Turbin Uap
This presentation is the property of its rightful owner.
Sponsored Links
1 / 46

Turbin Uap PowerPoint PPT Presentation


  • 240 Views
  • Uploaded on
  • Presentation posted in: General

Turbin Uap. TURBIN UAP. Sistem turbin uap merupakan salah satu jenis mesin panas yang mengkonversi sebagian panas yang diterimanya menjadi kerja. Sebagian panas lainnya dibuang ke lingkungan dengan temperatur yang lebih rendah. Dasar Termodinamika Sistem turbin uap didasari Siklus Rankine.

Download Presentation

Turbin Uap

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Presentation Transcript


Turbin uap

Turbin Uap


Turbin uap

TURBIN UAP

Sistem turbin uap merupakan salah satu jenis mesin panas yang mengkonversi sebagian panas yang diterimanya menjadi kerja. Sebagian panas lainnya dibuang ke lingkungan dengan temperatur yang lebih rendah.


Dasar termodinamika sistem turbin uap didasari siklus rankine

Dasar TermodinamikaSistem turbin uap didasari Siklus Rankine


Turbin uap

Peningkatan efisiensi sistem turbin uappeningkatan tekanan uap masuk turbin peningkatan temperatur uap masuk turbin (superheating)penurunan tekanan keluar turbin (penurunan temperatur kondensasi; dengan resiko kenaikan fraksi cairan dalam uap keluar turbin)pemanasan air umpan boiler (regenerative process) dll


Siklus rankine sederhana

Siklus Rankine SEDERHANA


Turbin uap

Tentukan efisiensi sebuah sistem turbin uap dgn kondisi aliran sebagai berikut:uap masuk turbin : saturated steam P2 = 2000 kPa uap masuk kondenser : P3 = 7,5 kPa.air keluar kondenser : air jenuh P4 = 7,5 kPaair masuk boiler: P1 = 2000 kPa


Turbin uap

Dari contoh soal di atas, beberapa hal perlu

mendapat perhatian:

  • kerja pompa relatif sangat kecil dibandingkan terhadap kerja hasil ekspansi di turbin (wp << w)

  • wp sering diabaikan, sehingga entalpi air sebelum dan sesudah pompa dianggap sama

  • efisiensi siklus dipengaruhi oleh kondisi uap di titik masuk turbin dan kondisi uap keluar turbin

  • jumlah cairan dalam uap keluar turbin tergantung spesifikasi turbin masing-masing


Efek kenaikan temperatur uap thd efisiensi siklus

Efek Kenaikan Temperatur Uap thd Efisiensi Siklus


Turbin uap

Kondisi masuk turbin superheatedsteam:T3a = 500 C(Td2000kPa = T3 = 212,4 C)P3a = 2000 kPah3a = 3467,6 kJ/kgs3a = 7,4317 kJ/(kg.K)(1)kondisi 4a: P4a = 7,5 kPa(lihat contoh sebelumnya)s4a = s3a = 7,4317 kJ/(kg.K) (ekspansi isentropik)a). cair jenuh: sAa = 0,5764 kJ/(kg.K); hAa = 168,79 kJ/kgb). uap jenuh: sBa = 8,2515 kJ/(kg.K); hBa = 2574,8 kJ/kgxa = (s4a - sBa)/(sAa - sBa) = 0,1068 (kandungan air)h4a = xa.hAa + (1 – xa).hBa = 2317,8 kJ/kg


Efek kenaikan tekanan uap thd efisiensi siklus

Efek Kenaikan Tekanan Uap thd Efisiensi Siklus


Turbin uap

Kondisi masuk turbin superheatedsteam:T3’ = 500 CP3’ = 3000 kPah3’ = 3456,5 kJ/kgs3’ = 7,2338 kJ/(kg.K)(1)kondisi 4': P4' = 7,5 kP (diketahui) s4' = s3' = 7,2338 kJ/(kg.K) (ekspansi isentropik)a). cair jenuh: sA' = 0,5764 kJ/(kg.K); hA' = 168,79 kJ/kgb). uap jenuh: sB' = 8,2515 kJ/(kg.K); hB' = 2574,8 kJ/kgx' = (s4' - sB')/(sA' - sB') = 0,1326 (kandungan air)h4' = x'.hA' + (1 – x').hB' = 2255,8 kJ/kg


Pemanasan awal air umpan boiler

Pemanasan Awal Air Umpan Boiler


Turbin uap

Basis hitungan: m1 = 1 kg (m1 = m6 = m7 = m2 + m3)

(1) h5 = h4 + v4 .(P5 - P4)

= 168,79 + 1,008x10-3.(400 - 7,5) = 168,79 + 0,395 = 169,19 kJ/kg

(2) neraca entalpi contact heater:

m6.h6 = m2.h2 + m5.h5

609,9 = m2. 2507,3 + (1 - m2).169,19  m2 = 0,188 kg

(3)h7 = h6 + v6 .(P7 - P6) = 609,9 + 1,086.10-3.(2000 - 400) = 611,6 kJ/kg

(4) w = m1.(h2 - h1) + (m1 - m2).(h3 - h2)(hasil ekspansi di turbin)

w = (2507,3 - 2799,5) + (1 - 0,188).(1975,9 – 2507,3) = - 723,7 kJ/(kg m1)


Ekspansi dalam turbin

Ekspansi dalam Turbin

Turbin merupakan salah satu bagian dalam siklus Rankine.

Di dalam turbin, konversi energi termal uap menjadi energi mekanik

melalui beberapa tahap,

misalnya:

  • steam lewatkan nosel, sehingga terjadi penurunan tekanan dan kenaikan kecepatan

  • momentum steam keluar nosel digunakan untuk menggerakkan sudu-turbin.


Kelompok atas dasar kondisi steam ketika keluar turbin

Kelompok atas dasar kondisi steam ketika keluar turbin

  • back pressure turbine

  • steam keluar masih bertekanan relatif tinggi

  • turbin jenis ini banyak digunakan di pabrik kimia


Turbin uap

  • condensing turbine

  • steam keluar = saturated steam atau bahkan sebagian steam telah terkondensasi

  • jenis ini banyak digunakan di pembangkit listrik


Turbin uap

  • extraction/induction turbine

  • gabungan back-pressure dan condensing turbine dalam satu rumah casing

  • banyak digunakan dalam cogeneration


Rugi rugi internal turbin

Rugi-rugi internal turbin

a. available work: entalpi steam yang mungkin dikonversi menjadi kerja

b. stage work: entalpi steam yang terkonversi nyata menjadi kerja


Rugi rugi di dalam turbin satu tingkat

Rugi-rugi di dalam turbin satu tingkat :

  • nozzle reheat: rugi-rugi ketika steam diekspansikan di nosel secara adiabatik tak-reversibel dan mengakibatkan kenaikan temperatur steam (relatif terhadap temperatur jika steam diekspansikan isentropik)

  • blade reheat: ugi-rugi gesekan aliran steam ketika lewat sudu-gerak

  • windage losses: rugi-rugi gesekan ketika steam meninggalkan sudu-gerak

  • stage reheat: jumlah semua rugi-rugi dalam satu tahap ekspansi


Turbin uap

Efisiensi Isentropikdengan h1= entalpi steam masukh2= entalpi steam keluar (nyata)h2,s = entalpi steam keluar (jika ekspansi isentropik, s2s = s1


Rugi internal turbin banyak tingkat

Rugi internal turbin banyak tingkat

Reheat factor


Efisiensi isentropik turbin banyak tingkat

Efisiensi isentropik turbin banyak tingkat


Konsumsi steam spesifik

Konsumsi Steam Spesifik

Konsumsi Uap Spesifik (specific steam rate): konsumsi steam per satuan waktu untuk menghasilkan satu satuan daya.

w = he - hi

W = m . (he - hi)

dengan: w = energi/massa

W = daya, kW atau HP

m = laju massa steam, kg/jam

h = entalpi spesifik steam, kJ/kg

subskrip: i = inlet dan e = exit

Konsumsi steam:


Turbin uap

TSR (Theoretical Steam Rate):Specific steam rate, jika ekspansi dilaksanakan secara isentropik.TSR = 1/ (hi - he)TSR dapat dinyatakan dalam berbagai satuan:Jika entalpi h dalam kJ/kg, maka TSR = 3600/(hi - he) kg/kWhJika entalpi h dalam Btu/lb, maka TSR = 2545/(hi - he) lb/HPhASR (Actual Steam Rate)Specific steam rate, jika ekspansi dilaksanakan secara adiabatik tak-reversibel.ASR = TSR / dengan  = efisiensi isentropik


Turbin uap

ContohTurbin steam dengan kapasitas 2 MW digerakkan dengan superheated steam

(Pi = 2000 kPa, Ti = 500 C). Steam keluar turbin pada keadaan jenuh (Pe = 7,5 kPa). Efisiensi isentropik turbin 70%. Hitung konsumsi steam.


Turbin uap

ContohTurbin steam dengan kapasitas 2 MW digerakkan dengan superheated steam (Pi = 2000 kPa, Ti = 500 C). Steam keluar turbin pada keadaan jenuh (Pe = 7,5 kPa). Efisiensi isentropik turbin 70%. (1) Data termodinamika steam (dari steam table) Pi = 2000 kPa dan Ti = 500 oC hi = 3467,6 kJ/kg dan si = 7,4317 kJ/(kg.K)(2) Pe = 7,5 kPa dan se = si = 7,4317 kJ/(kg.K)  campuran uap dan cair.uap: suap = 8,2515 kJ/(kg.K) ; huap = 2574,8 kJ/kg cair: scair = 0,5762 kJ/(kg.K) ; hcair = 168,79 kJ/kgfraksi uap: y = (7,4317-0,5764)/(8,2515-0,5764) = 0,893 he = 0,893 x 2574,8 + (1 - 0,893) x 168,79 = 2317,35 kJ/kg (3) TSR = 3600/(3467,6 – 2317,35,8) = 3,13 kg/kWh(4) ASR = 3,13/70% = 4,47 kg/kWh(5) Konsumsi steam: m = W.ASR = 2000. 4,47 = 8940 kg/jam


Contoh spesifikasi turbin uap

Contoh Spesifikasi Turbin Uap


Konsumsi panas spesifik heat rate

Konsumsi Panas Spesifik (Heat Rate)

turbin untuk produksi energi listrik

  • GHR (Gross Heat Rate, konsumsi panas spesifik bruto):

  • NHR (Net Heat Rate, konsumsi panas spesifik netto):

    Listrik netto setelah dikurangi dengan konsumsi listrik untuk sistem

    pembangkit listrik yang bersangkutan (pompa, blower, penerangan dll).


Pnhr plant net heat rate

PNHR (plant net heat rate) :

(ef. boiler)= efisiensi boiler

[%aux. power] = daya yang diserap oleh internal power plant


Konsumsi panas spesifik dipengaruhi berbagai faktor

Konsumsi panas spesifik dipengaruhi berbagai faktor.

  • Penurunan tekanan kondensor akan menurunkan NHR atau PNHR.

  • Temperatur uap masuk turbin mempengaruhi heat rate.

  • Pemanasan awal udara pembakaran (air preheating)sebelum masuk boiler dapat mengurangi konsumsi panas spesifik sebesar 2%. Air preheating ini dapat dilakukan dengan memanfaatkan panas sensibel gas cerobong.

  • Hilang tekanan (pressure drop) di saluran uap dapat meningkatkan heat rate.

  • Efisiensi turbin mempengahur heat rate.

    Faktor di atas perlu mendapat perhatian dalam program

    penghematan energi.


Contoh efek tekanan kondensor thd konsumsi steam

Contoh Efek Tekanan Kondensor thd Konsumsi Steam

Sebuah turbin memiliki performance curve sebagai berikut.


Turbin uap

Perkirakan kenaikan konsumsi steam dan penurunan daya turbin jika tekanan kondensernya naik dari 2,5 menjadi 4,5 inHg absolut.Dari kurva karakteristik di atas:NHR (2,5 inHg) = 7200 Btu/kWh = 7596 kJ/kWh NHR (4,5 inHg) = 7750 Btu/kWh = 8177 kJ/kWh (1) Jika daya turbin tetap, maka heat rate (konsumsi steam) meningkat:(NHR) = 8177 – 7596 = 581 kJ/kWh (7,6%)(2) Jika laju uap dijaga konstan, maka kenaikan NHR mengakibatkan penurunan daya keluar turbin): (NKW) = - 0,0765/ (1 - 0,0765) = - 8,28%


Turbin uap

Efek Tekanan Steam masuk Turbin thd Konsumsi SteamSebuah turbin memiliki performance curve sebagai berikut.


Turbin uap

Perkirakan kenaikan konsumsi panas spesifik pada beban 600 MW, jika tekanan uap masuk turbin turun dari 3500 menjadi 2400 kPa.Dari kurva karakteristik di atasNHR (3500 kPa) = 7450 Btu/kWh = 7860 kJ/kWhNHR (2400 kPa) = 7700 Btu/kWh = 8124 kJ/kWh(NHR) = 250 Btu/kWh = 264 kJ/kWh (3,3%)atau kenaikan laju steam (pemborosan) pada 600 MW = 360000 kg/jam (ekspansi di turbin, Δh = 440 kJ/kg)


Soal latihan usaha peningkatan efisiensi siklus

Soal Latihan: Usaha Peningkatan Efisiensi Siklus

Sebuah mesin panas menggunakan siklus Rankine dasar. Kondisi air dan uap pada siklus ini disajikan pada gambar dan tabel berikut. Usaha-usaha untuk meningkatkan efisiensi siklus dilakukan dengan cara menaikkan temperatur atau tekanan dari basis, menurunkan tekanan atau temperatur kondensor dari basis.

Tentukan efisiensi siklus masing-masing usaha peningkatan efisiensi.


Kerjakan sendiri dan hasilnya sbb

Kerjakan sendiri dan hasilnya sbb:


  • Login