mesin konversi energiridwan.staff.gunadarma.ac.id/.../pengantar+mesin+konversi+energi...mesin...

Mesin Konversi Energi*

Silabus,..

1. Bahan Bakar

2. ICE (Internal Combustion Engines)

3. Turbin Uap

4. Pompa

5. Kompresor

6. Turbin Gas

7. Mesin Pendingin,..

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Pendahuluan

• Energi adalah kemampuan untuk melakukan kerja (energy is the capability for doing work)

• HK. I. Termodinamika: Energi bersifat kekal, Energi tidak dapat diciptakan dan tidak dapat dimusnahkan, tetapi dapat dikonversi dari satu bentuk energi ke bentuk energi yang lain.

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

KLASIFIKASI ENERGI

• Energi dalam Transisi: Energi yang sedang bergerak melintasi batas sistem

• Energi tersimpan: Energi yang tersimpan dalam suatu sistem atau massa.

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Macam-macam Energi:

1. Energi Mekanik

2. Energi Listrik

3. Energi Elektromagnetik

4. Energi Kimia

5. Energi Nuklir

6. Energi Termal (panas)

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Energi Mekanik

• Bentuk transisi dari energi mekanik adalah kerja, Energi mekanik yang tersimpan adalah energi potensial atau energi kinetik

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Energi Listrik,

• Energi yang berkaitan dengan akumulasi arus elektron (dinyatakan dalam Watt-jam atau kilo Watt-jam). Energi listrik dapat disimpan sebagai energi medan elektrostatik, yang merupakan energi yang berkaitan dengan medan listrik yang dihasilkan oleh terakumulasinya muatan elektron pada pelat-pelat kapasitor.

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Energi Elektromagnetik

• Energi yang berkaitan dengan radiasi elektromagnetik.

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Energi kimia• Energi yang keluar sebagai hasil interaksi elektron

dimana dua atau lebih atom / molekul berkombinasi sehingga menghasilkan senyawa kimia yang stabil. Energi kimia hanya dapat terjadi dalam bentuk energi tersimpan. Bila energi dilepas dalam suatu reaksi, maka reaksinya disebut reaksi eksotermis (kJ). Bila energi dalam reaksi kimia terserap maka disebut

reaksi endotermis. Reaksi kimia eksotermis umumnya disebut reaksi pembakaran.

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Energi Nuklir

• Energi dalam bentuk tersimpan yang dapat dilepas akbat interaksi partikel dengan atau di dalam inti atom.

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Energi termal

• Bentuk energi dasar, yaitu semua energi yang dapat dikonversi secara penuh menjadi energi panas.

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Sumber Energi

• Berasal dari Bumi (terresterial), dibagi atas renewable (non-depleted energy), mis: bio massa, biogas, air, angin, panas bumi, dll.. dan non-renewable (depleted energy), mis: energi dari fosil (Minyak bumi, batu bara,.) dan Nuklir,..

• Luar Bumi (extra terresterial), misalnya energi surya (mata hari) sifat tidak habis,..

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Bahan Bakar

• Bahan bakar fosil adalah : bahan bakar yang berasal dari pelapukan sisa makhluk hidup.

• Bahan Bakar Fossil, terdiri:

– Batu bara

– Minyak

– Gas Alam

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Minyak bumi (petroleum)• Adalah hidrokarbon cair yang berasal dari sisa

tumbuhan dan hewan.Minyak bumi terbentuk akibat: • 1) Pembusukan sisa makhluk hidup oleh

mikroorganisme. • 2) Terpendamnya sisa makhluk hidup di dalam lapisan

kulit bumi.• 3) Peningkatan suhu dan tekanan mengubah sisa

makhluk hidup menjadi minyak bumi. • 4) Minyak bumi masuk ke dalam pori-pori tanah dan

terkonsentrasi di daerah yang kedap. Minyak bumi berasal dari lautan, dan berada di darat akibat pergerakan lempeng bumi

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

• Batu bara adalah hidrokarbon padat yang berasal dari sisa tumbuhan yang membentuk batuan sedimen yang dapat terbakar.

• Gas alam adalah hidrokarbon gas yang berasal dari sisa tumbuhan dan hewan di lautan, dan terbentuk bersamaan dengan minyak bumi.

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Proses pengambilan minyak bumi:

• Minyak bumi diambil melalui sumur minyak yang dibor di daratan atau dasar laut di kedalaman 3-4 km.

• Minyak bumi mentah (crude oil) kemudian ditampung dalam kapal tanker atau dialirkan menuju kilang minyak.

• Minyak bumi mentah selanjutnya akan diolah sehingga dapat dimanfaatkan,..

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

• Pengolahan minyak bumi mentah dilakukan melalui dua tahap, yaitu desalting dan destilasi bertingkat (refining). Desalting adalah proses penghilangan elektrolit dan senyawa anorganik lainnya dengan:

1) Menambahkan air sehingga elektrolit larut dalam air.

2) Menambahkan asam dan basa sehingga senyawa anorganik bereaksi dengannya.

Destilasi bertingkat adalah proses penyulingan minyak bumi mentah yang memisahkan hidrokarbon menjadi fraksi-fraksi berdasarkan perbedaan titik didih.

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Istilah-istilah:

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

1. LNG (liquefied natural gas)2. LPG (Liquefied petroleum gas3. minyak mentah (crude oil)4. TSCF (Trillion Square Cubic

Feet)5. Million Standard Cubic Feet per

Day (MMSCFD). Of gas6. British Thermal Uni (BTU).

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

• Segitiga Api adalah gambaran dari reaksi kimia antara panas,oksigen,dan bahan bakar yang menghasilkan percikan api.Dalam terjadinya proses pembakaran terdapat rantai reaksi kimia (chemical chain reaction),yaitu dimana ketiga elemen tersebut melakukan reaksi secara kimiawi hingga menghasilkan nyala api atau proses pembakaran.

• Sumber panas : faktor yang mendorong terjadinya percikan api,sumber panas dapat diperoleh dari gesekan,panas matahari dan suhu dalam suatu ruangan.

• Oksigen : Di bumi jumlah oksigen kita 21 % dan jumlah itu melebihi jumlah minimal oksigen yang dapat mendukung terjadinya api.

• Bahan yang mudah terbakar : yaitu bahan-bahan yang mudah terbakar,terdiri dari benda padat,cair dan gas.Seperti kertas ataupun oli,bahan ini akan mudah terbakar jika ada sumber panas didekatnya.

Macam bahan bakar

• Bahan bakar padat : Kayu,kertas,batu bara,plastik,dll.

• Bahan bakar cair : Oli,minyak tanah,bensin,dll.

• Bahan bakar Gas : Gas alam,karbonmonooksida,dll.

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Turbin Gas

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

1-2 Isentropic compression (in a compressor); h2-h1 = mCp(T2-T1)2-3 Constant pressure heat addition (in a combustor); h3-h2 = mCp(T3-T2

3-4 Isentropic expansion (in a turbine); h3-h4 = mCp(T3-T4)4-1 Constant pressure heat rejection

Siklus Rankine Sederhana(T. UAP)

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Modifikasi siklus Rankine

• Pemanas lanjut (super heating)

• Pemanas Ulang (reheating)

• Proses regenerasi dan pemanasan air umpan

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

1) Compression

2) Combustion

3)Expansion (Turbine)

Output Shaft Power

Output Shaft Power

Two Shaft

Turbine Engine

Single Shaft

Turbine Engine

Power Generation

Mechanical Drive

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Gas TurbineminCpTin(min+mF)CpTout

Shaft power

mFqRcomb

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Brayton Cycle

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Brayton Closed Cycle Operation

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Components and States in a Brayton Combustion Gas Turbine cycle

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

POMPA

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Jenis-jenis Pompa

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Screw Pump

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Gear Pump

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Rotary Pump

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Piston Pump

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Centrifugal Pump

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

pompa Tunggal

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Paralel

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Susunan Seri

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Kompressor

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Klasifikasi

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Operasi Tunggal, Seri dan Paralel dari pompa‐pompa dengan karakteristik yang Sama

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Teknik Pendingin

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Komponen:

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

• Kompresor

Kompresor adalah sebagai penggerak refrigeran untuk bersirkulasi.

• Kondensor

Kondensor berfungsi untuk membuang kalor dari refrigerankelingkungan

• Katup ekspansi

Katup ekspansi adalah alat yang berfungsi untuk mengekspansikan refrigeran sehingga tekanannya turun.

• Evaporator

Evaporator adalah tempat dimana kalor

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

Kondisi Refrigeran

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG

By. Dr. Ridwan,.Tek. Mesin-FTI-UG