siklus brayton pada turbin gas
TRANSCRIPT
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 : Proses kompresi isentropik di dalam kompresor.
2 – 3 : Proses pemasukan kalor pada tekanan konstan di dalam ruang bakar.
3 – 4 : Proses ekspansi adiabatis pada turbin.
4 – 1 : 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 digunakanFluida udara dianggap sebagai gas idealKenaikan temperatur pada pembakaran diperoleh dari luar (tidak langsung)
Proses-proses pada siklus brayton udara standar :
Proses 1-2 : Kompresi IsentropikProses 2-3 : Pemasukan panas pada tekanan konstan (isobarik)Proses 3-4 : Ekspansi isentropikProses 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 = (Wturbin / m – Wcompressor / 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”…
η = 1 – 1 / rp(k-1)/k
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
T4/T3 = (P1 / P2)(k-1)/k
T2/T1 = (P2 / P1)(k-1)/k
rp = P2 / P1 = (T2 / T1)k/(k-1)
Sehingga persamaan daya efektif siklus menjadi…
Wcycle = cp T1 (T3/T1 – 1/(rp)(k-1)/k * T3/T1 – (rp)(k-1)/k + 1)
Wcycle / cp T1 = T3/T1 (1 – 1/(rp)(k-1)/k) – (rp(k-1)/k – 1)
(Setelah ngerjain tugas Mesin Konversi Energi, sumber: beberapa file pdf dan buku termo Moran n Shaparo)
