19
BAB II LANDASAN TEORI 2.1 Terjadinya Sistim Panas bumi Dipermukaan bumi sering terdapat sumber-sumber air panas. Panas itu datangnya dari batu-batu yang meleleh atau magma, yang menerima panas dari inti bumi. Magma yang terletak didalam lapisan mantel, memanasi suatu lapisan batu padat. Diatas batu padat terletak suatu lapisan batu berpori, yaitu batu yang mempunyai banyak lubang kecil. Bila lapisan batu berpori ini berisi air yang berasal dari tanah, atau resapan air hujan, atau resapan danau maka air itu turut dipanaskan oleh lapisan batu padat yang panas itu. Bila panasnya besar, maka terbentuk air panas, bahkan dapat terbentuk uap dalam lapisan batu yang berpori. Bila diatas lapisan batu berpori terdapat satu lapisan padat, maka lapisan batu berpori berfungsi sebagai boiler. Uap dan juga air bertekanan akan berusaha keluar permukaan bumi. Gambar 2.1.Skema terjadinya air panas dan uap Universitas Sumatera Utara

Landasan Teori PLTP.pdf

  • Upload
    gomgom

  • View
    23

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Landasan Teori PLTP.pdf

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Terjadinya Sistim Panas bumi

Dipermukaan bumi sering terdapat sumber-sumber air panas. Panas itu

datangnya dari batu-batu yang meleleh atau magma, yang menerima panas dari

inti bumi. Magma yang terletak didalam lapisan mantel, memanasi suatu lapisan

batu padat. Diatas batu padat terletak suatu lapisan batu berpori, yaitu batu yang

mempunyai banyak lubang kecil. Bila lapisan batu berpori ini berisi air yang

berasal dari tanah, atau resapan air hujan, atau resapan danau maka air itu turut

dipanaskan oleh lapisan batu padat yang panas itu. Bila panasnya besar, maka

terbentuk air panas, bahkan dapat terbentuk uap dalam lapisan batu yang berpori.

Bila diatas lapisan batu berpori terdapat satu lapisan padat, maka lapisan batu

berpori berfungsi sebagai boiler. Uap dan juga air bertekanan akan berusaha

keluar permukaan bumi.

Gambar 2.1.Skema terjadinya air panas dan uap

Universitas Sumatera Utara

Page 2: Landasan Teori PLTP.pdf

2.2 Jenis-jenis Sistim Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi

Pada prisipnya Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTPB) sama

dengan Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), yang membedakan kedua sistim

tersebut hanya pada sumber uap nya, dimana pada PLTU uapnya bersumber dari

Boiler, sedangkan pada PLTPB uap yang digunakan bersumber dari reservoir

panas bumi.

Banyak sisitim pembangkitan listrik dari fluida panas bumi yang telah

diterapkan saat ini, diantaranya:

1. Direct Dry Steam

2. Separated Steam

3. Single Flash Steam

4. Double Flash Steam

5. Multi Flash Steam

6. Binary Cycle

7. Combined Cycle

8. Hybrid/fossil-geothermal conversion system

2.3.Sistim Pembangkit pada PLTPB

Sistim yang digunakan pada PLTPB adalah sistim dominasi uap

(separated sistim). Apabila panas bumi yang keluar dari kepala sumur sebagai

campuran fluida dua fase (fase uap dan fase cair) maka terlebih dahulu dilakukan

proses pemisahan pada fluida. Hal ini dimungkinkan dengan melewatkan fluida

kedalam separator, sehingga fase uap akan dipisahkan dari fase cairnya. Fraksi

uap yang dihasilkan dari separator ini dialirkan ke dalam turbin.

Universitas Sumatera Utara

Page 3: Landasan Teori PLTP.pdf

Gambar 2.2.Skema diagram alir PLTPB

Pada titik 1 panas bumi berupa campuran dua fase. Sebelum memasuki

turbin fluida menjalani proses isentalpik dari titik 1 ke titik 2. Pada kepala sumur

diketahui laju alir massa fraksi uap fluida (kualitas uap pada kepala sumur). Pada

titik 2 fluida masuk ke separator sehingga:

h1=hf1 + Xwh. hfg………………………………………………… ………………(Lit.1 Hal.IX-6)

h2=h1=hf2 + X2. hfg2……………………………………………………………..(Lit.1 Hal.IX-6)

Dari persamaan diatas didapat fraksi uap yang masuk kedalam separator,

sedangkan fraksi airnya di alirkan ke sumur reinjeksi. Pada tekanan dan

temperatur inlet turbin ini di ketahui entalpi dan entropi fluida dari tabel uap.

Entropi pada titik 4 dan titik 5 (inlet dan outlet turbin) dianggap sama (proses

yang terjadi didalam turbin isentropik), sehingga:

S5 = S4 = Sf5 + X5.Sfg5...........................................................(Lit.1 Hal.IX-6)

maka fraksi uap yang keluar dari turbin dapat diketahui. Harga fraksi uap ini

digunakan untuk menghitung entalpi keluar turbin.

h5 = hf5 + X5.hfg5…………………………………………...(Lit.1 Hal.IX-6)

Daya turbin bisa dihitung dengan menggunakan persamaan

W = η.m.X2. (h4 – h5)……………………………………...(Lit.1 Hal.IX-6)

Universitas Sumatera Utara

Page 4: Landasan Teori PLTP.pdf

2.4 Fasilitas Produksi Uap Dan Fasilitas PLTPB

2.4.1 Fasilitas Produksi Uap

Fasilitas produksi tergantung dari jenis fluida yang mengalir dari sumur,

tetapi secara garis besar komponen utamanya adalah sumur, kepala sumur,

separator (untuk fluida dua fasa), silencer dan pipa alir permukaan. disamping itu

juga digunakan condensate traps untuk membuang kondensat yang terbentuk

dipipa alir uap karena adanya panas yang hilang, serta peralatan-peralatan untuk

mengukur laju alir fluida, temperatur dan tekanan.

2.4.1.1 Sumur

Sumur panas bumi umumnya menggunakan serangkaian casing yang

berukuran 20”, 13 3/8 “, 9 5/8 “, dan bagian bawahnya (dimuka zona produksi)

dibiarkan terbuka atau menggunakan liner berukuran 7”. Wellpads atau area

tempat sumur-sumur produksi atau injeksi dilapangan panas bumi biasanya satu

sama lainnya berjarak 1 sampai 2 km. Sumur-sumur injeksi biasanya dibor

ditempat yang mempunyai elevasi lebih rendah dari sumur-sumur produksi, agar

air yang akan diinjeksikan dapat mengalir karena gravitasi sehingga tidak

diperlukan pompa.

2.4.1.2 Kepala Sumur Dan Katup

Pada sumur panas bumi dipasang beberapa katup untuk mengatur aliran

fluida. katup -katup tersebut ada yang dipasang diatas atau didalam sebuah lubang

yang di beton (concrete celler).

Universitas Sumatera Utara

Page 5: Landasan Teori PLTP.pdf

2.4.1.3 Separator

Separator yang digunakan adalah separator tipe coalescence memberikan

halangan dalam aliran uap. Halangan atau rintangan ini biasanya berupa bantalan

kawat (kadangkala disebut juga sebagai bantalan demister), dimana molekul air

akan terjebak. Molekul air tersebut cenderung bersatu, menghasilkan tetesan yang

terlalu besar untuk dibawa oleh sistim gas, sehingga akan menjadi sangat berat

dan jatuh ke bagian bawah separator. Diharapkan uap yang keluar dari separator

adalah uap bersih sehingga tidak merusak turbin.

Gambar 2.3. Separator tipe coalescence

2.4.1.4 Silincer

Apabila fluida dari sumur akan disemburkan untuk dibuang, fluida dari

sumur akan menimbulkan kebisingan yang luar biasa sehingga dapat memekakan

telinga dan bahkan tanpa perlindungan yang baik dapat menyebabkan rusaknya

pendengaran. Untuk mengurangi kebisingan dan pada waktu yang sama juga

mengontrol aliran fluida yang akan dibuang, fluida biasanya dialirkan melalui

Universitas Sumatera Utara

Page 6: Landasan Teori PLTP.pdf

silencer atau peredam suara. Bagian atas dari silencer ini biasanya dibiarkan

terbuka sehingga silencer sering juga disebut atmospheric separator.

2.4.1.5 Pipa Alir

Pipa alir dilapangan panas bumi terdiri dari pipa alir uap dan pipa alir uap-

air apabila fluida dari sumur terdiri dari dua fasa. Dilapangan panas bumi

dominasi air, pipa alir dua fasa (campuran uap-air dimulai dari sumur hingga

separator, sedangkan pipa alir uap membentang dari separator hingga ke turbin

dan pipa alir air membentang dari separator hingga sumur injeksi. Disamping itu

juga terdapat pipa alir kondensat untuk mengalirkan kondensat dari PLTPB

hingga kesumur injeksi.

2.4.1.6 Insulator

Untuk menghindarkan kehilangan panas yang berlebihan, pipa alir uap

harus selalu diinsulasi. Material yang digunakan sebagai bahan insulasi sangat

beragam baik bentuk, ukuran, ketebalan dan jenis materialnya. Material yang

banyak tersedia adalah:Mineral fibrous atau cellular: Alumunia, asbestos, glass,

rock, silica, cane, cotton, wood dan lain-lain

2.4.1.7 Condensate Traps (Condensate pots)

Meskipun pipa sudah diselubungi dengan insulator, tetapi kondensasi

biasanya masih tetap terjadi dalam pipa alir uap. kehilangan panas harus

diupayakan seminimal mungkin agar kondensat yang masuk keturbin masih dalam

kondisi batas yang diijinkan sehingga turbin tidak cepat rusak.

Universitas Sumatera Utara

Page 7: Landasan Teori PLTP.pdf

2.4.2 Fasilitas PLTPB

Adapun fasilitas pada unit PLTPB adalah sebagai berikut:

2.4.2.1 Turbin Uap

Turbin adalah suatu mesin penggerak dimana energi fluida kerja, dalam

hal ini adalah uap, dipergunakan langsung untuk memutar roda turbin. Pada

umumnya turbin pada PLTPB tidak berbeda dengan turbin yang digunakan pada

PLTU. Yang berbeda hanya pada pemilihan bahan turbin dimana turbin PLTPB

harus lebih tahan korosif, karena umumnya uap PLTPB mengandung sulfur.

Untuk merencanakan suatu turbin uap, dibutuhkan kecermatan dalam

menentukan jenis turbin uap agar kelangsungan operasi pembangkit tidak

mengalami kerugian yang besar. Oleh sebab itu perlu diketahui beberapa jenis

turbin uap sebagai perbandingan terhadap turbin yang direncanakan.

2.4.2.1.1.Klasifikasi Turbin Uap

Adapun jenis-jenis turbin yang umum digunakan adalah sebagai berikut:

1.Turbin uap De Lapal

Turbin uap De Lapal adalah turbin uap yang bekerja menurut prinsip

impuls aksi dengan aliran aksial, satu tingkat tekanan dan satu tingkat kecepatan.

Turbin ini mempunyai satu rotor penggerak dan satu susunan sudu gerak sehingga

seluruh panas jatuh uap diekspansikan dalam satu baris sudu gerak. Turbin ini

mempunyai kecepatan putar yang tinggi dengan daya yang dihasilkan kecil

sebesar 1500 kw. Turbin jenis ini membutuhkan roda gigi transmisi yang cukup

besar.

Universitas Sumatera Utara

Page 8: Landasan Teori PLTP.pdf

2.Turbin Uap Jenis Curtis

Turbin Curtis adalah turbin uap yang bekerja dengan prisip impuls-aksi

dengan aliran aksial. Dalam hal ini turbin yang dimaksud adalah turbin impuls

tingkat tunggal dengan dua tingkat kecepatan. Dalam prinsipnya turbin Curtis

mengambil untung sebanyak mungkin dari tenaga gerak uap dari ekspansi

sekelilingnya. Kelemahan dari turbin Curtis antara lain:

• Tidak ekonomis dipakai pada daya yang besar

• Gesekan antara uap dengan dinding sudu besar

• Tidak dapat dibuat turbin yang besar

mengingat hal itu semua maka turbin Curtis hanya dibuat paling banyak tiga

tingkat saja.

3.Turbin Uap jenis Zoelly

Turbin uap Zoelly adalah turbin uap yang bekerja dengan prinsip impuls

aksi dengan system tekanan bertingkat. Tekanan uap turun secara bertahap

didalam baris sudu tetap saja. Sedangkan didalam baris sudu gerak tidak terjadi

penurunan tekanan.

Daya yang dihasilkan adalah daya yang besar pada putaran yang rendah.

Sehingga turbin ini dipakai sebagai penggerak daya yang besar. keuntungan

turbiin ini adalah effisiensinya yang tinggi, tetapi biayanya mahal, dan konstruksi

yang lebih rumit dari turbin dari turbin satu tingkat tekanan.

Universitas Sumatera Utara

Page 9: Landasan Teori PLTP.pdf

4.Turbin Uap Jenis Parson

Turbin parson adalah suatu turbin dengan beberapa tingkat tekanan dan

kecepatan pada garis besarnya konstruksi turbin adalah sumbu turbin yang berupa

tromol dengan dikelilingi oleh sejumlah sudu-sudu jalan. Tiap rumahan sudu jalan

ada tersusun sudu-sudu antar dalam rumah rumah turbin. Sudu antar mengatur

supaya bagian uap dapat masuk diantara sudu jalan dengan tidak saling

bersentuhan (bertumbukan).

Kelemahan dari turbin parson adalah bahwa uap yang mengalir ke puncak-

puncak sudu antar dan dalam perbandingan makin besar jika sudu-sudu itu

semakin rendah. Keuntungan dari turbin ini adalah effisiensinya lebih baik dari

turbin Zoellly dan sistim pengaturannya lebih rumit dan biayanya mahal

dibandingkan dengan tubin Zoelly, Curtis, dan De LaVal.

Dari beberapa altenatif diatas maka turbin yang akan direncanakan di

gunakan untuk menggerakkan generator pada PLTPB disesuaikan dengan data di

lapangan adalah turbin impuls enam tingkat tekanan dan dua tingkat kecepatan

yaitu jenis turbin curtis yang arah alirannya adalah arah aliran aksial.

Adapun alasan dan pertimbangan dalam pemilihan jenis turbin ini adalah:

• Pertimbangan efisiensi dan keandalan

Turbin curtis mempunyai effisiensi yang cukup tinggi sehingga energi

potensial uap dapat dimanfaatkan seefisien mungkin. Turbin curtis dapat

bekerja dengan pengisihan sebagian. Hal ini memudahkan dalam hal

pengaturan kapasitas uap. Dengan dua tingkat kecepatan masudnya supaya

kemungkinan panas jatuh pada saat melalui turbin lebih besar.

Universitas Sumatera Utara

Page 10: Landasan Teori PLTP.pdf

• Segi pemeliharaan

Perawatan dan pengoperasian yang baik dari turbin curtis akan mencegah

kerusakan dan dapat menjamin umur dari pemakaian turbin. Perawatan

dan pengoperasian turbin impuls tidak sulit.

• Segi konstruksi Konstruksi

turbin Curtis lebih sederhana jika dibandingkan dengan jenis turbin

lainnya. Dari segi pengadaan komponen (sparepart)mudah dilakukan,

seperti nosel, sudu, bantalan dan sebagainya.

• Pertimbangan Tempat dan Kondisi Pemakaian

Turbin ini digunakan untuk memutar generator pada PLTPB dengan

kapasitas menengah. Mengingat lokasi pemakaian turbin pada daerah yang

korosif sehingga dibutuhkan turbin yang handal, mudah pengoperasiannya,

mudah perawatan, dan biaya yang tidak terlalu mahal.

• Pertimbangan investasi

Karena turbin ini digunakan sebagai penggerak mula generator listrik pada

PLTPB, sehingga dari segi konstruksinya dipilih turbin yang relative

sederhana untuk menghemat biaya investasi.

2.4.2.1.2.Kerugian-kerugian Kalor pada Turbin Uap

Pada saat pengoperasiannya turbin uap mengalami kehilangan energi yang

dapat dikategorikan atas dua jenis, (Menurut lit 2, hal. 59-71) yaitu:

Kerugian internal,adalah kerugian yang berkaitan dengan kondisi-kondisi

uap sewaktu mengalir melalui turbin, yang meliputi:

Universitas Sumatera Utara

Page 11: Landasan Teori PLTP.pdf

1. Kerugian pada katup Pengatur

Uap sebelum masuk ke turbin haruslah melalui katup penutup (stop valve)

dan katup pengatur yang mana ini merupakan bagian terpadu dari turbin tersebut.

Aliran uap melalui katup penutup dan katup pengatur disertai oleh kerugian energi

akibat proses pencekikan. Kerugian energi akibat proses pencekikan dinyatakan

sebagai:

…………………………….…………...(lit.2.hal. 59)

Dimana:

H = Besarnya kerugian energi akibat proses pencekikan ( Kkal/kg)

Ho = Penurunan kalor isentropis dengan mengabaikan kerugian ( Kkal/kg)

= Penurunan kalor isentropis dengan memperhitungkan kerugian kalor akibat

proses pencekikan (Kkal/kg).

besarnya kerugian tekanan akibat pencekikan dengan katup pengatur terbuka lebar

dapat diandaikan sebesar 5% dari tekanan uap segar Po. Untuk tujuan

perancangan, kerugian tekanan adalah:

…………………………….…(lit.2 hal.60)

Dimana:

= Besarnya kerugian tekanan (bar)

Po = Tekanan uap sebelum memasuki turbin (Bar)

2. Kerugian pada nosel

Kerugian energi pada nosel disebabkan oleh adanya gesekan uap pada

dinding nosel, turbulensi, dan lai-lain. Kerugian kalor pada nosel dalam bentuk

kalor adalah:

Universitas Sumatera Utara

Page 12: Landasan Teori PLTP.pdf

hn =

8378

21

21 cc t − ……………………………….....………...(lit.2.hal.25)

Dimana:

= Besarnya kerugian pada nosel (Kkal/kg)

= Kecepatan uap masuk teoritis (m/s)

= c1t . φ = kecepatan uap masuk mutlak dari nosel (m/s)

φ = koefisien kecepatan atau angka kualitas nosel.

Untuk tujuan perancangan, nilai-nilai koefisien kecepatan nosel dapat diperoleh

dari grafik (Lit2.hal. 61).

Gambar 2.4. Grafik untuk Menentukan Koefisien φ sebagai Fungsi Tinggi Nosel

3. Kerugian pada sudu gerak

Kerugian pada sudu gerak dipengaruhi oleh beberapa faktor:

• Kerugian akibat tolakan pada ujung belakang sudu

• Kerugian akibat kebocoran uap melalui ruang melingkar antara stator dan

rotor

• Kerugian akibat gesekan

• Kerugian akibat pembelokan semburan pada sudu

Universitas Sumatera Utara

Page 13: Landasan Teori PLTP.pdf

Semua kerugian diatas disimpulkan sebagai koefisien kecepatan sudu-sudu gerak

(ψ). Akibat koefisien ini maka kecepatan relative uap keluar dari sudu W2 lebih

kecil dari kecepatan relatif uap masuk sudu W1. Besarnya kerugian pada sudu

gerak adalah:

hb =

8378

22

21 ww − …………………………..………………....(Lit2.hal.36)

Dimana:

W1 = Kecepatan uap masuk relatif dari nosel (m/s)

W2 = Kecepatan uap keluar relatif dari sudu (m/s)

hb = Kehilangan energi dari sudu-sudu (Kkal/kg)

ψ = Koefisien kecepatan sudu. Ditentukan berdasarkan tingi sudu-sudu gerak

(Lit2.hal.62)

Gambar 2.5. Grafik untuk menentukan Koefisien ψ berdasarkan tinggi sudu gerak

4. Kerugian akibat kecepatan keluar

Uap meninggalkan sisi keluar sudu gerak dengan kecepatan mutlak C2.

pada turbin neka tingkat (multi stage), energi kecepatan uap yang keluar dapat

dipakai sebagian atau seluruh nya pada tingkat-tingkat yang berikutnya. Besarnya

kerugian energi yang diakibatkan oleh kecepatan keluar adalah:

Universitas Sumatera Utara

Page 14: Landasan Teori PLTP.pdf

he =

8378

22c ……………………………………..…………..(Lit2.hal 63)

dimana:

he = Kerugian akibat kecepatan keluar (Kkal/kg)

C2 = Kecepatan mutlak uap meninggalkan sudu gerak

5. Kerugian Akibat Gesekan Cakram dan pengadukan

Kerugian ini terjadi karena adanya gesekan antara rotor dengan uap dan

kerugian pengadukan dalam hal pemasukan parsial. Sebagai akibat kerja

digunakan untuk melawan gesekan, dan kecepatan pertikel uap akan dikonversi

menjadi kalor sehingga memperbesar kandungan kalor uap. Kerugian ventilasi

sulit dihitung secara teoritis dan umum nya dihitung dengan rumus emperis salah

satunya adalah rumus emperis former, yaitu:

Nge.o= βd4n3l1yx 10-10...........................................................(Lit2.hal.64)

dimana:

Ngea = Daya yang hilang dalam mengatasi gesekan dan ventilasi (kW)

β = Kofisien yang sama dengan 1,76 untuk cakram baris tunggal

d = Diameter cakram yang diukur pada tinggi rata-rata sudu (m)

n = Putaran poros turbin (rpm)

l = Tinggi sudu (m)

γ = Bobot spesifik dimana cakram tersebut berputar (kg/m)

kerugian akibat gesekan cakram dan ventilasi dalam satuan kalor dapat ditentukan

dari persamaam berikut:

hge.a. = G

N age

427102 .. …………………………………………...(Lit2.hal64)

Universitas Sumatera Utara

Page 15: Landasan Teori PLTP.pdf

dimana:

hgea = Besar kerugian akibat gesekan cakram dan ventilasi (kkal/kg)

G = Massa alir uap melalui tingkat turbin (kg/s)

6. Kerugian Ruang Bebas

Ada perbedaan tekanan diantara kedua sisi cakram nosel yang dipasang

pada stator turbin, sebagai akibat ekspansi uap di dalam nosel. Besarnya

kebocoran yang terjadi adalah:

hkebocoran = )( 100

hhG

Gkebocoran − ………………………….…..(Lit2.hal.64)

dimana Gkebocoran ditentukan berdasarkan tekanan kritis, yaitu:

pkr = 5,1

85,0 1

+zp

……………………………………………..(Lit2.hal.67)

bila tekanan kritis lebih rendah dari p2, maka kecepatan uap didalam labirin adalah

lebih rendah daripada kecepatan kritis dan massa alir kebocoran, ditentukan

dengan persamaan:

…………………………..(Lit2.hal.67)

sebaliknya, bila tekanan kritis lebih tinggi dari p2, maka kecepatan uap didalam

labirin adalah lebih rendah daripada kecepatan kritis dan massa alir kebocoran

ditentukan dengan persamaan:

Gkebocoran = 100fs1

1

5,1 υpx

zg+

……………….……………………………(Lit2.hal.67)

Universitas Sumatera Utara

Page 16: Landasan Teori PLTP.pdf

7. Kerugian Akibat Kebasahan Uap

Dalam hal turbin kondensasi, beberapa tingkat yang terakhir biasanya

beroperasi pada kondisi uap basah yang menyebabkan terbentuknya tetesan air.

Tetesan air ini oleh pengaruh gaya sentrifugal akan terlempar kearah keliling.

Pada saat yang bersamaan tetesan air ini menerima gaya percepatan dari partikel-

pertikel uap searah dengan aliran, jadi sebagian energi kinetik uap hilang dalam

mempercepat tetesan air ini. Kerugian akibat kebasahan uap dapat pitentukan

dengan persamaan:

hkebasahan= (1-x)hi………………………………………….(Lit.2.hal.68)

dimana:

x = Fraksi kekeringan uap didalam tingkat turbin yaitu sebelum nosel sudu

pengarah dan sesudah sudu gerak tingkat tersebut

hi= Penurunan kalor yang dimanfaatkan pada tingkat turbin dengan

memperhitungkan semua kerugian kecuali akibat kebasahan uap (kkal/kg) .

2.4.2.1.3 Effisiensi pada Turbin

1. Effisiensi relatif sudu

Hubungan antara kerja satu kilogram uap pada keliling cakram yang

mempunyai sudu-sudu gerak terhadap kerja teoritis yang dapat dilakukan.

uo

uuu ii

LALL

−==

.

0

η ……………………….……..………..(Lit2.hal.71)

2. Effisiensi internal

Hubungan antara kerja yang bermanfaat dilakukan oleh sudu dengan 1 kg

uap pada tingkat atau didalam turbin terhadap kerja teoritis yang tersedia.

Universitas Sumatera Utara

Page 17: Landasan Teori PLTP.pdf

o

i

to

ouoi H

Hiiii

LL

=−−

==1

2

0

η …...………….……………….…….(Lit2.hal.71)

3. Daya dalam turbin dapat ditulis sebagai berikut:

• Daya dalam turbin

…………………….……….…………………..(Lit2.hal.71)

2.4.2.2 Kondensor

Fungsi dari kondensor adalah untuk menciptakan tekanan vakum (tekanan

dibawah tekanan atmosfer). Proses terjadinya kondisi vakum ini adalah secara

termodinamik bukan secara mekanik. Hal ini dimungkinkan karena setelah fluida

keluar dari turbin yang sebagian besar masih berupa uap akan bercampur dengan

air dingin di kondensor akan mencapai kesetimbangan massa dan energi. Pada

PLTPB sibayak digunakan jenis kondensor campur langsung, hal ini digunakan

untuk mengatasi keterbatasan sumber air pada lokasi PLTPB.

2.5 Analisa Termodinamika Siklus PLTPB

Gambar 2.6. Diagram T- s PLTPB

Universitas Sumatera Utara

Page 18: Landasan Teori PLTP.pdf

Pada titik 1 fluida panas bumi berupa campuran dua fasa. sebelum

memasuki turbin fluida menjalani proses isentalpik dari titik1 ke titik 2

(Gambar 2.6). Pada kepala sumur diketahui laju alir fraksi uap fluida (Kualitas

uap pada kepala sumur) yaitu:

Data uap Pada PLTPB sibayak (Data survey):

Massa Uap (Ms) = 50 ton/jam = 13,89 kg/det

Mass air (Mw) = 111 ton/jam

Massa total = 161 ton/jam

Tekanan separator = 9,7 bar

Tekanan Masuk Turbin = 8,3 bar

Tekanan uap keluar Turbin = 0,1 bar

Maka fraksi uap di kepala sumur adalah:

Xwh = T

S

MMsM+

Xwh= jamtonjamtonjamton

/111/50/50

+=

= 0,31

jadi besar nya entalpi pada separator adalah:

tekanan separator = 9,7 bar (data hasil survey), maka diperolah nilai entalpi dari

tabel uap:

hf1 =175,284 kkal/kg

hg1 = 661,388 kkal/kg

hfg1= 486,103 kkal/kg

Maka hseparator = hf1+xwh.hfg

= 175,284 kkal/kg + 0,31. 486,103 kkal/kg = 325,975 kkal/kg.

Universitas Sumatera Utara

Page 19: Landasan Teori PLTP.pdf

Pada titik 4 uap hasil pemisahan dari separator dilairkan kedalam turbin,

pada titik ini tekanan uap masuk turbin 8,3 bar, sehingga: hg=h4=659,453 kkal/kg,

s4=sg=1,6045 kkal/kg ok. Proses yang terjadi pada turbin dalah proses isentropik,

sehingga fraksi uap yang keluar dari turbin dapat di ketahui. Harga fraksi uap ini

digunakan untuk menghitung entalpi keluar turbin.

s4=s5=sf + x.sfg..................................................(Pada tekanan keluar turbin P= 0,1 bar)

x5= 81,05006,7

6488,0718,6=

dari tabel uap diperoleh:

hf5=45,80 kkal/kg sf5= 0,1550 kkal/kgok

hfg5=571,28 kkal/kg sfg5= 1,7914 kkal/kgok

maka besarnya entalpi keluar turbin adalah:

h5=hf5 + x5.hfg5

h5=45,80 kkal/kg+0,81 x 571,28 kkal/kg

= 508,53 kkal/kg

daya turbin (Pt)

Pt = ms.(h4- h5)

Pt = 13,89.(659,453 – 508,53 kkal/kg)

Pt = 8537,4 kw

Universitas Sumatera Utara