siklus rankine

RANKINE

Siklus Rankine merupakan siklus ideal pembangkit tenaga uap.

Skema instalasi sederhana

1

2

3

4

KONDENSOR

POMPA

Media Pendingin

qm

qk

Diagram T-S

Proses :

1 – 2 : Pemompaan isentropik pada pompa

2 – 3 : pemasukan kalor pada tekanan tetap di ketel

3 – 4 : ekspansi isentropik pada turbin

4 – 1 : pembuangan kalor pada tekanan tetap di kondensor

1

2

3

4

T

S

qm

qk

P2 = P3 = Tekanan KetelP1 = P4 = Tekanan KondensorTitik 1 biasanya pada kondisi cairan jenuh

Efisiensi

Dimana : Wnet = qm – qk = WT –

WP

Efisiensi

Secara Grafis (Qualitative)

Secara Analisis (Quantitative)

Secara Grafis (Qualitative)

1

2

3

4

T

Sa b

• Dari Kuliah Termo I :

Maka : Wnet = qm – qk = luas [1 – 2 – 3 – 4]

Secara AnalisisContoh Soal1. Pada suatu siklus Rankine sederhana, uap

keluar ketel dan masuk turbin pada 4 MPa dan 400 oC. Tekanan kondensor 10 kPa. Tentukan :a. Entalpi pada setiap titik.b. qm, qk, WT, WP

c. ηth

Jawab :a.Entalpi setiap titik Titik 1 (cairan jenuh)

p1 = 10 kPa

berdasarkan p = 10 kPa, tentukan hf pada Tabel Uap

h1 = hf = 191,83 kJ/kg

v1 = vf = 0,001010 m3/kg

Titik 2 (cairan tertekan) p2 = 4 MPa

proses 1-2 = isentropik (cairan) dari hubungan termo :

T.ds = dh – v.dp Kalau isentropik, ds = 0, sehingga :

h2 - h1 = v (p2 - p1) v = v1 = v2

h2 = h1 + v1 (p2 – p1)

= 191,83 + 0,001010 (4000 – 10)

= 195,86 kJ/kg

Titik 3 p3 = 4 MPa

T3 = 400 oC

berdasarkan p = 4 MPa, ditentukan temperatur jenuh (Tj), sehingga diperoleh :

p3 = 4 MPa Tj = 250, 40 oC

karena T3 > Tj, maka termasuk uap dipanaskan lanjut.dari Tabel Uap (A1.3), diperoleh :

h3 = 3213,6 kJ/kg

s3 = 6,7690 kJ/kg.K

Tentukan kondisi dahulu !

Titik 4p1 = p4 = 10 kPa

s4 = s3 = 6,7690 kJ/kg.K

berdasarkan p = 10 kPa, ditentukan sf dan sg, serta hfg, sehingga dari tabel diperoleh :

sf = 0,6493 kJ/kg.K

sg = 8,1502 kJ/kg.K

karena sf < s4 < sg , maka termasuk campuransehingga :

s4 = sf + x.sfg

6,7690 = 0,6493 + x (8,1502 – 0,6493)x = 0,816

jadi entalpi :h4 = hf + x.hfg

= 191,83 + 0,816 (2392,8) = 2144,34 kJ/kg

b. Ketel, Turbin, kondensor, pompa sebagai sistem terbuka, kemudian ΔKE & ΔPE diabaikan, maka :

qm = h3-h2 =5213,6-195,86 = 3017,74 kJ/kg

qk = h4-h1 =2144,34-191,83 = 1952,51 kJ/kg

WT = h3-h4 = 3213,6-2144,34 = 1069,26 kJ/kg

WP = h2-h1 = 195,86-191,83 = 4,03 kJ/kg

Sehingga

Wnet = qm-qk = 3017,74-1952,51 = 1065,23 kJ/kg

c. Efisiensi termal :

= 0,352= 35,2 %

Tugas 1.Pada suatu siklus Rankine sederhana, uap

keluar ketel dan masuk turbin pada 7 MPa dan 420 oC. Tekanan kondensor 10 kPa. Tentukan :a. Entalpi pada setiap titik.b. qm, qk, WT, WP

c. ηth

2. Pada suatu siklus Rankine sederhana, uap keluar ketel dan masuk turbin pada 8,5 MPa dan 500 oC. Tekanan kondensor 10 kPa. Tentukan :a. Entalpi pada setiap titik.b. qm, qk, WT, WP

c. ηth