menggunakan volume atur disekitar pompa dan mengasumsikan tidak ada perpindahan kalor dengan atur disekitar pompa dan mengasumsikan tidak ada perpindahan kalor dengan sekitarnya, kesetimbangan laju massa dan energi adalah
sekitarnya, kesetimbangan laju massa dan energi adalah
̇̇
̇̇
̇̇
̇̇
̇ ̇
̇̇
̇ ̇
̇̇
Dimana : Dimana :̇̇
:: Laju aliran massa dari fluida kerja (kg/s) Laju aliran massa dari fluida kerja (kg/s) hh : : entalpi entalpi (J/s)(J/s)
̇ ̇
̇ ̇
: : tenaga tenaga masuk masuk per per unit unit massa massa yang yang melalui melalui pompa.pompa. ̇ ̇
̇ ̇
̇̇
Boiler Boiler
Fluida kerja menyelesaikan siklus ketika cairan yang meninggalkan Fluida kerja menyelesaikan siklus ketika cairan yang meninggalkan pompa pada
pompa pada kondisi kondisi 2 2 yang disebutyang disebut air-pengisian,air-pengisian, dipanaskan sampai jenuh dan dipanaskan sampai jenuh dan diuapkan kedalam boiler dengan menggunakan volume atur yang melingkupi diuapkan kedalam boiler dengan menggunakan volume atur yang melingkupi tabung boiler dan drum yang mengalirkan air pengisian dari kondisi 2 ke kondisi tabung boiler dan drum yang mengalirkan air pengisian dari kondisi 2 ke kondisi 3
3
Transfer panas pada boiler (Q
Transfer panas pada boiler (Qinin) dapat dihitung) dapat dihitung
̇̇
̇̇
̇̇
̇̇
̇ ̇
̇̇
̇ ̇
̇̇
Dimana Dimanȧ̇
:: Laju aliran massa dari fluida kerja(kg/s) Laju aliran massa dari fluida kerja(kg/s) ̇ ̇
: : Transfer Transfer panas panas pada pada boiler boiler (J/s)(J/s) hh : : entalpi entalpi (J/s)(J/s)
C.
C. PENGARUH TEKANAN BOILER DAN KONDENSER TERHADAPPENGARUH TEKANAN BOILER DAN KONDENSER TERHADAP SIKLUS RANKINE
SIKLUS RANKINE
Gambar 2.5. Diagram temperatur entropi untuk siklus Rankine ideal Gambar 2.5. Diagram temperatur entropi untuk siklus Rankine ideal Siklus Rankine adalah siklus yang seluruhnya terdiri dari proses Siklus Rankine adalah siklus yang seluruhnya terdiri dari proses reversible secara internal. Oleh sebab itu, persamaan untuk efisiensi thermalnya reversible secara internal. Oleh sebab itu, persamaan untuk efisiensi thermalnya dapat diperoleh dalam bentuk temperatur rata
dapat diperoleh dalam bentuk temperatur rata – – rata. rata.
Luas daerah dapat diinterprestasikan sebagai perpindahan kalor per unit Luas daerah dapat diinterprestasikan sebagai perpindahan kalor per unit massa. Sebagai contoh pada gambar 2.5, sehingga perumusannya menjadi
massa. Sebagai contoh pada gambar 2.5, sehingga perumusannya menjadi
̇ ̇
̇̇ ∫∫
Subskrip “Int rev” dipertahankan untuk mengingatkan bahwa persamaan Subskrip “Int rev” dipertahankan untuk mengingatkan bahwa persamaan ini terbatas untuk suatu proses reversible secara internal melalui pompa
ini terbatas untuk suatu proses reversible secara internal melalui pompa Dapat ditulis juga dalam bentuk
Dapat ditulis juga dalam bentuk
, sehingga persamaannya menjadi, sehingga persamaannya menjadi ̇ ̇
̇̇
̅̅
Demikian juga untuk daerah 2-b-c-3-2. Persamaannya menjadi Demikian juga untuk daerah 2-b-c-3-2. Persamaannya menjadi
̇ ̇
̇̇
∫
∫
Maka efisiensi thermal dari siklus Rankine dapat dinyatakan dalam bentuk Maka efisiensi thermal dari siklus Rankine dapat dinyatakan dalam bentuk perpindahan kalor sebagai
perpindahan kalor sebagai
̇ ̇
̇̇
̇ ̇
̇̇
Dari persamaan diatas dapat disimpulkan bahwa efisiensi thermal siklus Dari persamaan diatas dapat disimpulkan bahwa efisiensi thermal siklus ideal cenderung meningkat jika temperatur rata
ideal cenderung meningkat jika temperatur rata – – rata penambahan energi melalui rata penambahan energi melalui proses
proses perpindahan perpindahan kalor kalor meningkat meningkat dan dan atau atau temperatur temperatur pelepasan pelepasan energienergi menurun.
menurun.
Persamaan diatas dapat digunakan untuk mempelajari pengaruh perubahan Persamaan diatas dapat digunakan untuk mempelajari pengaruh perubahan dalam tekanan boiler dan kondenser terhadap kinerja.
Gambar 2.6. Pengaruh variasi tekanan operasi pada siklus Rankine ideal Gambar 2.6. Pengaruh variasi tekanan operasi pada siklus Rankine ideal
(a) pengaruh tekanan boiler (b) pengaruh tekanan kondenser (a) pengaruh tekanan boiler (b) pengaruh tekanan kondenser
Pada gambar 2.6a dijelaskan memperlihatkan 2 siklus ideal yang Pada gambar 2.6a dijelaskan memperlihatkan 2 siklus ideal yang memiliki tekanan kondenser yang sama tetapi tekanan boiler yang berbeda. Dari memiliki tekanan kondenser yang sama tetapi tekanan boiler yang berbeda. Dari gambar diatas dapat disimpulkan bahwa peningkatan tekanan boiler pada siklus gambar diatas dapat disimpulkan bahwa peningkatan tekanan boiler pada siklus Rankine ideal cenderung meningkatkan efisiensi thermal.
Rankine ideal cenderung meningkatkan efisiensi thermal.
Pada gambar 2.6b memperlihatkan dua siklus dengan tekanan boiler Pada gambar 2.6b memperlihatkan dua siklus dengan tekanan boiler yangyang sama tetapi tekanan Kondenser yang berbeda.
sama tetapi tekanan Kondenser yang berbeda.
Dari gambar diatas dapat disimpulkan bahwa penurunan tekanan Dari gambar diatas dapat disimpulkan bahwa penurunan tekanan kondenser cenderung meningkatkan efisiensi thermal.
kondenser cenderung meningkatkan efisiensi thermal.
D.
D. IREVERSIBILIIREVERSIBILITAS DAN RUGI TAS DAN RUGI UTAMAUTAMA
Jika fluida kerja melewati bermacam-macam komponen dari siklus daya Jika fluida kerja melewati bermacam-macam komponen dari siklus daya uap sederhana tanpa irreversibilitas, gesekan, pressure dari boiler dan kondensor uap sederhana tanpa irreversibilitas, gesekan, pressure dari boiler dan kondensor maka fluida kerja akan mengalir melalui komponen-komponen ini pada tekanan maka fluida kerja akan mengalir melalui komponen-komponen ini pada tekanan konstan. Selain itu dengan tidak adanya reversibilitas dan heat transfer dengan konstan. Selain itu dengan tidak adanya reversibilitas dan heat transfer dengan lingkungan, proses melalui turbin dan pompa akan isentropis, sehingga suatu lingkungan, proses melalui turbin dan pompa akan isentropis, sehingga suatu siklus menjadi ideal (siklus Rankine ideal).
siklus menjadi ideal (siklus Rankine ideal).
Pada kenyataannya terdapat penyimpangan dalam siklus Rankine yang Pada kenyataannya terdapat penyimpangan dalam siklus Rankine yang terjadi karena:
terjadi karena:
1. Adanya friksi fluida yang menyebabkan turunnya tekanan di boiler dan 1. Adanya friksi fluida yang menyebabkan turunnya tekanan di boiler dan kondenser sehingga tekanan steam saat keluar boiler sangat rendah sehingga kondenser sehingga tekanan steam saat keluar boiler sangat rendah sehingga
kerja yang dihasilkan turbin (W
kerja yang dihasilkan turbin (Woutout) menurun dan efisiensinya menurun. Hal ini) menurun dan efisiensinya menurun. Hal ini
dapat diatasi dengan meningkatkan tekanan fluida yang masuk. dapat diatasi dengan meningkatkan tekanan fluida yang masuk.
2. Adanya kalor yang hilang ke lingkungan sehingga kalor yang diperlukan (Q 2. Adanya kalor yang hilang ke lingkungan sehingga kalor yang diperlukan (Qinin))
dalam proses bertambah sehingga efisiensi termal
dalam proses bertambah sehingga efisiensi termalnya berkurang.nya berkurang.
Penyimpangan siklus aktual dari siklus ideal dikarenakan karena Penyimpangan siklus aktual dari siklus ideal dikarenakan karena beberapa
beberapa faktor faktor seperti seperti gesekan gesekan fluida, fluida, kerugian kerugian panas, panas, dan dan kebocoran kebocoran uap.uap. Gesekan fluida mengakibatkan tekanan jatuh pada banyak peralatan seperti boiler, Gesekan fluida mengakibatkan tekanan jatuh pada banyak peralatan seperti boiler, Kondenser dan di pipa-pipa yang menghubungkan banyak peralatan.
Kondenser dan di pipa-pipa yang menghubungkan banyak peralatan.
Tekanan jatuh yang besar pada boiler mengkibatkan pompa Tekanan jatuh yang besar pada boiler mengkibatkan pompa membutuhkan tenaga yang lebih untuk memompa air ke boiler. Tekanan jatuh membutuhkan tenaga yang lebih untuk memompa air ke boiler. Tekanan jatuh juga
juga mengakibatkan mengakibatkan tekanan tekanan uap uap dari dari boiler boiler ke ke turbin turbin menjadi menjadi lebih lebih rendahrendah sehingga kerja turbin tidak maksimal. Kerugian energi panas banyak terjadi pada sehingga kerja turbin tidak maksimal. Kerugian energi panas banyak terjadi pada peralatan
peralatan pada pada turbin turbin karena karena proses proses ekspansi ekspansi uap uap air air pada pada sudu-sudu sudu-sudu dan dan rumahrumah turbin banyak kehilangan panas. Kebocoran uap juga mengibatkan kerugian yang turbin banyak kehilangan panas. Kebocoran uap juga mengibatkan kerugian yang tidak bisa diremehkan, biasanya terjadi didalam turbin. Karena sebab-sebab tidak bisa diremehkan, biasanya terjadi didalam turbin. Karena sebab-sebab tersebut mengakibatkan efisiensi menjadi turun.
tersebut mengakibatkan efisiensi menjadi turun.
Penyimpangan ini terjadi karena adanya irreversibilitas yang terjadi pada Penyimpangan ini terjadi karena adanya irreversibilitas yang terjadi pada pompa
pompa dan dan turbin, turbin, sehingga sehingga pompa pompa membutuhkan membutuhkan kerja kerja (W(Winin) yang lebih besar) yang lebih besar
dan turbin menghasilkan kerja (W
dan turbin menghasilkan kerja (Woutout) yang lebih rendah.) yang lebih rendah.
Gambar 2.8. Diagram temperatur entropi menunjukan pengaruh Gambar 2.8. Diagram temperatur entropi menunjukan pengaruh
Ireversibilitas Turbin dan Pompa Ireversibilitas Turbin dan Pompa
Turbin Turbin
Irreversibilitas utama yang dialami ada hubunganya dengan ekspansi Irreversibilitas utama yang dialami ada hubunganya dengan ekspansi melalui turbin. Perpindahan kalor dari turbin ke sekitarnya merupakan salah satu melalui turbin. Perpindahan kalor dari turbin ke sekitarnya merupakan salah satu bentuk
bentuk rugi, rugi, tapi tapi karena karena rugi rugi ini ini biasanya biasanya tidak tidak terlalu terlalu penting penting , , maka maka rugi rugi iniini diabaikan.
diabaikan.
Seperti diilustrasikan oleh proses 1-2 pada gambar 2.8, Ekspansi Seperti diilustrasikan oleh proses 1-2 pada gambar 2.8, Ekspansi adiabatik yang aktual dalam turbin selalu disertai kenaikan entropi. Kerja yang adiabatik yang aktual dalam turbin selalu disertai kenaikan entropi. Kerja yang dihasilkan per unit massa dalam proses ini lebih kecil dari pada ekspansi dihasilkan per unit massa dalam proses ini lebih kecil dari pada ekspansi isentropik 1-2s.
isentropik 1-2s.
Efisiensi isentropik turbin adalah Efisiensi isentropik turbin adalah
(
(
( ̇ ̇
( ̇ ̇
̇)
̇)
̇)
̇)
Dimana pembilang merupakan kerja yang aktual yang dihasilkan per unit Dimana pembilang merupakan kerja yang aktual yang dihasilkan per unit massa yang melalui turbin, dan penyebut merupakan kerja untuk ekspansi massa yang melalui turbin, dan penyebut merupakan kerja untuk ekspansi isentropik dari daerah masuk turbin ke tekanan keluar turbin. Ireversibilitas dalam isentropik dari daerah masuk turbin ke tekanan keluar turbin. Ireversibilitas dalam turbin menyebabkan penurunan yang cukup signifikan dalam keluaran daya netto turbin menyebabkan penurunan yang cukup signifikan dalam keluaran daya netto dari pembangkit tenaga.
dari pembangkit tenaga. Pompa
Pompa
Masukan kerja ke pompa diperlukan untuk mengatasi gesekan juga Masukan kerja ke pompa diperlukan untuk mengatasi gesekan juga mengurangi keluaran daya netto dari pembangkit. Jika tidak ada perpindahan mengurangi keluaran daya netto dari pembangkit. Jika tidak ada perpindahan kalor ke sekelilingnya , akan terjadi peningkatan entropi di dalam aliran yang kalor ke sekelilingnya , akan terjadi peningkatan entropi di dalam aliran yang melewati pompa. Proses 3-4 pada gambar 2.8 mengilustrasikan proses melewati pompa. Proses 3-4 pada gambar 2.8 mengilustrasikan proses pemompaan
pemompaan yang yang aktual. aktual. Masukan Masukan kerja kerja untuk untuk proses proses ini ini lebih lebih besar besar daripadadaripada untuk proses isentropik 3-4s.
untuk proses isentropik 3-4s.
Efisiensi isentropik dari pompa dengan menggunakan penomoran pada Efisiensi isentropik dari pompa dengan menggunakan penomoran pada gambar 2.8 adalah
gambar 2.8 adalah
(
(
( ̇ ̇
( ̇ ̇
̇)
̇)
̇)
̇)
Dalam persamaan ini , kerja pompa untuk proses isentropik muncul Dalam persamaan ini , kerja pompa untuk proses isentropik muncul sebagai pembilang. Kerja pompa aktual, yang kuantitasnya lebih besar adalah sebagai pembilang. Kerja pompa aktual, yang kuantitasnya lebih besar adalah penyebutnya. Karena kerja pompa jauh
pompa
pompa memiliki memiliki pengaruh pengaruh yang yang lebih lebih kecil kecil terhadap terhadap kerja kerja netto netto siklussiklus dibandingkan dengan Ireversibilitas dalam turbin
dibandingkan dengan Ireversibilitas dalam turbin
Ketidakidealan lainnya Ketidakidealan lainnya
Ireversibilitas turbin dan pompa yang disebutkan diatas adalah Ireversibilitas turbin dan pompa yang disebutkan diatas adalah ireversibilitas internal yang dialami oleh fluida kerja ketika mengalir dalam sirkuit ireversibilitas internal yang dialami oleh fluida kerja ketika mengalir dalam sirkuit tertutup siklus Rankine. Akan tetapi sumber terpenting dari ireversibilitas untuk tertutup siklus Rankine. Akan tetapi sumber terpenting dari ireversibilitas untuk keseluruhan pembangkit tenaga uap berbahan fosil adalah berkaitan dengan keseluruhan pembangkit tenaga uap berbahan fosil adalah berkaitan dengan pembakaran
pembakaran bahan bahan bakar bakar dan dan perpindahan perpindahan kalor kalor yang yang kemudian kemudian terjadi terjadi daridari produk pembakaran y
produk pembakaran yang panas ke fluida kerja siklus.ang panas ke fluida kerja siklus.
Pengaruh lain yang timbul dilingkungan sekitar adalah pelepasan energi Pengaruh lain yang timbul dilingkungan sekitar adalah pelepasan energi ke air pendingin ketika fluida kerja mengalami kondensasi. Walaupun cukup ke air pendingin ketika fluida kerja mengalami kondensasi. Walaupun cukup banyak
banyak energi energi yang yang dibawa dibawa pergi pergi oleh oleh air air pendingin, pendingin, ternyata ternyata pemamfaatannyapemamfaatannya terbatas. Untuk kondenser dimana uap berkondensasi dekat dengan temperatur terbatas. Untuk kondenser dimana uap berkondensasi dekat dengan temperatur ambien, air pendingin mengalami peningkatan hanya beberapa derajat lebih tinggi ambien, air pendingin mengalami peningkatan hanya beberapa derajat lebih tinggi daripada temperatur ambien ketika melalui kondenser sehingga memiliki daripada temperatur ambien ketika melalui kondenser sehingga memiliki kegunaan yang terbatas. Oleh karena itu , signifikansi dari rugi ini jauh lebih kecil kegunaan yang terbatas. Oleh karena itu , signifikansi dari rugi ini jauh lebih kecil daripada yang diduga dari besarnya energi yang dipindahkan ke air pendingin. daripada yang diduga dari besarnya energi yang dipindahkan ke air pendingin.
Selain yang sudah disebutkan sejauh ini, terdapat beberapa sumber Selain yang sudah disebutkan sejauh ini, terdapat beberapa sumber ketidakidealan lainnya. Sebagai contoh , perpindahan kalor “liar” dari permukaan ketidakidealan lainnya. Sebagai contoh , perpindahan kalor “liar” dari permukaan -- permukaan
permukaan luar luar komponen komponen pembangkit pembangkit memiliki memiliki efek efek yang yang merugikan merugikan kinerja,kinerja, karena rugi rugi tersebut mengurangi keefektifan konversi dari masukan kalor karena rugi rugi tersebut mengurangi keefektifan konversi dari masukan kalor yang menjadi keluaran kerja. Pengaruh gesekan-gesekan yang mengakibatkan yang menjadi keluaran kerja. Pengaruh gesekan-gesekan yang mengakibatkan penurunan
penurunan tekanan tekanan merupakan merupakan sumber sumber ireversibilitas ireversibilitas internal internal ketika ketika fluida fluida kerjakerja mengalir melalui boiler, kondenser dan pipa yang menghubungkan berbagai mengalir melalui boiler, kondenser dan pipa yang menghubungkan berbagai komponen.
BAB III BAB III KESIMPULA
KESIMPULAN DAN N DAN SARANSARAN A.
A. KesimpulanKesimpulan
Berdasarkan dari pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: Berdasarkan dari pembahasan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut: 1.
1. Siklus Rankine adalahSiklus Rankine adalah siklus termodinamika siklus termodinamika yangyang mengubah
mengubah panas panas menjadimenjadi kerja. kerja. Terdapat 4 proses dalam siklus Terdapat 4 proses dalam siklus Rankine, setiapRankine, setiap siklus mengubah keadaan fluida (tekanan dan/atau wujud).
siklus mengubah keadaan fluida (tekanan dan/atau wujud). Proses
Proses 1 1 : : Fluida Fluida dipompa dipompa dari dari tekanan tekanan rendah rendah ke ke tekanan tekanan tinggi tinggi dalamdalam bentuk
bentuk cair. Proses ini membutuhkan sedikit input energi.cair. Proses ini membutuhkan sedikit input energi. Proses
Proses 2 2 : : Fluida Fluida cair bcair bertekanan ertekanan tinggi tinggi masuk masuk keke boiler boiler di mana fluidadi mana fluida dipanaskan hingga menjadi uap pada tekanan konstan menjadi dipanaskan hingga menjadi uap pada tekanan konstan menjadi uap jenuh.
uap jenuh. Proses
Proses 3 3 : : Uap Uap jenuh jenuh bergerak bergerak menuju menuju turbin, turbin, menghasilkan menghasilkan energi energi listrik.listrik. Hal ini mengurangi temperatur dan tekanan uap, dan mungkin Hal ini mengurangi temperatur dan tekanan uap, dan mungkin sedikit
sedikit kondensasi kondensasi juga terjadi. juga terjadi. Proses
Proses 4 4 : : Uap Uap basah basah memasuki memasuki kondenser kondenser di di mana mana uap uap diembunkan diembunkan dalamdalam tekanan dan temperatur tetap hingga menjadi cairan jenuh.
tekanan dan temperatur tetap hingga menjadi cairan jenuh. 2.
2. Evaluasi Kerja Utama dan perpindahan Kalor meliputi evaluasi Kerja danEvaluasi Kerja Utama dan perpindahan Kalor meliputi evaluasi Kerja dan perpindahan kalor pada Turbin, Po
perpindahan kalor pada Turbin, Pompa, Boiler dan Kondenser.mpa, Boiler dan Kondenser. 3.
3. Peningkatan tekanan boiler pada siklus Rankine ideal cenderung meningkatkanPeningkatan tekanan boiler pada siklus Rankine ideal cenderung meningkatkan efisiensi thermal, sedangkan penurunan tekanan kondenser cenderung efisiensi thermal, sedangkan penurunan tekanan kondenser cenderung meningkatkan efisiensi thermal.
meningkatkan efisiensi thermal. 4.
4. Ireversibilitas dan Rugi utama meliputi bagian pompa dan kondenser ( InternalIreversibilitas dan Rugi utama meliputi bagian pompa dan kondenser ( Internal ), Ireversibilitas dalam turbin menyebabkan penurunan yang cukup signifikan ), Ireversibilitas dalam turbin menyebabkan penurunan yang cukup signifikan dalam keluaran daya netto dari pembangkit tenaga, sedangkan Ireversibilitas dalam keluaran daya netto dari pembangkit tenaga, sedangkan Ireversibilitas pompa
pompa memiliki memiliki pengaruh pengaruh yang yang lebih lebih kecil kecil terhadap terhadap kerja kerja netto netto siklussiklus dibandingkan dengan Ireversibilitas dalam turbin.
B.
B. SaranSaran
Dari pembahasan Makalah Seminar Fisika ini, penulis Dari pembahasan Makalah Seminar Fisika ini, penulis menyarankan:
menyarankan: 1.
1. Untuk mengembangkan kajian mengenai Analisis siklus Rankine dalamUntuk mengembangkan kajian mengenai Analisis siklus Rankine dalam sistem pembangkit tenaga uap, perlu mempelajari masalah sistem pembangkit sistem pembangkit tenaga uap, perlu mempelajari masalah sistem pembangkit tenaga uap secara menyeluruh/ lebih kompleks dan mempelajari materi tenaga uap secara menyeluruh/ lebih kompleks dan mempelajari materi termodinamika sebelumnya serta menambah referensi lebih banyak yang termodinamika sebelumnya serta menambah referensi lebih banyak yang menunjang
DAFTAR PUSTAKA DAFTAR PUSTAKA
A Chengel, Yunus dan Michael A Boles. 2006.
A Chengel, Yunus dan Michael A Boles. 2006. Thermodynamics anThermodynamics an engineeringapproach fifth edition
engineeringapproach fifth edition.MC Graw Hill. USA. 560.MC Graw Hill. USA. 560 Basyirun, S. Pd, M.T., Dkk. 2008.
Basyirun, S. Pd, M.T., Dkk. 2008. Buku Ajar Mesin Buku Ajar Mesin Konversi Energi. UniversKonversi Energi. Universitasitas Negeri Semarang
Negeri Semarang : PKUPT UNNES/ Pusat Penjamin Mutu: PKUPT UNNES/ Pusat Penjamin Mutu Daramy Yunus, Asyari. 2005.
Daramy Yunus, Asyari. 2005. Diktat Diktat Termodinamika Termodinamika II II . Jakarta: Universitas. Jakarta: Universitas Darma
Darma
Moran,Michael j. (2004).
Moran,Michael j. (2004).Termodinamika Teknik jilid 2Termodinamika Teknik jilid 2. Jakarta: Erlangga. Jakarta: Erlangga Reynold.c.Parkins (1991).
Reynold.c.Parkins (1991). Termodinamika teknik.Termodinamika teknik. Bandung: ErlanggaBandung: Erlangga http://mesin.ub.ac.id/diktat_ajar/data/03_a_termo2.pdf http://mesin.ub.ac.id/diktat_ajar/data/03_a_termo2.pdf http://repository.ui.ac.id/contents/koleksi/11/0690b1520a531271082a51f1fe0f175 http://repository.ui.ac.id/contents/koleksi/11/0690b1520a531271082a51f1fe0f175 7984802cb.pdf 7984802cb.pdf http://www.scribd.com/doc/50624255/buku-ajar-mesin-konversi-energi http://www.scribd.com/doc/50624255/buku-ajar-mesin-konversi-energi http://
