Download - 6091229 Siklus Brayton
Brayton cycle
Aplikasi Siklus BraytonEnergy yang didapat dalam bentuk tenaga putar, dan atau tenaga dorong digunakan untuk menggerakkan pesawat
terbang, kereta api, kapal, generator dan tank
Siklus brayton ideal
4
Brayton Cycle
• 1 ke 2—kompresi isentropik di kompresor• 2 ke 3—pemasukan panas pada tekanan konstan
(pengganti proses pembakaran)• 3 ke 4—ekspansi isentropik di turbin • 4 ke 1– pengeluaran panas pada tekanan konstan
Analisa Siklus Brayton
outinnet qw qin
net
q
w
Seperti siklus yang lain, maka analisa yang dilakukan adalah terhadap efisiensi dan kerja yang dilakukan:
compturbnet www
Efficiency:
Net work:
atau
Analisa Energy :setiap alat bekerja pada aliran massa yang tetap,sehingga
analisa energinya :
qin qout win wout he hi
6
1 ke 2 (kompresi isentropik di kompressor) :Karena siklus brayton bekerja antara dua tekanan tetap maka perbandingan tekanan (pressure ratio) menjadi penting, pressure ratio tidak sama dengan compression ratio.
12:21 hhWWqq outinoutin
12:21 hhWW compin
System control volume dengan Asumsi :
1. Proses adiabatik2. Energi kenetik dan
potensial diabaikan 3. steady state 4. Penggunaan
bersama-sama prinsip konservasi massa dan energi
Sehingga persamaan energinya :
2 ke 3 (pemasukan panas pada tekanan konstan)
23:32 hhWWqq outinoutin 23:32 hhqin
System control volume dengan Asumsi :
1. Proses isokhorik2. Energi kenetik dan
potensial diabaikan 3. steady state 4. Penggunaan
bersama-sama prinsip konservasi massa dan energi
Sehingga persamaan energinya :
8
3 ke 4 (ekspansi isentropik di turbin) :cara kerja turbin adalah kebalikan dari kompresor yakni mengubah tekanan menjadi kecepatan maka kerja turbin dirumuskan sebagai :
System control volume dengan Asumsi :
1. Proses adiabatik2. Energi kenetik dan
potensial diabaikan 3. steady state 4. Penggunaan
bersama-sama prinsip konservasi massa dan energi
Sehingga persamaan energinya :
34:43 hhWWqq outinoutin
43:43 hhWW turbinout
9
4 ke 1 (pengeluaran panas pada
tekanan konstan)
System control volume dengan Asumsi :
1. Proses isokhorik2. Energi kenetik dan
potensial diabaikan 3. steady state 4. Penggunaan
bersama-sama prinsip konservasi massa dan energi
Sehingga persamaan energinya : 41:14 hhWWqq outinoutin
14:14 hhqout
Analisa Siklus Brayton
Substituting:
compturbnet www
Maka kerja bersih :
)h(h)h(hw 1243net
didapatkan efficiency:
Brayton cycle analysis
in
net
q
w
)h(h
)h(h)h(h
23
1243
)h(h
)h(h1
23
14
Brayton cycle analysis
Dengan asumsi cold air conditions maka efficiency :
)T(Tc
)T(Tc1
23p
14p
1TT
1TT
T
T1
23
14
2
1
13
T
T
p
p
k
k2
1
2
1
1
;T
T
p
p
p
p
k
k
k
k4
3
4
3
1
1
2
1
Dengan menggunakan hubungan pd proses isentropic,
Dan dengan mengdifinisikan properti:
4
3
1
2p P
P
P
Pratiopressurer
Brayton cycle analysis
4
3k1kp
1
2
T
Tr
T
T
Brayton cycle analysis
Sehingga kita dapat menggantikan perbandingan temperatur dengan perbandingan tekanan:
Dan jika disubtitusikan ke efficiency maka:
k1kpr
11
15
Brayton cycle analysis
Brayton cycle analysis
Sebuah nilai yang penting dalam siklus brayton adalah Back Work Ratio (BWR).
turb
comp
w
wBWR
Mengapa hal ini menjadi penting ?
Back-Work Ratio adalah besarnya kerja turbin yang digunakan untuk
menggerakkan kompresor
Back-Work Ratio adalah besarnya kerja turbin yang digunakan untuk
menggerakkan kompresor
Jet cycle
EXAMPLE PROBLEM
Perbandingan tekanan pada suatu mesin brayton adalah 4,5 dengan kondisi udara masuk kompresor pada 100 kPa dan 27C. jika turbine hanya sanggup bekerja hingga temperatur827C dan laju aliran massa udara 5 kg/s. hitung
a) Efesiensi thermalb) Kerja bersih yang dihasilkanc) BWR
(Asumsi udara dingin standar : k=1,4; Cp= 1,0035 kJ/(kg.K))
Draw diagram
P
v
1
2 3
4
Start analysis
menghitung efficiency:
k1kpr
11
Data dari contoh soal, diketahui rp = 4.5
349.05.4
11
4.114.1
Net power output:
Masukkan kedalam rumus kerja:
compturbnetnet wwmwmW Kerja bersih:
)h(h)h(hmW 1243net
)T(T)T(TcmW 1243pnet Dengan menggunakan panas jenis konstan:
Need to get T2 and T4
Menggunakan hubungan isentropic :
T
T
p
p
k
k2
1
2
1
1
;k
1k
3
4
3
4
p
p
T
T
T1 dan T3 dapat diketahui sepanjang perbandingan tekanan diketahui:
Solving for temperatures:
K4614.5300T 1.40.42 T2:
T4: K7.7150.2221100T 1.40.44
Maka kerja bersih adalah :
netW (5 kg/ s)(1.0035 / ( ))
(1100 715.7) (461 300) K
kJ kg K
kW1120Wnet
Back Work Ratio
43
12
turb
comp
hh
hh
w
wBWR
Applying constant specific heats:
42.07.7151100
300461
TT
TTBWR
43
12