Prinsip Kerja Siklus Rankine

Siklus Rankine Reheat Ideal

Fluida hasil keluaran turbin (high pressure turbine) biasanya masih memiliki tekanan dan temperatur yang cukup tinggi. Hal ini dapat dimanfaatkan dengan mengalirkan kembali fluida tersebut melalui boiler namun tanpa terjadi kontak langsung dengan fluida sebelumnya. Tujuannya adalah menyerap kalor yang berada di boiler. Sehingga akan meningkatkan temperatur dan entalphi dari fluida tersebut. Kemudian fluida tersebut diarahkan kembali ke dalam turbin (low pressure turbine). Proses seperti ini disebut dengan proses reheat. Penggunaan siklus seperti ini akan meningkatkan efisiensi sebesar 4 hingga 5 persen akibat dari peningkatan temperatur rata-rata dari panas yang diberikan pada fluida.

Gambar 11- Siklus Rankine Reheat Ideal

Gambar 8- Siklus Rankine Reheat Ideal

Akumulasi panas yang diberikan dan total kerja turbin dari siklus reheat menjadi:

Gambar 12 Formulasi Reheat

Siklus Rankine Regeneratif Ideal

Proses regenerasi pada PLTU disempurnakan dengan mengekstrasi uap pada turbin pada beberapa bagian dan mengalirkan uap tersebut pada suatu heat exchanger yang sedang melakukan proses pemanasan air (feedwater). Heat Exchanger ini dapat disebut dengan regenerator atau feedwater heater (FWH). Dalam hal ini FWH juga membantu mengembalikan udara ketika terjadi kebocoran pada kondensor. Terdapat dua tipe FWH yaitu open FWH dan closed FWH

Open (Kontak Langsung) Feedwater Heater

Sebuah open FWH pada dasarnya adalah sebuah ruang pencampur (mixing chamber) antara uap yang terekstrasi dari turbin dengan feedwater yang dialirkan oleh pompa. Pada kondisi ideal, campuran tersebut akan berubah menjadi cair jenuh pada tekanan heater tersebut.

Gambar13- Siklus Rankine Regeneratif Ideal dengan Satu Open FWH

Gambar 9- Siklus Rankine Regeneratif Ideal dengan Satu Open FWH

Berdasarkan gambar di atas, panas dan kerja yang terjadi pada Siklus Rankine Regeneratif dengan satu FWH dapat diekspresikan per satuan massa dari uap yang melalui boiler sebagai berikut:

Gambar 14 Formulasi FWH

Efisiensi termal dari siklus ini akan meningkat hasil dari regenerasi dari FWH dengan meningkatkan rata-rata temperatur dari air sebelum memasuki boiler. Pada PLTU berkapasitas tinggi, rata-rata memiliki 8 FWH.

Closed Feedwater Heaters

Dalam closed Feedwater Heater, panas dipindahakan dari uap hasil ekstrasi menuju feedwater tanpa terjadi kontak langsung antara kedua fluida tersebut. Sehingga, kedua fluida tersebut dapat memiliki tekanan yang berbeda. Pada ideal closed FWH, uap yang ter-ekstrasi tersebut akan keluar dari heater dalam bentuk cair jenuh pada tekanan uap tersebut.

Gambar 15- Siklus Rankine Regeneratif Ideal dengan Satu Closed FWH

Gambar 10- Siklus Rankine Regeneratif Ideal dengan Satu Closed FWH

Gambar 16 Tabel FWH

Cogeneration

Banyak sistem dan industri membutuhkan energi input dalam bentuk kalor (heat), disebut Process Heat. Beberapa industri seperti industri kimia dan kertas sangat bergantung pada process heat. Proses ini secara khusus disuplai oleh uap pada 5 hingga 7 atm dan 150 hingga 200 C. Proses seperti ini memerlukan daya listrik yang cukup besar sehingga hal ini membuat pendekatan secara ekonomi dan teknik untuk menggunakan potensial kerja yang telah ada (di dalam uap yang memasuki kondensor) untuk digunakan pada process heat. Hal ini disebut cogeneration.

Gambar 17- Sebuah Pembangkit Cogeneration

Gambar 11- Sebuah Pembangkit Cogeneration

Dalam siklus cogeneration pada gambar di atas, semua uap diarahkan menuju unit untuk proses pemanasan dan tidak ada yang menuju kondensor.

Kombinasi Siklus Uap-Gas

Pada siklus gas turbin secara khas beroperasi pada temperatur yang lebih tinggi daripada siklus uap. Maksimum temperatur masuk fluida pada turbin berkisar 620 C untuk PLTU modern, namun lebih dari 1425 C untuk PLTG. Terlihat bahwa lebih dari 1500 C yang keluar dari ruang bakar.

Hal ini dapat menjadi keuntungan tersendiri ketika dua siklus ini dapat dikombinasikan. Dengan temperatur dan tekanan yang tinggi dari keluaran turbin gas, maka energi ini dapat dimanfaatkan untuk memanaskan fluida yang berada pada siklus uap. Dengan begitu, pemanasan untuk siklus uap dapat terbantu oleh fluida keluaran dari turbin gas. Siklus seperti ini disebut siklus kombinasi (combined cycle). Siklus ini dapat mencapai efisiensi termal yang cukup tinggi hingga 60 persen.

Gambar 18- Siklus Kombinasi Uap-Gas (Combined Cycle)

Gambar 12- Siklus Kombinasi Uap-Gas (Combined Cycle)

Jika artikel ini bermanfaat buat Anda, mohon untuk di Share because “Sharing is Caring”

Referensi:

  1. www.mhtl.uwaterloo.ca,
  2. www.personal.utulsa.edu,
  3. www.desware.net,
  4. www.sfu.ca,
  5. www.thermopedia.com,
  6. artikel-teknologi.com

COMMENTS

Loading Facebook Comments ...