contoh brayton cycle

Contoh 1 Sebuah power plant stasioner beroperasi menggunakan siklus

Brayton yang mempunyai pressure ratio 8. Temperatur gas

adalah 300K pada inlet kompresor dan 1300K pada inlet turbin.

Dengan menggunakan asumsi standard udara dan dengan

memperhitungkan variasi panas jenis terhadap temperatur,

Tentukan: a). Temperatur gas keluar kompresor dan turbin

b). Back work ratio

c). Efisiensi termal

Dengan asumsi standard udara,

fluida kerja adalah udara yang

mempunyai sifat2 gas ideal,

sehingga semua proses

membentuk siklus internal

reversible.

Penyelesaian:

Contoh Brayton Cycle 1

T1 = 300K h1 = 300.19 kJ/kg

Pr1 = 1.386

Selanjutnya, proses pembakaran dan pembuangan

digantikan oleh proses penambahan panas dan

pembuangan panas. Energi potensial dan kinetik

diabaikan.

Proses 1 – 2 kompresi isentropis utk gas ideal

09.11)386.1)(8(1

1

22 rr P

P

PP

a) Temperatur udara keluar pada kompresor dan turbin

ditentukan dengan persamaan energi.

T2 = 540K <pada exit kompresor>

h2 = 544.35 kJ/kg


Proses 3 – 4 ekspansi isentropik utk gas ideal

T3 = 1300 K h3 =1395.97 kJ/kg

Pr3=330.9

36.41)9.330)(8

1(3

3

44 rr P

P

PP

T4 = 770K <pada exit turbin>

h4 = 789.11 kJ/kg


Wcomp,in = h2 – h1 = 544.35 – 300.19 = 244.16 kJ/kg

Back work ratio

b) Untuk menentukan back work ratio, kita perlu

menemukan work input pada kompresor dan work

output pada turbin.

Wturb,out = h3 – h4 = 1395.97 – 789.11 = 606.86 kJ/kg

402.0/86.606

/16.244

,

,

kgkJ

kgkJ

W

Wr

outturb

incomp

bw

40.2% kerja turbin output digunakan untuk

menggerakkan kompresor


c) Efisiensi termal dari siklus merupakan ratio dari net

power output terhadap total heat input,

%6.42426.0/62.851

/7.362

kgkJ

kgkJ

q

w

in

netth

in

outth

q

q1atau

qin = h3 – h2 = 1395.97 – 544.35 = 851.62 kJ/kg

Wnet = Wout – Win = 606.86 – 244.16 = 362.7 kJ/kg

Jika menggunakan cold-air standard assumption (cp

konstan)

448.08

11

11

4.1/)14.1(/)1(, kk

p

BraytonthrContoh Brayton Cycle 5

Contoh 2 Dengan mengasumsikan efisiensi kompresor 80% dan efisiensi

turbin 85%, dengan menggunakan data pada contoh 1,

Tentukan: a). Back work ratio

b). Efisiensi termal

c). Temperatur gas keluar turbin

a. Kerja aktual kompresor

dan turbin ditentukan

menggunakan definisi

efisiensi.

Penyelesaian:


Kompresor:

kgkJkgkJW

WC

sa /20.305

80.0

/16.244

kgkJkgkJWW sTT /83.515)/86.606)(85.0( Turbin:

592.0/83.515

/20.305

,

,

kgkJ

kgkJ

W

Wr

outturb

incomp

bw

Sekarang kompresor mengkonsumsi 59.2% kerja yang

dihasilkan turbin (dari 40.2%). Peningkatan disebabkan

oleh irreversibilitas yang terjadi kompresor dan turbin.


b. Dalam kasus ini, udara akan meninggalkan

kompresor pada temperatur dan enthalpy yang lebih

tinggi dan ditentukan dengan cara,

incompaaincomp WhhhhW ,1212,

kgkJ /)20.30519.300(

)598(/39.605 2 KTkgkJ a

kgkJkgkJhhq ain /58.790/)39.60597.1395(23

kgkJkgkJWWW inoutnet /63.210/)20.30583.515(

%)6.26(266.0/58.790

/63.210

kgkJ

kgkJ

q

W

in

netth Contoh Brayton Cycle 8

Irreversibilitas yang terjadi pada turbin dan kompresor

menyebabkan efisiensi termal dari plant turun dari

42.6% menjadi 26.6%. Ini menunjukkan bahwa

sensitivitas performans dari power plant turbin gas

dipengaruhi oleh efisiensi kompresor dan turbin.

Sehingga desain kompresor dan turbin menjadi

penting.

c. Temperatur keluar turbin ditentukan oleh hubungan

steady flow,

aturbaaaa WhhhhWq ,34433434

= (1395.97 – 515.83)kJ/kg

= 880.14 kJ/kg

Dari Tabel T4a = 853K

0


contoh brayton cycle

Documents