Contoh Perhitungan Efisiensi Thermal Siklus Rankine

Sebuah siklus Rankine PLTU modern dengan Boiler & Reheater, Turbin terdiri High Pressure, Intermediate Pressure, Low Pressure bekerja pada data-data dibawah ini. 

Hitung Kerja Turbin, Daya Turbin, Kerja Pompa, Kalor masuk, Kalor keluar, & Efisiensi Thermal.

Jawab:                                                                
Skema siklus Rankine dengan data-datanya:

                                                                   

                      Gambar 1. Skema Siklus Rankine PLTU Modern 

                                                
Dari tabel sifat-sifat uap panas lanjut atau software steam calculation didapat:          

Enthalpy steam ke HP Turbin:     h6 =    3398,62    kJ/kg                                       
Entropy steam ke HP Turbin:     s6 =    6,42    kJ/kg.K                                       
Enthalpy steam ke Reheater:     h7 =    3038,70    kJ/kg                                       
Entropy steam ke Reheater:     s7 = s6 =    6,42    kJ/kg.K                                       
Enthalpy steam ke IP Turbin:     h8 =    3537,17    kJ/kg                                       
Entropy steam ke IP Turbin:    s8 =    7,26    kJ/kg.K                                       
Enthalpy steam ke LP Turbin:     h9 =    3117,02    kJ/kg                                       
Entropy steam ke LP Turbin:    s9 = s8 =    7,26    kJ/kg.K                 
Enthalpy extraction steam dari IP ke Deaerator:     h11 =     3107,63    kJ/kg

Entropy air kondensat ke Condenser:    s10 = s8 =    7,26    kJ/kg.K      
Enthalpy fase uap air kondensat ke Condenser:    hg10 =    2600,72    kJ/kg   
Enthalpy fase cair air kondensat ke Condenser:    hf10 =    231,70    kJ/kg   
Enthalpy perubahan fase air kondensat ke Condenser:  hfg10 =  2369,02  kJ/kg  
Entropy fase uap air kondensat ke Condenser:    sg10 =    7,98    kJ/kg.K  
Entropy fase cair air kondensat ke Condenser:    sf10 =    0,77    kJ/kg.K        
Entropy perubahan fase air kondensat ke Condenser:  sfg10 =  7,21  kJ/kg.K   

Fraksi air kondensat ke Condenser:
     x10 =    (s10 - sf10) / sfg10       
            =    0,8997                                           
            =    89,97    %   

     x10 =    (h10 - hf10) / hf10
     h10 =    (x10 . hfg10) + hf10
            =    (0,8997 . 2369,02) + 231,70
            =    2363,10 kJ/kg
                                          
Kerja Turbin:                                                                       
    W Turbin =    (h6 - h7) + (h8 - h10) - (h8 - h11)                                                               
                     =    1104,40    kJ/kg                                                           
                                                                       
Daya Turbin:                                                                       
    m6 =    2169    T/H                                              
           =    603    kg/s                                                
    m8 =    1788    T/H                                                
           =    497    kg/s                                              
   m9  =    1665    T/H
           =    463    kg/s    
  m11 =    47,50    T/H
           =    13    kg/s
                                                            
    P Turbin =    m6.(h6 - h7) + ((m8.(h8 - h9)) - (m11 . H11)) + m9.(h9 - h10)
                    =    733191,04    KW                                                           
                    =    733,19    MW                                                           
                                                                       
Kerja Pompa CEP:                                                                   
    v1 (Volume jenis air) =    0,00101    m3/kg                                               
    p1 =    0,0834    bar                                                
          =    0,00834    Mpa                                              
          =    8,34    Kpa                                                
    p2 =    20    bar                                                
          =    2    Mpa                                              
          =    2000    Kpa

    W CEP =    v1 . (p2 - p1)                                                        
                  =    2,01    kJ/kg
                                         
Kerja Pompa BFP:
     v3 =    0,00113    m3/kg
     p3 =    8,33    bar
           =    0,83    Mpa
           =    833    Kpa
     p4 =    208,2    bar
           =    20,82    Mpa
           =    20820    Kpa                                                
                                                                       
     W BFP =    v3 . (p4 - p3)
                   =    22,32    kJ/kg
                                                             
Kerja Pompa total:                                                                       
     W Pompa Total =    W CEP + W BFP                                                               
                                  =    24,33    kJ/kg                                  
                                                                       
Daya Pompa CEP:                                                                      
     m2 =    1668    T/H                                                
            =    463    kg/s                                                  
                                                                       
     P CEP =    W CEP . m2                                                        
                  =    930,92    KW                                                
                  =    0,93    MW                                                
   
     h2 =    h1 + W CEP
           =    179,16    kJ/kg

Daya Pompa BFP:
     m3 =    2112    T/H
            =    587    kg/s

     P BFP =    W BFP . m3
                 =    13096,93    KW
                 =    13,10    MW
                                                             
     h4 =    h3 + W BFP                                               
           =    750,30    kJ/kg                                           
                                                                       
Daya Pompa total:                                                                       
    P Pompa Total =   P CEP + 2 . P BFP                                                              
                               =   27,12    MW            
                                                                       
Daya Turbin Nett:                                                                       
    P Turbin Nett =    P Turbin - P Pompa Total                                                               
                             =    706,07    MW                                                           
                                                                       
Kalor yang dibuang Condenser:                                                                       
    Q out =    h10 - h1                                                               
               =    2186,00    kJ/kg                                                           
                                                                       
Daya Condenser untuk membuang kalor:                                                                       
    m1 =    1668    T/H                                              
           =    463    kg/s                                                  

    m10 =    1368    T/H
             =    380    kg/s
                                                                  
    P Condenser =    (m10 . H10) - (m1 . H1)                                                               
                            =    815915,61    KW                                                           
                            =    815,92    MW                                                           
                                                                       
Kalor yang masuk ke sistem:                                                                       
    Q in =    (h6 - h5) + (h8 - h7) - (h8 - h11)
             =    2196,93    kJ/kg                                                           
                                                                       
Daya yang dihasilkan Boiler:                                                                       
    m5 =    2112    T/H                                                  
           =    587    kg/s      
    m7 =    1788    T/H
           =    497    kg/s
                                                                  
    P Boiler =    ((m6 . h6)-(m5 - h5)) + ((m8 . h8) - (m7 . h7))
                   =    1549810,43    KW                                                           
                   =    1549,81    MW                                                           
                                                                       
Efisiensi Thermal Siklus Rankine:                                                                       
    η Thermal =    (W Turbin - W Pompa Total) / Q in
                       =    49,16    %