MAKALAH TUGAS UTILITAS
“EVALUAS TURBIN GENERATOR”
Kelompok 4 Paralel B Nama Anggota :
M. Faris Al Ghifary 20031010058 Annisa Nur Safitri 20031010070
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN”
JAWA TIMUR 2022
KATA PENGANTAR
Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan nikmat serta hidayahNya terutama nikmat kesempatan dan kesehatan sehingga penulis dapat menyelesaikan makalah mata kuliah Utilitas dengan judul “Evaluasi Turbin Generator”. Shalawat serta salam selalu terlimpahkan kepada Nabi besar kita Muhammad SAW yang telah memberikan pedoman hidup bagi kita semua. Dalam menyelesaikan tugas ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Teman-teman yang ikut berpartisipasi dalam pengerjaan makalah ini 2. Doa orang tua yang selalu menyertai setiap langkah kami.
Berkat beliaulah makalah ini dapat diselesaikan dengan baik. Penulis menyadari sepenuh hati bahwa dalam pembuatan makalah yang penulis buat masih jauh dari kata sempurna yang diharapkan oleh semua pihak, khususnya pembaca. Untuk itu penulis membutuhkan saran dan kritik dari pembaca, agar makalah yang dibuat oleh penulis menjadi sempurna dan bermanfaat bagi semua.
Gresik, 14 Desember 2023
Penulis
BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang
Turbin generator adalah suatu teknologi yang memainkan peran sentral dalam konversi energi untuk menghasilkan listrik. Sejarah turbin generator mencatat perkembangan yang signifikan seiring waktu, dimulai dari penemuan awal turbin dan generator yang membuka jalan bagi penggunaan energi uap atau gas dalam pembangkit listrik. Komponen ini menjadi kunci dalam pembangkit listrik tenaga uap, menjadi pilihan utama dalam memenuhi kebutuhan energi besar di berbagai sektor industri, seperti pembangkit listrik dan industri kimia. Dengan fokus pada efisiensi konversi energi, teknologi turbin generator terus berkembang, menghasilkan perbaikan yang signifikan dalam hal kinerja dan keberlanjutan.
Inovasi terkini dalam teknologi ini memberikan gambaran mengenai arah masa depan, di mana upaya untuk mengurangi dampak lingkungan menjadi penting. Meskipun turbin generator memberikan solusi efektif untuk memenuhi kebutuhan energi, tantangan seperti dampak lingkungan masih perlu diatasi, mendorong industri dan peneliti untuk mencari solusi yang lebih berkelanjutan. Dengan memahami peran, perkembangan, dan tantangan ini, kita dapat mengapresiasi kontribusi turbin generator dalam memenuhi tuntutan energi global sambil tetap berfokus pada keberlanjutan.
I.2 Rumusan Masalah
1. Apa yang dimaksud Entropi dan Entalpy?
2. Bagaimana kerja turbin generator?
3. Bagaimana efisiensi turbin generator selama bulan November?
I.3 Tujuan
1. Untuk mengetahui Entropi dan Entalpy?
2. Untuk mengetahui kerja turbin generator?
3. Untuk mengetahui efisiensi turbin generatorselama bulan November?
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA II.1 Secara Umum
Turbin adalah mesin penggerak, yang pertama kali ditemukan oleh seorang insinyur Prancis bernama Claude Burdin pada tahun 1827. Namun, turbin modern yang digunakan pada saat ini dikembangkan oleh insinyur Inggris bernama Sir Charles Parsons pada akhir abad ke-19. Turbin terdiri dari beberapa bagian, seperti bilah turbin, poros, bantalan, dan generator. Bilah turbin merupakan bagian yang paling penting dari turbin, karena bertugas untuk menangkap energi dari fluida yang mengalir dan mengubahnya menjadi energi mekanik. Dalam industri energi, turbin adalah alat yang berperan penting dalam menghasilkan energi listrik yang dibutuhkan oleh masyarakat, seperti pada pembangkit listrik tenaga gas, pembangkit listrik tenaga uap, dan pembangkit listrik tenaga air (Parsons, 1991).
II.2 Pengertian Entropi
Entropi adalah konsep fundamental dalam termodinamika yang mengukur tingkat ketidaturunan atau ketidaturunan energi dalam suatu sistem tertutup. Dalam konteks termodinamika, entropi sering dijelaskan sebagai ukuran ketidaturunan energi atau tingkat kekacauan molekuler dalam suatu sistem. Semakin tinggi entropi, semakin besar tingkat kekacauan atau ketidaturunan dalam sistem tersebut. Ketika partikel-partikel dalam suatu sistem memiliki tingkat kekacauan yang tinggi, entropi juga tinggi. Sebaliknya, jika sistem memiliki tingkat ketertiban yang tinggi, entropinya rendah. Konsep ini terkait dengan hukum kedua termodinamika, yang menyatakan bahwa entropi suatu sistem isolasi akan cenderung meningkat seiring waktu, atau tetap konstan dalam kondisi kesetimbangan, tetapi tidak akan berkurang. Entropi juga dapat dijelaskan sebagai ukuran distribusi energi dalam sistem. Saat energi terdistribusi secara merata di antara partikel-partikel sistem, entropi mencapai maksimum. Jika energi terkonsentrasi pada sejumlah kecil partikel, entropi akan lebih rendah.
Pemahaman konsep entropi penting dalam menganalisis proses termodinamika, termasuk dalam pemahaman tentang perubahan fase, keseimbangan termal, dan prinsip dasar pembangunan mesin-mesin termal seperti mesin uap atau mesin pembakaran dalam. Entropi juga terkait dengan konsep informasi dalam fisika statistik dan teori informasi.
Istilah entropi secara literatur berarti transformasi, dan diperkenalkan oleh Claussius.
Entropi adalah sifat termodinamika yang penting dari sebuah zat, dimana harganya akan meningkat ketika ada penambahan kalor dan menurun ketika terjadi pengurangan kalor.
Adalah sulit untuk mengukur entropi, tetapi akan mudah untuk mencari perubahan entropi dari suatu zat. Pada jangkauan kecil temperature, kenaikan atau penurunan entropi jika dikalikan dengan temperature akan menghasilkan jumlah kalor yang diserap atau dilepaskan oleh suatu zat.
Secara matematis:
dQ = T.ds ……….
(1)
dimana: dQ = Kalor yang diserap T = temperatur absolut
ds = kenaikan entropi.
Persamaan di atas juga bisa digunakan untuk kalor yang dilepaskan oleh suatu zat, dalam hal ini ds menjadi penurunan entropi. Para ahli teknik dan ilmuwan menggunakan entropi untuk memberikan jawaban cepat terhadap permasalahan yang berkaitan dengan ekspansi adiabatik.
Entropi adalah ukuran banyaknya energi atau kalor yang tidak dapat diubah menjadi usaha. Besarnya entropi suatu sistem yang mengalami proses reversibel sama dengan kalor yang diserap sistem dan lingkungannya dibagi suhu mutlak sistem tersebut (T). Entropi adalah fungsi keadaan, nilainya pada suatu keadaan setimbang dapat dinyatakan dalam variabel-variabel yang menentukan keadaan sistem. Asas kenaikan entropi dapat dinyatakan bahwa entropi selalu naik pada tiap proses ireversibel. Karena itu dapat dikatakan bahwa entropi dari suatu sistem terisolasi sempurna selalu naik tiap proses ireversibel (Cotton, K.C, 1998).
II.3 Pengertian Entalpi
Entalpi adalah suatu fungsi termodinamika yang mengukur jumlah energi total dalam suatu sistem, termasuk energi dalam bentuk panas (energi termal) dan energi dalam bentuk kerja mekanis. Entalpi umumnya dilambangkan dengan simbol "H" dan diukur dalam satuan
energi, seperti joule. Secara matematis, entalpi (H) didefinisikan sebagai jumlah dari energi dalam bentuk dalam sistem dan produk dari tekanan (P) dan volume (V) sistem:
H=U+PV………(2) di mana:
H adalah entalpi,
U adalah energi dalam bentuk dalam sistem (energi internal),
P adalah tekanan sistem,
V adalah volume sistem.
Entalpi sering digunakan dalam konteks perubahan termodinamika, seperti pada proses kimia atau fisika di mana suatu sistem berinteraksi dengan lingkungannya. Perubahan entalpi (ΔH) pada tekanan konstan dapat dihitung sebagai selisih antara entalpi akhir dan awal sistem.
Penting untuk dicatat bahwa perubahan entalpi dalam suatu sistem pada tekanan konstan sering diasosiasikan dengan jumlah panas yang diabsorpsi atau dilepaskan oleh sistem selama suatu reaksi atau proses. Oleh karena itu, entalpi sering dianggap sebagai
"jumlah panas pada tekanan konstan."Entalpi sangat berguna dalam analisis proses-proses termodinamika dan perubahan keadaan suatu sistem, terutama dalam konteks kimia, di mana perubahan entalpi sering digunakan untuk mengukur jumlah panas yang dikeluarkan atau diserap dalam suatu reaksi kimia pada kondisi tekanan konstan (Traupel, W, 1977).
II.4 Pengertian Turbin Generator
Turbin uap merupakan suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial uap menjadi energikinetik dan selanjutnya diubah menjadi energi mekanis dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin, langsung atau dengan bantuan roda gigi reduksi, dihubungkan dengan mekanisme yang akan digerakkan. Tergantung pada jenis mekanisme yang digunakan, turbin uap dapat digunakan pada berbagai bidang seperti pada bidang industri, untuk pembangkit tenaga listrik dan untuk transportasi. Pada proses perubahan energi potensial menjadi energi mekanisnya yaitu dalam bentuk putaran poros dilakukan dengan berbagai cara.
Pada dasarnya turbin uap terdiri dari dua bagian utama, yaitu stator dan rotor yang merupakan komponen utama pada turbin kemudian di tambah komponen lainnya yang meliputi pendukungnya seperti bantalan, kopling dan sistem bantu lainnya agar kerja turbin dapat lebih baik. Sebuah turbin uap memanfaatkan energi kinetik dari fluida kerjanya yang bertambah akibat penambahan energi termal. Turbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin langsung atau dengan bantuan elemen lain, dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan. Tergantung dari jenis mekanisme yang digerakkan turbin uap dapat digunakan pada berbagai bidang industri, seperti untuk pembangkit listrik (Thurston, R. H, 1878).
II.5 Cara Kerja Turbin
Secara singkat prinsip kerja turbin uap adalah sebagai berikut. Uap masuk kedalam turbin melalui nosel. Didalam nosel energi panas dari uap dirubah menjadi energi kinetis dan uap mengalami pengembangan.Tekanan uap pada saat keluar dari nosel lebih kecil dari pada saat masuk ke dalam nosel, akan tetapi sebaliknya kecepatan uap keluar nosel lebih besar dari pada saat masuk ke dalam nosel.Uap yang memancar keluar dari nosel diarahkan ke sudu- sudu turbin yang berbentuk lengkungan dan dipasang disekeliling roda turbin. Uap yang mengalir melalui celah-celah antara sudut turbin itu dibelokkan kearah mengikuti lengkungan dari sudu turbin. Perubahan kecepatan uap ini menimbulkan gaya yang mendorong dan kemudian memutar roda dan poros turbin. Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkan sudu turbin berarti hanya sebagian yang energi kinetis dari uap yang diambil oleh sudu-sudu turbin yangberjalan. Supaya energi kinetis yang tersisa saat meninggalkan sudu turbin dimanfaatkan maka pada turbin dipasang lebih dari satu baris sudu gerak.
Sebelum memasuki baris kedua sudu gerak. Maka antara baris pertama dan baris kedua sudu gerak dipasang satu baris sudu tetap (guide blade) yang berguna untuk mengubah arah kecepatan uap, supaya uap dapat masuk ke baris kedua sudu gerak dengan arah yang tepat.
Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat sekecil mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat dimanfaatkan sebanyak mungkin. Dengan demikian effisiensi turbin menjadi lebih tinggi karena kehilangan energi relative kecil (Hubert E. Collins, 2023).
BAB III
HASIL DAN PEMBAHASAN III.1 Pembahasan
Berdasarkan perhitungan yang telah kami lakukan, didapatkan hasil efisiensi turbin TG-65 sebagai berikut:
10/26/2023 10/31/2023 11/5/2023 11/10/2023 11/15/2023 11/20/2023 11/25/2023 11/30/2023 12/5/20230 10
20 30 40 50 60 70 80 90 100
Efisiensi Turbine TG-65
Tanggal
Persen Efisiensi
Grafik III.1 Efisiensi Turbine Generator 65 pada Sistem Unit
Pada grafik terbesut, data terendah efisiensi pada tanggal 5 november sebesar 44%, data tertinggi terletak di tanggal 7 november sebesar 94%, dan data rata rata sebesar 74%
selama 1 bulan. Rentang efisiensi turbin cukup signifikan, berkisar dari 44% hingga 94%. Ini menunjukkan adanya variasi yang besar dalam kinerja turbin selama periode yang diamati.
Peningkatan drastis dari 44% ke 94% dalam dua hari menunjukkan adanya faktor-faktor eksternal atau perubahan dalam kondisi operasional yang signifikan. Meskipun terdapat fluktuasi harian, rata-rata bulanan tetap tinggi (74%), menunjukkan bahwa secara umum, turbin bekerja secara efisien.
Efisiensi turbine generator dapat dipengaruhi oleh beberapa hal. Beberapa diantaranya yakni perbedaan suhu atau temperature drop. Dalam turbin uap, semakin besar perbedaan suhu antara uap masukan dan uap keluaran, semakin besar potensi untuk mengubah energi termal menjadi energi kinetik yang dapat digunakan. Oleh karena itu, pada dasarnya, perbedaan suhu yang lebih besar dapat meningkatkan efisiensi turbin. Selain itu, beban generator turbin dapat mempengaruhi efisiensi sistem pembangkit listrik secara keseluruhan.
Ketika beban generator meningkat, turbin perlu menghasilkan lebih banyak daya mekanikal untuk memenuhi kebutuhan daya listrik yang lebih tinggi. Ini dapat menyebabkan perubahan
dalam berbagai kondisi operasional, termasuk tekanan dan suhu pada turbin dan sistem pembangkit listrik secara keseluruhan. Ada dua istilah yang umum digunakan untuk menggambarkan efisiensi generator terkait beban:
1. Efisiensi Puncak (Peak Efficiency): Efisiensi maksimum generator pada beban penuh atau beban tertentu. Pada titik ini, generator mencapai efisiensi tertinggi karena beroperasi pada kondisi yang dirancang untuknya.
2. Efisiensi Parsial (Partial Load Efficiency): Efisiensi generator pada beban kurang dari penuh. Efisiensi ini biasanya lebih rendah daripada efisiensi puncak karena generator bekerja di luar kondisi optimalnya.
Pada turbine generator 65 termasuk kedalam Efisiensi parsial disebabkan efisiensi yang kurang optimal. Hal ini memicu rendahnya beban generator.
BAB IV
KESIMPULAN DAN SARAN IV.1 Kesimpulan
Berdasarkan perhitungan yang telah kami lakukan, didapatkan kesimpulan sebagai berikut:
1. Entropi adalah ukuran ketidakteraturan molekul dalam suatu sistem. Satuan entropi dalam sistem internasional adalah joule per kelvin (J/K). Entropi berkaitan dengan perubahan suhu dan panas yang ditransfer. Entalpi memberikan gambaran tentang jumlah energi yang dapat ditransfer sebagai panas pada tekanan konstan dan berkaitan dengan energi internal, tekanan, dan volume sistem.
2. Turbin generator uap memainkan peran krusial dalam menghasilkan energi listrik dari uap. Proses dimulai dengan memanaskan air menjadi uap melalui sumber panas eksternal, seperti pembakaran bahan bakar fosil. Uap bertekanan tinggi kemudian mengalir melalui turbin, menyebabkannya berputar. Gerakan turbin digunakan untuk memutar rotor dalam generator, yang mengubah energi mekanis menjadi energi listrik melalui prinsip elektromagnetik Faraday.
3. Berdasarkan data yang kami dapatkan, efisiensi tertinggi TG-65 terjadi pada tanggal 7 november sebesar 94,74% sedangkan terendah terletak pada tanggal 5 november sebesar 44,51%. Rata-rata efisiensi selama 1 bulan yakni 72,27%. Faktor yang mempengaruhi efisiensi yakni temperature drop. Semakin besar selisih temperature keluar dan masuk maka efisiensi semakin meningkat.
4. Laju alir steam yang masuk ke dalam turbin mempengaruhi temperatur drop turbin karena adanya proses ekspansi pada turbin tersebut. Semakin tinggi laju alir steam, semakin besar pula perluasan volume steam selama ekspansi. Pada ekspansi yang lebih besar, steam akan kehilangan lebih banyak energi panas dan tekanan, mengakibatkan penurunan temperatur yang lebih besar di seluruh turbin. Dengan kata lain, laju alir steam yang tinggi akan menyebabkan ekspansi yang lebih besar, dan akibatnya, temperatur drop turbin akan lebih signifikan.
DAFTAR PUSTAKA
Rohmawati, N, F & Putra, M, F 2018, Pabrik Sodium Sulfat Dekahidrat (Na2SO4.10H20) Dari Asam Sulfat (H2SO4) dan Sodium Klorida (NaCl) Dengan Menggunakan Proses Mannheim, Departemen Teknik Kimia Industri Fakultas Vokasi ITS, Surabaya
Cotton, K.C. (1998). Evaluating and Improving Steam Turbine Performance.
Parsons, Charles A. (1911). The Steam Turbine. University Press, Cambridge.
Traupel, W. (1977). Thermische Turbomaschinen (dalam bahasa German).
Thurston, R. H. (1878). A History of the Growth of the Steam Engine. D. Appleton and Co.
Hubert E. Collins, 2023, Steam Turbines: A Book of Instruction for the Adjustment and Operation of the Principal Types of this Class of Prime Movers