PLTU
Pengoperasian PLTU memakai prinsip dari siklus Rankine dimana fluida air akan dipanaskan di boiler hingga menjadi uap untuk memutar turbin dan uap tersebut akan dikondensasikan kembali menjadi air untuk dipanaskan kembali, siklus ini terjadi secara berulang ulang dalam sebuah siklus tertutup.
PLTU terdiri dari banyak peralatan mekanis seperti turbin, boiler, kondensor, pompa, dan lain lain.
Pada setiap perangkat aliran ini aan terjadi rugi-rugi aliran yang disebabkan oleh gesekan fluida, kerugian panas, dan kebocoran uap.
Tekanan air sangat berpengaruh pada kualitas uap yang akan dihasilkan. Apabila tekanan kurang dari titik optimum, penguapan di boiler kurang maksimal, tekanan uap kurang optimum, sehingga daya hasil putaran turbin menjadi rendah. Faktor yang mempengaruhi tekanan air adalah jaringan perpipaan yang terpasang dimana hal ini terkait dengan pembahasan aliran fluida.
FLUIDA
Fluida merupakan suatu zat atau substansi yang tidak dapat menahan perubahan bentuk secara permanen. Fluida terbagi menjadi 2 yaitu fluida compresible (mampu mapat) dan incrompesible (tak mampu mapat). Bersifat incrompesible jika densitas fluida tersebut hanya sedikit terpengaruh oleh perubahan yang suhu dan tekanan yang relatif besar dan berlaku sebaliknya untuk crompessible. Zat cair biasanya tergolong ke dalam incompresible sementara gas masuk ke dalam compresible.
Prinsip-prinsip dasar yang paling berguna dalam penerapan mekanika fluida adalah persamaan- persamaan neraca massa (kontinuitas), persamaan- persamaan neraca momentum linear, dan neraca momentum angular (sudut), serta neraca energi mekanik. Persaman-persamaan itu dapat dituliskan dalam bentuk diferensial yang menunjukkan kondisi pada suatu titik di dalam elemen volume fluida, atau dapat pula dalam bentuk integral yang berlaku untuk contoh volume tertentu atau massa SIFAT DASAR FLUIDA
Sifat dasar fluida membantu untuk memahami aliran fluida. Beberapa sifat dasar fluida antara lain:
1. Kerapatan (massa jenis)
Kerapatan atau density dinyatakan dengan ρ (rho) yang dapat didefinisikan sebagai perbandingan antara massa per satuan volume. Yang dirumuskan sebagai berikut:
ρ=m
v (kg/m3)
Sifat dasar lain yang berhubungan dengan massa jenis adalah volume jenis, berat jenis, dan spesific gravity. Volume jenis merupakan kebalikan dari massa jenis yaitu volume fluida dibagi dengan massanya. Berat jenis adalah massa jenis dikalikan dengan percepatan gravitasi, dirumuskan:
γ=ρ x g(kg/m3)(m/s2)
Spesific gravity adalah perbandingan antara massa jenis fluida dengan massa jenis air pada kondisi standar. Pada kondisi standar( 40C, 1atm) massa jenis air adalah 1000 (kg/m3 ).
2. Tekanan
Didefinisikan sebagai gaya per satuan luas, dengan gaya dianggap bekerja secara tegak lurus terhadap luas permukaan, dirumuskan:
P=F
A(N/m2)
Faktanya, fluida menggunakan tekanan ke semua arah. Pada titik tertentu dalam fluida diam, tekanan bernilai sama untuk semua arah. semakin dalam posisi lubang, tekanan air yang menyebur semakin besar
1 standar atmosfer = 1,01324 x 106 dyne/cm3
= 14,6959 lb/in2
= 10332 kg/m2
= 1,01x105 N/m2 3. Kekentalan (Viscocity)
Viskositas menggambarkan kemampuan dari fluida tersebut untuk mengalir. Semakin tinggi viskositas, fluida tersebut semakin kental dan sulit mengalir. Dalam cairan, kekentalan disebabkan oleh gaya kohesif antar molekul sedangkan gas, disebabkan oleh tumbukan antar molekul. Kekentalan dinyatakan secara kuantitatif dengan koefisien kekentalan seperti pada rumus berikut:
μ=F/A V/y
μ = kekentalan fluida (Pa.s), F = gaya geser (N), A = luas lempengan bergerak (m2) V = kecepatan kecepatan fluida (m/s), y = ketinggian ketinggian fluida (m)
Terdapat dua macam viskositas yaitu viskositas statis dan dinamis Aliran Fluida dalam Pipa dan Saluran
Terdapat 3 persamaan aliran fluida secara umum yaitu:
1. Persamaan dasar Bernoulli
Merupakan persamaan energi pada fluida melalui sebuah penampang pipa silinder yang diilustrasikan pada gambar:
Energi masuk + Energi berubah = Energi keluar
Energi berubah = Energi ditambahkan - Energi hilang -Energi terektrasi Energi masuk = (EK + EP + EA)1
Energi masuk =
(
mV2 +m∗g∗z+ρ∗V)
1Energi keluar = (EK + EP + EA)2
Energi keluar =
(
mV2 +m∗g∗z+ρ∗V)
2Energi hilang = Elos Energi ditambahkan = E ad 2. Persamaan Kontinuitas
Adalah laju massa fluida yang masuk akan selalu sama dengan laju massa fluida yang keluar, persamaan:
mmasuk=mkeluar
(ρ∗A∗V)1=(ρ∗A∗V)2 3. Angka Reynolds
Semakin tinggi kecepatan aliran fluida, akan mempengaruhi pola dan kondisi aliran fluida, yang mulanya laminar menjadi turbulen. Angka Reynold merupakan besaran yang
menghubungkan antara kecepatan aliran (V), kondisi fluida (ρ , μ) dan kondisi penampang diamter pipa (D). Rumus angka reynold:
Re=ρv∗D μ
Kondisi aliran yang diwakili angka reynold:
Re<2000 = Aliran Laminar, 2000<Re<3500 = Aliran Transisi, dan Re>3500 = Aliran Turbulen Pompa
Salah satu peralatan di PLTU yang meggunakan prinsip mekanika fluida adalah pompa-pompa.
Pompa berfungsi untuk memindahkan fluida dari suatu tempat ke tempat yang diinginkan. Contoh fluida yang dimaksud adalah air, oli, pelumas, dan fluida lain yang incrompesible. Pada PLTU sendiri, terdapat banyak pompa yang dibutuhkan mulai dari pompa untuk mengambil air laut hingga pompa air ke boiler. Pada pompa akan terjadi perubahan energi dari energi mekanik menjadi energi fluida.
Energi fluida biasa disebut dengan istilah head. Terdapat 3 head yang mengalami perubahan pada proses pompa yaitu head tekan, kecepatan, dan potensial.
Komponen – Komponen Pompa
Secara umum, komponen penting di pompa sentrifugal adalah komponen berputar dan komponen tetap. Komponen tetap berupa rumah pompa (casing) dan bantalan (bearing). Sementara komponen berputar terdiri dari poros dan impeler. Komponen-komponen pompa secara lengkap dapat dilihat pada gambar berikut
Prinsip Kerja Pompa
Impeler dipasang pada poros pompa yang berhubungan langsung dengan motor penggerak. Apabila motor penggerak berputar, otomatis poros pompa juga akan berputar. Karena terpasang pada poros, impeler juga ikut berputar. Putaran impeler menyebabkan zat cair yang berada di dalam pompa turut berputar sehingga mengalami perubahan tekanan dan kecepatan hingga terlempar dari tengah pompa ke saluran berbentuk volut/spiral dan disalurkan keluar melalui nozzle. Ilustrasi prinsip kerja pompa dapat dilihat pada gambar berikut:
Klasifikasi Pompa
Berdasarkan bentuk impeler, pompa sentrifugal terbagi menjadi impeler aliran radial, aliran axial, dan aliran radial+axial. Impeler radial menyebabkan zat cair keluar dari impeler dengan posisi tegak lurus terhadap poros pompa. Impeler axial menyebabkan keluaran zat cair sejajar dengan poros pompa. Impeler campuran menyebabkan arah aliran berbentuk kerucut mengikuti bentuk impeler.
Menurut bentuk rumah pompa, terbagi menjadi pompa vout dan pompa difuser. Menurut jumlah aliran masuk, terbagi menjadi pompa satu aliran dan dua aliran masuk. Berdasar jumlah impeler, pompa terbagi menjadi pompa satu tingkat (1 impeler) dan pompa banyak tingkat. Berdasarkan posisi poros, pompa dibedakan menjadi pompa horizontal dan vertikal.
