Sistem-Tenaga-Gas.pptx

7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx

1/59

KELOMPOK 3

Dwi putri anggraini

juriwon

Nirda ftria

Seppy ajriani

SISTEM TENAGA GAS


2/59

Istilah Istilah


3/59

Tekanan efektif rata rata didenisikan sebagai tekanan efektif dariuida kerja terhadap torak sepanjang langkahnya untukenghasilkan kerja persiklus!

Tekanan efektif rata"rata erupakan tekanan rata"rata yang terjadi

pada #aktu langkah kerja dikurangi tekanan rata"rata pada langkahlainnya saat berbeban$ atau besarnya tekanan indikator %&i' dikalikandengan esiensi ekanik! (esarnya tekanan efektif dihitung denganruus )

!

!e"anan Ee"ti #ata#ata


4/59

Dalam upaya untuk mempermudah pemahaman

mengenai proses termodinamika yang terjadi di dalam

motor pembakaran dalam bertorak, maka diperlukan

beberapa penyederhanaan. Salah satu prosedur

penyederhanaan tersebut adalah penerapan analisis

standar udara yang terdiri dari elemen-elemen berikut :

$nalisa Standar %dara


5/59

1. Fluida kerja merupakan udara dalam jumlah tertentu yang

dimodelkan sebagai gas ideal.2. Proses pembakaran digantikan oleh perpindahan kalor yang

berasal dari sebuah sumber luar eksternal.

3. idak ada proses isap dan buang sebagaimana terdapat pada

mesin a!tual. Siklus diselesaikan melalui sebuah prosesperpindahan panas yang terjadi pada "olume konstan

sementara piston berada pada posisi titik mati ba#ah.

$. Semua proses yang terjadi bersi%at re"ersible


6/59

Siklus otto standar udara merupakan siklus ideal yang

mengasumsikan bah#a penambahan kalor terjadi

seketika ketika piston berada pada titik mati atas.

Siklus disel standar udara merupakan siklus ideal yangmengasumsikan bah#a penambahan kalor berlangsung

di dalam sebuah proses dengan tekanan konstan yang

dimulai dengan kondisi piston berada pada titik mati

atas

Si"lus Otto & Diesel


7/59

&esin turbojet menjadi salah satu jenis mesin penggerak

pesa#at terbang. &esin turbojet sangat umum digunakan pada

pesa#at-pesa#at tempur yang membutuhkan ke!epatan tinggi.

Dan sekalipun mesin ini tidak la'im digunakan pada kendaraan

darat, namun kendaraan untuk peme!ahan rekor ke!epatan daratmenggunakan mesin ini.

&esin turbojet merupakan penerapan dari siklus termodinamika

(rayton )ba!a artikel siklus brayton berikut*. Siklus (rayton

terbagi kedalam empat tahapan proses yakni proses kompresi

isentropik, proses pembakaran isobarik, proses ekspansi

isentropik, serta proses pembuangan panas. +eempat tahapan

proses inilah yang menjadi prinsip dasar dari mesin turbojet.

Mesin !ur'ojet


8/59

(agian !ru'ojet


9/59

&a!h adalah satuan ke!epatan yang menunjukan ke!epatan

relati% suatu objek terhadap ke!epatan suara. adi, angka

&a!h menunjukkan perbandingan antara ke!epatan suatu

sumber objek dengan ke!epatan suara )sederhananya

ke!epatan suatu objek dibagi dengan ke!epatan suara*.

Dalam mekanika %luida, bilangan &a!h adalah angka tak

berdimensi me#akili ke!epatan obyek bergerak melalui udara

atau %luida lainnya dibagi dengan ke!epatan lokal suara. alini biasanya digunakan untuk me#akili ke!epatan objek

ketika bepergian dekat dengan atau di atas ke!epatan suara.

(ilangan Ma)h


10/59

Supersoni! adalah ke!epatan dimana ke!epatan itu

melebihi ke!epatan suara, kalau diba#ah itu disebutnya

sub soni!. Pesa#at pertama yang bisa men!apai ke!epatan

supersoni! adalah pesa#at -1 yang dikembangkan

/0S0 dan (ell !orporation di 0merika sana, pesa#at inimen!apai ke!epatan lebih dari ma!h 2. &a!h adalah

satuan ke!epatan untuk supersoni!.

Supersonik adalah ke!epatan di atas ke!epatan suara,

yang kira-kira adalah 3$3 md )1.4 kakidetik, 451 mpj,

1.226 kmj, di udara pada permukaan laut. +e!epatan lima

kali di atas ke!epatan suara disebut hipersonik.

Soni) & Supersoni)


11/59

Dengan menggunakan &a!h number, ke!epatan dibagi

menjadi lima kategori yaitu:

Subsonik )&a!h lebih ke!il dari &a!h 1 less than

&a!h 1*

Sonik )&a!h 7 1*

ransonik ) di antara &a!h , 8 &a!h 1,3* Supersonik )di antara &a!h 1,3 8 &a!h 6*

ypersonik )&a!h 9 6*


12/59

Diagra* P+ & !S untu"Si"lus Otto, Diesel, & #ang"ap


13/59

Si"lus Otto


14/59

Siklus tersebut terdiri dari empat buah proses yang

se!ara internal re"ersible di dalam satu rangkaian.

Proses 1-2 merupakan kompresi isentropi! pada udara yang

terjadi selama piston bergerak dari titk mati ba#ah menuju

titik mati atas.

Proses 2-3 merupakan proses terjadinya pelepasan kalorpada "olume konstan dari sumber eksternal ke udara ketika

piston berada pada titik mati atas. Proses ini

merepresentasikan pemantikan !ampuran udara dan bahan

bakar dan proses pembakaran yang !epat yang terjadiselanjutnya.


15/59

Proses 3-4 merupakan proses ekspansi isentropi!

)langkah kerja*. Siklus diselesaikan dengan proses $-1

yang terjadi pada "olume konstan di mana kalor akan

dikeluarkan dari udara pada saat piston berada pada

titik mati ba#ah.

Proses $-1 merupakan proses "olume konstan dimana

kalor dibuang dari udara ketika piston berada pada titik

mati ba#ah.


16/59

+arena siklus otto standar udara terdiri dari proses yang se!ara internal

re"ersible, daerah pada diagram -s dan p-" pada gambar .3 se!araberturut-turut dapat diartikan sebagai kalor dan kerja.

Pada diagram -s, daerah 2-3-a-b-2 me#akili kalor yang ditambahkan per

satuan massa dan daerah 1-4-a-b-1 me#akili kalor yang dibuang per

satuan massa.

Pada diagram p-" daerah 1-2-a-b-1 menunjukan besarnya kerja yangdimasukkan per satuan massa pada proses kompresi dan daerah 3-4-b-a-3

merupakan kerja yang telah dilakukan per satuan massa selama proses

ekspansi.

Daerah yang tertutup pada tiap gambar tersebut dapat diartikan sebagai

besarnya kerja netto yang dihasilkkan, atau ekui"alen dengan kalor nettoyang ditambahkan.


17/59

Analisis Siklus

Siklus otto standar udara terdiri dari dua buah proses di manaterjadi kerja tetapi tidak terjadi perpindahan kalor, proses 1-2

dan 3-$, dan dua proses di mana terjadi perpindahan kalor

tetapi tidak terjadi kerja, Proses 2-3 dan $-1. ubungan di

antara perpindahan energy ini dapat disederhanakan denganmenganggap bah#a perubahan energy kineti! dan potensial

yang terjadi pada kesetimbangan energy di dalam system

tertutup tersebut dapat diabaikan. asilnya adalah:


18/59

Dalam menganalisis siklus, sering kali lebih mudah jika

menganggap seluruh kerja dan perpindahan kalor sebagaikuantitas positi%. adi W12/mmerupakan angka positi% yang

menunjukan besarnya kerja yang dimasukkan selama

langkah kompresi dan Q41/mmerupakan angka positi% yang

menunjukkan besarnya kalor yang dikeluarkan di dalamproses $-1.

+erja netto dari siklus dapat dinyatakan sebagai berikut.


19/59

Si"lus Diesel


20/59

Proses 1 - 2 adalah kompresi isentropik.

Proses 2 - 3 menjelaskan kalor dipindahkan ke %luida

kerja pada tekanan konstan pada langkah kerja pertama.

Proses 3 - $ adalah ekspansi isentropik yang merupakan

lanjutan langkah kerja. Siklus diselesaikan yaitu

Proses $ - 1 dimana kalor dilepaskan dari udara ketika

piston berada pada posisi &( pada "olume konstan .

Si"lus terdiri dari e*pat prosesre-ersi'el


21/59

$nalisa Si"lus


22/59


23/59

;ntuk menghitung e%isiensi ermal


24/59

Si"lus #ang"ap


25/59

Proses 1-2 adalah kompresi isentropik. Proses 2-3 adalah penambahan kalor pada "olume

konstan. Proses 3-$ adalah penambahan kalor pada tekanan

konstan. Proses $-6 adalah proses isentropik . Proses 6-1 adalah proses pelepasan kalor.

Si"lus yang terjadi


26/59

$nalisa Si"lus


27/59


28/59

$nalisis Kinerja %ntu" $pli"asiPropulsi Pesawat !er'ang & Pe*'ang"it !ur'in.as


29/59

urbin gas memiliki karakteristik ringan serta

lebih ringkas jika dibandingkan dengan turbin

uap. /ilai rasio output tenaga terhadap berat yangtinggi yang dimiliki turbin gas membuatnya

sangat !o!ok untuk di pakai di dalam aplikasi

transportasi.

PEM($N.KI! !EN$.$ !%#(IN .$S


30/59

PEMODEL$N PEM($N.KI! !EN$.$ !%#(IN .$S

Pembangkit tenaga turbin gas dapat dioperasikan baik pada

system terbuka maupun system tertutup. (entuk

penyederhanaan yang sering dipakai di dalam studi

mengenai pembangkit tenaga turbin gas siklus terbuka

analisis standar udara. Di dalam analisis standar udara adadua asumsi yang senantiasa digunakan:


31/59

)1* Fluida kerja yang digunakan adalah udara yang berlaku

sebagai gas ideal.

)2* +enaikan nilai temperature yang disebabkan oleh proses

pembakaran di!apai melalui perpindahan kalor yang berasal

dari sumber eksternal.

!%#(IN .$S P$D$ P#OP%LSI PES$/$!


32/59

!%#(IN .$S P$D$ P#OP%LSI PES$/$!!E#($N.

urbin gas terutama sangat !o!ok untuk digunakan untuk propulsi

pesa#at terbang karena memiliki rasio tenaga terhadap berat yang

sangat baik. &esin turbojet umum digunakan untuk tujuan tersebut.

Seperti terlihat pada gambar .2, tipe mesin ini terdiri dari tiga bagian

utama: di%%user, generator gas, dan no'el.


33/59

Perubahan keseluruhan yang terjadi pada ke!epatan gas relati"e

terhadap mesin membangkitkan gaya propulsi"e, atau gaya dorong.

(eberapa turbojet dilengkapi dengan a%terburner, seperti terlihat pada

gambar berikut.


34/59

Diagra* !S untu" Si"lus (rayton Meli'at"an#egenerasi, Pe*anasan %lang, dan Ko*presidengan Inter)ooling


35/59

SIKL%S (#$0!ON S!$ND$# %D$#$

+iagra skeatik dari turbin gas standar udaradiperlihatkan pada gabar berikut!


36/59

0rah perpindahan energy utama yang terjadi ditunjukkan

oleh tanda panah. Sesuai dengan asumsi-asumsi di dalam

analisis standar udara, naiknya nilai temperature yang akan

dihasilkan oleh proses pembakaran diperoleh melalui

perpindahan kalor menuju %luida kerja dari sumber

eksternal dan %luida kerja dianggap adalah udara yang

memiliki si%at gas ideal.

Dengan menggunakan idealisasi standar udara, udara akan

dihisap dari lingkungan sekitar ke dalam kompresor pada

kondisi 1 dan nantinya dikembalikan lagi ke lingkungan

pada kondisi $ dengan temperature yang lebih tinggi darisuhu lingkungan.


37/59

Setelah berinteraksi dengan lingkkungan, setiap unit massa

udara yang dilepaskan akan kembali ke kondisi yang sama

seperti saat akan memasuki kompresor, dengan demikiankita dapat menganggap bah#a udara yang mele#ati turbin

gas sedang menjalani sebuah siklus termodinamika.


38/59

!%#(IN .$S #E.ENE#$!I1

Teperature di pebuangan turbin pada sebuahturbin gas biasanya jauh lebih besar jika dariteperature lingkungan! ,leh karenanya$ gas panasyang keluar dari pebuangan turbin eilikipotensial untuk digunakan yang akan hilang takkebali jika gas tersebut langsung dibuang ke

lingkungan! Salah satu -ara untuk eanfaatkanpotensi tersebut adalah dengan enggunakan alatpenukar kalor yang dinaakan regenerator$ di anaudara yang keluar dari kopresor akan elaluiproses pra"peanasan yang dibutuhkan untuk

pebakaran


39/59

Siklus brayton standar udara yang sudah diodikasidengan eakai regenerator diperlihatkan pada gabar.!/0! regenerator yang ditunjukkan erupakan alat

penukar kalor kontra aliran di ana udara panas daripebuangan turbin dan udara lebih dingin yangeninggalkan kopresor le#at dengan arah yangberla#anan!

Idealnya$ tidak terdapat penurunan tekanan akibat

gesekan di dala kedua aliran tersebut! Gas pebuanganturbin akan didinginkan dari kondisi 0 sapai kondisi y$seentara udara yang eninggalkan kopresordipanaskan padakondisi 1 sapai kondisi 2! dengandeikian$ perpindahan kolor yang berasal dari subereksternal ke dala siklus hanya dibutuhkan untuk

anaikkan teperature udara dari kondisi 2 sapaikondisi 3$ dan bukan dari kondisi 1 enuju kondisi 3$ yangerupakan proses yang terjadi di dala kasus tanparegenerasi! &enabahan kalor per satuan assa diberikanelalui


40/59

Qin/m = h3/hx+erja netto yang dihasilkan per satuan massa aliran

tidak berubah dengan adanya penambahan regenerator.

=leh karena itu, karena penambahan kalor berkurang,

e%isiensi termal akan meningkat.


41/59

!%#(IN .$S #E.ENE#$!I1 DEN.$NPEM$N$S$N %L$N. D$N

IN!E#2OOLIN.

/! T45(IN GAS +ENGAN &EMANASAN 46ANG

Dengan alasan-alasan metalurgis, temperature dari gas hasil

pembakaran yang memasuki turbin harus dibatasi. emperature inidapat dikontrol dengan !ara memberikan udara berlebih dari yang

dibutuhkan dalam proses pembakaran di dalam ruang bakar. Sebagai

konsekuensinya, gas yang meninggalkan ruang bakar mengandung

udara yang !ukup untuk mendukung pembakaran bahan akar

tambahan. (eberapa pembangkit tenaga turbin gas meman%aatkan

udara berlebih ini melalui penerapan turbin multi tingkat yang

dilengkapi dengan reheat !ombustor di antara tingkat-tingkat yang

ada.


42/59


43/59

1! 7,M&5ESI +ENGAN INTE58,,6ING

(eberapa kompresor besar memiliki beberapa tingkatan kompresi denganinter!ooling di antara tiap tingkatan. Penentuan jumlah tingkatan dan

kondisi pengoperasian berbagai inter!ooler merupakan masalah di dalam

optimalisasi. Penggunaan kompresi multi tingkat dengan inter!ooling di

dalam pembangkit tenaga turbin gas meningkatkan kerja netto yang

dihasilkan dengan !ara mengurangi kerja kompresi. +ompresi denganinter!ooling itu sendiri tidak akan selalu meningkatkan e%isiensi termal

pada turbin gas, karena temperature udara yang memasuki ruang bakar

akan berkurang.


44/59

PEM$N$S$N %L$N. D$NIN!E#2OOLIN.

Pemanasan ulang di antara tingkatan turbin dan inter!ooling diantara tingkatan kompresor akan memberikan dua keuntungan

penting: keluaran kerja netto akan meningkat, dan potensi

untuk regenerasi akan bertambah.

Salah satu pengaturan yang melibatkan pemanasan ulang,inter!ooling dan regenerasi dapat terlihat pada gambar .1.

urbin gas ini memiliki dua tingkatan kompresi dan dua

tingkatan turbin. Diagram -s yang tertera telah digambarkan

untuk mengindikasikan ire"ersibilitas di dalam tingkatan-tingkatan kompresor dan turbin. Penurunan tekanan yang

terjadi ketika %luida kerja mele#ati inter!ooler, regenerator dan

ruang bakar tidak ditunjukkan.


45/59


46/59

Pengaruh Pena*'ahan Luas $rea pada

Nole & Di4user dala* $liran Supersoni"


47/59

PEND$5%L%$N MEN.EN$I $LI#$NKOMP#ESI(EL


48/59


49/59

Aliran subsonik (Ma1)perubahan kecepatan dan luas penampang terjadi dalam arah yangberlawanan.

b h %d ) d b h il i k (d ) d k


50/59

&erubahan area %dA) dapat mengubah nilai tekanan (dp) dan ke-epatan%dV) baik positif maupun negatif.


51/59

&erbandingan tekanan terhadap perubahan area dapat dinyatakan dengankondisi stagnasi )

4ntuk kondisi kritis diana nilai bilangan Ma 9 / dapat dinyatakansebagai berikut


52/59


53/59

ambar !."!a)Converging-Diverging duct b)Diverging-Converging duct


54/59

Saluranductyang konvergen-divergen (converging-diverging)(gambar 2.42a) melibatkan suatu luas minimum, jika aliran yang

masuk adalah aliran subsonik (Ma


55/59

%ondisi sonik (Ma$1) dapat dicapai dalam saluran con&erging'di&ergingduct pada lokasi dengan luas minimum. okasi luas minimum ini disebutsebagai leher (throat) dari con&erging'di&erging duct, untuk mencapai

aliran supersonik dari suatu keadaan subsonik di dalam sebuah duct,suatu &ariasi luas kon&ergen'di&ergen sangat diperlukan.

ariasi luas duct kon&ergen'di&ergen untuk mencapai keadaansupersonik ini disebut Nossel Konvergen Divergen(*on&erging'

+i&erging o--le). *on&erging'+i&erging o--le dapat memperlambataliran supersonik ke kondisi subsonik, jadi *on&erging'+i&ergingo--le dapat ber#ungsi sebagai sebuah o--el dansebuah di##user tergantung pada apakah aliran dalam bagian mengecilpada duct adalah subsonik atau supersonik.


56/59

2ontoh Soal


57/59


58/59


59/59

Sistem-Tenaga-Gas.pptx

Documents