Gravitycrl: Lain-Lain

Apa itu siklus Rangkine

pada artikel satu ini saya akan menulis tentang Apa itu siklus Rangkine .Siklus Rankine adalah sebuah siklus yang mengkonversi energi panas menjadi kerja / energi gerak. Dikembangkan oleh William John Macquorn Rankine pada abad ke-19 dan sejak saat itu banyak diaplikasikan pada mesin-mesin uap. Saat ini, siklus rankine digunakan pada pembangkit-pembangkit listrik dan memproduksi 90% listrik dunia.

(Diagram Temperatur-Entalpi)

Air menjadi fluida kerja siklus rankine dan mengalami siklus tertutup (close-loop cycle) artinya secara konstan air pada akhir proses siklus masuk kembali ke proses awal siklus. Pada siklus rankine, air ini mengalami empat proses sesuai dengan gambar di atas, yaitu:

Proses C-D: Fluida kerja / air dipompa dari tekanan rendah ke tinggi, dan pada proses ini fluida kerja masih berfase cair sehingga pompa tidak membutuhkan input tenaga yang terlalu besar. Proses ini dinamakan proses kompresi-isentropik karena saat dipompa, secara ideal tidak ada perubahan entropi yang terjadi.
Proses D-F: Air bertekanan tinggi tersebut masuk ke boiler untuk mengalami proses selanjutnya, yaitu dipanaskan secara isobarik (tekanan konstan). Sumber panas didapatkan dari luar seperti pembakaran batubara, solar, atau juga reaksi nuklir. Di boiler air mengalami perubahan fase dari cair, campuran cair dan uap, serta 100% uap kering.
Proses F-G: Proses ini terjadi pada turbin uap. Uap air kering dari boiler masuk ke turbin dan mengalami proses ekspansi secara isentropik. Energi yang tersimpan di dalam uap air dikonversi menjadi energi gerak pada turbin.
Proses G-C: Uap air yang keluar dari turbin uap masuk ke kondensor dan mengalami kondensasi secara isobarik. Uap air diubah fasenya menjadi cair kembali sehingga dapat digunakan kembali pada proses siklus.

Gambaran siklus melalui diagram T-S di atas adalah siklus rankine yang paling dasar dan sederhana. Pada penggunaannya ada beberapa modifikasi proses sehingga didapatkan efisiensi termal total yang lebih tinggi. Seperti penggunaan preheater atau pemanasan awal sebelum masuk boiler, dan juga penggunaan pemanasan ulang uap air yang keluar dari turbin pertama (high pressure turbine) sehingga dapat digunakan lagi untuk masuk ke turbin kedua (intermediate pressure turbine). Untuk lebih mudah memahaminya dapat kita lihat skema prosesnya pada gambar di bawah ini

Baca juga : Apa itu siklus Brayton

Siklus Rankine Dengan Preheater dan Reheater

Pada gambaran di atas, air kondensat yang dipompa oleh pompa ekstraksi kondensat dari kondensor menuju ke deaerator/Feed Water Tank mengalami proses preheating. Dan air yang dipompa oleh Feed Water Pump dari Feed Water Tank menuju boiler juga melewati preheater. Sumber panas yang digunakan oleh preheater tersebut berasal dari extraction steam yang diambil dari turbin uap pada stage-stage tertentu.
Diagram Temperatur-Entropi Untuk Modifikasi Siklus Rankine

Selain itu perbedaan yang lain dengan siklus rankine konvensional adalah adanya pemanasan kembali uap air yang keluar dari turbin pertama (High Pressure Turbine) oleh boiler reheater untuk kembali mendapatkan fase superheater dan hasilnya kembali dimasukkan ke turbin kedua (Intermediate Pressure Turbine).

Selain itu juga ada sistem bypass uap air untuk tidak dilewatkan ke turbin uap. Uap superheater yang keluar dari boiler tidak masuk ke turbin dan di-bypass masuk kembali ke boiler sisi reheater. Dan uap yang keluar dari boiler reheater di-bypass untuk masuk langsung ke kondensor. Fungsi dari sistem bypass ini adalah sebagai sistem proteksi apabila terjadi suatu masalah di siklus rankine tersebut sehingga dapat terhindar dari kerusakan yang parah. Dan juga digunakan pada saat proses penyalaan awal sistem siklus tersebut dan jua proses mematikannya.

Baca artikel lain nya : Apa itu pesawat Scramjet?

Apa itu siklus Brayton

Apa itu siklus Brayton

Kali ini saya akan menulis mengenai Apa itu siklus Brayton.Siklus Brayton merupakan salah satu siklus termodinamika. Sama halnya dengan Siklus Rankine.Gas turbin adalah salah satusistem mekanik lainnya yang menghasilkan daya. Alat ini dapar beroperasi pada siklus terbuka ketika digunakan sebagai mesin mobil atau trukatau pun mesin pesawat terbang, atau pada siklus tertutup ketika digunakan dalam pembangkit listrik tenaga nuklir. Dalam pengoperasian siklus terbuka, udara masuk ke kompresor, melewati ruang pembakaran tekanan konstan, melewati turbin dan kemudian keluar sebagai produk hasil pembakaran ke atmosfer,Dalam pengoperasian siklus tertutup ruang pembakaran digantikan dengan alat penukar kalor tambahan memindahkan kalor dari siklus sehingga udara kembali ke keadaan awalnya

Siklus ideal yang digunakan untuk memodelkan turbin gas adalah siklus Brayton. Siklus ini memanfaatkan kompresi dan ekspansi isentropik

Gambar tersebut menjelaskan tentang prinsip kerja pada siklus brayton. Dan prosesnya adalah sebagai berikut.

Proses 1-2: Proses udara masuk akibat terhisap oleh kompresor. Udara dinaikan tekanannya. Terlihat adanya kenaikan nilai tekanan pada gambar 1. Udara ini yang nantinya akan digunakan untuk proses pembakaran pada ruang bakar. dengan naiknya tekanan udara, akan merubah nilai temperatur udara tersebut.

Proses 2-3: Proses ini adalah proses pembakaran di ruang bakar. Udara yang telah dikompresikan, dialirkan menuju ruang bakar, lalu bertemu dengan bahan bakar dan juga sumber panas, lalu terjadilah proses pembakaran gas. Sehingga timbulah gas panas dari proses ini. Pada diagram T-s, terlihat adanya kenaikan temperatur yang cukup tinggi.

Proses 3-4: Proses ini adalah proses ekspansi gas panas terhadap turbin melalui sudu-sudunya. Gas panas melakukan kerja terhadap turbin sehingga terjadilah perputaran. Apabila tersambung ke generator, maka generator pun akan ikut berputar dan bangkitlah energi listrik.

Proses 4-1: Secara teori, seharusnya gas panas yang telah digunakan masuk kembali ke kompresor sehingga nantinya akan kembali digunakan. Sehingga terjadilah sebuah siklus yang bernama Siklu brayton.

Baca juga : Apa itu pesawat ramjet

Baca juga :Apa itu pesawat Scramjet

Siklus diatas terjadi secara terus menerus selama mesin yang menggunakan prinsip ini digunakan. Sebagai contoh, siklus ini digunakan di PLTG.

Gambar tersebut menjelaskan penggunaan siklus brayton pada PLTG. Prosesnya pun sama seperti yang telah saya jelaskan sebelumnya. Pada kenyataanya, gas keluaran turbin gas dilepas begitu saja keluar tanpa dimasukan kembali ke dalam kompressor. Hal ini menyebabkan nilai efisiensi termal yang kecil.

Jadi Kesimpulannya :

Siklus Brayton merupakan salah satu siklus termodinamika dengan fluida kerjanya adalah gas panas.
Implementasi siklus brayton ada pada PLTG dan mesin pesawat jet
Siklus brayton memiliki nilai efisiensi termal yang kecil karena gas panas keluaran turbin (masih cukup tinggi sekitar 580 derajat celcius) dibuang kelingkungan begitu saja.