Laporan Tugas 1 SPTU

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNGFakultas Teknik Mesin dan DirgantaraProgram Studi Teknik Mesin2015

MS4030 Sistem Pembangkit Tenaga UapSemester I 2015-2016

Laporan Tugas

Analisis Sistem Pembangkit Tenaga Uap N-200 16.8

Beijing Beizhong Turbine Factory

Oleh :

M Iqbal Abdi T

13112088

Pengantar

Segala Puji bagi Allah SWT atas segala rahmat dan karunia-Nya yang diberikan kepada penulis sehingga bisa merampungkan laporan tugas MS 4030 Sistem Pembangkit Tenaga Uap di Program Studi Teknik Mesin ITB. Shalawat dan salam juga disampaikan kepada baginda Rasulullah SAW.

Terima kasih juga disampaikan pada bapak Toto Hardianto dan bapak Hendi Rianto sebagai dosen pengajar mata kuliah SPTU yang telah membimbing dan mengarahkan penulis dalam penulisan laporan ini. Terima kasih juga disampaikan kepada teman-teman seperjuangan yang juga mengambil mata kuliah SPTU.

Ringkasan

Pada laporan ini akan dipaparkan mengenai perhitungan termodinamika pada suatu desain PLTU di daerah Beijing, China. PLTU yang dipaparkan menggunakan tiga stage turbin, High Pressure, Intermediate Pressure dan Low Pressure Turbine. Desain PLTU ini juga memiliki 6 Close feedwater heater dan 1 deaerator.

Data yang dipaparkan antara lain tingkat keadaan tiap state yang dilalui oleh fluida kerja, daya input yang dibutuhkan, kalor yang dibutuhkan, daya yang dihasilkan dan kalor yang dikeluarkan ke lingkungan. Dari data-data tersebut, kemudian dihitung efisiensi dari system PLTU yang dianalisis.

1

Nilai :

Daftar Isi

Pengantar..............................................................................................................................................1

Ringkasan..............................................................................................................................................1

Daftar Notasi.........................................................................................................................................2

Daftar Gambar.......................................................................................................................................3

Daftar Tabel...........................................................................................................................................3

Motivasi.................................................................................................................................................3

Objektif..................................................................................................................................................4

Lingkup..................................................................................................................................................4

Pemodelan dan Perumusan...................................................................................................................4

Turbin HP...........................................................................................................................................5

Turbin IP............................................................................................................................................6

Turbin LP............................................................................................................................................7

Kodensor...........................................................................................................................................8

Pompa...............................................................................................................................................9

Close Feedwater Heater....................................................................................................................9

Deaerator........................................................................................................................................10

Feedwater Turbin dan Pompa.........................................................................................................11

Steam Generator dan Reheater.......................................................................................................12

Hasil dan diskusi..................................................................................................................................13

Kesimpulan..........................................................................................................................................13

Pustaka................................................................................................................................................13

2

Daftar Notasi

T = Temperatur G = laju aliran massaP = Tekanan ɳs = Efisiensi isentropikh = Entalpi W = Kerjas = Entropi Q = Panas/kalor

Daftar Gambar

Gambar 1 : Gambar system KeseluruhanGambar 2 : Skema Turbin HPGambar 3 : Diagram T-s Turbin HPGambar 4 : Skema Turbin IPGambar 5 : Diagram T-s Turbin IPGambar 6 : Skema Turbin LPGambar 7 : Diagram T-s Turbin LPGambar 8 : Skema KondensorGambar 9 : Diagram T-s KondensorGambar 10 : Skema PompaGambar 11 : Diagram T-s PompaGambar 12 : Skema Closed Feedwater HeaterGambar 13 : Diagram T-s Closed Feedwater HeaterGambar 14 : Skema DeaeratorGambar 15 : Diagram T-s DeaeratorGambar 16 : Skema Pompa dan Feedwater TurbineGambar 17 : Diagram T-s Pompa dan Feedwater TurbineGambar 18 : Skema BoilerGambar 19 : Diagram T-s Boiler

Daftar Tabel

Tabel 1 : Tabel tingkat keadaan system

Motivasi

Pembangkit listrik tenaga uap adalah pembangkit yang mengandalkan putaran turbin untuk memutar generator sehingga bisa menghasilkan tenaga listrik. Putaran turbin dihasilkan dengan mengalirkan uap air bertekanan tinggi dan telah dipanaskan pada sudu-sudu turbin.

Komponen utama dari pembangkit listrik tenaga uap adalah boiler, turbin uap, kondensor dan pompa. Pada system yang advance, ditambahkan beberapa komponen lain yang ditujukan untuk meningkatkan daya yang dihasilkan maupun meningkatkan efisiensi dari system pembangkit. Beberapa komponen tambahan tersebut antara lain open/closed feedwater heater dan reheater, sebagaimana yang digunakan pada pembangkit listrik di Beijing, China. Pengunaan komponen tambahan tersebut meningkatkan daya dan efisiensi

3

yang bisa dihasilkan system dibandingkan jika hanya menggunakan komponen komponen utama dari system pembangkit tenaga uap.

Objektif

Tujuan dari penulisan laporan antara lain :

Menghitung daya turbin yang dihasilkan system Menghitung efisiensi termodinamika dari system

Lingkup

Ruang lingkup tinjauan system adalah hukum 1 termodinamika.

Pemodelan dan Perumusan

Asumsi :

Tingkat keadaan dianalisis secara control volume dan steady state Energi kinetk dan energy potensial diabaikan Pompa dan turbin beroperasi pada efisiensi isentropic tertentu

4

Gambar 1

State T ( C ) P ( Mpa ) G ( t/h ) h ( kJ/kg ) s ( kJ/kgK )

1 530 16.181 590 3381.454 6.412 330.4 3.813 528.02 3048.3 6.533 530 3.813 528.02 3516.162 7.24 200.14 0.2576 463.5 2868.8 7.395 34.25 0.0054 413.26 2345.2 7.666 34.25 0.0054 507.34 143.5 0.57 34.8 0.7711 507.34 145.85 0.58 64.2 0.7711 507.34 278.66 0.889 81.55 0.7711 507.34 372.45 1.09

10 101.2 0.7711 507.34 445.95 1.3211 114.8 0.7711 507.34 507.9 1.4712 150.8 0.7711 590 635.6 2.0313 150.8 16.181 590 657 2.0414 187.1 16.181 590 735.796 2.1915 230.7 16.181 590 894.39 2.59

5

16 330.4 3.831 14.5585 3048.3 6.5317 34.3 0.0054 14.5585 2208.6 7.2118 330.4 3.831 47.4215 3048.3 6.5319 198.7 1.5127 47.4215 1075.1 6.4420 325.55 0.7711 16.13 3112.6 7.3421 410.72 1.5127 19.1 3280.5 7.322 264.64 0.461 13.28 2993.7 7.3723 200.14 0.2576 16.01 2868.8 7.3924 168.89 0.7711 66.522 1009.5 2.0325 144.64 0.1359 20.61 2763.3 7.4426 82.81 0.053 29.63 2620.8 7.5727 128.4 0.2576 13.28 627.1 1.6228 108.41 0.1359 29.29 579.27 1.429 82.77 0.053 49.9 527.778 1.1130 34.25 0.0054 79.53 460.2776 1.53

Tabel 1

Turbin HP

Gambar 2

Daya yang dihasilkan turbin m=590tonh

W = ˙m ( h1−h2 ) h1=3381.4kJkg

Efisiensi isentropic turbin h2=3048.3 kJ /kg

ɳs=h1−h2

h1−h2 s

h2 s=2976.8 kJ /kg

6

Gambar 3

Turbin IP

Gambar 4

Daya yang dihasilkan turbin

W = ˙m3h3−˙

m4 h4−˙m20h20− ˙m21h21− ˙m22h22− ˙m23h23

Efisiensi isentropic turbin

ɳs 4=h3−h4

h3−h4 s

m3=528.02tonh |h3=3516.162

kJkg|

m4=463.5tonh |h4=2868.8

kJkg|m20=16.13

tonh |h20=3112.6

kJkg|

m21=19.1tonh |h21=3280.5

kJkg|m22=13.28

tonh |h22=2993.7

kJkg|

m23=16.01tonh |h23=2868.8

kJkg|

7

Gambar 5

Turbin LP

Gambar 6

Daya yang dihasilkan turbin

W = ˙m4 h4−˙

m5h5−˙m25h25− ˙m26h26

Efisiensi isentropic turbin

ɳs 5=h4−h5

h4−h5 s

m5=413.26tonh |h5=2345.2

kJkg|

m4=463.5tonh |h4=2868.8

kJkg|m25=20.61

tonh |h25=2763.3

kJkg|

m26=29.63tonh |h26=2620.8

kJkg|

8

Gambar 7

Kodensor

Gambar 8

Kalor yang dikeluarkan ke lingkungan

Q=˙˙˙˙m6 h6−¿¿¿¿¿

m5=413.26tonh |h5=2345.2

kJkg| m6=504.43

tonh |h6=143.5

kJkg|

m17=14.5tonh |h17=2208.6

kJkg| m30=79.5

tonh |h30=460.27

kJkg|

9

Gambar 9

Pompa

Gambar 10

Daya yang dibutuhkan pompa

W = ˙m(h6−h7) m6=504.4 ton/h

Efisiensi isentropic pompa h6=143.5 kJ /kg

ɳs=h7 s−h6

h7−h6

h7=146.43 kJ /kg

10

Gambar 11

Close Feedwater Heater

Gambar 12

Balans Massa˙m26+ ˙m29=¿ m30¿ | ˙m8=¿ m7 ¿

Balans Energim26¿

m30h30=m29h29+m26 h26 '

m7=507.34tonh |h7=145.85

kJkg| m8=507.34

tonh |h8=278.66

kJkg|

m26=29.63tonh |h26=2620.8

kJkg| m26 '=29.63

tonh |h26'=346.6

kJkg|

m29=49.9tonh |h29=527.7

kJkg| m30=79.53

tonh |h30=460.27

kJkg|

11

Gambar 13

Deaerator

Gambar 14

Kalor yang dikeluarkan ke lingkungan

m12h12=m11 h11−m20 h20−m24 h24

m11=504.43tonh |h11=476.78

kJkg| m12=590

tonh |h12=635.6

kJkg|

m20=16.13tonh |h20=3112.6

kJkg| m24=66.52

tonh |h24=1009.5

kJkg|

Gambar 15

12

Feedwater Turbin dan Pompa

Gambar 16

Balans Energiɳ f m16 (h16−h17 )=m12 ( h13−h12 ) Efisiensi isentropic pompa

ɳs=h13 s−h12

h13−h12

m13=590tonh |h13=730.97

kJkg| m12=590

tonh |h12=714.4

kJkg|

m16=14.5tonh |h16=3048.3

kJkg| m17=14.5

tonh |h17=2208.6

kJkg|

Gambar 17

Steam Generator dan Reheater

13

Gambar 18

Balans massa˙m15=¿ m1¿ | ˙m2=¿ m3 ¿

Kalor yang dibutuhkan boiler

Q=m1 (h1−h15 )+m2 (h3−h2 ) m1=590tonh |h1=3381.4

kJkg|

m2=528.02tonh |h2=3048.3

kJkg|m15=590

tonh |h15=94.39

kJkg|

m3=528.02tonh |h3=3516.165

kJkg|

Gambar 19

Hasil dan diskusi

Dari perhitungan yang dilakukan didapatkan hasil sebagai berikut

Daya yang dihasilkan turbin HP sebesar 54600.24 kW Daya yang dihasilkan turbin IP sebesar 103083.9 kW Daya yang dihasilkan turbin LP sebesar 62751.54 kW Kalor yang dilepaskan ke lingkungan oleh kondensor sebesar 268093 kW Daya yang dibutuhkan pompa sebesar 331.1803 kW Kalor yang dibutuhkan oleh Steam Generator dan Reheater sebesar 476224.5 kW

Kesimpulan

Berdasarkan hasil perhitungan yang dilakukan, didapatkan :

Daya total yang dihasilkan turbin sebesar 220435.7 kW

14

efisiensi dari system yaitu sebesar 46.21%

Pustaka

http://www.intechopen.com/books/thermal-power-plants/solar-aided-power-generation-generating-green-power-from-conventional-fossil-fuelled-power-stations

15