makalah termodinamika dasar - aplikasi termodinamika pada sistem panasbumi

UNIVERSITAS NEGERI MANADO | FISIKA GEOTHERMAL

Aplikasi Termodinamika Dalam Sistem Panas Bumi

TURBIN UAP DAN HEAT

EXCHANGER


Nama Anggota Kelompok

YONATHAN SUROSO

LIANA MASELLA

ATIKA SUMULE

SHEREN ANSUNANU

CHRES LOING

FIDYA ERING

2


Kata Pengantar

Puji syukur patut kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa karena

atas berkat, penyertaan dan bimbinganNya kami dapat menyelesaikan

makalah kami yang berjudul APLIKASI TERMODINAMKA DALAM SISTEM

PANAS BUMI ini dengan baik. Kami juga berterimakasih kepada semua

pihak, baik secara langsung maupun tidak langsung, yang telah membantu

kami dalam menyelesaikan makalah kami.

Makalah ini memuat dan membahas tentang aplikasi atau penerapan

prinsip-prinsip serta konsep-konsep yang terdapat dalam termodinamika

pada sistem panasbumi. Penerapan yang kami bahas pada makalah ini

mengenai instrument atau alat yang menggunakan prinsip termodinamika,

yakni turbin uap dan heat exchanger.

Semoga makalah Termodinamika ini dapat bermanfaat dan dapat

dipergunakan sebagaimana mestinya. Terima kasih.

Penulis

3


Daftar Isi

Halaman Judul.............................................................................................................................1

Nama Anggota Kelompok 2

Kata Pengantar 3

Daftar Isi 4

Aplikasi Termodinamika pada Sistem Panas Bumi

5

4


Aplikasi Termodinamika pada Sistem

Panas Bumi

Keseluruhan proses yang terjadi pada sistem panas bumi tidak lepas

dari konsep-konsep serta prinsip-prinsip yang terdapat dalam

termodinamika, baik cara kerja pada sistem yang ada maupun instrumen-

instrumen yang dipergunakan pada sistem panas bumi.

Prinsip-prinsip termodinamika yang terdapat pada sistem

panasNERbumi mencakup dua hukum termodinamika, yakni:

Hukum Ke-Nol Termodinamika:

5


“Jika sistem A berada pada keadaan setimbang dengan sistem B, dan

sistem B berada pada keadaan setimbang dengan sistem C, maka sistem

A juga berada pada keadaan setimbang dengan sistem C.”

Hukum Kedua Termodinamika:

“Tidak mungkin membuat sebuah mesin kalor yang bekerja dalam suatu

siklus yang semata-mata mengubah energi panas yang diproleh dari

suatu reservoir pada suhu tertentu seluruhnya menjadi usaha mekanik”

SIKLUS BINER

Penerapan prinsip termodinamika pada sistem panasbumi yang

mudah untuk kita pahami adalah sistem pembangkit listrik tenaga

panasbumi (PLTP), yang pada dasarnya adalah membangkitkan arus listrik

dengan mengubah energi kinetik uap panasbumi menjadi energi listrik

untuk keperluan komersial.

Pembangkit listrik tenaga panasbumi (PLTP) memiliki beberapa jenis

pembangkit yang bekerja dalam suatu siklus. Salah satu jenis pembangkit

listrik tenaga panasbumi (PLTP) yang secara eksplisit menerapkan prinsip-

prinsip termodinamika adalah Pembangkit Listrik Tenaga Panasbumi jenis

Binary Cycle atau siklus Biner.

Siklus biner merupakan siklus dalam PLTP yang menggunakan fluida

panasbumi bertemperatur sedang (sekitar 100-200°C) untuk memanasi

6


suatu fluida organik. Uap dari fluida organik inilah yang akan memutar

sudu-sudu turbin sehingga menghasilkan listrik. Jadi fluida panasbumi

tidak dimanfaatkan langsung melainkan hanya panasnya saja yang

diekstraksi, sementara fluidanya sendiri diinjeksikan kembali ke dalam

reservoir.

Dalam siklus biner pada pembangkit listrik tenaga panasbumi,

terdapat dua alat atau instrumen yang secara eksplisit menggunakan

prinsip-prinsip termodinamika, yaitu turbin uap dan alat penukar panas

atau heat exchanger.

TURBIN UAP

Turbin uap merupakan jenis turbin yang digunakan menggerakan

generator untuk membangkitkan energi listrik. Turbin uap digerakkan oleh

fluida uap dengan memanfaatkan energi kinetik yang dimiliki oleh uap.

Ketika fluida mengalir melalui turbin maka kerja akan melawan sudu yang

tertempel pada poros. Sebagai hasilnya, poros berputar dan turbin

menghasilkan kerja. Kerja yang dihasilkan turbin adalah positif karena

dilakukan oleh fluida.

7


Untuk turbin uap, hal-hal penting yang berhubungan dengan

persamaan energi:

1. Q≅ 0. Perpindahan panas pada alat tersebut umumnya kecil jika

dibandingkan dengan kerja poros, kecuali untuk kompresor yang

menggunakan pendinginan intensif, sehingga dapat diabaikan.

2. W ≠0. Semua alat ini melibatkan poros yang berputar. Oleh karena itu

kerja di sini sangatlah penting. Untuk turbin, W menunjukkan output

power.

3. ∆ KE ≅ 0. Perubahan kecepatan pada alat-alat tersebut biasanya sangat

kecil untuk menimbulkan perubahan energi kinetik yang signifikan

(kecuali untuk turbin), sehingga perubahan energi kinetik dianggap

sangat kecil, meskipun untuk turbin, dibandingkan dengan

perubahan enthalpi yang terjadi.

8


4. ∆ PE≅ 0. Pada umumnya alat-alat tersebut bentuknya relatif kecil

sehingga perubahan energi potensial dapat diabaikan.

HEAT EXCHANGER

Heat exchanger atau alat penukar panas adalah sebuah alat dimana

dua aliran fluida saling bertukar panas tanpa keduanya bercampur. Pada

umumnya medium pemanas adalah air yang dipanaskan dan air dingin

sebagai air pendingin (cooling water). Pertukaran panas terjadi karena

adanya kontak baik antara fluida yang terpisah oleh dinding pemisah

maupun yang bercampur kedua fluidanya.

Persamaan konservasi massa pada kondisi steady adalah jumlah rate

massa yang memasuki sistem sama dengan rate massa yang keluar sistem.

Persamaan konservasi energi dari alat penukar panas pada umumnya tidak

9


melibatkan interaksi kerja, energi kinetik dan energi potensial diabaikan

untuk setiap aliran fluida.

Pertukaran panas yang berhubungan dengan alat penukar panas

tergantung bagaimana volume kontrol yang dipilih (batas sistem). Pada

umumnya batas yang dipilih adalah bagian di luar shell, hal tersbut untuk

mencegah pertukaran panas fluida dengan lingkungan.

10

makalah termodinamika dasar - aplikasi termodinamika pada sistem panasbumi

Documents