Efisiensi Thermal dari Siklus Rankine (η thermal) adalah perbandingan antara kerja yang dihasilkan oleh Turbin Uap yang sudah dikurangi kerja pompa (W out - W in), dengan energi panas yang masuk dari Boiler (Q in). Sebelum lebih lanjut membahas Efisiensi Thermal dari Siklus Rankine, lebih mudah kita memahami dengan membahas proses-proses yang terjadi di dalamnya.
Gambar 1. Diagram Temperatur - Enthalpy Siklus Rankine
Siklus Rankine menjadi salah satu bentuk rekayasa energi untuk memanfaatkan Hukum Kekekalan Energi. Sumber energi yang berlimpah di bumi dimanfaatkan untuk dikonversikan menjadi bentuk energi yang lain yang lebih bermanfaat bagi manusia. Energi yang digunakan di awal proses Siklus Rankine adalah energi panas. Energi panas ini dapat diambil hasil pembakaran bahan bakar fosil, penggunaan panas bumi, atau dari reaksi nuklir.
Energi panas dari sumber-sumber di atas ditransfer ke fluida kerja, seperti air misalnya. Apabila bahan bakar yang digunakan adalah batubara maka proses ini terjadi di Boiler. Melalui diagram T-S di atas proses ini terjadi di garis D-E-A-F. Garis D-E air masih berwujud cair, pada garis E-A air mengalami proses boiling dan berfase campuran air dan uap, sedangkan pada garis A-F fluida kerja air sudah berfase uap air dan mengalami proses pemanasan lanjut untuk mencapai titik Superheated.
Dan nilai kalor yang diserap oleh uap air dapat dihitung menggunakan rumus berikut:
Q in = m.(hF – hD)
Uap air Superheated dari Boiler kemudian masuk ke Turbin Uap untuk mengalami konversi energi panas menjadi energi gerak. Uap air mengalami penurunan Enthalpy pada saat proses konversi energi panas menjadi energi gerak, ditunjukkan oleh garis F-G pada gambar di atas. Penurunan Enthalpy (h) tersebut dapat digunakan untuk menghitung besar energi gerak yang dihasilkan oleh Turbin menggunakan rumus berikut:
W out = m.(hF – hG)
Uap air yang keluar dari Turbin Uap masuk ke Condenser untuk diubah kembali fasenya menjadi cair. Di sini dapat kita lihat bahwa ada energi panas yang tidak dikonversikan seluruhnya menjadi energi gerak pada Turbin Uap, karena energi tersebut untuk merubah fase air menjadi uap air (panas laten). Uap air yang terkondensasi mengalami penurunan Enthalpy (garis G-C) dan penurunannya dapat digunakan untuk menghitung energi panas yang dikeluarkan menggunakan rumus berikut:
Q out = m.(hG – hC)
Proses selanjutnya adalah air hasil kondensasi dipompa untuk dinaikkan tekanannya sebelum masuk ke Boiler. Pada proses yang ditunjukkan oleh garis C-D ini air tidak mengalami banyak kenaikan nilai Enthalpy. Artinya energi yang diberikan kepada air tidak terlalu signifikan. Nilai energi yang masuk dapat dihitung dengan menggunakan rumus berikut:
W in = m.(hD – hC)
Jadi penjabaran rumus Efisiensi Thermal Siklus Rankine adalah:
η thermal = (W out – W in) / Q in
Untuk lebih mudah menghitung, variabel massa (m) dapat dihilangkan pada setiap persamaan, karena pada perhitungan akhir Efisiensi Thermal variabel ini saling membagi.
0 komentar:
Posting Komentar