Siklus Brayton Pada Turbin Gas PDF [PDF]

Citation preview

siklus brayton pada turbin gas Sesuai dengan teori, bahwa turbin gas mengikuti siklus Brayton. Pada siklus yang sederhana, proses pembakaran atau proses pembuangan gas bekas terjadi pada tekanan konstan sedangkan proses kompresi dan expansi terjadi secara kontinyu. Gambar di bawah ini menunjukkan proses secara sistematis dan berlangsung kontinyu. Siklus Brayton Terbuka Pada siklus terbuka fluida kerja adalah udara atmosfer. Udara yang masuk ke kompressor pada titik 1, di kompressi pada titik 2 kemudian masuk ke dalam ruang bakar dan menerima kalor pada tekanan ideal dan keluar dalam keadaan panas pada titik 3, kemudian gas berekspansi melalui turbin pada titik 4 dan pelepasan gas panas hasil pembakaran dilakukan di atmosfer.



Gambar . Siklus terbuka Udara luar dihisap masuk kompresor dan dimampatkan hingga tekanan dan temperaturnya naik. Dalam ruang bakar terjadi proses pencampuran bahan bakar dengan udara yang bertemperatur dan bertekanan tinggi yang berasal dari kompresor dan terjadi proses pembakaran. Gas hasil pembakaran diekspansikan untuk memutar turbin dan kemudian dikeluarkan ke udara atau di manfaatkan kembali untuk memanaskan ketel pada combine cycle.



Gambar . Siklus Ideal Brayton Turbin gas bekerja berdasarkan siklus brayton, dimana terdapat hubungan antara P – V dan T – S. Skema instalasi dari turbin gas tersebut dapat digambarkan dengan siklus brayton ideal. Siklus ideal dari sistem turbin gas sederhana dengan siklus terbuka menggunakan ruang bakar, sedangkan sistem turbin gas sederhana dengan siklus tertutup menggunakan alat penukar kalor.



Gambar . Diagram P – V dan H – S pada Siklus Brayton Udara Standar Proses yang terjadi pada siklus tersebut adalah : 1 – 2 2



– 3



3 – 4 4



– 1



: Proses kompresi isentropik di dalam kompresor. : Proses pemasukan kalor pada tekanan konstan di dalam ruang bakar. : Proses ekspansi adiabatis pada turbin. : Proses pelepasan kalor pada tekanan konstan.



Gambar . Siklus Turbin Gas Dari siklus Brayton dapat dijelaskan lebih lanjut sebagai berikut : Pada titik 1 udara dihisap masuk kedalam kompressor (C) terjadi pemanfaatan udara sehingga udara tersebut bertekanan tinggi. Udara bertekanan tinggi tersebut dialirkan ke titik 2 dan dicampur dengan bahan bakar di dalam ruang bakar B (Combustion chamber). Dari pembakaran tersebut menghasilkan gas panas yang bertekanan tinggi yang kemudian dialirkan ke titik 3, untuk selanjutnya menuju turbin (T) dan memutar rotor turbin dikeluarkan ke titik 4 (Exhaust). Gambar 3 memperlihatkan bagian - bagian utama suatu turbine gas beserta masing-masing komponennya .



Gambar . Proses pengoperasian PLTG Data-data ini adalah untuk mempermudah pada saat dilakukan inspection, baik itu combustion inspection (CI), hot gas path inspection (HGPI), maupun mayor inspection (MI) yang harus dilakukan pada periode tertentu. Sebagaimana dalam memperhitungkan bagian-bagian tersebut agar diperoleh efesiensi yang maksimum dalam melakukan inspection.



SIKLUS BRAYTON



SIKLUS BRAYTON Siklus Brayton udara standar merupakan siklus ideal dari sebuah siklus daya turbin gas. Komponen suatu siklus brayton terdiri dari kompresor, Penukar panas, turbin dan kondensor untuk siklus brayton tertutup. 



Analisa pada siklus brayton Asumsi-asumsi yang digunakan Fluida udara dianggap sebagai gas ideal Kenaikan temperatur pada pembakaran diperoleh dari luar (tidak langsung)



Proses-proses pada siklus brayton udara standar : Proses 1-2 : Kompresi Isentropik Proses 2-3 : Pemasukan panas pada tekanan konstan (isobarik) Proses 3-4 : Ekspansi isentropik Proses 4-1 : Pengeluaran panas pada tekanan konstan



Siklus Brayton Ideal Posted on March 31, 2009 by noerpamoengkas



Mendapatkan persamaan efisiensi dan daya efektif Atau dengan kata lain, siklus Brayton udara standar ideal. Siklus ini sering dikembangkan pada aplikasi turbin gas. Dan prosesnya yang paling sederhana dan ideal menggunakan udara ideal, dimodelkan oleh seorang ilmuwan bernama Brayton pada tahun 1873. Dengan melibatkan kompresi dan ekspansi pada entropi konstan, disertai penambahan dan pembuangan kalor pada tekanan konstan. Berbeda dengan siklus bolak-balik lain, seperti siklus diesel, otto, stirling atau siklus lain yang mengkombinasikan isentropi, isobarik, isotermal dan/atau isokorik.



Open Cycle Gas Turbine Engine



Closed Cycle Gas Turbine Engine Seperti siklus lain, siklus ini digambarkan dengan diagram T-s dan diagram p-v, sebagai berikut.



Diagram p-v



Diagram T-s Dengan batasan, siklus pada loop tertutup fluida kerja, penambahan dan pengurangan kalor terjadi saat tekanan konstan dan fluida kerja adalah gas ideal dengan specific heat property konstan. Keempat proses yang terjadi pada siklus ini berada dalam aliran fluida berkeadaan tunak sehingga kita menganalisanya dengan batasan keadaan tunak. Disertai pengabaian energi kinetik dan potensial sistem. Karena udara mengalir melalui penukar panas pada siklus ideal saat tekanan konstan, maka berlaku P4 / P3 = P1 / P2 Hubungan antara perbandingan tekanan dan perbandingan temperatur dalam kompresi atau ekspansi isentropik, sebagai berikut. rp = P2 / P1 = (T2 / T1)



k/(k-1)



Kita tinjau kembali skema closed cycle gas turbine engine. Dari sana, dapat kita peroleh efisiensi termal dari siklus, sebagai berikut. η = (W turbin / m – W compressor / m) / (Qin / m) = {(h3 – h4) – (h2 – h1)} / (h3 – h2) dengan (h3 – h4) = cp (T3 – T4) (h2 – h1) = cp (T2 – T1) (h3 – h2) = cp (T3 – T2) η = {cp (T3 – T4) – cp (T2 – T1)} / {cp (T3 – T2)} η = 1 – (T4 – T1)/(T3 – T2) η = 1 – T1/ T2 * {(T4/T1 – 1)/(T3/T2 – 1) Karena T4/T1 = T3/T2, maka η = 1 – T1/ T2 lalu T1/ T2 = (P1 / P2)



(k-1)/k



η = 1 – (P1 / P2)



(k-1)/k



= 1 – 1/(P2 / P1)



(k-1)/k



sedang kita ketahui bahwa P2 / P1 = rp maka “efisiensi teoritis siklus Brayton”… (k-1)/k η = 1 – 1 / rp dengan k = cp / cv = konstan. Usaha netto satu siklus dideskripsikan awal sebagai berikut Wcycle = (h3 – h4) – (h2 – h1) Wcycle = cp {(T3 – T4) – (T2 – T1)} Wcycle = cp T1 (T3/T1 – T4/T3 * T3/T1 – T2/T1 + 1) Dari persamaan sebelumnya kita ketahui bahwa (k-1)/k



T4/T3 = (P1 / P2) (k-1)/k T2/T1 = (P2 / P1) rp = P2 / P1 = (T2 / T1) Sehingga persamaan daya efektif siklus menjadi… (k-1)/k



k/(k-1)



(k-1)/k



W cycle = cp T1 (T3/T1 – 1/(rp) * T3/T1 – (rp) + 1) (k-1)/k (k-1)/k Wcycle / cp T1 = T3/T1 (1 – 1/(rp) ) – (rp – 1) (Setelah ngerjain tugas Mesin Konversi Energi, sumber: beberapa file pdf dan buku termo Moran n Shaparo)