Perancangan Pembangkit Listrik Tenaga Gas
dengan Kapasitas 20 MW
Oleh:
Nama
NRP
Failasuf Zohrarirani
3210121001
Fuad Hanjar Amsyari
3210121022
Kevin Alfansyah
3210121026
I Wayan Dharma W.
3210121027
M. Fakhri Adriawan
3210121028
Adam Noor Ardiansyah
3210121029
Novan Ardhiyangga
3210121030
Pembimbing:
Achmad Bahrul Ulum, S.T.
PROGRAM STUDI SISTEM PEMBANGKITAN ENERGI
DEPARTEMEN TEKNIK MEKANIKA DAN ENERGI
POLITEKNIK ELEKTRONIKA NEGERI SURABAYA
ABSTRAK
Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) merupakan pembangkit yang menggunakan fluida kerja uap (water steam). Dalam proses operasional pembangkit listrik, Boiler berperan penting bagi kontinuitas pembangkitan. Boiler dibagi mejadi tiga yaitu Boiler Steam (BS), Boiler Air and Gas (BG) dan Boiler Fuel (BF). Untuk dapat menyalakan boiler, diperlukan komponen pendukung seperti batu bara, udara dan ignition. Salah satu perangkat tambahan/auxiliary equipment pada boiler yang sangat penting adalah pulverizer. Pulverizer adalah alat penggerus batu bara (grinding) hingga mencapai kehalusan (fineness) tertentu untuk nantinya di alirkan ke ruang bakar/furnace. Batu bara yang telah digerus inilah yang nanti menjadi bahan bakar, salah satu syarat terjadinya pembakaran di ruang bakar. Dalam penggerusan terdapat classifier yang menyaring ukuran batu bara yang lolos ke furnace. Kehalusan/Fineness yang dicapai bisa menjadi tolok ukur performa pulverizer. Pada PLTU Paiton unit 7&8 terdapat 6 pulverizer di setiap unit, dalam operasionalnya hanya 4-5 pulverizer yang running tergantung beban yang diminta. Sehingga ada pulverizer yang digunakan sebagai spare/stand by. Setiap satu pulverizer memiliki empat tube yang terhubung ke windbox, sehingga ruang bakar mampu menerima panas dari empat sudut. Sistem pembakaran di ruang bakar adalah tangential firing system yang berasal dari coal nozzles yang berisi batu bara dan oil gun yang berisi pematik. Komponen dalam pulverizer diantaranya adalah coal silo, coal feeder, belt, raw coal, bowl, journals, grinding ball, classifier, primary air supply, dan lubrication system. Proses perawatan pada pulverizer dibagi menjadi beberapa periode yakni harian, satu bulan, dua bulan, 2000 jam, 4000 jam dan 2 tahun/outage. Beberapa kontrol yang ada di pulverizer untuk dipantau keamanannya adalah outlet temperature, fineness, flowrate, CO monitoring, air fuel ratio, coal flow dan permintaan pulverizer.
DAFTAR ISI
1 BAB I PENDAHULUAN...1 1.1 LATAR BELAKANG...1 1.2 TUJUAN...1 1.3 MANFAAT...1 1.4 BATASAN MASALAH...22 BAB II DASAR TEORI...3
2.1 PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GAS...3
2.2 KLASIFIKASI TURBIN GAS...5
2.2.1 Klasifikasi Turbin Gas Berdasarkan Siklus Kerjanya...5
2.2.2 Klasifikasi Turbin Gas Berdasarkan Konstruksinya...8
2.2.3 Klasifikasi Turbin Gas Berdasarkan Aliran Fluidanya...9
2.3 KOMPONEN UTAMA...9 2.3.1 Kompresor...9 2.3.2 Ruang Bakar...9 2.3.3 Turbin Gas...10 2.3.4 Generator...12 2.4 SISTEM PENDUKUNG...21
2.4.1 Air Intake System...21
2.4.2 Exhaust system...25
2.4.3 Starting System...25
2.4.4 Fuel System...26
2.4.5 Lubrication Oil System...28
2.4.6 Coupling and Accessory Gear...29
2.5 SIKLUS KERJA PLTG...29
3 BAB III SPESIFIKASI PLTG...30
4 BAB IV PERANCANGAN KOMPONEN UTAMA...31
4.1 PERANCANGAN KOMPRESOR...31
4.1.1 Analisis Termodinamika...31
4.1.2 Perancangan Kompresor...36
4.2 PERANCANGAN RUANG BAKAR...40
4.3 PERANCANGAN TURBIN GAS...46
4.3.1 Perhitungan Jumlah Tingkat Turbin...46
4.3.4 Jumlah Sudu Tiap Tingkat Turbin...58
5 BAB V SPESIFIKASI KOMPONEN PENDUKUNG...61
5.1 GENERATOR...61
5.2 AIR INTAKE SYSTEM...61
5.3 EXHAUST SYSTEM...66
5.4 STARTING SYSTEM...66
5.4.1 Static Start Operation...66
5.4.2 Sistem Proteksi...67
5.4.3 Komponen Static Start Operation...68
5.5 FUEL SYSTEM...68
5.6 Coupling and Accessory Gear...70
5.7 Lubrication Oil System...70
6 BAB VI KESIMPULAN DAN SARAN...72
6.1 KESIMPULAN...72
6.2 SARAN...72
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Konstruksi Umum PLTG...3
Gambar 2.2 Profil Longitudinal Gas...4
Gambar 2.3 Skema PLTG Siklus Terbuka...5
Gambar 2.4 Siklus StandarBrayton...5
Gambar 2.5 Skema PLTG Siklus Tertutup...6
Gambar 2.6 Skema PLTG Siklus Terbuka dengan Regenerator...6
Gambar 2.7 Siklus Turbin Gas Regeneratif...7
Gambar 2.8 Skema PLTG Siklus Terbuka dengan Regenerator dan Intercooler...8
Gambar 2.9 Siklus Turbin Gas Regeneratif dengan Intercooler dan Reheater...8
Gambar 2.10 Tubular combustor...10
Gambar 2.11 Tubo-annular combustor...10
Gambar 2.12 Skema Aliran Turbin Aksial...11
Gambar 2.13 Skema Medan Magnet yang Terbangkitkan di sekitar Kumparan Listrik...12
Gambar 2.14 Alternator dengan Magnet Permanen...13
Gambar 2.15 Alternator dengan Magnet Buatan...13
Gambar 2.16 Alternator dengan Kumparan sebagai Rotor...14
Gambar 2.17 Alternator dengan Medan Magnet sebagai Rotor...15
Gambar 2.18 Gelombang Listrik AC Fasa Tunggal dan Tiga Fasa...15
Gambar 2.19 Koneksi Antarkumparan pada Alternator AC...19
Gambar 2.20 Kumparan yang terhubung dengan koneksi Y...20
Gambar 2.21 Generator Sinkron...20
Gambar 2.22 Komponen generator asinkron...21
Gambar 2.23 Weather hood pada sistem filtrasi...22
Gambar 2.24 Vane Axial Separartor...23
Gambar 2.25 Pengoperasian Inertial Separator...23
Gambar 2.26 Prefilter/Coalescer...24
Gambar 2.27 Skema Filtrasi pada PLTG...25
Gambar 4.1 Ruang bakar tipe tubular...41
Gambar 4.2 Penampang annulus turbin aksial...47
Gambar 4.3 Diagram kecepatan pada sudu turbin...55
Gambar 4.4 Grafik (s/c) vs Sudu-Sudu Gas...59
Gambar 5.1 Macam-macam filter...62
Gambar 5.2 Filter untuk daerah tropis...62
Gambar 5.3 Louver...63
Gambar 5.4 Insect Screen...63
Gambar 5.5 Vane Axial Separator...64
Gambar 5.6 Coalescer...64
Gambar 5.7 Pre-Filter: Bag Filter...65
Gambar 5.8 High Efficiency Filter...66
Gambar 5.9 Diagram Starter Statik...67
Gambar 5.10 Static Frequency Converter...67
1
BAB I PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANGEnergi listrik merupakan salah satu energi yang memiliki peran penting bagi kehidupan manusia. Energi listrik dapat dihasilkan melalui serangkaian proses konversi energi dalam sistem unit pembangkit listrik. Pembangkitan listrik dapat dilakukan baik secara konvensional maupun dengan renewable energy. Pembangkit konvensional ialah pembangkit yang masih menggunakan bahan bakar fosil untuk menghasilkan listrik, sementara pembangkit listrik renewable energi memanfaatkan sumber energi alternatif yang terdapat bebas di alam. Beberapa contoh pembangkit listrik konvensional misalnya PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap), PLTG (Pembangkit Listrik Tenaga Gas), dan juga PLTD (Pembangkit Listrik Tenaga Diesel).
Saat ini, pembangkit listrik konvensional masih mendominasi pemenuhan energi listrik dunia. Salah satu pembangkit listrik konvensional yang populer adalah PLTG. Pembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) menggunakan bahan bakar gas alam untuk menggerakkan turbin gas yang dikopel dengan generator untuk membangkitkan listrik. Secara umum, prinsip kerja PLTG hampir sama dengan PLTU, perbedaannya, turbin pada PLTU digerakkan oleh uap air yang telah dipanaskan terlebih dahulu dalam unit boiler, sementara PLTG tidak menggunakan boiler. Dengan alasan peningkatan efisiensi, biasanya PLTG dikombinasikan dengan PLTU atau biasan kita kenal dengan Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU).
Komponen utama dari PLTG adalah turbin gas, kompresor, dan ruang bakar (combustor), sedangkan komponen pendukungnya seperti air intake system, exhaust system, starting system, dan fuel system. Siklus kerja sebuah PLTG dibagi menjadi tiga, yaitu, siklus kerja terbuka (open cycle), siklus kerja tertutup (closed cycle), dan siklus kerja kombinasi (dengan penambahan komponen tambahan berupa regenerator, intercooler, dan reheater untuk memaksimalkan efisiensi). Laporan ini membahas mengenai perancangan sistem PLTG secara sederhana dengan siklus kerja terbuka. Perancangan sistem PLTG ini meliputi perancangan komponen utama dengan analisis dan perhitungannya serta spesifikasi singkat dari komponen pendukung PLTG.
1.2 TUJUAN
Laporan ini bertujuan untuk mendapatkan rancangan PLTG yang baik sesuai dengan standar PLTG pada umumnya, dan bersifat rasional dimana dapat diaplikasikan langsung dalam dunia nyata.
1.3 MANFAAT
Adapun manfaat dari kegiatan ini adalah sebagai berikut:
1. Menambah wawasan mahasiswa mengenai prinsip kerja pembangkit listrik konvensional khususnya pada PLTG.
2. Menambah wawasan dan pengetahuan mahasiswa mengenai komponen-komponen yang terdapat pada PLTG.
3. Memberikan referensi singkat mengenai perancangan komponen-komponen PLTG dan fungsinya.
1.4 BATASAN MASALAH
Batasan masalah dalam perancangan PLTG ini sebagai berikut: 1. Siklus PLTG adalah siklus terbuka.
2. PLTG berporos tunggal.
3. Aliran udara dalam turbin gas adalah aliran aksial. 4. Bahan bakar yang digunakan adalah gas alam.
5. Pendesainan tidak membahas masalah mekanika teknik, material, dan manufaktur. 6. Tidak membahas analisis biaya
2
BAB II DASAR TEORI
2.1 PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA GASPembangkit Listrik Tenaga Gas (PLTG) adalah pembangkit listrik konvensional yang menggunakan komponen turbin gas sebagai penggerak generatornya. Tenaga yang digunakan untuk memutar generator berasal dari energi panas hasil pembakaran bahan bakar dengan udara pada ruang bakar (combustor). Energi panas dari pembakaran diubah menjadi energi mekanis berupa putaran poros yang kemudian dikonversi menjadi energi listrik oleh generator. \
Gambar 2.1 Konstruksi Umum PLTG (Sumber: REP Holding)
No Keterangan
1 Gas Turbine 2 Gearbox 3 Generator 4 Filter House 5 Cycle Air Duct
6 Gas Duct with Silencer 7 Exhaust Pipe
PLTG memiliki kelebihan yaitu energi mekanik yang dihasilkan dari mesin turbin gas lebih besar dibandingkan pembangkit listrik lainnya. Selain itu PLTG juga sebagai alternatif dari pembangkit listrik tenaga air disaat musim kemarau dimana pada musim kemarau debit air sangat rendah.
Adapun kekurangan dari turbin gas adalah sifat korosif pada material yang digunakan untuk komponen-komponen turbinnya karena harus bekerja pada temperature tinggi dan adanya unsur kimia bahan bakar minyak yang korosif (sulfur, vanadium dll), tetapi dalam perkembangannya pengetahuan material yang terus berkembang hal tersebut mulai dapat dikurangi meskipun tidak dapat secara keseluruhan dihilangkan. Dengan tingkat efisiensi yang rendah hal ini merupakan salah satu dari kekurangan sebuah turbin gas juga dan pada perkembangannya untuk menaikkan efisiensi dapat diatur/diperbaiki temperature kerja siklus dengan menggunakan material turbin yang mampu bekerja pada temperature tinggi dan dapat juga untuk menaikkan efisiensinya dengan menggabungkan antara pembangkit turbin gas dengan pembangkit turbin uap dan hal ini biasa disebut dengan combined cycle.
Gambar 2.2 Profil Longitudinal Gas (Sumber: Wartsila Inc.)
Turbin gas pada PLTG berfungsi untuk mengubah energi yang terkandung dalam bahanbakar (fluida kerja) menjadi energi mekanis. Fluida kerja yang digunakan untuk memutar turbin gas adalah gas panas yang diperoleh dari proses pembakaran bahan bakar dengan udara. Proses pembakaran memerlukan tiga unsur utama yaitu: bahan bakar, udara, dan panas. Dalam proses pembakaran ini, bahan bakar disuplai oleh pompa bahan bakar (fuel oil pump) apabila bahan bakar berfase liquid, atau kompresor apabila bahan bakar yang digunakan adalah gas.
Sistem PLTG paling sederhana terdiri atas kompresor, ruang bakar, dan generator. Siklus PLTG dimulai ketika udara dari luar diserap ke sistem oleh kompresor dan dikompresi hingga menjadi udara bertekanan tinggi. Udara bertekanan tinggi tersebut kemudian diumpan ke dalam ruang bakar bersama dengan bahan bakar yang diinjeksi. Panas yang digunakan pada proses awal pembakaran diperoleh dari ignitor. Campuran bahan bakar udara dibakar
pada temperatur lebih dari 2000 derajat Fahrenheit. Proses pembakaran menghasilkan gas bertemperatur dan tekanan tinggi yang akan diekspansikan melalui turbin gas. Proses ekspansi gas tersebut akan memutar sudu-sudu turbin. Putaran turbin yang terbentuk akan memutar generator untuk menghasilkan energi listrik. Gas yang telah melewati turbin keluar menuju saluran buang (exhaust) untuk selanjutnya diteruskan ke bypass stack.
2.2 KLASIFIKASI TURBIN GAS
Turbin gas dapat diklasifikasikan ke dalam beberapa kriteria, yaitu: klasifikasi berdasarkan siklus kerja, klasifikasi berdasarkan konstruksinya, dan juga klasifikasi berdasarkan aliran fluidanya.
2.2.1 Klasifikasi Turbin Gas Berdasarkan Siklus Kerjanya 1. Siklus Terbuka (Open Cycle)
Dalam siklus terbuka, gas hasil pembakaran yang diekspansikan pada turbin gas langsung dibuang ke atmosfer. Instalasi ini memiliki struktur yang sederhana, yaitu terdiri dari kompresor, ruang bakar, dan turbin gas sebagai penggerak kompresor dan beban. Skema dari siklus terbuka ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.
Gambar 2.3 Skema PLTG Siklus Terbuka
(Sumber: Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 7th ed., 2011)
Gambar 2.4 Siklus StandarBrayton
(Sumber: Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 7th ed., 2011) 2. Siklus Tertutup (Closed Cycle)
Pada siklus terbuka, gas panas yang telah diekspansikan melalui turbin gas tidak langsung dibuang ke atmosfer, akan tetapi dialirkan ke dalam penukar kalor (heat exchanger) untuk didinginkan dengan media pendingin udara atau air sebelum dialirkan kembali melalui sisi inlet kompresor. Skema dari siklus tertutup ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.
Gambar 2.5 Skema PLTG Siklus Tertutup
(Sumber: Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 7th ed., 2011) 3. Turbin Gas Siklus Terbuka Dilengkapi dengan Regenerator
Seperti pada siklus kerja sebelumnya, gas panas yang telah diekspansikan ke turbin gas tidak langsung dibuang ke atmosfer. Gas bekas (flue gas) tersebut dialirkan ke sebuah heat exchanger yang dikenal dengan istilah regenerator dimana di dalamnya gas bekas ini digunakan untuk memanaskan udara outlet kompresor sebelum masuk ke ruang bakar. Skema ini ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.
Gambar 2.6 Skema PLTG Siklus Terbuka dengan Regenerator (Sumber: Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 7th ed., 2011)
Gambar 2.7 Siklus Turbin Gas Regeneratif
(Sumber: Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 7th ed., 2011) 4. Turbin Gas Siklus Terbuka Dilengkapi dengan Regenerator dan Intercooler
Pada siklus ini, baik kompresor maupun turbin gas masing-masing terdiri dari dua bagian terpisah, yaitu kompresor tekanan rendah dan kompresor tekanan tinggi serta turbin gas tekanan rendah dan turbin gas tekanan tinggi. Aliran udara dan gas-gas yang dihasilkan melalui serangkaian proses sebagai berikut, mula-mula udara atmosfer masuk ke dalam kompresor tekanan rendah untuk dikompresi, setelah itu, udara bertekanan tersebut dialirkan ke dalam intercooler untuk didinginkan hingga temperatur dan kelembapan tertentu dengan media pendingin air atau media pendingin lain. Dari intercooler, udara bertekanan yang telah didinginkan dialirkan ke dalam kompresor tekanan tinggi untuk dikompresi lagi hingga menghasilkan udara bertemperatur dan tekanan tinggi. Udara tersebut kemudian dialirkan ke dalam regenerator untuk mendapatkan udara dengan temperatur dan tekanan lebih tinggi lagi yang akan memudahkan terjadinya proses pembakaran. Media pemanas dalam regenerator berasal dari gas buang yang telah melewati turbin gas.
Udara keluar dari regenerator dialirkan ke dalam ruang bakar utama (primary combustion chamber) untuk menghasilkan gas panas yang digunakan untuk memutar turbin gas tekanan tinggi. Hasil ekspansi dari turbin gas tekanan tinggi berupa gas buang yang kemudian dialirkan ke ruang bakar kedua (secondary combustion chamber) atau biasa disebut juga dengan reheater chamber. Dari reheater chamber, gas buang mengalami proses pembakaran yang selanjutnya digunakan untuk memutar turbin gas tekanan rendah. Siklus tersebut ditunjukkan oleh gambar di bawah ini.
Gambar 2.8 Skema PLTG Siklus Terbuka dengan Regenerator dan Intercooler (Sumber: Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 7th ed., 2011)
Gambar 2.9 Siklus Turbin Gas Regeneratif dengan Intercooler dan Reheater (Sumber: Fundamentals of Engineering Thermodynamics, 7th ed., 2011) 2.2.2 Klasifikasi Turbin Gas Berdasarkan Konstruksinya
Berdasarkan konstruksinya, turbin gas terdiri dari dua jenis: 1. Turbin gas berporos tunggal
Pada konstruksi ini, antara kompresor, turbin, dan generator terhubung dalam satu poros. Konstruksi turbin gas berporos tunggal ini biasanya diaplikasikan pada pembangkit listrik maupun industri berskala besar.
2. Turbin gas berporos ganda
Pada konstruksi poros ganda, kompresor digerakkan oleh turbin tekanan tinggi yang disebut compressor turbine, dan generator digerakkan secara terpisah oleh turbin tekanan rendah yang disebut power turbine. Sistem poros ganda umumnya menggunakan mesin aero-derivative yang akan menghasilkan gas panas dengan tekanan dan temperatur tinggi yang akan dialirkan langsung ke power turbine.
2.2.3 Klasifikasi Turbin Gas Berdasarkan Aliran Fluidanya
Berdasarkan aliran fluidanya, turbin gas dibagi menjadi dua jenis: 1. Turbin radial
Turbin radial merupakan turbin dimana arah aliran kerjanya tegak lurus terhadap sumbu porosnya.
2. Turbin aksial
Turbin aksial merupakan turbin dimana arah aliran fluida kerjanya sejajar terhadap sumbu porosnya.
2.3 KOMPONEN UTAMA
2.3.1 Kompresor
Kompresor berfungsi untuk meningkatkan temperatur dan tekanan udara inlet dan membawanya menuju ruang bakar. Kompresor aksial akan mengkompresi fluida kerja dengan mengakselerasinya kemudian mendifusikan fluida kerja untuk menaikkan tekanan. Fluida dinaikkan kecepatannya dengan putaran airfoil (sudu) yang disebut rotor, kemudian didifusikan pada bagian stator. Proses difusi pada stator akan mengkonversi kenaikan kecepatan pada rotor menjadi kenaikan tekanan. Pada kompresor, terdiri dari beberapa tingkat. Sebuah rotor dan stator akan membentuk satu tingkat keadaan. Satu baris sudu tetap (inlet guide vanes) sering digunakan pada inlet kompresor untuk memastikan udara masuk tingkat pertama kompresor sesuai dengan sudut yang diinginkan.
2.3.2 Ruang Bakar
Ruang bakar berfungsi sebagai tempat pembakaran campuran bahan bakar dan udara. Hasil dari pembakaran bahan bakar dan udara adalah panas yang kemudian diinputkan ke dalam siklus turbin gas. Ruang bakar (combustor) menerima udara bertekanan dari kompresor dan membakarnya bersama dengan bahan bakar yang diinjeksikan. Produk pembakaran kemudian bercampur dengan sisa udara agar sesuai dengan temperatur inlet turbin. Ada tiga macam tipe dari ruang bakar, yaitu, tipe tubular, tubo-annular, dan anular. Meskipun ada banyak perbedaan desain, akan tetapi semua ruang bakar pada turbin gas mempunyai tiga fitur: (1) zona resirkulasi, (2) zona pembakaran, (3) zona pencairan. Fungsi dari zona resirkulasi adalah untuk mengevaporasi, sebagian terbakar, dan menyiapkan bahan bakar untuk proses pembakaran yang terjadi pada zona pembakaran. Idealnya, pada akhir zona pembakaran, semua bahan bakar seharusnya terbakar sehingga fungsi zona pengenceran praktis hanya untuk mencampur gas panas dengan udara tambahan (dilution air). Campuran gas panas dan udara yang meninggalkan ruang bakar harus mempunyai temperatur dan kecepatan sesuai dengan guide vane dan turbin. Udara tambahan (dilution air) diinjeksikan untuk mendinginkan produk pembakarn agar sesuai dengan temperatur inlet turbin.
Gambar 2.10 Tubular combustor (Sumber: Brown Boveri Turbomachinery, Inc.)
Gambar 2.11 Tubo-annular combustor (Sumber: General Electric Company)
2.3.3 Turbin Gas
Turbin gas berfungsi untuk mengekspansikan gas hasil pembakaran yang dilewatkan pada sudu-sudu turbin yang menyebabkan sudu turbin gas berputar. Putaran sudu ini akan menyebabkan kompresor menarik lebih banyak udara bertekanan ke ruang bakar dan juga akan memutar generator untuk menghasilkan energi listrik. Putaran turbin gas dipengaruhi oleh laju aliran dari gas hasil pembakaran, semakin besar laju aliran, maka putaran turbin akan semakin cepat dan apabila laju aliran kecil, maka putaran turbin juga akan melambat.
Turbin gas yang digunakan pada rancangan PLTG ini adalah turbin gas aliran aksial. Turbin aksial merupakan tipe yang banyak digunakan untuk berbagai aplikasi termasuk pada
pembangkit listrik. Fluida kerja yang digunakan adalah fluida kompresibel. Turbin aksial memiliki efisiensi yang lebih tinggi dibandingkan dengan turbin radial.
Teknologi turbin gas mengadopsi perkembangan dari turbin uap selama beberapa tahun. Teknologi pada turbin gas mengembangkan skema pendinginan yang lebih rumit dibandingkan dengan turbin uap karena temperatur fluida pembakaran yang sangat tinggi saat melewati turbin gas. Perancangan turbin gas harus memperhatikan masalah daya output yang dihasilkan. Turbin gas yang baik harus memiliki faktor kerja yang tinggi (rasio kerja tiap tingkat keadaan dibandingkan dengan kuadrat kecepatan sudu) untuk mendapatkan konsumsi bahan bakar yang minimal dan mengurangi kebisingan yang ditimbulkan oleh putaran turbin. Aliran gas pembakaran pada turbin aksial sejajar dengan sumbu porosnya. Ada dua jenis dari turbin aksial: (1) tipe impuls dan (2) tipe reaksi. Karakteristik turbin impuls yaitu adanya penurunan entalpi setiap saat melewati nosel sehingga aliran yang masuk pada rotor memiliki kecepatan yang tinggi. Sementara pada turbin reaksi, penurunan tekanan terbagi pada bagian antara nosel dan rotor.
Gambar 2.12 Skema Aliran Turbin Aksial (Sumber: Gas Turbine Engineering Handbook, 4th ed., 2012)
Kebanyakan turbin aksial memiliki lebih dari satu tingkat yang mana pada tingkat pertama biasanya turbin impuls digunakan sedangkan pada tingkat selanjutnya digunakan 50% tubin reaksi. Pada fase turbin impuls, output yang dihasilkan kira-kira dua kali lebih besar dibandingkan saat fase turbin reaksi. Efisiensi pada fase turbin impuls lebih kecil dibandingkan dengan fase turbin reaksi.
Sekarang, kemampuan turbin menahan panas sudah berkembang seiring dengan perkembangan pada industri metalurgi sudu turbin. Dengan pengembangan teknologi solidifikasi (pemadatan) dan juga teknologi kristal tunggal pada sudu turbin, didukung dengan skema pendinginan dan pelapisan yang terbaru, maka ketahanan turbin terhadap temperatur tinggi meningkat. Temperatur gas buang turbin bisa mencapai 1200 F. Lintasan
pendingin pada skema pendinginan turbin memerlukan proses coating (pelapisan) untuk menghindari pengaruh korosi dari fluida pendingin. Jumlah udara pendingin juga harus dibatasi agar tidak menimbulkan dampak negatif pada total efisiensi termal karena bertambahnya penggunaan udara untuk proses pendinginan. Secara sederhana, jika kita membutuhkan tambahan 8% udara sebagai pendingin, kita akan kehilangan faktor bertambahnya temperatur gas masuk turbin.
2.3.4 Generator
Generator berfungsi untuk mengubah energi mekanis yang dihasilkan turbin gas menjadi energi listrik. Generator yang digunakan dalam rancangan sistem PLTG adalah generator AC atau alternator. Alternator sendiri dapat diklasifikasikan menjadi beberapan macam, berikut adalah klasifikasi tersebut:
2.3.4.1 Macam Alternator Berdasarkan Berdasarkan Sumber Eksitasi
Salah satu komponen utama dari generator adalah magnet yang berfungsi untuk membangkitkan medan magnet pada proses elektromagnetik, magnet yang digunakan tersebut dapat berupa magnet permanen ataupun medan kumparan. Proses pembangkitan medan magnet dikenal dengan proses eksitasi. Eksitasi dapat dilakukan dengan mengalirkan arus listrik searah ke dalam kumparan kawat.
Gambar 2.13 Skema Medan Magnet yang Terbangkitkan di sekitar Kumparan Listrik (Sumber: http://thefutureofthings.com/3815-los-alamos-magnet-lab-explores-superconductivity/)
Berdasarkan sumber eksitasi, generator AC dapat dibagi menjadi dua tipe, yaitu generator dengan magnet permanen dan generator dengan magnet sementara.
2.3.4.1.1 Generator dengan Magnet Permanen Kelebihan :
Desain yang sederhana
Umur generator lebih awet (reliable)
Tidak membutuhkan sumber arus listrik DC dari luar untuk membangkitkan medan magnet
Gambar 2.14 Alternator dengan Magnet Permanen (Sumber: Comsol Blog)
Kekurangan:
Tidak efisien, karena produksi fluks magnet yang rendah
Pembangkitan daya listrik terbatas sejauh kemampuan magnet dalam membentuk medan magnet, sehingga tidak cocok digunakan skala besar 2.3.4.1.2 Generator dengan Magnet Buatan
Kelebihan:
Dapat membangkitkan medan magnet dengan fluks besar sehingga efisien jika digunakan untuk menghasilkan power yang besar
Besaran fluks medan magnet dapat diatur sesuai kebutuhan.
Gambar 2.15 Alternator dengan Magnet Buatan (Sumber: http://www.daviddarling.info/encyclopedia/G/generator.html)
Kekurangan:
Desain lebih rumit dibandingkan dengan alternator yang menggunakan magnet permanen
Sangat bergantung dengan supply arus DC dari luar untuk membangkitkan medan magnet, jika sumber arus gagal memasok arus DC, maka alternator tidak berfungsi sama sekali.
2.3.4.2 Macam Alternator Berdasarkan Posisi Kawat Kumparan (Armature)
Pembangkitan gaya gerak listrik (GGL) oleh generator terjadi karena adanya medan magnet yang di tengah-tengahnya melintas kawat kumparan, atau sebaliknya adanya sebuah kawat kumparan yang sedang dilintasi oleh medan magnet. Atas dasar hal tersebut maka generator AC dapat diklasifikasikan menjadi dua, yakni alternator dengan kumparan sebagai rotor dan alternator dengan medan magnet sebagai rotor.
2.3.4.2.1 Alternator Dengan Kumparan Sebagai Rotor.
Generator AC dengan kumparan sebagai rotor diilustrasikan pada gambar di bawah ini. Stator generator ini bekerja sebagai sumber medan magnet, sedangkan sisi rotor bekerja sebagai kumparan kawat. Kumparan kawat berputar dan memotong garis gaya magnet sehinngga terbangkitkan arus listrik pada kumparan tersebut. Arus listri dikeluarkan dari rotor melalui slip ring dan sikat karbon (brush). Masing-masing slip ring terkoneksi dengan tiap-tiap ujung kawat kumparan. Sikat karbon berfungsi sebagai bidang gesek yang berkontak langsung dengan slip ring. Voltase listrik yang dihasilkan generator ditransfer dari slip ring melewati sikat karbon untuk menuju ke luar sistem.
Gambar 2.16 Alternator dengan Kumparan sebagai Rotor (Sumber: Wikipedia.com)
Generator AC tipe ini lebih banyak diaplikasikan untuk kebutuhan daya listrik rendah. Jika digunakan untuk daya listrik tinggi, maka arus listrik mengalir melewati slip ring dan sikat karbon akan semakain besar. Tentu hal ini merupakan losses yang cukup besar dengan mentransmisikan listrik berdaya besar melewati sebuah bidang gesek. Dibutuhkan biaya yang tidak sedikit jika alternator tipe ini dipaksakan untuk memproduksi listrik berdaya tinggi merupakan tipe medan magnet sebagai rotor.
2.3.4.2.2 Alternator Dengan Medan Magnet Sebagai Rotor.
Generator AC dengan medan magnet sebagai rotor menjadi generator AC yang lebih umum digunakan dibandingkan dengan tipe sebelumnya. Pada tipe ini, arus listrik DC dari
listrik DC tersebut digunakan untuk membangkitkan medan magnet di kumparan rotor. Seiring dengan perputaran rotor, maka medan magnet akan ikut bergerak berputar. Garis gaya medan magnet yang bergerak berputar, akan terpotong oleh kumparan pada sisi stator yang diam sehingga tercipta gaya gerak listrik di sisi kumparan stator. Dikarenakan daya keluaran generator ini melalui sisi stator, maka dimungkinkan untuk menggunakan konektor tetap dan selalu terisolasi sebagai sistem transmisinya. Hal ini tentu menjadi kelebihan jika digunakan tunuk mentransmisikan arus AC yang besar. Di sisi lain, sistem slip ring dan sikat karbon yang digunakan pada sisi rotor tidak menjadi masalah karena arus listrik DC yang ditransmisikan tidak sebesar arus listrik AC yang dihasilkan pada sisi stator.
Gambar 2.17 Alternator dengan Medan Magnet sebagai Rotor (Sumber: Wikipedia.com)
2.3.4.3 Macam-Macam Alternator Berdasarkan Fase Listrik yang Dihasilkan
Karakter listrik AC adalah besar voltase yang naik turun membentuk gelombang sinusoidal. Pada suatu sistem listrik AC, gelombang voltase tersebut bisa berjumlah satu atau tiga. Jumlah satu dan tiga ini lebih familiar digunakan di khalayak umum dibandingkan dengan angka yang lain, jika sistem listrik AC tersebut hanya terdapat satu gelombang voltase, maka hal ini disebut listrik AC satu fasa. Sedangkan jika terdapat tiga gelombang voltase maka disebut dengan listrik AC tiga fasa.
Gambar 2.18 Gelombang Listrik AC Fasa Tunggal dan Tiga Fasa (Sumber: http://www.tripplite.com/products/single-vs3-phase)
Bagaimana bisa ada dua tipe arus listrik AC di atas adalah berasal dari sumber listrik AC tersebut, dalam hal ini adalah generator. Komponen generator yang menentukan jumlah fasa yang dihasilkan tersebut adalah kumparan kawat (armature). Jumlah dan susunan kumparan menjadi penentu jumlah fasa yang dihasilkan oleh sebuah generator AC. Berikut akan kita bahas lebih lanjut dua tipe generator ini berdasarkan fasa listrik AC yang ia hasilkan.
2.3.4.3.1 Generator AC Fasa Tunggal.
Generator Ac yang menghasilkan listrik fasa tunggal adalah generator yang di dalamnya hanya memiliki satu kumparan kawat (armature), atau beberapa kumparan kawat yang tersusun secara seri. Untuk lebih jelasnya mari kita perhatikan beberapa skema generator berikut.
(a) Alternator dengan satu putaran lilitan kumparan sebagai rotor
(Sumber: Wikipedia.com)
(b) Alternator dengan beebrapa putaran lilitan kumparan sebagai rotor
(c) Alternator dengan satu pasang kumparan sebagai stator
(Sumber: Wikipedia.com)
(d) Alternator dengan dua pasang kumparan sebagai stator
(Sumber: Wikipedia.com)
Keempat jenis generator di atas sama-sama menghasilkan arus listrik AC satu fasa. Gambar (a) adalah sebuah generator AC dengan kumparan kawat sebagai rotor. Nampak pada grafik dibawahnya bahwa dengan satu putaran lilitan kumparan mampu menghasilkan listrik AC fasa tunggal. Gambar (b) juga sama seperti gambar (a), yakni sebuah alternator dengan kumparan sebagai rotor. Hanya saja lililtan kumparan diperbanyak menjadi beberapa kali. Hal ini akan menghasilkan arus listrik AC fasa tunggal dengan frekuensi yang sama seperti gambar (a), namun memiliki nilai voltase yang berlipat ganda sesuai dengan jumlah lilitan kumparan.
Gambar (c) dan (d) adalah generator AC tipe medan magnet sebagai rotor, sehingga kawat kumparan didesain berada di sisi stator. Nampak pada gambar ©, stator tersusun atas dua sisi kumparan yang saling terhubung secara seri. Selain iitu arah putaran lilitan kumparan antara yang satun dengan yang lainnya Nampak saling berkebalikan, hal ini dikarenakan
tiap-tiap kumparan akan menghadap ke medan magnet dengan kutub yang berbeda. Dengan desain demikian akan membuat arah arus listrik yang terbangkitkan akan selalu searah antara kumparan yang satu dengan yang lainnya.
Generator gambar (d) merupakan pengembangan dari desain ©, dimana kumparan kawat bertambah menjadi empat kumparan dan begitu pula dengan kutub magnet yang juga menjadi empat kutub. Lilitan kumparan saling terhubung secara seri sesuai dengan gambar di atas. Dengan desain semacam ini, untuk setiap 90o putaran rotor, kutub voltase listrik akan berubah arah dari positif ke negative ataupun sebaliknya. Sehingga di setiap satu putaran rotor akan tercipta dua gelombang penuh listrik AC. Selain itu karena kumparan dihubungkan secara seri dan output tegangan berupa satu fase, maka besar tengangan listrik total yang dihasilkan oleh generator ini sebanyak empat kali tegangan yang dihasilkan oleh masing-masing kumparan. Dengan kata lain dua kali lebih besar dibandingkan dengan tegangan listrik yang dihasilkan oleh generator (c).
2.3.4.3.2 Generator AC Fasa Tiga
Generator tiga fasa memiliki prinsip kerja yang sama dengan generator satu fasa. Pembeda paling utama adalah digunakannya tiga kumparan kawat yang saling terhubung dengan konfigurasi khusus. Jika pada alternator satu fasa beberapa kumparan dihubungkan secara seri akan menghasilkan tegangan listrik AC yang lebih bsesar, maka pada alternator tiga fasa konkesi antar ketiga kumparan kawat akan menghasilkan tiga gelombang voltase listrik AC yang saling mendahului.
Gambar 2.19 Koneksi Antarkumparan pada Alternator AC (Sumber: Idaho State University’s College of Technology)
Tiga kumparan kawat, baik diposisikan sebagai rotor ataupun start alternator, disusun sedemikian rupa sehingga diantara ketiganya memiliki jarak sudut 120o. masing-masing kumparan memiliki dua ujung kawat yang salah satu ujungnya dihubungkan dengan ujung kawat kumparan lainnya dengan bentuk konfigurasi delta (Δ) atau wye (Y) seperti pada gambar di atas. Sedangkan ujung-ujung kawat kumparan lainnya berfungsi sebagai output untuk menyalurkna energi listrik AC yang terbangkitkan keluar generator.
Gambar 2.20 Kumparan yang terhubung dengan koneksi Y (Sumber: http://www.reliantemc.com/OnFILTER-AC-Three-Phase-Filters.html)
Tegangan listrik keluaran alternator AC tiga fasa membentuk tiga buah geombang sinus jika diproyeksikan ke dalam sebuah grafik. Ketiga gelombang tersebut memiliki frekuensi yang sama persis, namun saling memiliki jarak sepertiga gelombang antara satu gelombang dengan gelombang lainnya.
2.3.4.4 Macam Alternator Berdasarkan Kecepatan Putaran Rotor
Generator AC juga dapat dibagi menjadi dua berdasarkan kecepatan putaran rotornya. Jika sebuah generator AC rotornya berputar dengan kecepatan sesuai dengan sinkronisasi jaringan, maka generator tersebut dinamakan generator sinkron. Namun jika kecepatan putaran rotor generator lebih cepat sedikit dibandingkan kecepatan frekuensi jaringan, maka generator tersebut adalah generator tidak sinkron.
2.3.4.4.1 Generator Sinkron
Generator sinkron adalah generator yang putaran rotornya seirama dengan frekuensi jaringan. Pada generator ini berlaku rumus menghitung frekuensi jaringan sebagai berikut:
f =df rac N¿P 60
Dimana N adalah kecepatan rotor dalam rpm, P adalah jumlah pasang kutub magnet rotor, sedangkan 60 adalah konversi ke detik.
(Sumber: http://www.alternative-energy-tutorials.com/wind-energy/synchronous-generator.html)
Semisal ada sebuah generator yang menggunakan dua kutub magnet (1 utara dan 1 selatan) terpasang ke sebuah jaringan listrik berfrekuensi 50Hz. Jika putaran rotor generator tersebut adalah 3000 rpm, maka generator tersebut disebut generator sinkron.
2.3.4.4.2 Generator Asinkron
Generator asinkron (tidak sinkron) merupakan generator yang memiliki kecepatan putaran rotor yang sedikit lebih cepat dibandingkan dengan kecepatan sinkronisasi jaringan. Hal ini dikarenakan komponen rotor generator ini tidak menggunakan magnet permanen ataupun sistem eksitasi dari luar. Rotor generator tipe ini menggunakan induksi elektromagnetik yang tercipta pada stator untuk ditangkap oleh batan-batang konduktor sehingga tercipta medan magnet di dalam rotor. Disaat yang sama rotor tersebut diputar oleh su,ber putaran dari luar dengan kecepatan di atas kecepatan sinkronisasi, menghasilkan fluks magnet rotor yang sekarang memotong kumparan stator. Pada saat inilah kumparan stator akan menghasilkan arus listrik untuk dikirim ke sistem.
Gambar 2.22 Komponen generator asinkron
(Sumber: http://www.alternative-energy-tutorials.com/wind-energy/synchronous-generator.html) Generator tipe ini banyak digunakan untuk pembangkit listrik tenaga angin dan tenaga mikro hidro. Hanya saja ada beberapa kelemahan di dalamnya, yakni:
Efisiensi sistem eksitasi internal di dalam generator ini kurang baik. Tidak dapat digunakan saat kondisi faktor daya sedang lagging. Generator ini membutuhkan daya reaktif yang terlalu besar.
Pada proses start-up, generator dioperasikan sebagai motor sinkron dengan megalirkan arus eksitasi ke dalam generator. Setelah mencapai self-excited speed (kecepatan rating), maka arus listrik akan diputus. Putaran dari motor sinkron akan menggerakkan kompresor dan turbin karena berada dalam satu poros.
2.4 SISTEM PENDUKUNG 2.4.1 Air Intake System
Air intake system merupakan sistem yang memiliki peran sebagai filter/penyaring untuk mensuplai udara bersih yang akan masuk ke kompresor. Proses filtrasi udara yang buruk dapat mengakibatkan penurunan performa dari turbin gas dan bahkan dapat
mengakibatkan kerusakan pada turbin gas. Kondisi turbin gas dipengaruhi oleh beberapa partikel pada sisi inlet berdasarkan komposisi dan ukuran partikel tersebut. Proses filtrasi yang buruk dapat mengakibatkan beberapa kerugian, antara lain: foreign object damage (FOD), erosi, fouling, peleburan partikel asing ke komponen, dan juga korosi (karat).
Proses filtrasi udara dapat memiliki efek positif dan negatif. Efek negatif dari proses filtrasi ini akan menyebabkan penurunan tekanan udara masuk yang dapat mengurangi performa/efisiensi sistem. Akan tetapi, proses filtrasi udara ini juga berperan dalam menjaga kualitas udara yang masuk ke kompresor agar turbin gas dapat beroperasi dengan maksimal. Pemilihan/rancangan filter yang baik yaitu memiliki penurunan tekanan udara yang minimum di saat ia dapat menghilangkan sejumlah partikel asing dan embun,
Proses filtrasi yang baik terkadang membutuhkan beberapa tahap filtrasi untuk menghilangkan material/partikel yang berbeda yang terdapat di udara atau menghilangkan material/partikel dengan ukuran atau fasa yang berbeda. Proses filtrasi yang bertingkat ini disebut juga dengan multiple stage filtration yang biasanya terdiri dari dua/tiga tahap filtrasi.
Pemilihan sistem filtrasi didasarkan pada kondisi lingkungan sekitar pembangkit seperti kondisi cuaca, komposisi partikel/debu, serangga, dan material pengotor lain. Kondisi lingkungan yang juga dapat mempengaruhi desain dan lokasi dari filter misal: arah angin, polusi lokal, kontur tanah tempat pembangkit beroperasi, dan kemiringan inlet.
Berikut adalah beberapa macam tipe filtrasi yang digunakan pada air intake system. 1. Weather protection dan Trash Screen
Louver atau hood dan trash screen merupakan filter yang paling sederhana tetapi sangat penting untuk mengurangi partikel dan embun yang masuk ke sistem filtrasi utama. Weather protection (proteksi cuaca) ini tidak diklasifikasikan sebagai filter, akan tetapi mempermudah proses penghilangan partikel-partikel asing.
Gambar 2.23 Weather hood pada sistem filtrasi (Sumber: Camfil Farr)
Tipe inertial separator yang sering digunakan pada filtrasi inlet turbin gas adalah tipe separator vane dan cyclone. Vane separator efektif untuk menyaring partikel yang lebih besar dari 10 mikron. Efektivitas dari separator didasarkan pada desain kecepatan udaranya. Efektivitas terbaik adalah saat kecepatan udara masuk mendekati rating kecepatan udaranya. Vane separator relatif memiliki drop tekanan yang rendah (0,1-0,5 bar dalam H2O). Tipe separator ini efektif digunakan untuk menghilangkan air dengan kecepatan tinggi dimana biasanya diaplikasikan pada kegiatan kelautan dan off-shore.
Gambar 2.24 Vane Axial Separartor
(Sumber: Guideline for Gas Turbine Inlet Air Filtration System, Gas Machinery Research Council Southwest Research Institute®, 2010, Texas)
Tipe cyclone separator menggunakan sudu stasioner untuk menggerakkan aliran secara sentrifugal. Gerak berputar ini menyebabkan partikel padat dan cair bergerak ke arah luar membentuk aliran vortex atau cyclone. Tipe cyclone separator ini memiliki drop tekanan yang lebih besar dibandingkan tipe vane separator. Cyclone separator efektif untuk menyaring partikel padatan dan cair berukuran lebih dari 10 mikron yang dapat mencegah erosi dan karat komponen.
(Sumber: Mueller Environmental Design, Inc.)
3. Moisture Coalescers
Pada lingkungan dengan kelembapan yang tinggi, sebuah coalescer diperlukan untuk menghilangkan cairan lembab. Coalescer bekerja dengan menangkap droplet air di bagian fiber. Coalescer didesain untuk melewatkan droplet air untuk di-drain atau dilepas kembali ke aliran.
4. Prefilter
Selama kompresor beroperasi, parrikel-partikel debu dan pengotor akan mengendap di dalam kompresor yang dapat megurangi efisiensi dan daya output dari pembangkit. Filter yang terdapat pada sistem intake udara ini berfungsi untuk mencegah hal tersebut.
Gambar 2.26 Prefilter/Coalescer (Sumber: Camfil Farr)
5. High Efficiency Filter
Berfungsi untuk menyaring partikel-partikel pengotor yang lebih kecil yang lolos dari pre-filter.
6. Silencer
Aliran udara yang masuk ke dalam kompresor akan menimbulkan noise (kebisingan). Oleh karena itu, terdapat sebuah silencer yang berfungsi untuk mengurangi kebisingan sampai pada batas yang diinginkan dan dipasang pada bagian saluran masuk udara.
Gambar 2.27 Skema Filtrasi pada PLTG
(Sumber: Guideline for Gas Turbine Inlet Air Filtration System, Gas Machinery Research Council Southwest Research Institute®, 2010, Texas)
2.4.2 Exhaust system
Exhaust system diperlukan untuk mengarahkan gas buang dari turbin gas menuju ke atmosfer. Temperatur gas buang bisa mencapai 400-650o C. Kebisingan yang ditimbulkan oleh gas buang dapat dikurangi dengan silencer yang terletak pada bypass stack. Stack adalah sebuah laluan gas buang yang menjulang ke atas untuk memastikan temperatur gas buang aman saat dilepsakan ke atmosfer.
Dalam siklus kombinasi, gas buang akan digunakan kembali sebagai pemanas ulang dalam sistem HRSG (Heat Recovery Steam Generator) untuk mengoperasikan turbin uap tambahan untuk meningkatkan efisiensi pembangkit. Pada kebanyakan pembangkit, sebuah diverter damper dipasang diantara turbin gas dan HRSG. Hal ini memungkinkan pembangkit beroperasi dengan siklus kombinasi (combined cycle) atau dengan siklus sederhana (simple cycle), pada kasus dimana boiler perlu di-maintenance.
2.4.3 Starting System
Starting system berfungsi untuk melakukan start-up sebelum turbin gas bekerja. Starting system akan membentuk momentum awal turbin gas untuk mencapai kecepatan operasi tertentu. Prinsip kerjanya kurang lebih sama dengan motor starter yang ada pada mobil. Pada PLTG, turbin gas akan berputar pada kecepatan 3000 RPM pada frekuensi grid 50 Hz dan 3000 RPM pada frekuensi grid 60 Hz. Saat start-up, kecepatan putar awal setidaknya adalah 60 % dari kecepatan operasi agar turbin dapat bekerja.
Starter motor yang digunakan sebagai start-up tergantung pada seberapa besar turbin yang digunakan. Untuk turbin yang besar berarti membutuhkan kapasitas motor yang besar pula. Sebuah motor dengan converter torsi dapat digunakan untuk memutar turbin yang besar hingga mencapai kecepatan yang dibutuhkan. Konverter torsi disini digunakan untuk meningkatkan torsi yang dibangkitkan. Saat ini, trend terbaru adalah menggunakan generator itu sendiri sebagai starter motor dengan pengaturan elektrik yang sesuai. Pada kondisi dimana
tidak ada daya yang tersedia, seperti di atas kapal atau pada off-shore platform, maka dapat menggunakan mesin diesel atau mesin gas.
2.4.4 Fuel System
Fuel system berfungsi untuk menyediakan bahan bakar bersih untuk proses pembakaran dalam ruang bakar. Normalnya, turbin gas menggunakan bahan bakar gas alam, disamping itu, ia juga dapat membakar bahan bakar diesel atau bahan bakar destilasi. Banyak turbin gas yang memiliki kemampuan ganda.
Sistem pembakaran (burner) dan pengapian (ignition) dengan sistem pengaman adalah salah satu komponen terpenting pada PLTG. Pada sistem pengapian terdapat sebuah control valve yang mengatur jumlah bahan bakar yang diinjeksi ke ruang bakar. Sebuah filter juga dipasang untuk mencegah partikel pengotor yang dapat menyumbat burner. Gas alam dari sumber diserap dan dibersihkan sebelum masuk ke turbin. Pemanas eksternal memanaskan gas agar pembakaran berlansung sempurna. Untuk bahan bakar cair, dibutuhkan pompa tekanan tinggi untuk memompa bahan bakar agar terjadi proses atomisasi yang baik sebelum proses pembakaran.
Dalam menentukan bahan bakar yang dipakai, ada beberapa hal yang harus diperhatikan seperti nilai kalor, kebersihan bahan bakar, korosivitas, kecenderungan fouling dan pengendapan, dan ketersediaan bahan bakar. Pemilihan yang tepat berutujuan untuk mendapatkan efisiensi yang tinggi, downtime yang minimum, dan ekonomis.
Nilai kalor bahan bakar akan mempengaruhi besar dari sistem bahan bakar. Umumnya, analisis lebih mendalam mengenai bahan bakar ada pada bahan bakar gas karena pada bahan bakar cair memiliki variasi nilai kalor yang berdekatan yang memudahkan dalam pemilihannya.
Kebersihan bahan bakar merupakan faktor penting untuk menghasilkan pembakaran yang baik. Kebersihan bahan bakar harus dimonitor untuk memastikan bahan bakar tersebut bebas dari pengotor-pengotor yang terbawa saat proses transpor bahan bakar. Partikel pengotor dalam bahan bakar dapat menyebabkan kerusakan atau fouling pada sistem bahan bakar yang berdampak pada pembakaran yang buruk.
Korosi (karat) karena aliran bahan bakar biasanya terjadi pada komponen ruang bakar dan sudu turbin. Korosi dapat timbul karena pengaruh dari sejumlah material logam berat yang terkandung dalam bahan bakar.
Fouling dan pengendapan dapat terjadi pada bagian hot section turbin gas. Laju pengendapan bergantung pada sejumlah senyawa yang terdapat pada bahan bakar. Senyawa-senyawa yang dapat menyebabkan pengendapan dapat dihilangkan dengan adanya penanganan khusus.
Selain itu, ketersediaan bahan bakar juga merupakan faktor penting dalam sistem bahan bakar. Jika cadangan bahan bakar masih belum diketahui/dipastikan ada, maka PLTG harus memiliki back-up bahan bakar yang memadai.
Kebutuhan akan bahan bakar harus memperhatikan variasi dari properties bahan bakar. Kebersihan bahan bakar diukur dari jumlah air, sedimen, dan partikulat yang terdapat pada bahan bakar. Sedimen dan air terdapat terutama pada bahan bakar cair, sedangakan partikulat sering ditemukan pada bahan bakar gas. Partikulat dan sedimen dapat menyebabkan penyumbatan filter bahan bakar. Selain itu, air juga dapat menyebabkan oksidasi pada sistem dan menyebabkan pembakaran yang buruk. Penang\anan kebersihan bakan bakar ini dapat dilakukan dengan melakukan proses filtrasi.
Residu karbon, titik tuang (pour point), dan viskositas merupakan properti penting terkait pengendapan dan fouling yang terjadi. Nilai residu karbon menunjukkan kecenderungan bahan bakar untuk menghasilkan deposit karbon pada nosel dan bagian ruang bakar. Sedangakan, titik tuang menunjukkan temperatur terendah dimana bahan bakar dapat dituangkan yang dipengaruhi oleh gravitasi. Viskositas (kekentalan) erat kaitannya dengan drop tekanan pada aliran dalam pipa. Variabel titik tuang dan viskositas menunjukkan ukuran kecenderungan bahan bakar untuk mengotori (menimbulkan fouling) pada sistem.
Partikel abu yang terdapat pada bahan bakar cair merupakan faktor penting yang menentukan kebersihan, korosivitas, dan pengendapan bahan bakar. Abu merupakan material sisa pembakaran. Abu terbentuk menjadi dua macam, (1) sebagai partikel padatan yang dikenal dengan sedimen, (2) sebagai minyak atau air bekas larutan logam. Seperti yang disebutkan di awal, sedimen akan berdampak pada kebersihan bahan bakar, sementara korosivitas bahan bakar terkait dengan jumlah berbagai trace element (unsur kimia yang muncul sebentar dalam sampel tertentu) pada abu bahan bakar. Bahan bakar tertentu dengan jumlah abu tinggi bisa sangat korosif. Tabel menunjukkan rangkuman dari spesifikasi bahan bakar gas untuk PLTG.
(Sumber: Gas Turbine Engineering Handbook, 4th ed., 2012)
Partikel sulfur (belerang) pada tabel di atas harus dikontrol dengan exhaust recovery system. Jika sulfur terkondensasi pada exhaust stack, maka korosi dapat terjadi. PLTG tanpa exhaust recovery system bukanlah menjadi masalah dengan selama temperatur stack lebih tinggi dari titik embun gas buang. Sulfur juga dapat menyebabkan korosi pada bagian hot section ruang bakar dengan logam tertentu seperti sodium atau potassium. Korosi yang terjadi pada ruang bakar tersebut disebut dengan sulfidasi atau korosi karena panas. Sulfidasi dapat dicegah dengan penyaringan (filter) pada sistem intake udara.
Tabel 12-4 menunjukkan rangkuman dari spesifikasi bahan bakar cair berasal dari uji pabrikan agar pengoperasiannya efektif. Kontaminan air dan sedimen maksimal 1% dari volume untuk mencegah fouling bahan bakar dan penyumbatan filter. Nilai viskositas maksimal 20 censistoke pada nosel bahan bakar untuk mencegah penyumbatan saluran bahan bakar. Sedangkan nilai titik tuang minimal 20o F (11o C) dibawah temperatur lingkungan.
Emisi karbon harus kurang dari 1% dari 100% berat sampel. Sementara untuk emisi hidrogen terkait dengan asap dari bahan bakar. Bahan bakar dengan kandungan hidrogen rendah akan menghasilkan lebih banyak asap dibandingkan dengan bahan bakar dengan kandungan hidrogen tinggi. Standar nilai belerang bertujuan untuk melindungi sistem dari korosi.
(Sumber: Gas Turbine Engineering Handbook, 4th ed., 2012)
Analisis abu (ash) mendapatkan perhatian khusus karena beberapa logam trace pada abu yang dapat menyebabkan korosi. Unsur yang menjadi perhatian utama seperti vanadium, sodium, potasium, timah, dan kalsium. Keempat unsur yang pertama tidak boleh ada karena pengaruh korosi yang besar pada temperatur tinggi. Selain korosi, semua unsur tersebut juga akan menimbulkan deposit (endapan).
Sodium dan potasium sangat dihindari karena dapat bereaksi dengan belerang pada temperatur tinggi yang dapat menimbulkan korosi pada logam. Proses korosi pada temperatur tinggi ini dinamakan sulfurisasi. Selain itu, endapan sodium sulfat (Na2SO4) pada sudu turbin diperkirakan akan mereduksi lapisan oksida pelindung sudu. Korosi akan semakin parah seiring dengan bertambahnya endapan yang mereduksi lapisan pelindung. Lebih lanjut, oksidasi juga dapat terjadi ketika cairan vanadium mengendap pada sudu. Sementara pada kontaminan unsur timah jarang ditemui. Kontaminan unsur timah ini dapat muncul terutama dari partikel pengotor bahan bakar sendiri atau dari kilang produksi minyak. Hingga saat ini, belum ada penanganan bahan bakar untuk menetralkan timah.
2.4.5 Lubrication Oil System
Berikut ini beberapa fungsi lubrikasi mesin : 1. Mengurangi keausan mesin
2. Mengurangi panas akibat pembakaran dan gesekan mesin 3. Mengendapkan kotoran-kotoran ke dalam karter
4. Mengurangi suara berisik pada mesin 5. Mengoptimalkan kerja mesin
2.4.6 Coupling and Accessory Gear
Kopling adalah alat yang digunakan untuk menghubungkan dua poros pada kedua ujungnya dengan tujuan untuk mentransmisikan daya mekanis. Kopling biasanya tidak mengizinkan pemisahan antara dua poros ketika beroperasi, namun saat ini ada kopling yang memiliki torsi yang dibatasi sehingga dapat slip atau terputus ketika batas torsi dilewati.
Tujuan utama dari kopling adalah menyatukan dua bagian yang dapat berputar (poros). Dengan pemilihan, pemasangan, dan perawatan yang teliti, performa kopling bisa maksimal, kehilangan daya bisa minimum, dan biaya perawatan bisa diperkecil.
Kopling digunkan pada bidang permesinan dengan tujuan: Mengurangi dampak misalignment yang terjadi antara dua poros.
Untuk mendapatkan fleksibilitas mekanis, terutama pada dua poros yang tidak berada pada satu aksis.
Untuk mengurangi beban kejut ( shock load ) dari satu poros ke poros yang lain. Untuk mengurangi karakteristik getaran dari dua poros yang berputar.
Dalam turbin gas ada tiga jenis coupling yang digunakan, yaitu:
Jaw Cluth, menghubungkan starting turbine dengan accessory gear dan HP turbin rotor.
Accessory Gear Coupling, menghubungkan accessory gear dengan HP turbin rotor. Load Coupling, menghubungkan LP turbin rotor dengan kompressor beban.
Coupling dibagi menjadi dua jenis, (1) kopling kaku, (2) kopling fleksibel. Kopling kaku biasa digunakan untuk menghubungkan poros dengan kondisi misalignment (ketidaksejajaran) yang kecil. Kopling fleksibel dibagi menjadi banyak jenis, seperti jenis beam, kopling kecepatan konstan, diafragma, membran logam, elastomeric, gear, miscellaneous, dll. Kopling jenis gear dan membrane logam banyak diaplikasikan pada industri termasuk aplikasi pada pembangkit.
2.5 SIKLUS KERJA PLTG
Turbin gas secara termodinamika bekerja dengan siklus Brayton. Siklus ini untuk sistem turbin gas sederhana dengan siklus terbuka.
3
BAB III SPESIFIKASI PLTG
Langkah awal melakukan proses perancangan PLTG adalah menentukan konfigurasi awal/spesifikasi teknis pembangkit. Spesifikasi teknis ini diambil berdasarkan aspek-aspek termodinamika, prestasi, dan biaya.
Spesifikasi Pembangkit:
1. PLTG dengan siklus kerja open cycle
2. PLTG dengan konstruksi turbin gas berporos tunggal 3. Aliran Fluida: Axial
Spesifikasi Teknis:
Spesifikasi Nilai
Daya yang dibangkitkan : 20 MW
Bahan Bakar : Gas alam (LNG)
Fluida kerja : Udara
Putaran turbin : 3000 RPM
Perbandingan kompresi : 8 Temperatur inlet kompresor : 28o C Temperatur inlet turbin : 1227o C Tekanan inlet : 1,013 bar Efisiensi kompresor : 0,85 Efisiensi turbin : 0,95 Efisiensi ruang bakar : 0,98 Efisiensi generator : 0,95
Data-data yang digunakan dalam menentukan spesifikasi awal mengacu pada berbagai penelitian dan literatur yang relevan.
4
BAB IV PERANCANGAN KOMPONEN UTAMA
4.1 PERANCANGAN KOMPRESOR
4.1.1 Analisis Termodinamika Proses 1-2’ (Kerja kompresor aktual)
WKompresor=cpa−T02−Ta Ƞm Pada kondisi stagnasi
P01=pa−pf P01=1,013−0,02 P01=0,933 ¯¿ ka−1 T01= Ta Pa p01 ¿Ƞpk ka ¿ T01= 301 1,013 0,993 (1,4−1)0,95 1,4 T01=299,12 k h01=299,12 kj/kg
Pada keadaan statis:
T1=T01− Ca 2 2 cpa T1=299,12− 150 2 21,005 x 103 T1=287,92k h1=287,02 kj/kg
p1=p01x T1 T01 Ka (ka−1 ) p1=0,933 x287,92 299,12 1,4 (1,4−1) P1=0,86 ¯¿
Kondisi outlet kompresor Stagnasi p02=rpx p01 p02=8 x 0,993 p02=7,994 ¯¿ T02=T01x rp Ka−1 kaȠpk T02=299,12 x 8 1,4−1 1,4 0,9 T02=576,81 k h02=584,45 kj/kg Statis T2=T02x ca2 2 cp T2=576,81− 150 2 2 x 1,005 x 103 T2=565,61k h2=570,35 kj /kg P2=p02(T2 T02) Ka−1 ka P2=7,994 (565,61 576,81) 1,4 −1 1,4
P2=7,94 ¯¿ Kerja kompresor Wk=Cp(T02−Ta) Ƞm P02 Pa ¿ ¿ T02−Ta=Ta Ƞk¿ T02−Ta=275,81k Wk=1,005(275,81) 0,99 =279,98 kj/kg Kondisi actual h02' =h01+wk h02 ' =299,12+279,98=579,1kj /kg Temperatur aktual = 573,98 kj/kg
Perbandingan massa bahan bakar dengan udara 1:57,2
Kondisi 3 inlet turbin: p03=p02−
(
1−ptb)
p03=7,994−(1−0,02)=6,996 ¯¿ T3=T03− Ca 2 2. Cpg T3=1500− 150 2 2.1,148 x 103=1490 , 2k P3=P03X T3 T03 kg−1 kgP3=6,98 ¯¿
Kondisi 4 (keluar turbin): P04=Pa.1,1
P04=1,1143¯¿
Ratio tekanan turbin rt=P03
P04
rt=6,27 ¯¿
Temperatur outlet turbin (kg−1 ). ptȠ kg ¿ ¿ rt¿ T04= T03 ¿ (kg−1 ). ptȠ kg ¿ ¿ rt¿ T04=T¿03 T04=995,53 K h04=1035,4 kj/kg Kondisi statis T4=T04− Ca 2 2.Cpg T4=985,73 k P4=P04X T4 T04 kg−1 kg P4=0,11¯¿
Temperatur ekivalen dari total kerja turbin: ΔT034=ȠT. T03.(1− 1 P03 P04 Kg−1 Kg ) ΔT034=530,80 k
Kerja total turbin per mass flow:
´ WT=Cpg. T034 ´ WT=609,35 kj/kg Kerja system: Wnet=WT−WK Wnet=609,35−279,98 Wnet=329,37 Kj /kg
Konsumsi bahan bakar: sfc= f WT−WK sfc= 3600 x 0,017 329,37 =0,185 kg kW .h Efisiensi termal: Ƞth= 3600 sfcxLHV Ƞth= 3600 0,185 x 47320=0,41 Daya putaran poros:
Npp=Ng Ƞg Npp=20000
Npp=NT−NK NT=mg.Wt NT=ma(1+f ).Wt NT=619,7 ma Nk=ma. Wk Nk=279,98 ma 21052=619,7 ma−279,98ma ma=61,96 kg /s
Laju aliran untuk bahan bakar: mf=ma. f
mf=1,056 kg/ s
Laju aliran massa udara pendingin
Annulus wall 0,016 Nozzle blade 0,025 Rotor blade 0,019 Rotor disc 0,005 Total 0,065 mf=0,065. ma mf=4,027 kg /s
Total massa udara yang disuplai kompresor mt=ma+mp
mt=65,987 kg/ s
NK=mt.
(
T02−T01)
NK=65,987. (576,81−299,12)
NK=65,987. (576,81−299,12)
NK=65,987. (576,81−299,12) NK=18323.93 kW =18,323 MW
Daya yang harus dibangkitkan turbin: NK=(1+f ). mt .(T03−T04)
NK=(1+0,017 ).65,987(1500−995,53) NK=33854,36 KW =33,854 MW
4.1.2 Perancangan Kompresor
Kompresor dirancang untuk mensupalai udara ke ruang bakar dan menaikkan tekanan udara dari kondisi atmosfer sampai dengan tekanan dengan nominal yang telah ditentukan.
i. Pemilihan Jenis Kompresor
Perancangan kompresor dibutuhkan untuk menaikan tekanan yang dibutuhkan relatif tinggi. Jenis kompresor yang sesuai untuk menaikkan tekanan tinggi adalah kompresor aksial. Kompresor jenis tersebut dapat menaikkan tekanan yang signifikan di tiap tingkatnya.
ii. Penentuan Jumlah Tingkat Kompresor
Banyaknya tingkat kompresor dapat ditentukan dari perbandingan kenaikan temperatur pada tiap tingkat. Kenaikkan temperatur diseluruh tingkat adalah selisih temperatur udara keluar dan masuk kompresor. Untuk mengetahui keanaikkan
temepratur, harus dikeathui massa jenis udara pada sisi masuk dan jari-jari kompresor. Langkah perhitungannya adalah sebagai berikut:
Massa jenis udara pada tingkat keadaan 1 ƥ1= p01 Ra.T01 ƥ1= 0,993 x 10 2 0,287.299,12=1,15 kg/m 3
rt2 = mat π . ƥ1.Ca[1−
(
rr rt)
2 ] rt2 = 65,987 π .1,15 .150[1−(
rr rt)
2 ] rt2= 0,121 [1−(
rr rt)
2 ]Besarnya kecepatan poros adalah: N= Ut
2 π . rt
N= 350 2 π . rt
Hasil perhitungan rt dan N dari variasi rrrt
Rr/rt Rt N 0,4 0.379536 146.8437 0,45 0.389518 143.0807 0,5 0.401663 138.7543 0,55 0.416505 133.8098 0,6 0.434813 128.1757
Yang mendekati 3000 rpm pada rr/rt 0,6. Maka, rm=rr+rt
2
rm=0,258+0,6
2 =0,429 m
Kecepatan keliling sudu rata-rata ut=2 π . rm. N
ut=2 π .0,429 .128
ut=345 m/s
Sudut masuk udara kecepatan aksial tingkat 1: tan β1= ut ca tan β1=345 150=2,3 β1=66.55 0
Kecepatan relatif udara masuk β1= ca
cosβ1
v1= 150 cos 66,55 v1=376,93 m/ s
Kecepatan keluar uadara ralatif pada tingkat 1 v2=0,72 x v1
v2=0,72 x 376,93=271,38 m/s
Sudut keluar udara tingkat 1 cos β2=ca
v2 cos β2= 150
271,38
β2=560
Kenaikan temperature tiap tingkat adalah: ΔTos= γ
ΔTos= 0,9
1,005 x 103.345 .150 .(tan66,55−tan 56) ΔTos=38,13❑
k
Jumlah tingkat kompresor yangdibutuhkan adalah: Zk=T02−T1
ΔTos
Zk=576,81−287,92 38,13 Zk=8 Tingkat
Perbedaan tekanan tiap tingkat adalah:
∆p=cr 1 n ∆p=8 1 8 ∆p=1,29 ¯¿
Volume spesifik tiap tingkat adalah: v = 1
ƥ1 v = 1
1,15
v =0,86 m3/kg
iii. Pendesainan Blade
Blade kompresor di desain untuk putaran 3000 rpm dan menghasilkan daya mekanik sebesar 18 MW.
1. Pendesainan annlus kompresor
A1= m ƥ1. ca A1= 65,987 1,15.150 A1=0,38 m 2
Diambil dari puncak dasar sudu (rt/rr)=0,43 dan rt=0.0.4296, maka: rr=rt.0,43
rr=0.258 m
Jari-jari rata-rata annulus rm=rt+rr
2 rm=0.429 m
Tinggi sudu gerak kompresor tingkat 1 h1= A1
2. π rm h1=0,14 m
Telah didapat sebelumnya β1=66.550¿ɑ2
β2=560=ɑ1
β1−β2=66,55−56
β1−β2=10,55
Dari literatur (2), terdapat grafik hubungan antara β2 dan € dan didapatkan:
s c=1,10
h c=0,3
Panjang chord adalah: c1= h1 3 Panjang pitch s1=1,2. c1 Tebal sudu t1=10 . c1 Berat sudu
W1=volum sudu x berat jenis sudu (γ)
Volume sudu Vs=h . c . t
Tingkat Jumlah Annulus Tinggi Chord Pitch s Tebal Volume Berat
Z A (m) h (m) c (m) (m) t (m) V (m2) W (N) 1 62.74 0.38 0.141 0.047 0.056 0.0047 3.12E-05 2.370 2 59.93 0.26 0.096 0.032 0.039 0.0032 9.94E-06 0.756 3 59.09 0.22 0.083 0.028 0.033 0.0028 6.34E-06 0.482 4 58.32 0.19 0.071 0.024 0.028 0.0024 3.92E-06 0.298 5 57.63 0.16 0.060 0.020 0.024 0.0020 2.37E-06 0.180 6 57.03 0.14 0.050 0.017 0.020 0.0017 1.4E-06 0.107 7 56.51 0.11 0.042 0.014 0.017 0.0014 8.15E-07 0.062 8 56.07 0.09 0.035 0.012 0.014 0.0012 4.67E-07 0.036
4.2 PERANCANGAN RUANG BAKAR
Analisis Ruang Bakar
Ruang bakar merupakan komponen setelah kompresor, dimana didalam ruang bakar fluida kerja dari kompresor akan dicampur dengan aerosol bahan bakar, untuk kemudian dibakar sehingga diperoleh gas pembakaran bertemperatur tinggi. Ruang bakar yang digunakan adalah tipe tubular, karena distribusi udara-bahan bakar yang merata. Selain itu, tipe ini biasa digunakan di industri pembangkitan listrik sementara tipe annular dan tubo-annular biasa digunakan untuk mesin pesawat udara. Ruang bakar tipe tubular terdiri dari suatu silinder linier yang terpasang didalam casing. Ruang bakar ini dilengkapi 8 buah
burner (pembakar) yang memiliki lubang injeksi bahan bakar dan diagonal swirler untuk menghasilkan campuran udara dan bahan bakar yang optimal.
Gambar 4.28 Ruang bakar tipe tubular
Bahan bakar yang digunakan adalah natural gas atau gas alam (LNG), karena pembakaran menggunakan gas alam tidak menghasilkan abu dan jelaga, sehingga akan memperkecil kerusakan yang dialami sudu-sudu turbin gas. Selain itu, pembakaran dengan gas alam relatif lebih sempurna, sehingga bahan bakar gas alam cenderung mengurangi polusi yang dihasilkan dari gas buang turbin. Berikut merupakan komposisi gas alam :
Komposisi gas alam % Volume
Metana (CH4) Etana (C2H6) Propana (C3H8) Butana (C4H10) Pentana (C5H12) Hexana (C6H14) CO2 (N2 + H2S) 74.44 5.66 2.42 1.22 0.47 0.52 14.90 0.39 Total 100.00
Sumber : Operation Manual, Volume 12. Fuel Gas System JCC. Corporation. Pertamina Arun LNG Low Heating Value (LHV) bahan bakar untuk tiap kg bahan bakar adalah : 47320 kJ/kg Proses pembakaran gas-gas dengan 100% udara teoritis adalah sebagai berikut :
Metana (CH4)
AFR = N gas alamNudara =2 (3.76+1)1 =9.52mol gas alammol udara
= M gas alamM udara =9.52 x(1 x 12)+(4 x 1)28.97 =17.23kg gas alamkg udara Jadi :
1 kg CH4 membutuhkan 17.39 kg udara Etana (C2H6)
C2H6 + 3.5 (3.76N2 + O2) 2CO2 + 3H2O + 13.16N2 AFR = N gas alamNudara =3.5 (3.76+1)1 =16.66mol gas alammol udara
= M gas alamM udara =16.66 x(2 x 12)+(6 x 1)28.97 =16.08kg gas alamkg udara Jadi :
1 kg C2H6 membutuhkan 16.08 kg udara Propana (C3H8)
C3H8 + 5 (3.76N2 + O2) 3CO2 + 4H2O + 18.8N2 AFR = N gas alamNudara =5 (3.76+1)1 =23.8mol gas alammol udara
= M gas alamM udara =23.8 x(3 x 12)+(8 x 1)28.97 =15.67kg gas alamkg udara Jadi :
1 kg C3H8 membutuhkan 15.67 kg udara Butana (C4H10)
C4H10 + 6.5 (3.76N2 + O2) 4CO2 + 5H2O + 24.44N2 AFR = N gas alamNudara =6.5 (3.76+1)1 =30.94mol gas alammol udara
= M gas alamM udara =30.94 x(4 x 12)+(10 x 1)28.97 =15.454kg gas alamkg udara Jadi :
1 kg C4H10 membutuhkan 15.454 kg udara Pentana (C5H12)
C5H12 + 8 (3.76N2 + O2) 5CO2 + 6H2O + 30.08N2 AFR = N gas alamNudara =8 (3.76+1)1 =38.08mol gas alammol udara
= M gas alamM udara =38.08 x(5 x 12)+(12 x 1)28.97 =15.32kg gas alamkg udara Jadi :
1 kg C5H12 membutuhkan 15.32 kg udara Hexana (C6H14)
