7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
1/59
KELOMPOK 3
Dwi putri anggraini
juriwon
Nirda ftria
Seppy ajriani
SISTEM TENAGA GAS
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
2/59
Istilah Istilah
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
8/59
(agian !ru'ojet
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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)
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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*
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
12/59
Diagra* P+ & !S untu"Si"lus Otto, Diesel, & #ang"ap
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
13/59
Si"lus Otto
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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.
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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 $-1 merupakan proses "olume konstan dimana
kalor dibuang dari udara ketika piston berada pada titik
mati ba#ah.
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
16/59
+arena siklus otto standar udara terdiri dari proses yang se!ara internal
re"ersible, daerah pada diagram -s dan p-" pada gambar .3 se!araberturut-turut dapat diartikan sebagai kalor dan kerja.
Pada diagram -s, daerah 2-3-a-b-2 me#akili kalor yang ditambahkan per
satuan massa dan daerah 1-4-a-b-1 me#akili kalor yang dibuang per
satuan massa.
Pada diagram p-" daerah 1-2-a-b-1 menunjukan besarnya kerja yangdimasukkan per satuan massa pada proses kompresi dan daerah 3-4-b-a-3
merupakan kerja yang telah dilakukan per satuan massa selama proses
ekspansi.
Daerah yang tertutup pada tiap gambar tersebut dapat diartikan sebagai
besarnya kerja netto yang dihasilkkan, atau ekui"alen dengan kalor nettoyang ditambahkan.
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
17/59
Analisis Siklus
Siklus otto standar udara terdiri dari dua buah proses di manaterjadi kerja tetapi tidak terjadi perpindahan kalor, proses 1-2
dan 3-$, 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:
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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.
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
19/59
Si"lus Diesel
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
21/59
$nalisa Si"lus
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
22/59
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
23/59
;ntuk menghitung e%isiensi ermal
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
24/59
Si"lus #ang"ap
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
25/59
Proses 1-2 adalah kompresi isentropik. Proses 2-3 adalah penambahan kalor pada "olume
konstan. Proses 3-$ adalah penambahan kalor pada tekanan
konstan. Proses $-6 adalah proses isentropik . Proses 6-1 adalah proses pelepasan kalor.
Si"lus yang terjadi
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
26/59
$nalisa Si"lus
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
27/59
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
28/59
$nalisis Kinerja %ntu" $pli"asiPropulsi Pesawat !er'ang & Pe*'ang"it !ur'in.as
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
29/59
urbin gas memiliki karakteristik ringan serta
lebih ringkas jika dibandingkan dengan turbin
uap. /ilai rasio output tenaga terhadap berat yangtinggi yang dimiliki turbin gas membuatnya
sangat !o!ok untuk di pakai di dalam aplikasi
transportasi.
PEM($N.KI! !EN$.$ !%#(IN .$S
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
30/59
PEMODEL$N PEM($N.KI! !EN$.$ !%#(IN .$S
Pembangkit tenaga turbin gas dapat dioperasikan baik pada
system terbuka maupun system tertutup. (entuk
penyederhanaan yang sering dipakai di dalam studi
mengenai pembangkit tenaga turbin gas siklus terbuka
analisis standar udara. Di dalam analisis standar udara adadua asumsi yang senantiasa digunakan:
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
31/59
)1* Fluida kerja yang digunakan adalah udara yang berlaku
sebagai gas ideal.
)2* +enaikan nilai temperature yang disebabkan oleh proses
pembakaran di!apai melalui perpindahan kalor yang berasal
dari sumber eksternal.
!%#(IN .$S P$D$ P#OP%LSI PES$/$!
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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.
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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.
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
34/59
Diagra* !S untu" Si"lus (rayton Meli'at"an#egenerasi, Pe*anasan %lang, dan Ko*presidengan Inter)ooling
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
35/59
SIKL%S (#$0!ON S!$ND$# %D$#$
+iagra skeatik dari turbin gas standar udaradiperlihatkan pada gabar berikut!
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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.
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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.
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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.
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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.
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
42/59
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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.
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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.
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
45/59
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
46/59
Pengaruh Pena*'ahan Luas $rea pada
Nole & Di4user dala* $liran Supersoni"
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
47/59
PEND$5%L%$N MEN.EN$I $LI#$NKOMP#ESI(EL
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
48/59
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
50/59
&erubahan area %dA) dapat mengubah nilai tekanan (dp) dan ke-epatan%dV) baik positif maupun negatif.
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
51/59
&erbandingan tekanan terhadap perubahan area dapat dinyatakan dengankondisi stagnasi )
4ntuk kondisi kritis diana nilai bilangan Ma 9 / dapat dinyatakansebagai berikut
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
52/59
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
53/59
ambar !."!a)Converging-Diverging duct b)Diverging-Converging duct
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
54/59
Saluranductyang konvergen-divergen (converging-diverging)(gambar 2.42a) melibatkan suatu luas minimum, jika aliran yang
masuk adalah aliran subsonik (Ma
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
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.
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
56/59
2ontoh Soal
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
57/59
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
58/59
7/23/2019 Sistem-Tenaga-Gas.pptx
59/59