1. Anda baru bekerja di perusahaan konsultan. Pekerjaan pertama yang dilakukan adalah menyelidiki kelayakan penggunaan tenaga panas bumi. Di suatu daerah pegunungan tersedia sumber uap panas bertekanan rendah yang sangat berlimpah sehingga berpotensi menghasilkan energi listrik beberapa ratus MW bila dapat dibuah alat yang tepat. DIusulkan untuk menggunakan siklus power plant dengan menggunakan working fluid tetrafluoroethane (HFC-134a) dengan rute seperti gambar dibawah ini. Di sekitar lokasi juga tersedia air dingin dalam jumlah berlimpah (ingat ini di pegunungan). HFC -134a cair jenuh keluar kondensor pada suhu 21oC dipompa hingga mencapai tekanan 400 psia lalu dialirkan ke boiler dan keluar sebagai superheated vapor. Uap HFC-134a diekspansikan pada tubrin. Sebagai pilot plant akan dibuat sebuah power plant dengan kapasitas 2 MW (output bersih, dikurangi daya untuk pompa). Efisiensi turbin 85% disbanding isentropis dan efisiensi pompa adalah 90%.A. Berapakah tekanan keluar turbin yang saudara rekomendasikan?Uap air

400 psia, 220 oF

Pompa

Turbin

Cair jenuh21oC

Air pendingin

Gambar.. Siklus uap panas

Gambar . Diagram T vs S Siklus RankineBerdasarkan diagram Suhu vs Entropi pada siklus Rankine, proses kondensasi terjadi pada tekanan yang sama atau isobarik, sehingga dengan mengasumsikan bahwa fase keluaran dari condenser sebagai cairan jenuh (saturated liquid), maka didapatkan tekanan keluar dari turbin dengan tabel saturated refrigerant-134a, sebagai berikut:

Sehingga didapatkan tekanan keluar turbin yang direkomendasikan sebesar P2=85,67 psia

B. Tentukanlah jumlah working fluid yang disirkulasikan per jam.Untuk mendapatkan nilai laju alir massa, maka diperlukan melengkapi informasi dari tiap keadaan pada proses, sebagai berikut: Keadaan 1 (Memasuki pump) H1 = 79 kj/kgP1 = 85 psiaT1 = 70 oFKeadaan fase: Saturated Liquid Keadaan 2 (Memasuki boiler) H2 = 81.15 kj/kgP2 = 400 psiaT2 = 70 oFKeadaan fase : Subcooled Liquid Keadaan 3 (Memasuki turbin) H3 = 316.05 kj/kgP3 = 400 psiaT3 = 220 oFS3 = 0.235Keadaan fase : Superheated Steam Keadaan 4 (memasuki condenser)H4 = 260.921P4 = P1 = 85 psiaT4 = T1 = 70 oFS4 = S3 = 0.235 (mendekati)Keadaan fase : Saturated steamDengan membuat asumsi waktu selama proses sebesar 1 sekon, sehingga Wnet = 2000 kj. Sehingga jumlah working fluid yang disirkulasi per jamnya adalah sebagai berikut:

Jumlah working fluid dalam 1 sekon adalah sebanyak 44,519 kg, untuk menjari jumlah per jamnya adalah sebagai berikut:

Sehingga working fluid per jamnya adalah sebanyak 160268,4 kg/jam.