Pembangkit tenaga uap merupakan suatu sistem pembangkit tenaga yang fluidanya diuapkan dan dikondensasikan secara berulang-ulang dalam sebuah siklus tertutup (Haywood,2009). Siklus Rankine merupakan salah satu siklus tertutup yang banyak digunakan pada sistem pembangkit tenaga uap (Wakil,1984), dengan siklus Rankine kita dapat menganalisa dan meningkatkan efisiensi suatu sistem pembangkit tenaga uap secara termodinamika (Nag, 2002).
Sistem pembangkit tenaga uap terdiri dari beberapa perangkat daiantaranya yaitu turbin, boiler, kondensor dan pompa (Moran, 2004; Cengel&Boles, 2002; Nag, 2002). Pada setiap perangkat aliran terjadi rugi-rugi aliran yang seringkali terjadi akibat dari gesekan fluida, kerugian panas, dan kebocoran uap. Gesekan fluida mengakibatkan tekanan pada perangkat aliran seperti boiler, kondensor dan pipa-pipa menurun, akibatnya tekanan uap yang meninggalkan boiler menjadi lebih rendah sehingga untuk mengatasi hal ini kerja pompa akan lebih besar air harus di pompa ke tekanan yang lebih tinggi. Hilangnya panas dari uap ke lingkungan juga merupakan sumber utama terjadinya penurunan efisiensi, untuk mengatasi hal ini perlu diberikan panas yang lebih pada steam dalam boiler namun akan berakibat juga dapat menurunkan efisiensi siklus (Cengel & Boles 2002).
Menganalisis sistem pembangkit tenaga uap sangat rumit, akan sangat sulit untuk melakukan analisis secara manual dalam waktu yang singkat dan dengan hasil yang akurat. Banyak pemikiran manusia yang berfikir menciptakan suatu pemodelan untuk mengatasi kendala analisis secara manual yang membutuhkan waktu lama (Perdana, 2010). Cara komputasi akhirnya lebih banyak dipilih, dimana analisis dapat dilakukan pada setiap perangkat aliran suatu sistem pembangkit tenaga uap dengan cepat dan akurat untuk meningkatkan efisiensi.
Pemodelan Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap Sistem pembangkit listrik tenaga uap merupakan suatu pembangkit yang memanfaatkan bahan bakar fosil sehingga menghasilkan keluaran daya dimana sistem pembangkit listrik tenaga uap tersebut dapat dimodelkan secara termodinamik. Pemodelan sistem pembangkit tenaga uap merupakan satu metode pengujian sistem yang bertujuan menghemat waktu dan biaya
Gambar 1. Komponen-komponen sistem pembangkit listrik tenaga uap sederhana (Moran, 2004)
Proses yang terjadi dalam sistem pembangkit tenaga uap cukup rumit, sehingga perlu dilakukan idealisasi untuk membuat model termodinamika yang mudah dipahami (Moran, 2004). Sebagian besar instalasi pembangkit listrik merupakan variasi dari pembangkit tenaga uap, yang menggunakan air sebagai fluida kerja. Komponen – komponen dasar suatu pembangkit tenaga uap secara skematik ditunjukan pada gambar 1.
Siklus Rankine Ideal
Siklus merupakan rantaian dari beberapa proses yang dimulai dari suatu tingkat keadaan kemudian kembali ke tingkat keadaan semula dan terjadi secara berulang (Moran,2004). Siklus Rankine ideal adalah siklus yang ideal untuk sistem pembangkit tenaga uap, siklus Rankine terdiri dari empat proses internal reversible (Nag,2002) yang diilustrasikan pada Gambar 2.
Gambar 2. Siklus Rankine Ideal dan Diagram T-S. (Cengel & Boles, 2002)
Ada beberapa proses yang terjadi pada setiap tingkat keadaan siklus Rankine ideal (Gambar 2).
Air memasuki pompa pada tingkat keadaan 1 dikompresi isentropik dalam pompa menuju ke kondisi 2 dengan tekanan operasi boiler. Air menjadi uap pada tingkat keadaan 3 boiler merupakan penukar panas besar dimana panas berasal dari gas pembakaran ditransfer ke air pada tekanan boiler.
Uap superheated pada tingkat keadaan 3 memasuki turbin dimana ia memperluas isentropik dan menghasilkan kerja. Pada tingkat keadaan 4 uap atau campuran air dan uap jenuh pada qualitas tinggi memasuki kondensor dan terkondensasi pada tekanan konstan dalam kondensor.
Uap meninggalkan kondensor sebagai cair jenuh dan memasuki pompa sebagai penyelesaian siklus.
Sistem pembangkit tenaga uap terdiri dari beberapa perangkat daiantaranya yaitu turbin, boiler, kondensor dan pompa (Moran, 2004; Cengel&Boles, 2002; Nag, 2002). Pada setiap perangkat aliran terjadi rugi-rugi aliran yang seringkali terjadi akibat dari gesekan fluida, kerugian panas, dan kebocoran uap. Gesekan fluida mengakibatkan tekanan pada perangkat aliran seperti boiler, kondensor dan pipa-pipa menurun, akibatnya tekanan uap yang meninggalkan boiler menjadi lebih rendah sehingga untuk mengatasi hal ini kerja pompa akan lebih besar air harus di pompa ke tekanan yang lebih tinggi. Hilangnya panas dari uap ke lingkungan juga merupakan sumber utama terjadinya penurunan efisiensi, untuk mengatasi hal ini perlu diberikan panas yang lebih pada steam dalam boiler namun akan berakibat juga dapat menurunkan efisiensi siklus (Cengel & Boles 2002).
Menganalisis sistem pembangkit tenaga uap sangat rumit, akan sangat sulit untuk melakukan analisis secara manual dalam waktu yang singkat dan dengan hasil yang akurat. Banyak pemikiran manusia yang berfikir menciptakan suatu pemodelan untuk mengatasi kendala analisis secara manual yang membutuhkan waktu lama (Perdana, 2010). Cara komputasi akhirnya lebih banyak dipilih, dimana analisis dapat dilakukan pada setiap perangkat aliran suatu sistem pembangkit tenaga uap dengan cepat dan akurat untuk meningkatkan efisiensi.
Pemodelan Sistem Pembangkit Listrik Tenaga Uap Sistem pembangkit listrik tenaga uap merupakan suatu pembangkit yang memanfaatkan bahan bakar fosil sehingga menghasilkan keluaran daya dimana sistem pembangkit listrik tenaga uap tersebut dapat dimodelkan secara termodinamik. Pemodelan sistem pembangkit tenaga uap merupakan satu metode pengujian sistem yang bertujuan menghemat waktu dan biaya
Gambar 1. Komponen-komponen sistem pembangkit listrik tenaga uap sederhana (Moran, 2004)
Proses yang terjadi dalam sistem pembangkit tenaga uap cukup rumit, sehingga perlu dilakukan idealisasi untuk membuat model termodinamika yang mudah dipahami (Moran, 2004). Sebagian besar instalasi pembangkit listrik merupakan variasi dari pembangkit tenaga uap, yang menggunakan air sebagai fluida kerja. Komponen – komponen dasar suatu pembangkit tenaga uap secara skematik ditunjukan pada gambar 1.
Siklus Rankine Ideal
Siklus merupakan rantaian dari beberapa proses yang dimulai dari suatu tingkat keadaan kemudian kembali ke tingkat keadaan semula dan terjadi secara berulang (Moran,2004). Siklus Rankine ideal adalah siklus yang ideal untuk sistem pembangkit tenaga uap, siklus Rankine terdiri dari empat proses internal reversible (Nag,2002) yang diilustrasikan pada Gambar 2.
Gambar 2. Siklus Rankine Ideal dan Diagram T-S. (Cengel & Boles, 2002)
Ada beberapa proses yang terjadi pada setiap tingkat keadaan siklus Rankine ideal (Gambar 2).
Air memasuki pompa pada tingkat keadaan 1 dikompresi isentropik dalam pompa menuju ke kondisi 2 dengan tekanan operasi boiler. Air menjadi uap pada tingkat keadaan 3 boiler merupakan penukar panas besar dimana panas berasal dari gas pembakaran ditransfer ke air pada tekanan boiler.
Uap superheated pada tingkat keadaan 3 memasuki turbin dimana ia memperluas isentropik dan menghasilkan kerja. Pada tingkat keadaan 4 uap atau campuran air dan uap jenuh pada qualitas tinggi memasuki kondensor dan terkondensasi pada tekanan konstan dalam kondensor.
Uap meninggalkan kondensor sebagai cair jenuh dan memasuki pompa sebagai penyelesaian siklus.
