Journals ITB
JETS Journal of Engineering and Technological Sciences
  1. Home
  2. Archives
  3. Vol 13 (1998) Issue 3
  4. Articles

Analisis Siklus Kombinasi Gas Dan Uap

Published: | Vol 13, Issue 3 (1998)

Authors

Abstract

In general, the gas exits from gas turbine still has a high temperature. To recover its energy, a Rankine cycle is installed to receive thermal input energy from the gas. For each value of pressure ratio of the Brayton cycle, the optimum total efficiency is largely controlled by the pressure and temperature of steam entering turbine and the steam"”air mass flow rate ratio of the system. With the environment, the fluid entering temperature to the turbines, the minimum fluids temperatures difference in heat exchangers, and the quality of steam at the exit of steam turbine as constraints, optimum total efficiency of the system is investigated on this report.

1. PENDAHULUAN

Pada sistem pembangkitan daya turbin gas, gas keluar turbin masih mempunyai temperatur yang cukup tinggi. Salah satu cara memanfaatkan energi gas tersebut ialah dengan memanfaatkan sebuah sistem pembangkitan daya siklus uap yang menggunakan gas tersebut sebagai sumber kalor temperatur tinggi. Penggabungan dua sistem pembangkit daya tersebut, gas dan uap, dinamakan sistem pembangkitan daya kombinasi gas dan uap. Gb. (1) menunjukkan susunan perangkat keras utama sistem pembangkit daya kombinasi gas dan uap. Lambang lambang g<sub>1</sub>, g<sub>2</sub>, g<sub>3</sub>, g<sub>4</sub>, g<sub>5</sub>, g<sub>6</sub> dan g<sub>7</sub>, secara urut, menunjukkan tingkat-tingkat keadaan gas masuk kompresor, ruang bakar, turbin, alat pemanas lanjut, alat penguap, ekonomiser dan cerobong

RB ST T. UAP SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO. SE NO.

Gambar 1. Siklus Kombinasi Gas dan Uap.

Sedangkan lambang-lambang \(u_1\), \(u_2\), \(u_3\), \(u_4\), \(u_5\), dan \(u_6\), secara urut, menyatakan tingkat-tingkat keadaan uap atau air masuk pompa umpan, ekonomiser, alat penguap, alat pemanas lanjut, turbin uap dan kondensor.

Untuk temperatur gas masuk turbin yang sudah dengan menganggap efisiensi-efisiensi politropik untuk kompresor dan turbin gas berharga tetap, temperatur gas keluar turbin hanya tergantung pada besarnya angka perbandingan tekanan sistem pembangkit daya gas. Karena efisiensi sistem pembangkit daya uap sangat ditentukan oleh temperatur sumber kalor temperatur tinggi, dalam bahasan ini adalah gas keluar turbin, maka efisiensi sistem pembangkit daya uap juga tergantung pada besarnya angka perbandingan tekanan sistem pembangkit daya Selain tergantung pada besarnya gas. perbandingan tekanan sistem pembangkit daya gas, efisiensi sistem pembangkit daya uap juga masih tergantung pada besarnya tekanan uap masuk turbin dan laju aliran massanya. Yang menarik perhatian adalah memilih berapa besarnya tekanan dan temperatur uap masuk turbin serta laju aliran massa uap, sehingga diperoleh efisiensi siklus pembangkit daya kombinasi yang optimum untuk setiap harga perbandingan tekanan sistem pembangkit daya gas.

Untuk dapat memilih tekanan dan temperatur uap masuk turbin dan laju aliran massa, dilakukan perhitungan iterasi dengan peubah laju aliran massa uap pada setiap tekanan pembangkit uap dan angka

perbandingan tekanan sistem pembangkit daya gas. Perhitungan iterasi tersebut dilaksanakan dengan syarat-syarat yang lazim diberlakukan pada rancangan sistem pembangkit daya gas dan uap dan akan dibahas pada bab berikut.

2. PERSAMAAN-PERSAMAAN PERHITUNGAN PRESTASI DAUR GABUNGAN

Perhitungan laju perpindahan kalor dilakukan dengan basis setiap satu satuan laju aliran massa gas ("kg/s"). Dengan demikian maka laju aliran massa uap atau air pada sistem pembangkit tenaga uap menyatakan laju aliran massa uap per satu satuan laju aliran massa gas. Karena pada umumnya perbandingan massa bahan bakar-udara pada sistem siklus gas cukup kecil, pada bahasan yang dilakukan, massa bahan bakar diabaikan.

Persamaan-persamaan yang digunakan untuk menghitung besaran-besaran pada siklus gas adalah sebagai berikut:

\[T_{g2} = T_{g1} \left\{ 1 + \left| (r)^{(k_{gc}-1)/k_{gc}} - 1 \right| / \eta_{gc} \right\}\] (1)

\[T_{g4} = T_{g3} \left\{ 1 - \eta_{gt} \left[ (r)^{(k_{gt} - 1)/k_{gt}} - 1 \right] \right\}\] (2)

\[w_{ng} = c_{pgt} (T_{g3} - T_{g4}) - c_{pgc} (T_{g2} - T_{g1})\] (3)

\[E_{dg} = [\bar{c}_{pgt} (T_{g3} - T_{g4}) - \bar{c}_{pgc} (T_{g2} - T_{g1})] x\]

\[1/[(\bar{c}_{pgr}[T_{g3} - T_{g2}])]\] (4)

\[q_{g47} = c_{pgh} (T_{g4} - T_{g7})\] (5)

Panas jenis tekanan tetap \((c_p)\) dan konstanta (k) gas diambil pada temperatur rata-rata antara sisi masuk dan sisi keluar setiap alat yang bersangkutan. Lambanglambang \(c_{pgr}\) dan \(c_{pgh}\), masing-masing, menyatakan panas jenis tekanan tetap rata-rata gas pada ruang bakar dan pembangkit uap kalor bekas (heat recovery steam generator).

Persamaan-persamaan yang digunakan untuk menghitung besaran-besaran pada siklus uap dan siklus kombinasi adalah sebagai berikut:

\[h_{n2s} = h_{n1} + v_{n1} (p_{n2} - p_{n1})\] (6)

\[h_{u2} = h_{u1} + (h_{u2s} - h_{u1}) / \eta_{up}\] (7)

\[Q_{n25} = q_{g47} (8)\]

\[Q_{n23} = M_n (h_{n3} - h_{n2})\] (9)

\[T_{n6} = T_{n7} + Q_{n23} / c_{nn}\] (10)

\[h_{n5} = h_{n2} + Q_{n25}/M_n \tag{11}\]

Regresi tabel uap

\[T_{u5} = \varphi_1 \left( h_{u5} \right)_p \tag{12}\]

\[s_{u5} = \varphi_2 \left( h_{u5} \right)_p \tag{13}\]

\[\Delta T_{\min} = T_{g6} - T_{n3} \tag{14}\]

\[\Delta T_{\min 2} = T_{g4} - T_{u5} \tag{15}\]

\[Q_{n34} = M_n (h_{n4} - h_{n3})\] (16)

\[x_{u6s} = (s_{u5} - s_{u1}) / (s_{u7} - s_{u1})\] (17)

\[h_{u6s} = h_{u1} + x_{u6s} (h_{u7} - h_{u1})\] (18)

\[h_{u6} = h_{u5} - \eta_{ut} (h_{u5} - h_{u6s})\] (19)

\[X_{n6} = (h_{n6} - h_{n1}) / (h_{n7} - h_{n1})\] (20)

\[W_{nu} = M_{u} \{ (h_{u5} - h_{u6}) - (h_{u2} - h_{u1}) \}\] (21)

\[\mathbf{E}_{4n} = \mathbf{W}_{nn} / \mathbf{Q}_{n25} \tag{22}\]

\[W_{mod} = W_{nn} + W_{mn} \tag{23}\]

\[\mathbf{E}_{\text{tot}} = \mathbf{W}_{\text{ntot}} / \mathbf{q}_{\text{g23}} \tag{24}\]

subskrip \(u_7\) menyatakan tingkat keadaan uap jenuh pada tekanan kondensor.

Besaran-besaran yang digunakan sebagai masukan pada perhitungan prestasi siklus kombinasi adalah sebagai berikut:

\[c_{pgc} = 1,0345 \text{ kJ/kgK}, c_{pgt} = 1,1628 \text{ kJ/kgK}\]

\[\overline{k}_{ec} = 1.3847\], \(\overline{k}_{et} = 1.3250\) (m 1)

\[c_{\text{ner}} = 1.1628 \text{ kJ/kgK}\] (m 2)

\[c_{pgh} = 1,0687 \text{ kJ/kgK}\] (m 3)

\[T_{g1} = 306 \text{ K}\] (m 4)

\[T_{o3} = 1473 \text{ K}\] (m 5)

\[T_{o7} = 443 \text{ K}\] (m 6)

\[\eta_{ec} = 0.88 \text{ dan } \eta_{et} = 0.90\] (m 7)

\[\eta_{uv} = 0.80 \text{ dan } \eta_{ut} = 0.85\] (m 8)

\[T_{u5max} = 823 \text{ K}\] (m 9)

\[x_{6min} = 0.88 \text{ dan } x_{6max} = 0.99\] (m 10)

\[\Delta T_{\min 1} = \Delta T_{\min 2} = 10 \,\mathrm{K} \tag{m 11}\]

Tingkat keadaan H<sub>2</sub>O jenuh pada kondensor

\[p_{n1} = 8,6464 \text{ kPa } T_{n1} = 316 \text{ K}\] (m 12)

\[v_{n1} = 0.001009 \text{ m}^3/\text{kg}\] (m 13)

\[h_{n1} = 180,05 \text{ kJ/kg}\] (m 14)

\[h_{n7} = 2578,7 \text{ kJ/kg}\] (m 15)

\[s_{a1} = 0.61216 \text{ kJ/kgK}\] (m 16)

\[s_{u7} = 8,1993 \text{ kJ/kgK}\] (m 17)

(m...): menyatakan persamaan masukan

3. SYARAT-SYARAT BATAS

Semakin tinggi temperatur fluida masuk turbin, baik untuk gas maupun uap, efisiensi siklus semakin meningkat. Tetapi dengan mengingat teknologi bahan sampai saat ini, temperatur fluida masuk turbin harus dibatasi. Pada bahasan ini, seperti pada lazimnya, temperatur gas dan uap, masing-masing, dibatasi sampai dengan 1273 K dan 823 K.

Untuk menghindari dimensi ekonomiser, alat penguap dan alat pemanas lanjut yang terlalu besar, perbedaan temperatur terkecil antara gas dan uap atau air pada masing-masing alat, seperti lazimnya, dijaga jangan sampai kurang dari 10 K. Lihat Gb. (2).

Perbedaan temperatur terkecil mungkin terjadi pada sisi keluar ekonomiser (\(\Delta T_{min1}\)) atau pada sisi keluar alat pemanas lanjut (\(\Delta T_{min2}\)).

3

Gambar 2. Distribusi Temperatur Gas dan Uap/Air.

5

Gambar 3. Batas-Batas Ekspansi Uap.

Operasi turbin uap, selain dibatasi oleh bahan juga dibatasi oleh kualitas uap keluar turbin. Untuk tekanan yang sudah tertentu, kualitas uap keluar turbin akan meningkat dengan semakin bertambah tingginya temperatur uap masuk turbin. Temperatur uap masuk turbin harus masih menjamin bahwa uan keluar turbin tidak berada dalam tingkat keadaan panas lanjut. Bila hal tersebut terjadi, selain beban pendinginan per "kg" uap menjadi lebih besar, angka konveksi termal juga menjadi lebih kecil sehingga ukuran kondensor menjadi lebih besar dan tidak dapat diterima secara ekonomi. Seperti pada lazimnya, kualitas uap maksimum pada waktu keluar turbin dibatasi sampai dengan 0,99. Temperatur uap masuk turbin juga harus menjamin bahwa kualitas uap keluar turbin tidak terlalu rendah. Untuk menjamin bahwa umur sudu turbin masih dalam batas kewajaran, seperti lazimnya, kualitas uap minimum pada waktu keluar turbin dibatasi sampai dengan 0,88. Rentang ekspansi uap yang memenuhi persyaratan-persyaratan temperatur masuk turbin maksimum, kualitas uap

maksimum keluar turbin dan kualitas uap minimum keluar turbin dinyatakan dengan daerah bertitik-titik pada Gb. (3).

Efisiensi turbin uap akan semakin meningkat dengan semakin rendahnya temperatur pengembunan uap di kondensor. Sedangkan temperatur kondensor ditentukan oleh temperatur air pendingin yang ada di lingkungan sekitar. Dengan menganggap temperatur air pendingin 306 K dan perbedaan temperatur minimum antara uap dan air pendingin sebesar 10 K, maka temperatur pengembunan uap adalah 316 K. Temperatur tersebut berkaitan dengan tekanan jenuh sebesar 0,086464 bar.

4. PERHITUNGAN PRESTASI SIKLUS KOMBINASI

Perhitungan untuk memilih efisiensi pembangkit daya siklus kombinasi yang optimal dengan angka perbandingan tekanan yang beragam dilakukan dengan iterasi harga laju aliran massa uap, tekanan pembangkit uap dan harga angka perbandingan kompresi siklus gas. Langkah-langkah tersebut dijelaskan dengan diagram alir program pada Gb. (4a) dan Gb. (4b). Urutan langkah tersebut dijelaskan sebagai berikut:

1. Memasukkan data

  • udara sekitar (Tgl)
  • sifat-sifat H<sub>2</sub>O tingkat keadaan jenuh pada temperatur 316 K. Sifat-sifat tersebut adalah p<sub>u1</sub>, v<sub>u1</sub>, h<sub>u1</sub>, s<sub>u1</sub>, h<sub>u7</sub> dan s<sub>u7</sub>.
  • temperatur gas masuk turbin \(T_{g3} = 1473 \text{ K}\)
  • harga-harga c<sub>pgc</sub>, k<sub>gc</sub>, c<sub>pgr</sub>, c<sub>pgr</sub>, k<sub>gt</sub> dan c<sub>pgh</sub> rata-rata antara temperatur 300 K dan 1473 K.
  • 2. Memilih harga r awal kemudian melakukan perhitungan \(q_{g23}\), \(T_{g4}\), \(w_{ng}\) dan \(q_{g47}\).
  • 3. Memilih harga pa awal.
  • 4. Memasukkan harga-harga \(T_{u3}\), \(T_{u4}\), \(h_{u3}\) dan \(h_{u4}\) untuk setiap \(p_u\) yang bersangkutan.
  • 5. Memasukkan konstanta-konstanta persamaan regresi \(T_{u5} = \phi_{1p} (h_{u5})\) dan \(s_{u5} = \phi_{2p} (h_{u5})\) pada daerah panas lanjut untuk setiap harga \(p_u\) yang bersangkutan.
  • Menghitung h<sub>2u</sub>.
  • 7. Memilih M<sub>u</sub> awal.
  • 8. Menghitung \(T_{g6}\) dan \(\Delta T_{min1}\).
  • Mengetes kondisi \( \Delta T_{min1} \) apakah lebih kecil dari pada 10 K. Bila benar, ganti M<sub>u</sub> dengan harga yang baru dan lebih besar kemudian kembali kelangkah (8). Bila tidak, lanjutkan perhitungan.
  • 10. Menghitung \(h_{u5}\) dan mengetes apakah \(h_{u5}\) lebih kecil dari pada \(h_{u4}\). Bila \(h_{u5} < h_{u4}\), dan bila loop pernah terlaksana catat r, \(p_{u}\), \(M_{u}\), \(x_{u6}\), \(\Delta T_{min1}\), \(\Delta T_{min2}\), \(E_{du}\) dan \(E_{tot}\) kemudian ganti \(p_{u}\) dengan harga yang baru dan lebih besar kemudian kembali kelangkah (4). Bila loop belum terlaksana, \(p_{u}\) langsung diganti dengan \(p_{u}\) yang baru dan lebih besar, kemudian kembali ke langkah (4). Bila \(h_{u5} > h_{u4}\) lanjutkan perhitungan.
  • 11. Menghitung Tu5 dan su5.
  • Mengetes apakah T<sub>us</sub> lebih besar dari 823 K. Bila benar ganti M<sub>u</sub> dengan harga yang baru dan lebih besar kemudian kembali kelangkah (8). Bila tidak, perhitungan dilanjutkan.
0

Gambar 4a. Digram Alir Program Utama.

Gambar 4b. Diagram Alir Program Subroutine 500.

  • 13. Menghitung \(\Delta T_{min2}\) kemudian mengetes kondisi apakah \(\Delta T_{min2}\) lebih kecil dari pada 10 K. Bila benar, ganti M<sub>u</sub> dengan harga yang baru dan lebih besar kemudian kembali kelangkah (8). Bila tidak, perhitungan dilanjutkan.
  • Menghitung h<sub>u6</sub> dan x<sub>u6</sub> kemudian mengetes apakah kondisi x<sub>u6</sub> lebih besar dari pada 0,99. Bila benar, ganti M<sub>u</sub> dengan harga yang baru dan lebih besar kemudian kembali kelangkah (8). Bila tidak, perhitungan dilanjutkan.
  • 15. Mengetes apakah kondisi \(x_{u6}\) lebih kecil dari pada 0,88. Bila \(x_{u6} < 0,88\), dan bila loop pernah terlaksana catat harga-harga r, \(p_u\), \(M_{u5}\), \(x_{u6}\), \(\Delta T_{min1}\), \(\Delta T_{min2}\), \(E_{du}\) dan \(E_{dg}\) kemudian ganti \(p_u\) dengan harga yang baru dan lebih besar kemudian kembali kelangkah (4). Bila loop belum pernah terlaksana, \(p_u\) langsung diganti dengan \(p_u\) yang baru dan lebih besar, kemudian kembali kelangkah (4). Bila \(x_{u6} > 0,88\), perhitungan dilanjutkan.
  • 16. Menghitung wun, Edu dan Etot.
  • 17. Bandingkan \(E_{tot}\) dengan \(M_u\) yang baru \((E_{totb})\) terhadap \(E_{tot}\) dengan \(M_u\) sebelumnya \((E_{tot})\). Bila \(E_{totb} > E_{totl}\), ganti \(E_{totl}\) dengan \(E_{totb}\). Demikian juga untuk besaran-besaran \(M_u\), \(x_{u6}\), \(\Delta T_{min1}\), \(\Delta T_{min2}\) dan \(E_{du}\). Bila \(E_{totb} < E_{totl}\), catat \(M_u\), \(x_{u6}\), \(\Delta T_{min1}\), \(\Delta T_{min2}\), \(E_{du}\) dan \(E_{totl}\) kemudian ganti \(P_u\) dengan harga yang baru dan lebih besar kemudian kembali kelangkah (4).
  • 18. Bila p = 60 bar, kembali ke langkah (2) dengan harga r yang baru dan lebih besar.
  • Mengetes apakah r < 60. Bila benar, langkah 2 diulangi dengan harga r yang baru. Bila tidak, perhitungan dihentikan.

5. ANALISIS HASIL PERHITUNGAN

Dari perhitungan yang telah dilakukan didapatkan gejala-gejala sebagai berikut:

  • 1. Pada harga-harga r dan p<sub>u</sub> yang sudah tertentu efisiensi total semakin turun dengan semakin bertambahnya laju aliran massa uap. Harga M<sub>u</sub> yang semakin membesar menyebabkan T<sub>u5</sub> semakin turun sehingga menyebabkan ΔT<sub>min2</sub> semakin besar. Karena T<sub>g7</sub> telah ditetapkan, semakin besarnya M<sub>u</sub> menuntut, karena kalor yang dipindahkan di ekonomiser semakin besar, harga T<sub>g6</sub> yang semakin tinggi. Hal tersebut menyebabkan ΔT<sub>min1</sub> juga semakin besar. Dengan semakin besarnya ΔT<sub>min1</sub> dan ΔT<sub>min2</sub> menyébabkan irreversibilitas semakin besar sehingga efisiensi siklus uap semakin turun. Karena efisiensi siklus gas tetap, maka dengan semakin turunnya efisiensi siklus uap, efisiensi gabungan menjadi semakin turun.
  • Untuk harga p<sub>u</sub> yang sudah tertentu, semakin meningkatnya T<sub>u5</sub> menyebabkan harga x<sub>6</sub> semakin meningkat. Oleh karena hal tersebut, persyaratan x<sub>6</sub> ≤ 0,99 semakin berperan dengan semakin membesarnya M<sub>u</sub> dan terutama untuk harga-harga p<sub>u</sub> yang rendah.

  • 3. Untuk harga r yang sudah tertentu, efisiensi total maksimum semakin meningkat dengan semakin meningkatnya p<sub>u</sub>. Harga M<sub>u</sub> yang berkaitan dengan efisiensi total maksimum pada setiap harga p<sub>u</sub> harganya semakin kecil. Dengan harga p<sub>u</sub> yang semakin tinggi dan M<sub>u</sub> yang semakin kecil, menyebabkan harga-harga T<sub>us</sub> semakin naik, T<sub>us</sub> semakin naik tetapi T<sub>g6</sub> semakin turun. Dengan demikian irreversibilitas semakin turun, efisiensi siklus uap meningkat sehingga efisiensi total maksimum siklus kombinasi menjadi semakin meningkat.
  • 4. Untuk harga-harga r dan p<sub>u</sub> yang semakin tinggi, persyaratan-persyaratan yang dikenakan pada ΔT<sub>min1</sub> dan x<sub>6min</sub> menjadi semakin peka dan sebaliknya x<sub>6maks</sub> menjadi semakin kurang peka. Untuk harga r yang semakin tinggi, harga T<sub>g4</sub> menjadi semakin turun (T<sub>g3</sub> tetap). Sedangkan untuk harga p<sub>u</sub> yang semakin tinggi, harga T<sub>u3</sub> juga semakin tinggi, sehingga ΔT<sub>min1</sub> semakin kecil. Dengan semakin turunnya T<sub>g4</sub>, T<sub>u5</sub> juga semakin turun sehingga tingkat keadaan uap keluar turbin semakin menjauhi daerah panas lanjut sehingga persyaratan x<sub>6meks</sub> menjadi kurang peka dan persyaratan x<sub>6min</sub> menjadi lebih peka.

6. KESIMPULAN

Dari hasil perhitungan yang telah dilakukan dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut:

  • 1. Efisiensi total siklus kombinasi tergantung kuat pada r, pu, Tus dan Mu.
  • Untuk harga r dan p<sub>u</sub> yang sudah tertentu efisiensi total semakin turun dengan bertambah besarnya M<sub>u</sub>.
  • Untuk harga r yang sudah tertentu efisiensi total maksimum meningkat dengan semakin meningkatnya p<sub>u</sub> dan disertai dengan M<sub>u</sub> yang semakin kecil.
  • 4. Untuk harga pu yang sama efisiensi siklus uap semakin turun dengan semakin meningkatnya r. Tetapi sebaliknya efisiensi siklus gas semakin naik. Ternyata peningkatan efisiensi siklus gas lebih kuat dari pada penurunan efisiensi siklus uap, sehingga efisiensi total siklus kombinasi tetap semakin meningkat.

DAFTAR NOTASI

  • c<sub>p</sub> : panas jenis tekanan tetap gas
  • É : efisiensi siklus
  • h : enthalpi
  • p : tekanan
  • q : energi kalor spesifik
  • Q : energi kalor
  • r : perbandingan tekanan siklus gas
  • s : entropi
  • T : temperatur
  • v : volume spesifik
  • w : energi kerja spesifik
  • W : energi kerja
X: kualitas uapgl: tingkat keadaan gas masuk kompresor
η: efisiensi isentropikg2: tingkat keadaan gas masuk ruang bakar
\(\phi_{p}\): fungsi regresi isobarikg3: tingkat keadaan gas masuk turbin
••g4: tingkat keadaan gas masuk alat pemanas lanjut
ల.: tingkat keadaan gas masuk alat penguap
gó
gó		: tingkat keadaan gas masuk ekonomiser
CTIDSKRIPg7: tingkat keadaan gas masuk cerobong
SUDSKRIPr .: ruang bakar
. 1tot: total
¢: kompresorul: tingkat keadaan H2O masuk pompa
d: siklus112: tingkat keadaan H2O masuk ekonomiser
8: gas123: tingkat keadaan H2O masuk alat penguap
h: pembangkit uap kalor bekas114: tingkat keadaan H2O masuk alat pemanas
(heat recovery steam boiler)67lanjut
p: pompau5: tingkat keadaan H2O masuk turbin
n: netto_: tingkat keadaan H2O masuk kondensor
В: proses isentropikນ6
: tingkat keadaan uap jenuh H2O pada
t: turbinu7kondensor
: H2OKUHUCHSUI
1

Gambar 5. Efisiensi Total Maksimum Sebagai Fungsi Tekanan.

Tabel 1. Efisiensi Total Maksimum Pada Beberapa Harga Perbandingan Tekanan dan Tekanan Pembangkit Uap.

\(r/T_{\rm gd}/E_{\rm dg}\)paMa¥6TusΔTmin]ΔTmin2EdeEtot max
**100,1680,987720,081,4223,30,2550,439
200,1590,987806,665,6136,70,2960,460
8 / 934,3 / 0,304300,1580,971819,658,0123,80,3110,469
400,1590,952815,953,8127,50,3200,473
500,1590,941815,850,0127,50,3280,477
600,1590,932821,647,0121,70,3340,481

(dilanjutkan)

Tabel 1. (lanjutan).

r/Tet/EdsPeM.T7 -TT 4=T ==T
AVA.X6Te5ΔTminΔΤEEtet max
•100,1600,989723,577,0197,10,2560,448
200,1510,990814,460,2106,20,2970,469
9/920,7/0,315300,1510,970818,052,6102,60,3110,476
400,1520,951813,947,9106,70,3200,481
1500,1520,940813,943,7106,70,3270,485
600,1520,931819,840,2100,80,3340,488
100,1540,986717,873,8183,20,2550,454
10 / 000 0 / 0 204200,1450,989812,056,188,90,2960,476
10 / 900,9 / 0,324300,1450,969815,748,085,30,3100.483
400,1450,955821,042,079,90,3210,488
50
60		0,1450,944820,837,380,10,3280,492
0,1460,930817,234,583,70,3330,494
100,1480,987719,270,5164,30,2550,461
11 / 883,5 / 0,332200,1400,987806,552,777,00,2960,481
11 / 663,3 / 0,332300,1390,972820,743,3562,80,3110,489
140
50		0,1400,952815,837,867,70,3200,495
600,1400,941815,732,867,80,3280,497
100,1400,932821,628,761,90,3340,500
110,1430,986716,967,8151,00,2550,466
12 / 868,0 / 0,33920
30		0,135
0,134		0,987807,249,360,80,2960,486
127 000,0 7 0,339400,1340,972821,839,546,20,3110,494
500,1350,953816,333,651,40,3200,498
600,1350,933816,3
822,2		28,351,60,3280,502
100,1260,988722,423,945,80,3340,505
į200,1200,984799,858,6
39,1		96,40,2560,481
16/818,9/0,359300,1200,964803,828,719,10,2950,499
400,1210,944797,721,715,1
21,2		0,3090,506
500,1210,933798,215,620,70,3170,510
600,1210,924804,210,520,7
14,7		0,325
0,332		0,514
100,1140,989722,652,260,60,3320,517
200,1110,969767,633,015,50,2900,489
0,505
20/783,1/0,370300,1110,949772,421,710,70,2900,512
400,1120,928766,414,116,70,3130,516
500,1150,899734,010,249,10,3160,518
60•***4
100,1030,986717,646,031,60,2550,495
200,1020,955738,626,910,60,2860,493
25/749,2/0,378300,1030,928730,913,518,60,2990,509
400,1080,881677,810,8į
50****71,50,3020,516
60•••
100,0951*
. }0,980704,541,718,40,2530,496
30/772 0/0 201200,0950,942712,322,110,60,2820,509
30/722,9/0,381300,0960,915704,910,718,00,2950,515
407* |* |* |* |** |
150** |* |* |•••
60•** |**_*• |

(*) : tidak memenuhi salah satu atau lebih syarat-syarat yang diberikan. Satuan : r (-), T (K), E (-), \(M_u\) (kg uap/kg gas), x (-)

Tabel 2. Hasil Perhitungan dengan Persyaratan-Persyaratan yang Tidak Diberlakukan pada r = 20,0 dan Tekanan Pembangkit Uap 60,0 bar.

M,I.sàeTasΔīΔTErbEEset
0,0971,0043934,7981,2-12,5-198,10,3700,356-
0,0980,9973896,5965,1-11,6-182,00,3700,354-
0,0990,9913859,0949,3-10,6-166,20,3700,352-
0,1000,9843822,3933,9-9,7-150,80,3700,350-
0,1010,9773786,3918,9-8,7-135,80,3700,347-
0,1020,9713751,1904,1-7,7-121,00,3700,345-
0,1030,9643716,5$39,$-6,8-106,70,3700,343- 1
0,1040,9583682,5875,7-5,8-92,66,3700,341
0,1050.9523649,2862,0-4,9-78,90,3700,340-
0,1060,9453616,6848,6-3,9-65,50,3700.338-
0,1070,9393584,5835,5-2,9-52.40,3700,336
0,1080,9333553,1822,7-2,0-39,60,3700,334
0,1090,9273522,2$10,2-1,0-27,10,3700,332-
0,1100,9213491,9798,0-0,1-14,80,3700,331-
0,1110.9153462,1786,00,9-2,90,3700.329- 1
0,1120,9083432,9· 774,41,98,70,3700,327
0,1130,9033404,2763,02,820,10,3700,326- 1
0,1140,8973376,0751,93,831,20,3700,324- 1
0,1150,8913348,2741,04,742,10,3700,323-
0,1160,8853321,0730,45,752,70,3700,322-
. 0,1170,8793294,2720,06,763,10,3700,320-
0,1180,8733267,9709,97,673,20,3700,319- 1
0,1190,8673242,0700,08,683,10,3700,318-
0,1200,8623216,5690,49,592,70,3700,316-
0,1210,8563191,5680,910,5102,20,3700,315
0,1220,8503166,9671,711,5111,40,3700,314-
0,1230,8453142,7662,712,4120,40,3700,313-

(-): Tidak tercatat karena tidak memenuhi salah satu atau lebih syarat batas berikut: \(0.88 \le x_6 \le 0.99\), \(h_{u5} > 2784,3\) k.J/kg, \(T_{u5} \le 823\) K, \(\Delta T_{min1} = \Delta T_{min2} \ge 10\) K.

References

  1. M.M. El Wakil, "Power Plant Technology" , Mc-Graw Hill Book Company, New York, 1985.
  2. J.B. Stout et al, "A Large Combined Gas Turbine - Steam Turbine Generating Unit" , Proceeding of the American Power Conference, Chicago, Illinois Institute of Technology, 1962.
  3. A Hansson, "The 300MW Combined Cycle and 20MW1GSC Project in Barsebeck" , 3rd International Symposium on Turbo Machinery, Combined Cycle Technologies and Cogeneration, 1989.