Upload
ricardo-wan-aguero
View
244
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
1/31
J5106 - THERMODYNAMIC 2
TOPIC 1: ADVANCE POWERPLANT
BYISHAK BIN MOHAMED BASIR
JABATAN KEJURUTERAANMEKANIKAL
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
2/31
BDA 3043: Termodinamik llBAB 1:LOJI KUASA STIM( Steam Poer Plant!
1.1 Kitar Carnot
Salah satu jenis kitar bagi loji kuasa stim ialah kitarCarnot. Kitar ini diambil atas nama perekanya iaitu SidaCarnot. Kitar ini merupakan kitar unggul (Proses bolehbalik) yang paling cekap bagi pengendalian antara hadsuhu tertentu bagi kitar wap atau gas. Proses-proses itu
ialah1-! Prosespenambahanhaba"#inpada suhu malar
!-$ Prosespengembanganisentropik(S!%S $)
$-& Prosespenyingkiranhaba#out pada suhu malar.
&-1 Prosespemampatanisentropik(S&%S 1)
'ajah 1. dan 'ajah 1.! menunjukkan proses-prosesutama bagi kitar Carnot.
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
3/31
BDA 3043: Termodinamik llBAB 1:LOJI KUASA STIM( Steam Poer Plant!
andang
Pemeluwap
*urbin
Pamair
suapan
*+K,+ P++S
*+K,+ S/0,K
#1-!
#$-&
!-$&-1
T C
s
1 2
34
Rajah 1.1; Gambarajah T-s Rajah 1.2: Gambarajah Skimatik
"am#ara$a% T&' dan Skimatik Kitar arnot)
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
4/31
T C
s
1 2
34
BDA 3043: Termodinamik llBAB 1:LOJI KUASA STIM( Steam Poer Plant!
DANDANG (1-2
+nggapan P/ 2 " K/ 2 " 2
#1! 3 1! % 41! 5 P/1! 5 K/1!
#1! % 41! % (4!3 41)
TURBIN (2-!
+nggapan P/ 2" K/ 2" # 2
#!$ 3 !$ % 4!$ 5 P/!$ 5 K/!$
-!$ % 4!$ % 4$- 4!
Per'amaan Ke'eim#an*an Tena*a
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
5/31
TC
s
1 2
34
BDA 3043: Termodinamik llBAB 1:LOJI KUASA STIM( Steam Poer Plant!
PEMELUWAPAN (!-"
+nggapan P/ % " K/ % " %
#$& 3 $& % 4$& 5 P/$& 5 K/$&
#$& % 4$& % (4&3 4$)
PAM AIR SUAPAN ("-1
+nggapan P/ % " K/ % " # %
#&1 3 &1 % 4&1 5 P/&1 5 P/&1
-&1 % 4&1 % 413 4&
Per'amaan Ke'eim#an*an Tena*a
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
6/31
Kecekapan haba %
atau
6leh kerana kitar Carnot mempunyai proses yang boleh balik" menurutskala suhu Kelvin:
in
net
Q
W
in
outth
in
outinth
Q
Q
QQQ
=
=
1
p
s
in
out
T
T
Q
Q=
di mana7
*s% suhu takungan panas
*p%suhu takungan sejuk
BDA 3043: Termodinamik llBAB 1:LOJI KUASA STIM( Steam Poer Plant!K++KAPA, KITA- A-,OT
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
7/31
CONTOH 1#1Sebuah kitar Carnot beroperasi di antaratekanan 0.03 bar dan 70 bar masing-masing didalam keadaan wap basah. Stimmeninggalkan pam pada keadaan cecair tepumeninggalkan dandang di dalam keadaan waptepu. Tentukan kecekapan haba loji.
BDA 3043: Termodinamik
BAB 1:!"#$ %&ASA ST$'( Steam )o*er )ant+
http://g/FRPJANUARI2010/J5106/J5106%20-%20THERMODYNAMICS%202/TERMODINAMIK/TERMOmzin/Penyelesaian%20STEAM%20POWER%20PLANT.dochttp://g/FRPJANUARI2010/J5106/J5106%20-%20THERMODYNAMICS%202/TERMODINAMIK/TERMOmzin/Penyelesaian%20STEAM%20POWER%20PLANT.doc7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
8/31
%itar Rankine %itar ,arnot %eekaan Tin//i tetai isbah %erjaAdaah Rendah
)roses Rmit ntk diakkan-memberhentikanenejkan ada keadaan 3 (Stim basah T2+ keranaer meakkan roses mamatan seara seentroikeada keadaan 4
!ebih mdah sekirana ada keadaan 3 eairseenhna menersi emea*aan keada tekanandandan/ (T1+ ada keadaan 4.
Sai am adaah kei dan kerja am daat dikran/kan. #mah haba an/ dibekakan menin/kat (,eair ke
*a+ kerana T4 adaah ebih rendah dariada sh teada tekanan dandan/.
)en/bahsaian ini di an//i kitar Rankine seertiDaam Rajah 1.3
BDA 3043: Termodinamik
BAB 1:!"#$ %&ASA ST$'( Steam )o*er )ant+
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
9/31
BDA 3043: Termodinamik llBAB 1:LOJI KUASA STIM( Steam Poer Plant
1
23
4
5
T
(%+
S(k#6k/%+
1
2
3
4
5
4
Trbine
,ooin/
7ater
,ondenser)m
Boier
8e
Air
Bondar8e Gas
712
734
923
9451
Rajah 1.3: Gambarajah T-s dan Skimatik %itar Rankine &n//
Gambarajah T-s dan Skimatik %itar Rankine &n//
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
10/31
Proses 2-3:
roses penambahan haba di dandangpadatekanan malar !"#0$%"#0$W#0&
2323232323 KEPEHWQ ++=
( )2323
''Q =
Proses 1-2:
roses pengembangan secara seentropi diturbindari p(ke p). !"#0$%"#0$Q#0&
1212121212 KEPEHWQ ++=
( )2112
HHW =
PROSES KITAR RANKINE $ IMBANGAN
TENAGA
BDA 3043: Termodinamik
BAB 1:!"#$ %&ASA ST$'( Steam )o*er )ant+
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
11/31
PROSES KITAR RANKINE $IMBANGAN TENAGAProses 3-4:
roses pemampatan secara seentropi dipam air suapandari p(ke p). !"#0$%"#0$Q#0&
Selain daripada itu kerja pam juga boleh dikira denganmenggunakan hubungan*
3434343434 KEPEHWQ ++=
( )4334
HHW =
( )4334
PPVW =
BDA 3043: Termodinamik
BAB 1:!"#$ %&ASA ST$'( Steam )o*er )ant+
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
12/31
PROSES KITAR RANKINE $ IMBANGAN TENAGA
Proses 4-1:
roses pemampatan secara seentropi dipam air suapandari p(ke p). !"#0$%"#0$Q#0&
Selain daripada itu kerja pam juga boleh dikira dengan
menggunakan hubungan*
4141414141 KEPEHWQ ++=
( )1441
HHW =
( )1441
PPVW =
BDA 3043: Termodinamik
BAB 1:!"#$ %&ASA ST$'( Steam )o*er )ant+
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
13/31
K++KAPA,.ABA
-A,KI,+
in
net
Q
W
+
( ) ( )( )
23
1243
hh
hhhh+
=
T
'
3
1 4T/
T1
/
( ) ( )( )dandang
pamturbin
+W
WW =
%ecekapan ini memberitahu kita$ berapa ban,ak kerjabersih dapat ditukarkan daripada haba ,ang
dibekalkan ke dalam sistem.
%eekaan aba Rankine
BDA 3043: Termodinamik
BAB 1:!"#$ %&ASA ST$'( Steam )o*er )ant+
Rajah 1.4: Gamabarajah T-s %itar Rankine $dea
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
14/31
Selain daripada kecekapan haba rankine$ beberapakriteria juga perlu dicari bagi menentukan prestasi
sesebuah loji kuasa.
(. enggunaan stim tentu !s.s.c&
enggunaan stim tentu merupakan nisbah kadalir jisim!kadar penggunaan stim terhadap masa& dengan kuasa
keluaran bersih ,ang dihasilkan
a memberitahu kita berapakah kadalir stim ,ang
diperlukan untuk hasilkan ( unit kuasa
K'8*/'8+ P'/S*+S8 9608 K,+S+
BDA 3043: Termodinamik
BAB 1:!"#$ %&ASA ST$'( Steam )o*er )ant+
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
15/31
Kadalir jisim stim %
s
kgms
Kuasa keluaran % ( )
kg
k.
s
kgwm nets ::
6leh itu" s.s.c% ( )
kgk.
skg
skg
wm
m
nets
s
iaitu %k.
kg
wnet
1
Selain daripada unit ini" unit lain yang biasa digunakanialah ( )
jamkW
kg
skW
kg
k.
kg
..
3600==
;aka s.s.c %
jamkW
kg
wnet
.
3600
K'8*/'8+ P'/S*+S89608 K,+S+
BDA 3043: Termodinamik
BAB 1:!"#$ %&ASA ST$'( Steam )o*er )ant+
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
16/31
). /isbah kerja
/isbah ini menunjukkan berapa ban,ak kerjabersih dapat dihasilkan daripada keseluruhan
kerja kasar ,ang dipun,ai oleh sistem.isbah kerja %
turbin
pamturbin
W
WW =
kasarkeluarankerja
bersihkeluarankerja
3. %ecekapan isentropik !seentropi&
%ecekapan isentropikseentropi terbahagikepada dua iaitu*
kecekapan seentropi pam
kecekapan seentropi turbin
K'8*/'8+ P'/S*+S8 9608 K,+S+
BDA 3043: Termodinamik
BAB 1:!"#$ %&ASA ST$'( Steam )o*er )ant+
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
17/31
Wujudn,a kecekapan ini kerana terdapat ketidakbolehbalikan proses pada turbin dan pam air suapan.%etidakbolehbalikan ini men,ebabkan turbin dan pam airsuapan tidak lagi beroperasi secara isentropik atau
seentropi.1proses pegembangan dan mampatan adalah sebenar.T
s
3
41
2ebih tinggi suhu stim ,ang keluar dari pemanaslampau$ lebih kering stim ,ang memasukipemeluwap.T C
s
4
1'
3
2'
1
2
x x '
BDA 3043: Termodinamik
BAB 1:!"#$ %&ASA ST$'( Steam )o*er )ant+
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
24/31
PENGARUH TEKANAN STIMada suhu ,ang malar$ apabila tekanan dandangditambah$ stim akan menjadi lebih basah kerana 5berkurang.
T C
s
x x '
P1
P1'
P2
BDA 3043: Termodinamik
BAB 1:!"#$ %&ASA ST$'( Steam )o*er )ant+
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
25/31
BDA 3043: Termodinamik llBAB 1:LOJI KUASA STIM( Steam Poer Plant!
%esan Tekanan Dandan/ Terhada %eekaan
dan %adar ).s.t
%e-eka
.an%it
ar100?
Tekanan Dandan/
)en/n
aanSti
mte
nt
%eekaan
s.s.
Rajah : %esan Tekanan Dandan/ Terhada %eekaan dan %adar ).s.t
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
26/31
BDA 3043: Termodinamik llBAB 1:LOJI KUASA STIM( Steam Poer Plant!
%esan sh stim anas !ama terhada
keekaan kitar dan .s.t
%e-e
ka
.an%it
ar100
?
Sh Stim @,
)en/naanSti
m
ten
t
%eekaan
s.s.
Rajah : %esan sh stim anas !ama terhada keekaan kitar dan .s.t
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
27/31
T C
s
x x'
KITAR RANKINE DENGAN PEMANAS SEMULA-TURBIN BERBILANG PERINGKAT
(. %itar rankine dengan pemanas semula merupakansalah satu kitar modi?ikasi +ankine ,ang digunakansecara praktikal pada masa ini.
). @pabila tekanan dandang ditingkatkan stim ,ang
memasuki pemeluwap akan menjadi lebih basah danakan merosakkan turbin
BDA 3043: Termodinamik
BAB 1:!"#$ %&ASA ST$'( Steam )o*er )ant+
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
28/31
3. Antuk mengatasi masalah ini sistem pemanasan semuladigunakan.
i. meningkatkan dan memastikan stim kering semasa keluar daripada turbin.
ii. Suhu purata haba ,ang dibekalkan kepada stim adalah
tinggi
iii. Bemerlukan dandang ber?renkuensi tinggi denganpegembangan dalam satu peringkat menghasilkan stimek
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
29/31
T C
s
5
6
1
2
3
4
2
4
SUSUNATURLOJI $ GAMBARAJAH T-SPEMANASAN SEMULA
BDA 3043: Termodinamik
BAB 1:!"#$ %&ASA ST$'( Steam )o*er )ant+
andang
PemeluwapPam air suapan
4
**'***
1
2 3
5=
)emanas sema
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
30/31
IMBANGAN TENAGA
(. %erja TTT* (k0)43 ''WTTT =
). %erja TT+* (k0)65 ''WTT+ =
@pabila wujudn,a ketidakbolehbalikan*
(. %erja TTT* (k0)
7/26/2019 62838991 Bab1 Loji Kuasa Stim
31/31
CONTOH 1#"
> Sebuah janakuasa stim bekerja dengan tekanan stim30 bar dan 0.0 bar. Stim masuk ke turbin pada suhu800C dan berkembang sehingga tepu kering kepadatekanan ) bar. Stim kemudian dipanaskan semula
sehingga suhu mencapai 009C sebelum ia masuk keturbin tekanan rendah. %ecekapan seentropi kedua-dua turbin adalah 0.68.
> %irakanE
> i. %ecekapan termal
> i.engunaan stim tentu.
BDA 3043: Termodinamik
BAB 1:!"#$ %&ASA ST$'( Steam )o*er )ant+