sifat-sifat uap air

Air mendidih pada temperatur 100º Celcius jika dalam kondisi tekanan atmosfer (1013,25 milibar absolut). Apabila air dipanaskan di bawah kondisi tekanan yang lebih tinggi maka titik didihnya juga akan meningkat. Begitu pula sebaliknya, pada tekanan yang lebih rendah air akan mendidih pada temperatur yang lebih rendah.

Pembangkit Listrik Tenaga Uap menggunakan media air untuk mengkonversikan energi kimia yang dimiliki batubara, menjadi energi listrik pada akhir proses. Untuk menciptakan uap air kering dengan temperatur tinggi, panas harus terus diberikan ke air melewati tiga fase: fase cair, fase campuran cair dengan uap, dan fase uap saja.

mechanical seal

Menyambung pembahasan saya pada tulisan sebelumnya tentang Sistem penyekat pada pompa, kali ini saya akan membahas lebih jauh tentang Mechanical seal. Semoga menambah gambaran yang jelas terutama bagi adik-adik saya yang baru melangkah ke lapangan industri.

Pengertian

Mechanical Seal, apabila diterjemahkan secara bebas, adalah alat pengeblok mekanis. Namun penerjemahan tersebut menjadi lebih susah dimengerti dan dibayangkan bila dibandingkan pengertian teknisnya. Mengapa? Karena pengertian seal mekanis mengandung arti begitu luas. Apakah semua tipe seal mekanis bisa disebut dengan mechanical seal? O-ring merupakan seal mekanikal, demikian juga Labyrinth Seal, namun keduanya jelas bukan MechanicalSeal.

Mechanical seal yang dibahas pada situs ini adalah suatu tipe Seal yang dipakai pada pompa-pompa kelas industri, agitator, mixer, chiller dan semua rotating equipment (mesin-mesin yang berputar).

sistem refigerasi

Pemahaman tentang Sistem Refrigerasi

Refrigerasi merupakan suatu kebutuhan dalam kehidupan saat ini terutama bagi masyarakat perkotaan. Karena itu kita perlu mempelajari sitem kerja refrigerasi dan sekaligus mengenal komponen-komponen refrigerasi. Refrigerasi dapat berupa lemari es pada rumah tangga, mesin pembeku (freezer), pendingin sayur dan buah-buahan pada super market dan sebagainya. Peralatan ini dapat dijumpai mulai dari skala kecil pada rumah tangga hingga skala besar pada aplikasi di industri. Sistem refrigerasi kompressi uap juga digunakan pada aplikasi tata udara (air condition). Aplikasi tata udara untuk hunian manusia, mesin yang digunakan dapat ditemui mulai dari skala kecil seperti AC window dan AC spilit dan skala besar seperti air cooled chiller.

1. Pendahuluan

Refrigerasi adalah proses pengambilan kalor atau panas dari suatu benda atau ruang untuk menurunkan temperaturnya. Kalor adalah salah satu bentuk dari energi, sehingga mengambil kalor suatu benda ekuivalen dengan mengambil sebagian energi dari molekul-molekulnya. Pada aplikasi tata udara (air conditioning), kalor yang diambil berasal dari udara. Untuk mengambil kalor dari udara, maka udara harus bersentuhan dengan suatu bahan atau material yang memiliki temperatur yang lebih rendah.

Suatu mesin refrigerasi akan memiliki tiga sistem terpisah yakni:

energi panas

Dalam dunia teknologi energi, panas menjadi salah satu “media” yang dapat direkayasa karena sifatnya yang dapat berpindah, berubah nilainya, yang selalu diikuti dengan perubahan energi panas. Sebuah benda yang temperaturnya naik, menandakan adanya energi panas yang masuk padanya. Sebaliknya, jika sebuah benda mengalami penurunan temperatur, maka ia melepaskan energi panas yang sebelumnya ia punya ke benda lain di sekitarnya.

Perubahan energi panas tidak dapat dipisahkan dengan fenomena perpindahan panas. Keduanya saling berkaitan. Terjadinya perpindahan panas dari satu benda ke benda lain, selalu dikuti dengan perubahan energi panas yang terkandung di dalam kedua benda tersebut. Saat terdapat dua benda dengan temperatur yang berbeda dalam kondisi diatermik (diathermic), terjadi perpindahan energi dalam bentuk kalor. Diatermik adalah sebuah kondisi saat dua benda atau lebih dapat melakukan perpindahan panas.

radiasi benda hitam

Radiasi panas adalah radiasi yang dipancarkan oleh sebuah benda sebagai akibat suhunya. Setiap benda memancarkan radiasi panas, tetapi pada umumnya, Anda dapat melihat sebuah benda, karena benda itu memantulkan cahaya yang datang padanya, bukan karena benda itu memancarkan radiasi panas. Benda baru terlihat karena meradiasikan panas jika suhunya melebihi 1.000 K. Pada suhu ini benda mulai berpijar merah seperti kumparan pemanas sebuah kompor listrik. Pada suhu di atas 2.000 K benda berpijar kuning atau keputih-putihan, seperti pijar putih dari filamen lampu pijar. Begitu suhu benda terus ditingkatkan, intensitas relatif dari spektrum cahaya yang dipancarkannya berubah. Hal ini menyebabkan pergeseran warna-warna spektrum yang diamati, yang dapat digunakan untuk menentukan suhu suatu benda.

apa itu kogenerasi?

 Sistim kogenerasi adalah serangkaian atau pembangkitan secara bersamaan beberapa bentuk energi yang berguna (biasanya mekanikan dan termal)  dalam satu sistim yang terintegrasi. Sistim  CHP  terdiri  dari  sejumlah  komponen  individu – mesin  penggerak  (mesin  panas), generator, pemanfaatan kembali panas, dan sambungan listrik  – tergabung menjadi suatu integrasi. Jenis peralatan yang menggerakkan seluruh sistim (mesin penggerak) mengidentifikasi secara khusus sistim CHPnya.

Mesin penggerak untuk sistim CHP terdiri dari mesin reciprocating, pembakaran atau turbin gas, turbin uap, turbin mikro dan sel bahan bakar. Mesin penggerak ini dapat membakar berbagai bahan bakar, yaitu gas alam, batubara, minyak bakar,  dan  bahan  bakar  alternatif  untuk  memproduksi  daya  poros  atau  energi mekanis. Meskipun umumnya energi mekanis dari mesin penggerak digunakan untuk menggerakkan generator untuk membangkitkan listrik, tetapi dapat juga digunakan untuk menggerakkan peralatan yang bergerak seperti kompresor, pompa, dan fan. Energi termal dari sistim dapat digunakan untuk penerapan langsung dalam proses atau tidak langsung untuk memproduksi steam, air panas, udara panas untuk pengeringan, atau air dingin/ chilled water untuk proses pendinginanan.

Gambar 1. Efisiensi Energi Advantage Pada Sistim Kogenerasi (UNESCAP, 2000)

Gambar 1 menunjukkan efisiensi energi canggih CHP dibandingkan dengan stasiun pusat pembangkit listrik konvensional dan pembangkit boiler. Sistim CHP hanya menggunakan energi tiga perempat bagian dari energi yang digunakan jika sistim panas dan daya terpisah. Penurunan  konsumsi  bahan  bakar  primer  ini  merupakan  keuntungan  utama  sistim  CHP, karena jika pembakaran lebih efisien atau kebutuhan bahan bakar lebih sedikit, berarti emisi akan lebih sedikit untuk hasil yang sama.

1.2 Keuntungan Kogenerasi

Seperti sudah digambarkan diatas, keuntungan penggunaan sistim kogenerasi adalah sebagai berikut:

• Meningkatkan efisiensi konversi energi dan penggunaannya.
• Emisi lebih rendah terhadap lingkungan, khususnya CO2, gas rumah kaca utama.
• Dalam beberapa kasus, digunakan bahan bakar biomasa dan beberapa limbah seperti limbah pengolahan minyak bumi, limbah proses dan limbah pertanian (dengan digester anaerobik atau gasifikasi). Bahan ini akan menjadi bahan bakar pada sistim kogenerasi, meningkatkan efektivitas biaya dan mengurangi tempat pembuangan limbah.
• Penghematan biaya yang besar menjadikan industri atau sektor komersial lebih kompetitif dan juga dapat memberikan tambahan panas untuk pengguna domestik.
• Memberikan kesempatan lebih lanjut untuk membangkitkan listrik lokal yang didesain sesuai kebutuhan konsumen local dengan efisiensi tinggi, menghindari kehilangan transmisi dan meningkatkan fleksibilitas pada sistim penggunaan. Hal ini khususnya untuk penggunaan baha n bakar gas alam.
• Suatu kesempatan untuk meningkatkan diversifikasi plant pembangkit, dan menjadikan persaingan pembangkitan. Kogenerasi menyediakan sesuatu kendaraan terpenting untuk promosi pasar energi yang liberal.

2. JENIS-JENIS SISTIM KOGENERASI

Bagian ini mencakup berbagai jenis sistim kogenerasi: sistim kogenerasi turbin uap, sistim kogenerasi turbin gas, dan sistim  kogenerasi mesin reciprocating. Dalam bagian ini juga menyangkut klasifikasi sistim kogenerasi atas dasar urutan energi yang digunakan.

2.1 Sistim Kogenerasi Turbin Uap

Turbin uap merupakan salah satu teknologi mesin penggerak yang multi guna dan tertua yang masih diproduksi secara umum. Pembangkitan energi dengan menggunakan turbin uap telah berlangsung sekitar 100 tahun, ketika alat tersebut menggantikan mesin  steam reciprocating karena  efisiensinya  yang  tinggi  dan  biayanya  yang  murah.  Kapasitas  turbin  uap dapat berkisar dari 50 kW hingga ratusan MWs untuk plant utilitas energi yang besar. Turbin uap digunakan   secara   luas   untuk   penerapan   gabungan   panas   dan   daya   (CHP).   Siklus termodinamika untuk turbin uap merupakan  siklus Rankine. Siklus merupakan dasar bagi stasiun pembangkitan daya konvensional dan terdiri dari sumber panas (boiler)   yang mengubah air menjadi steam tekanan tinggi. Dalam siklus steam, air pertama-tama dipompa ke tekanan sedang hingga tinggi, kemudian dipanaskan hingga suhu didih yang sesuai dengan tekanannya, dididihkan (dipanaskan dari cair hingga uap), dan kemudian biasanya diberikan panas berlebih/superheated (dipanaskan hingga suhu diatas titik didih). Turbin multi tahap mengekspansi steam bertekanan sampai ke tekanan rendah dan steam kemudian dikeluarkan ke kondensor pengembun pada kondisi vakum atau menuju sistim distribusi suhu menengah yang mengirimkan steam ke penggunaan industri atau komersial. Kondensat dari kondensor atau dari sistim penggunaan steam  dikembalikan ke pompa air umpan untuk keberlanjutan siklus.

Dua jenis turbin uap yang banyak digunakan adalah jenis tekanan balik dan ekstraksi-kondensasi. Pemilihan diantara keduanya sangat tergantung pada besarnya panas dan  daya, kualitas panas dan faktor ekonomi. Titik ekstraksi steam dari turbin dapat lebih dari satu, tergantung pada tingkat suhu dari panas yang diperlukan oleh proses.

2.1.1 Turbin Steam Tekanan Balik

Turbin steam tekanan balik merupakan rancangan yang paling sederhana. Steam keluar turbin pada  tekanan  yang  lebih  tinggi  atau  paling  tidak  sama  dengan  tekanan  atmosfir,  yang tergantung pada kebutuhan beban panas.  Hal ini yang menyebabkan digunakannya istilah tekanan balik. Dengan cara ini juga memungkinkan mengekstraksi steam dari tahap intermediate turbin uap, pada suhu dan tekanan yang sesuai dengan beban panas.  Setelah keluar dari turbin, steam diumpankan ke beban, dimana steam ini akan melepaskan panas dan kemudian diembunkan. Embun kondensat kembali ke sistim dengan laju alir yang dapat lebih rendah dari laju alir steam, jika steam digunakan dalam proses atau jika terdapat kehilangan- kehilangan sepanjang jalur pipa. Air make-up digunakan untuk menjaga neraca bahan.

Sistim tekanan balik memiliki keuntungan-keuntungan sebagai berikut:

• Rancangannya sederhana dengan hanya beberapa komponen
• Biaya tahapan tekanan rendah yang mahal dihindarkan.
• Modalnya rendah
• Kebutuhan air pendingin berkurang atau bahkan tidak ada.
• Efisiensi totalnya tinggi, sebab  tidak terdapat pembuangan panas ke lingkungan yang melalui kondensor.

Sistim tekanan balik memiliki kerugian-kerugian sebagai berikut:

• Turbin uap lebih besar untuk keluaran energi yang sama, sebab turbin ini beroperasi pada perbedaan entalpi steam yang lebih rendah.
• Laju  alir  massa  steam  yang  menuju  turbin  tergantung  pada  beban  termis.  Sebagai akibatnya, listrik yang dihasilkan oleh steam dikendalikan oleh beban panas, yang menghasilkan  sedikit  atau  tidak  ada  fleksibilitas pada  penyesuaian langsung  keluaran listrik terhadap beban listrik. Oleh karena itu, terdapat kebutuhan bagi hubungan dua arah jaringan  listrik  untuk  pembelian  listrik  tambahan  atau  penjualan listrik  berlebih  yang dihasilkan. Untuk meningkatkan produksi listrik dapat dilakukan dengan cara membuang steam secara langsung ke atmosfir, namun cara ini sangat tidak efisien. Hal ini akan mengakibatkan  dihasilkannya  limbah  air  boiler  yang  sudah diolah dan, kemungkinan besar, nilai ekonomis dan kinerja energinya yang buruk

2.1.2 Ekstraksi Kondensasi Turbin Uap

Pada sisitim ini, steam untuk beban panas diperoleh dengan cara ekstraksi dari satu atau lebih tahap intermediate pada  tekanan  dan  suhu  yang sesuai. Steam yang tersisa dibuang ke tekanan  kondensor,  yang  besarnya  0,05  bar  dengan  suhu  sekitar  33 °C,  sehingga  tidak memungkinkan untuk dimanfaatkan karena suhunya sangat rendah. Sebagai akibatnya, steam ini  dibuang  ke  atmosfir.  Jika  dibandingkan  dengan  sistim  tekanan  balik,  turbin  jenis kondensasi memiliki biaya investasi yang lebih tinggi dan, umumnya, efisiensi totalnya lebih rendah. Namun demikian, untuk tingkatan tertentu, turbin ini dapat mengendalikan energi listrik yang tidak tergantung pada beban panas  dengan cara pengaturan laju alir steam yang tepat melalui turbin.

prinsip dasar turbin uap

Salah satu jenis penggerak mula yang dipakai di industri adalah mesin kalor, yaitu suatu mesin yang menggunakan energi panas untuk melakukan kerja mekanik atau suatu mesin di mana energi panas dapat dirubah menjadi energi mekanik.

Energi itu sendiri dapat diperoleh akibat pembakaran bahan bakar, fisi bahan bakar nuklir atau proses yang lain.

Dilihat dari cara memperoleh panas, maka  mesin  kalor  dapat  dibagi atas dua bagian , yaitu :   
a. Mesin pembakaran luar (External combustion engine).
    Ini berarti bahwa panas diperoleh dari proses pembakaran di luar mesin sendiri.
    Contoh : mesin uap dan turbin uap.          
b. Mesin pembakaran dalam (Internal combustion engine).
    Ini  berarti bahwa panas diperoleh dari proses pembakaran di dalam mesin itu sendiri.
    Contoh : motor bensin, motor diesel, motor gas dan turbin gas.

boiler dan pemanas fluida termis

Bagian ini menjelaskan secara singkat tentang Boiler dan berbagai alat pembantunya dalam Ruang Boiler.

Boiler adalah bejana tertutup dimana panas pembakaran dialirkan ke air sampai terbentuk air panas atau steam. Air panas atau steam pada tekanan tertentu kemudian digunakan untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Air adalah media yang berguna dan murah untuk mengalirkan panas ke suatu proses. Jika air dididihkan sampai menjadi steam, volumnya akan meningkat sekitar 1.600 kali, menghasilkan tenaga yang menyerupai bubuk mesiu yang mudah meledak, sehingga boiler merupakan peralatan yang harus dikelola dan dijaga dengan sangat baik.

Sistem boiler terdiri dari: sistem air umpan, sistem steam dan sistem bahan bakar. Sistem air umpan menyediakan air untuk boiler secara otomatis sesuai dengan kebutuhan steam. Berbagai kran disediakan untuk keperluan perawatan dan perbaikan. Sistem steam mengumpulkan dan mengontrol produksi steam dalam boiler. Steam dialirkan melalui sistem pemipaan ke titik pengguna. Pada keseluruhan sistem, tekanan steam diatur menggunakan kran dan dipantau dengan alat pemantau tekanan. Sistem bahan bakar adalah semua peralatan yang digunakan untuk menyediakan bahan bakar untuk menghasilkan panas yang dibutuhkan. Peralatan yang diperlukan pada sistem bahan bakar tergantung pada jenis bahan bakar yang digunakan pada sistem.

Air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi steam disebut air umpan. Dua sumber air umpan adalah: (1) Kondensat atau steam yang mengembun yang kembali dari proses dan (2) Air makeup (air baku yang sudah diolah) yang harus diumpankan dari luar ruang boiler dan plant proses. Untuk mendapatkan efisiensi boiler yang lebih tinggi, digunakan economizer untuk memanaskan awal air umpan menggunakan limbah panas pada gas buang.

2. JENIS BOILER
Bagian ini menerangkan tentang berbagi jenis boiler: Fire tube boiler, Water tube boiler, Paket boiler, Fluidized bed combustion boiler, Atmospheric fluidized bed combustion boiler, Pressurized fluidized bed combustion boiler, Circulating fluidized bed combustion boiler, Stoker fired boiler, Pulverized fuel boiler, Boiler pemanas limbah (Waste heat boiler) dan and Pemanas fluida termis.

2.1 Fire Tube Boiler
Pada fire tube boiler, gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam. Fire tube boilers biasanya digunakan untuk kapasitas steam yang relative kecil dengan tekanan steam rendah sampai sedang. Sebagai pedoman, fire tube boilers kompetitif untuk kecepatan steam sampai 12.000 kg/jam dengan tekanan sampai 18 kg/cm². Fire tube boilers dapat menggunakan bahan bakar minyak bakar, gas atau bahan bakar padat dalam operasinya. Untuk alasan ekonomis, sebagian besar fire tube boilers dikonstruksi sebagai “paket” boiler (dirakit oleh pabrik) untuk semua bahan bakar.

2.2 Water Tube Boiler
Pada water tube boiler, air umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk kedalam drum. Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk steam pada daerah uap dalam drum. Boiler ini dipilih jika kebutuhan steam dan tekanan steam sangat tinggi seperti pada kasus boiler untuk pembangkit tenaga. Water tube boiler yang sangat modern dirancang dengan kapasitas steam antara 4.500 – 12.000 kg/jam, dengan tekanan sangat tinggi. Banyak water tube boilers yang dikonstruksi secara paket jika digunakan bahan bakar minyak bakar dan gas. Untuk water tube yang menggunakan bahan bakar padat, tidak umum dirancang secara paket.

Karakteristik water tube boilers sebagai berikut:

• Forced, induced dan balanced draft membantu untuk meningkatkan efisiensi pembakaran
• Kurang toleran terhadap kualitas air yang dihasilkan dari plant pengolahan air. 
• Memungkinkan untuk tingkat efisiensi panas yang lebih tinggi.

2.3 Paket Boiler
Disebut boiler paket sebab sudah tersedia sebagai paket yang lengkap. Pada saat dikirim ke pabrik, hanya memerlukan pipa steam, pipa air, suplai bahan bakar dan sambungan listrik untuk dapat beroperasi. Paket boiler biasanya merupakan tipe shell and tube dengan rancangan fire tube dengan transfer panas baik radiasi maupun konveksi yang tinggi.

Ciri-ciri dari packaged boilers adalah:

• Kecilnya ruang pembakaran dan tingginya panas yang dilepas menghasilkan penguapan yang lebih cepat.
• Banyaknya jumlah pipa yang berdiameter kecil membuatnya memiliki perpindahan panas konvektif yang baik. 
• Sistim forced atau induced draft menghasilkan efisiensi pembakaran yang baik. 
• Sejumlah lintasan/pass menghasilkan perpindahan panas keseluruhan yang lebih baik. 
• Tingkat efisiensi thermisnya yang lebih tinggi dibandingkan dengan boiler lainnya.

Boiler tersebut dikelompokkan berdasarkan jumlah pass nya – yaitu berapa kali gas pembakaran melintasi boiler. Ruang pembakaran ditempatkan sebagai lintasan pertama setelah itu kemudian satu, dua, atau tiga set pipa api. Boiler yang paling umum dalam kelas ini adalah unit tiga pass/ lintasan dengan dua set fire-tube/ pipa api dan gas buangnya keluar dari belakang boiler.

2.4 Boiler Pembakaran dengan Fluidized Bed (FBC)
Pembakaran dengan fluidized bed (FBC) muncul sebagai alternatif yang memungkinkan dan memiliki kelebihan yang cukup berarti dibanding sistim pembakaran yang konvensional dan memberikan banyak keuntungan – rancangan boiler yang kompak, fleksibel terhadap bahan bakar, efisiensi pembakaran yang tinggi dan berkurangnya emisi polutan yang merugikan seperti SOx dan NOx. Bahan bakar yang dapat dibakar dalam boiler ini adalah batubara, barang tolakan dari tempat pencucian pakaian, sekam padi, bagas & limbah pertanian lainnya. Boiler fluidized bed memiliki kisaran kapasitas ya ng luas yaitu antara 0.5 T/jam sampai lebih dari 100 T/jam.

Bila udara atau gas yang terdistribusi secara merata dilewatkan keatas melalui bed partikel padat seperti pasir yang disangga oleh saringan halus, partikel tidak akan terganggu pada kecepatan yang rendah. Begitu kecepatan udaranya berangsur-angsur naik, terbentuklah suatu keadaan dimana partikel tersuspensi dalam aliran udara – bed tersebut disebut “terfluidisasikan”.

Dengan kenaikan kecepatan udara selanjutnya, terjadi pembentukan gelembung, turbulensi yang kuat, pencampuran cepat dan pembentukan permukaan bed yang rapat. Bed partikel padat menampilkan sifat cairan mendidih dan terlihat seperti fluida -“bed gelembung fluida/ bubbling fluidized bed”.

Jika partikel pasir dalam keadaan terfluidisasikan dipanaskan hingga ke suhu nyala batubara, dan batubara diinjeksikan secara terus menerus ke bed, batubara akan terbakar dengan cepat dan bed mencapai suhu yang seragam. Pembakaran dengan fluidized bed (FBC) berlangsung pada suhu sekitar 840OC hingga 950OC. Karena suhu ini jauh berada dibawah suhu fusi abu, maka pelelehan abu dan permasalahan yang terkait didalamnya dapat dihindari.

Suhu pembakaran yang lebih rendah tercapai disebabkan tingginya koefisien perpindahan panas sebagai akibat pencampuran cepat dalam fluidized bed dan ekstraksi panas yang efektif dari bed melalui perpindahan panas pada pipa dan dinding bed. Kecepatan gas dicapai diantara kecepatan fluidisasi minimum dan kecepatan masuk partikel. Hal ini menjamin operasi bed yang stabil dan menghindari terbawanya partikel dalam jalur gas.

2.5 Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC) Boiler

Kebanyakan boiler yang beroperasi untuk jenis ini adalah Atmospheric Fluidized Bed Combustion (AFBC) Boiler. Alat ini hanya berupa shell boiler konvensional biasa yang ditambah dengan sebuah fluidized bed combustor. Sistim seperti telah dipasang digabungkan dengan water tube boiler/ boiler pipa air konvensional.

Batubara dihancurkan menjadi ukuran 1 – 10 mm tergantung pada tingkatan batubara dan jenis pengumpan udara ke ruang pembakaran. Udara atmosfir, yang bertindak sebagai udara fluidisasi dan pembakaran, dimasukkan dengan tekanan, setelah diberi pemanasan awal oleh gas buang bahan bakar. Pipa dalam bed yang membawa air pada umumnya bertindak sebagai evaporator. Produk gas hasil pembakaran melewati bagian super heater dari boiler lalu mengalir ke economizer, ke pengumpul debu dan pemanas awal udara sebelum dibuang ke atmosfir.

2.6 Pressurized Fluidized Bed Combustion (PFBC) Boiler
Pada tipe Pressurized Fluidized bed Combustion (PFBC), sebuah kompresor memasok udara Forced Draft (FD), dan pembakarnya merupakan tangki bertekanan. Laju panas yang dilepas dalam bed sebanding dengan tekanan bed sehingga bed yang dalam digunakan untuk mengekstraksi sejumlah besar panas. Hal ini akan meningkatkan efisiensi pembakaran dan peyerapan sulfur dioksida dalam bed. Steam dihasilkan didalam dua ikatan pipa, satu di bed dan satunya lagi berada diatasnya. Gas panas dari cerobong menggerakan turbin gas pembangkit tenaga. Sistim PFBC dapat digunakan untuk pembangkitan kogenerasi (steam dan listrik) atau pembangkit tenaga dengan siklus gabungan/ combined cycle. Operasi combined cycle (turbin gas & turbin uap) meningkatkan efisiensi konversi keseluruhan sebesar 5 hingga 8 persen.

2.7 Atmospheric Circulating Fluidized Bed Combustion Boilers (CFBC)
Dalam sistim sirkulasi, parameter bed dijaga untuk membentuk padatan melayang dari bed. Padatan diangkat pada fase yang relatif terlarut dalam pengangkat padatan, dan sebuah down-comer dengan sebuah siklon merupakan aliran sirkulasi padatan. Tidak terdapat pipa pembangkit steam yang terletak dalam bed. Pembangkitan dan pemanasan berlebih steam berlangsung di bagian konveksi, dinding air, pada keluaran pengangkat/ riser.

Boiler CFBC pada umumnya lebih ekonomis daripada boiler AFBC, untuk penerapannya di industri memerlukan lebih dari 75 – 100 T/jam steam. Untuk unit yang besar, semakin tinggi karakteristik tungku boiler CFBC akan memberikan penggunaan ruang yang semakin baik, partikel bahan bakar lebih besar, waktu tinggal bahan penyerap untuk pembakaran yang efisien dan penangkapan SO2 yang semakin besar pula, dan semakin mudah penerapan teknik pembakaran untuk pengendalian NOx daripada pembangkit steam AFBC.

2.8 Stoker Fired Boilers

Stokers  diklasifikasikan menurut metode pengumpanan bahan bakar ke tungku dan oleh jenis grate nya. Klasifikasi utamanya adalah spreader stoker dan chain-gate atau traveling-gate stoker.

2.8.1 Spreader stokers
Spreader stokers memanfaatkan kombinasi pembakaran suspensi dan pembakaran grate. Batubara diumpankan secara kontinyu ke tungku diatas bed pembakaran batubara. Batubara yang halus dibakar dalam suspensi; partikel yang lebih besar akan jatuh ke grate, dimana batubara ini akan dibakar dalam bed batubara yang tipis dan pembakaran cepat. Metode pembakaran ini memberikan fleksibilitas yang baik terhadap fluktuasi beban, dikarenakan penyalaan hampir terjadi secara cepat bila laju pembakaran meningkat. Karena hal ini, spreader stoker lebih disukai dibanding jenis stoker lainnya dalam berbagai penerapan di industri.

2.8.2 Chain-grate atau traveling-grate stoker
Batubara diumpankan ke ujung grate baja yang bergerak. Ketika grate bergerak sepanjang tungku, batubara terbakar sebelum jatuh pada ujung sebagai abu. Diperlukan tingkat keterampilan tertentu, terutama bila menyetel grate, damper udara dan baffles, untuk menjamin pembakaran yang bersih serta menghasilkan seminimal mungkin jumlah karbon yang tidak terbakar dalam abu.

Hopper umpan batubara memanjang di sepanjang seluruh ujung umpan batubara pada tungku. Sebuah grate batubara digunakan untuk mengendalikan kecepatan batubara yang diumpankan ke tungku dengan mengendalikan ketebalan bed bahan bakar. Ukuran batubara harus seragam sebab bongkahan yang besar tidak akan terbakar sempurna pada waktu mencapai ujung grate.

2.9 Pulverized Fuel Boiler
Kebanyakan boiler stasiun pembangkit tenaga yang berbahan bakar batubara menggunakan batubara halus, dan banyak boiler pipa air di industri yang lebih besar juga menggunakan batubara yang halus. Teknologi ini berkembang dengan baik dan diseluruh dunia terdapat ribuan unit dan lebih dari 90 persen kapasitas pembakaran batubara merupakan jenis ini.

Untuk batubara jenis bituminous, batubara digiling sampai menjadi bubuk halus, yang berukuran +300 micrometer (µm) kurang dari 2 persen dan yang berukuran dibawah 75 microns sebesar 70-75 persen. Harus diperhatikan bahwa bubuk yang terlalu halus akan memboroskan energi penggilingan. Sebaliknya, bubuk yang terlalu kasar tidak akan terbakar sempurna pada ruang pembakaran dan menyebabkan kerugian yang lebih besar karena bahan yang tidak terbakar. Batubara bubuk dihembuskan dengan sebagian udara pembakaran masuk menuju plant boiler melalui serangkaian nosel burner. Udara sekunder dan tersier dapat juga ditambahkan. Pembakaran berlangsung pada suhu dari 1300 -1700 °C, tergantung pada kualitas batubara. Waktu tinggal partikel dalam boiler biasanya 2 hingga 5 detik, dan partikel harus cukup kecil untuk pembakaran yang sempurna.

Sistim ini memiliki banyak keuntungan seperti kemampuan membakar berbagai kualitas batubara, respon yang cepat terhadap perubahan beban muatan, penggunaan suhu udara pemanas awal yang tinggi dll.

Salah satu sistim yang paling populer untuk pembakaran batubara halus adalah pembakaran tangensial dengan menggunakan empat buah burner dari keempat sudut untuk menciptakan bola api pada pusat tungku.

2.10 Boiler Limbah Panas

Dimanapun tersedia limbah panas pada suhu sedang atau tinggi, boiler limbah panas dapat dipasang secara ekonomis. Jika kebutuhan steam lebih dari steam yang dihasilkan menggunakan gas buang panas, dapat digunakan burner tambahan yang menggunakan bahan bakar. Jika steam tidak langsung dapat digunakan, steam dapat dipakai untuk memproduksi daya listrik menggunakan generator turbin uap. Hal ini banyak digunakan dalam pemanfaatan kembali panas dari gas buang dari turbin gas dan mesin diesel.

2.11 Pemanas Fluida Termis
Saat ini, pemanas fluida termis telah digunakan secara luas dalam berbagai penerapan untuk pemanasan proses tidak langsung. Dengan menggunakan fluida petroleum sebagai media perpindahan panas, pemanas tersebut memberikan suhu yang konstan. Sistim pembakaran terdiri dari sebuah fixed grate dengan susunan draft mekanis.

Pemanas fluida thermis modern berbahan bakar minyak terdiri dari sebuah kumparan ganda, konstruksi tiga pass dan dipasang dengan sistim jet tekanan. Fluida termis, yang bertindak sebagai pembawa (Mesin Energi India) panas, dipanaskan dalam pemanas dan disirkulasikan melalui peralatan pengguna. Disini fluida memindahkn panas untuk proses melalui penukar panas, kemudian fluidanya dikembalikan ke pemanas. Aliran fluida termis pada ujung pemakai dikendalikan oleh katup pengendali yang dioperasikan secara pneumatis, berdasarkan suhu operasi. Pemanas beroperasi pada api yang tinggi atau rendah tergantung pada suhu minyak yang kembali yang bervariasi tergantung beban sistim.

Keuntungan pemanas tersebut adalah:

• Operasi sistim tertutup dengan kehilangan minimum dibanding dengan boiler steam.
• Operasi sistim tidak bertekanan bahkan untuk suhu sekitar 250 0C dibandingkan kebutuhan tekanan steam 40 kg/cm2 dalam sistim steam yang sejenis.
• Penyetelan kendali otomatis, yang memberikan fleksibilitas operasi. 
• Efisiensi termis yang baik karena tidak adanya kehilangan panas yang diakibatkan oleh blowdown, pembuangan kondensat dan flash steam.

Faktor ekonomi keseluruhan dari pemanas fluida termis tergantung pada penerapan spesifik dan dasar acuannya. Pemanas fluida thermis berbahan bakar batubara dengan kisaran efisiensi panas 55-65 persen merupakan yang paling nyaman digunakan dibandingkan dengan hampir kebanyakan boiler. Penggabungan peralatan pemanfaatan kembali panas dalam gas buang akan mempertinggi tingkat efisiensi termis selanjutnya.

turbin gas

Gas-turbine engine adalah suatu alat yang memanfaatkan gas sebagai fluida untuk memutar turbin dengan pembakaran internal. Didalam turbin gas energi kinetik dikonversikan menjadi energi mekanik melalui udara bertekanan yang memutar roda turbin sehingga menghasilkan daya. Sistem turbin gas yang paling sederhana terdiri dari tiga komponen yaitu kompresor, ruang bakar dan turbin gas.

Prinsip Kerja Sistem Turbin Gas (Gas-Turbine Engine)
Udara masuk kedalam kompresor melalui saluran masuk udara (inlet). Kompresor berfungsi untuk menghisap dan menaikkan tekanan udara tersebut, sehingga temperatur udara juga meningkat. Kemudian udara bertekanan ini masuk kedalam ruang bakar. Di dalam ruang bakar dilakukan proses pembakaran dengan cara mencampurkan udara bertekanan dan bahan bakar. Proses pembakaran tersebut berlangsung dalam keadaan tekanan konstan sehingga dapat dikatakan ruang bakar hanya untuk menaikkan temperatur. Gas hasil pembakaran tersebut dialirkan ke turbin gas melalui suatu nozel yang berfungsi untuk mengarahkan aliran tersebut ke sudu-sudu turbin. Daya yang dihasilkan oleh turbin gas tersebut digunakan untuk memutar kompresornya sendiri dan memutar beban lainnya seperti generator listrik, dll. Setelah melewati turbin ini gas tersebut akan dibuang keluar melalui saluran buang (exhaust).

Secara umum proses yang terjadi pada suatu sistem turbin gas adalah sebagai berikut:

1. Pemampatan (compression) udara di hisap dan dimampatkan
2. Pembakaran (combustion) bahan bakar dicampurkan ke dalam ruang bakar dengan udara kemudian di bakar.
3. Pemuaian (expansion) gas hasil pembakaran memuai dan mengalir ke luar melalui nozel (nozzle).
4. Pembuangan gas (exhaust) gas hasil pembakaran dikeluarkan lewat saluran pembuangan.

Pada kenyataannya, tidak ada proses yang selalu ideal, tetap terjadi kerugiankerugian yang dapat menyebabkan turunnya daya yang dihasilkan oleh turbin gas dan berakibat pada menurunnya performa turbin gas itu sendiri. Kerugian-kerugian tersebut dapat terjadi pada ketiga komponen sistem turbin gas.

Sebab-sebab terjadinya kerugian antara lain:

• Adanya gesekan fluida yang menyebabkan terjadinya kerugian tekanan (pressure losses) di ruang bakar.
• Adanya kerja yang berlebih waktu proses kompresi yang menyebabkan terjadinya gesekan antara bantalan turbin dengan angin.
• Berubahnya nilai Cp dari fluida kerja akibat terjadinya perubahan temperatur dan perubahan komposisi kimia dari fluida kerja.
• Adanya mechanical loss, dsb.

Klasifikasi Turbin Gas

Turbin gas dapat dibedakan berdasarkan siklusnya, kontruksi poros dan lainnya. Menurut siklusnya turbin gas terdiri dari:

• Turbin gas siklus tertutup (Close cycle)
• Turbin gas siklus terbuka (Open cycle)

Perbedaan dari kedua tipe ini adalah berdasarkan siklus fluida kerja. Pada turbin gas siklus terbuka, akhir ekspansi fluida kerjanya langsung dibuang ke udara atmosfir, sedangkan untuk siklus tertutup akhir ekspansi fluida kerjanya didinginkan untuk kembali ke dalam proses awal.

Dalam industri turbin gas umumnya diklasifikasikan dalam dua jenis yaitu :
1. Turbin Gas Poros Tunggal (Single Shaft)
Turbin jenis ini digunakan untuk menggerakkan generator listrik yang menghasilkan energi listrik untuk keperluan proses di industri.
2. Turbin Gas Poros Ganda (Double Shaft)
Turbin jenis ini merupakan turbin gas yang terdiri dari turbin bertekanan tinggi dan turbin bertekanan rendah, dimana turbin gas ini digunakan untuk menggerakkan beban yang berubah seperti kompresor pada unit proses.

Siklus-Siklus Turbin Gas

Tiga siklus turbin gas yang dikenal secara umum yaitu:
1. Siklus Ericson
Merupakan siklus mesin kalor yang dapat balik (reversible) yang terdiri dari dua proses isotermis dapat balik (reversible isotermic) dan dua proses isobarik dapat balik (reversible isobaric). Proses perpindahan panas pada proses isobarik berlangsung di dalam komponen siklus internal (regenerator), dimana effisiensi termalnya adalah : hth = 1 – T1/Th, dimana T1 = temperatur buang dan Th = temperatur panas.
2. Siklus Stirling
Merupakan siklus mesin kalor dapat balik, yang terdiri dari dua proses isotermis dapat balik (isotermal reversible) dengan volume tetap (isokhorik). Efisiensi termalnya sama dengan efisiensi termal pada siklus Ericson.
3. Siklus Brayton
Siklus ini merupakan siklus daya termodinamika ideal untuk turbin gas, sehingga saat ini siklus ini yang sangat populer digunakan oleh pembuat mesin turbine atau manufacturer dalam analisa untuk performance upgrading. Siklus Brayton ini terdiri dari proses kompresi isentropik yang diakhiri dengan proses pelepasan panas pada tekanan konstan. Pada siklus Bryton tiap-tiap keadaan proses dapat dianalisa secara berikut:

Proses 1 ke 2 (kompresi isentropik). Kerja yang dibutuhkan oleh kompresor: Wc = ma (h2 – h1). Proses 2 ke 3, pemasukan bahan bakar pada tekanan konstan. Jumlah kalor yang dihasilkan: Qa = (ma + mf) (h3 – h2). Proses 3 ke 4, ekspansi isentropik didalam turbin. Daya yang dibutuhkan turbin: WT = (ma + mf) (h3 – h4). Proses 4 ke 1, pembuangan panas pada tekanan konstan ke udara. Jumlah kalor yang dilepas: QR = (ma + mf) (h4 – h1)

Perkembangan Gas Turbin

Disain pertama turbin gas dibuat oleh John Wilkins seorang Inggris pada tahun 1791. Sistem tersebut bekerja dengan gas hasil pembakaran batu bara, kayu atau minyak, kompresornya digerakkan oleh turbin dengan perantaraan rantai roda gigi. Pada tahun 1872, Dr. F. Stolze merancang sistem turbin gas yang menggunakan kompresor aksial bertingkat ganda yang digerakkan langsung oleh turbin reaksi tingkat ganda. Tahun 1908, sesuai dengan konsepsi H. Holzworth, dibuat suatu sistem turbin gas yang mencoba menggunakan proses pembakaran pada volume konstan. Tetapi usaha tersebut dihentikan karena terbentur pada masalah konstruksi ruang bakar dan tekanan gas pembakaran yang berubah sesuai beban. Tahun 1904, “Societe des Turbomoteurs” di Paris membuat suatu sistem turbin gas yang konstruksinya berdasarkan disain Armengaud dan Lemate yang menggunakan bahan bakar cair. Temperatur gas pembakaran yang masuk sekitar 450 C dengan tekanan 45 atm dan kompresornya langsung digerakkan oleh turbin.

Selanjutnya, pada tahun 1935 sistem turbin gas mengalami perkembangan yang pesat dimana diperoleh efisiensi sebesar kurang lebih 15%. Pesawat pancar gas yang pertama diselesaikan oleh “British Thomson Houston Co” pada tahun 1937 sesuai dengan konsepsi Frank Whittle (tahun 1930).

Komponen Turbin Gas

Turbin gas tersusun atas komponen-komponen utama seperti air inlet section, compressor section, combustion section, turbine section, dan exhaust section. Sedangkan komponen pendukung turbin gas adalah starting equipment, lube-oil system, cooling system, dan beberapa komponen pendukung lainnya. Berikut ini penjelasan tentang komponen utama turbin gas:

1. Air Inlet Section. Berfungsi untuk menyaring kotoran dan debu yang terbawa dalam udara sebelum masuk ke kompresor. Bagian ini terdiri dari:

1. Air Inlet Housing, merupakan tempat udara masuk dimana didalamnya terdapat peralatan pembersih udara.
2. Inertia Separator, berfungsi untuk membersihkan debu-debu atau partikel yang terbawa bersama udara masuk.
3. Pre-Filter, merupakan penyaringan udara awal yang dipasang pada inlet house.
4. Main Filter, merupakan penyaring utama yang terdapat pada bagian dalam inlet house, udara yang telah melewati penyaring ini masuk ke dalam kompresor aksial.
5. Inlet Bellmouth, berfungsi untuk membagi udara agar merata pada saat memasuki ruang kompresor.
6. Inlet Guide Vane, merupakan blade yang berfungsi sebagai pengatur jumlah udara yang masuk agar sesuai dengan yang diperlukan

2. Compressor Section.

Komponen utama pada bagian ini adalah aksial flow compressor, berfungsi untuk mengkompresikan udara yang berasal dari inlet air section hingga bertekanan tinggi sehingga pada saat terjadi pembakaran dapat menghasilkan gas panas berkecepatan tinggi yang dapat menimbulkan daya output turbin yang besar. Aksial flow compressor terdiri dari dua bagian yaitu:

1. Compressor Rotor Assembly.

Merupakan bagian dari kompresor aksial yang berputar pada porosnya. Rotor ini memiliki 17 tingkat sudu yang mengompresikan aliran udara secara aksial dari 1 atm menjadi 17 kalinya sehingga diperoleh udara yang bertekanan tinggi. Bagian ini tersusun dari wheels, stubshaft, tie bolt dan sudu-sudu yang disusun kosentris di sekeliling sumbu rotor.

2.  Compressor Stator.

Merupakan bagian dari casing gas turbin yang terdiri dari:

1. Inlet Casing, merupakan bagian dari casing yang mengarahkan udara masuk ke inlet bellmouth dan selanjutnya masuk ke inlet guide vane.
2. Forward Compressor Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat empat stage kompresor blade.
3. Aft Casing, bagian casing yang didalamnya terdapat compressor blade tingkat 5-10.
4. Discharge Casing, merupakan bagian casing yang berfungsi sebagai tempat keluarnya udara yang telah dikompresi.

3. Combustion Section.

Pada bagian ini terjadi proses pembakaran antara bahan bakar dengan fluida kerja yang berupa udara bertekanan tinggi dan bersuhu tinggi. Hasil pembakaran ini berupa energi panas yang diubah menjadi energi kinetik dengan mengarahkan udara panas tersebut ke transition pieces yang juga berfungsi sebagai nozzle. Fungsi dari keseluruhan sistem adalah untuk mensuplai energi panas ke siklus turbin. Sistem pembakaran ini terdiri dari komponen-komponen berikut yang jumlahnya bervariasi tergantung besar frame dan penggunaan turbin gas. Komponen-komponen itu adalah :

1. Combustion Chamber, berfungsi sebagai tempat terjadinya pencampuran antara udara yang telah dikompresi dengan bahan bakar yang masuk.
2. Combustion Liners, terdapat didalam combustion chamber yang berfungsi sebagai tempat berlangsungnya pembakaran.
3. Fuel Nozzle, berfungsi sebagai tempat masuknya bahan bakar ke dalam combustion liner.
4. Ignitors (Spark Plug), berfungsi untuk memercikkan bunga api ke dalam combustion chamber sehingga campuran bahan bakar dan udara dapat terbakar.
5. Transition Fieces, berfungsi untuk mengarahkan dan membentuk aliran gas panas agar sesuai dengan ukuran nozzle dan sudu-sudu turbin gas.
6. Cross Fire Tubes, berfungsi untuk meratakan nyala api pada semua combustion chamber.
7. Flame Detector, merupakan alat yang dipasang untuk mendeteksi proses pembakaran terjadi.

4. Turbin Section.

Turbin section merupakan tempat terjadinya konversi energi kinetik menjadi energi mekanik yang digunakan sebagai penggerak compresor aksial dan perlengkapan lainnya. Dari daya total yang dihasilkan kira-kira 60 % digunakan untuk memutar kompresornya sendiri, dan sisanya digunakan untuk kerja yang dibutuhkan.

Komponen-komponen pada turbin section adalah sebagai berikut :

1. Turbin Rotor Case
2. First Stage Nozzle, yang berfungsi untuk mengarahkan gas panas ke first stage turbine wheel.
3. First Stage Turbine Wheel, berfungsi untuk mengkonversikan energi kinetik dari aliran udara yang berkecepatan tinggi menjadi energi mekanik berupa putaran rotor.
4. Second Stage Nozzle dan Diafragma, berfungsi untuk mengatur aliran gas panas ke second stage turbine wheel, sedangkan diafragma berfungsi untuk memisahkan kedua turbin wheel.
5. Second Stage Turbine, berfungsi untuk memanfaatkan energi kinetik yang masih cukup besar dari first stage turbine untuk menghasilkan kecepatan putar rotor yang lebih besar.

5. Exhaust Section.

Exhaust section adalah bagian akhir turbin gas yang berfungsi sebagai saluran pembuangan gas panas sisa yang keluar dari turbin gas. Exhaust section terdiri dari beberapa bagian yaitu : (1) Exhaust Frame Assembly, dan (2)Exhaust gas keluar dari turbin gas melalui exhaust diffuser pada exhaust frame assembly, lalu mengalir ke exhaust plenum dan kemudian didifusikan dan dibuang ke atmosfir melalui exhaust stack, sebelum dibuang ke atmosfir gas panas sisa tersebut diukur dengan exhaust thermocouple dimana hasil pengukuran ini digunakan juga untuk data pengontrolan temperatur dan proteksi temperatur trip. Pada exhaust area terdapat 18 buah termokopel yaitu, 12 buah untuk temperatur kontrol dan 6 buah untuk temperatur trip.

Adapun beberapa komponen penunjang dalam sistem turbin gas adalah sebagai berikut:

1. Starting Equipment. Berfungsi untuk melakukan start up sebelum turbin bekerja. Jenis-jenis starting equipment yang digunakan di unit-unit turbin gas pada umumnya adalah : 

• Diesel Engine, (PG –9001A/B)
• Induction Motor, (PG-9001C/H dan KGT 4X01, 4X02 dan 4X03)
• Gas Expansion Turbine (Starting Turbine)

2. Coupling dan Accessory Gear. Berfungsi untuk memindahkan daya dan putaran dari poros yang bergerak ke poros yang akan digerakkan. Ada tiga jenis coupling yang digunakan, yaitu:

1. Jaw Cluth, menghubungkan starting turbine dengan accessory gear dan HP turbin rotor.
2. Accessory Gear Coupling, menghubungkan accessory gear dengan HP turbin rotor.
3. Load Coupling, menghubungkan LP turbin rotor dengan kompressor beban.

3. Fuel System. Bahan bakar yang digunakan berasal dari fuel gas system dengan tekanan sekitar 15 kg/cm2. Fuel gas yang digunakan sebagai bahan bakar harus bebas dari cairan kondensat dan partikel-partikel padat. Untuk mendapatkan kondisi tersebut diatas maka sistem ini dilengkapi dengan knock out drum yang berfungsi untuk memisahkan cairan-cairan yang masih terdapat pada fuel gas.

4. Lube Oil System. Lube oil system berfungsi untuk melakukan pelumasan secara kontinu pada setiap komponen sistem turbin gas. Lube oil disirkulasikan pada bagian-bagian utama turbin gas dan trush bearing juga untuk accessory gear dan yang lainnya. Lube oil system terdiri dari:

• Oil Tank (Lube Oil Reservoir)
• Oil Quantity
• Pompa
• Filter System
• Valving System
• Piping System
• Instrumen untuk oil

Pada turbin gas terdapat tiga buah pompa yang digunakan untuk mensuplai lube oil guna keperluan lubrikasi, yaitu:

• Main Lube Oil Pump, merupakan pompa utama yang digerakkan oleh HP shaft pada gear box yang mengatur tekanan discharge lube oil.
• Auxilary Lube Oil Pump, merupakan pompa lube oil yang digerakkan oleh tenaga listrik, beroperasi apabila tekanan dari main pump turun.
• Emergency Lube Oil Pump, merupakan pompa yang beroperasi jika kedua pompa diatas tidak mampu menyediakan lube oil.

5. Cooling System.

Sistem pendingin yang digunakan pada turbin gas adalah air dan udara. Udara dipakai untuk mendinginkan berbagai komponen pada section dan bearing. Komponen-komponen utama dari cooling system adalah:
1.    Off base Water Cooling Unit
2.    Lube Oil Cooler
3.    Main Cooling Water Pump
4.    Temperatur Regulation Valve
5.    Auxilary Water Pump
6.    Low Cooling Water Pressure Swich

Maintenance Turbin Gas

Maintenance adalah perawatan untuk mencegah hal-hal yang tidak diinginkan seperti kerusakan terlalu cepat terhadap semua peralatan di pabrik, baik yang sedang beroperasi maupun yang berfungsi sebagai suku cadang. Kerusakan yang timbul biasanya terjadi karena keausan dan ketuaan akibat pengoperasian yang terus-menerus, dan juga akibat langkah pengoperasian yang salah.

Maintenance pada turbine gas selalu tergantung dari faktor-faktor perasional dengan kondisi yang berbeda disetiap wilayah, karena operasional turbine gas sangat tergantung dari kondisi daerah operasional. Semua pabrik pembuat turbine gas telah menetapkan suatu ketetapan yang aman dalam pengoperasian sehingga turbine selalu dalambatas kondisi aman dan tepat waktu untuk melakukan maintenance.
Secara umum maintenance dapat dibagi dalam beberapa bagian, diantaranya adalah:

1. Preventive Maintenance. Suatu kegiatan perawatan yang direncanakan baik itu secara rutin maupun periodik, karena apabila perawatan dilakukan tepat pada waktunya akan mengurangi down time dari peralatan. Preventive maintenance dibagi menjadi:

• Running Maintenance. Suatu kegiatan perawatan yang dilakukan hanya bertujuan untuk memperbaiki equipment yang rusak saja dalam satu unit. Unit produksi tetap melakukan kegiatan.
• Turning Around Maintenance. Perawatan terhadap peralatan yang sengaja dihentikan pengoperasiannya.

2. Repair Maintenance. Perawatan yang dilakukan terhadap peralatan yang tidak kritis, atau disebut juga peralatan-peralatan yang tidak mengganggu jalannya operasi.
3. Predictive Maintenance. Kegiatan monitor, menguji, dan mengukur peralatan-peralatan yang beroperasi dengan menentukan perubahan yang terjadi pada bagian utama, apakah peralatan tersebut berjalan dengan normal atau tidak.
4. Corrective Maintenance. Perawatan yang dilakukan dengan memperbaiki perubahan kecil yang terjadi dalam disain, serta menambahkan komponen-komponen yang sesuai dan juga menambahkan material-material yang cocok.
5. Break Down Maintenance. Kegiatan perawatan yang dilakukan setelah terjadi kerusakan atau kelainan pada peralatan sehingga tidak dapat berfungsi seperti biasanya.
6. Modification Maintenance. Pekerjaan yang berhubungan dengan disain suatu peralatan atau unit. Modifikasi bertujuan menambah kehandalan peralatan atau menambah tingkat produksi dan kualitas pekerjaan.
7. Shut Down Maintenance. Kegiatan perawatan yang dilakukan terhadap peralatan yang sengaja dihentikan pengoperasiannya.

Referensi:
1. Inisiator Aceh Power Investment
2. http://www.bently.com
3. http://www.gepower.com
4. http://www.pal.co.id
5. http://www.turbomachinerymag.com
6. Gas-turbine Engine. Encyclopædia Britannica. Ultimate Reference Suite. Chicago: Encyclopædia Britannica, 2008.
7. Artikel: http://majarimagazine.com/

sistem penyekat pada pompa

Dasar-dasar Penyekat (Seal)
Ada dua jenis seal: statis dan dinamis.

Seal statis dipakai di mana tidak ada gerakan yang  terjadi  pertemuan antara kedua permukaan yang akan disekat. Gasket dan O-ring merupakan contoh yang umum dari seal statis.

Seal Dinamis digunakan di mana ada permukaan yang bergerak relatif terhadap satu sama lain. Seal dinamis  misalnya digunakan pada poros yang berputar dan menghantarkan  power melalui dinding sebuah tangki (Gambar 1), melalui casing dari pompa (Gambar 2), atau melalui rumah peralatan berputar lainnya seperti filter atau layar.

parameter kerja kompresor sentrifugal

PARAMETER YANG MEMPENGARUHI UNJUK KERJA

Unjuk kerja kompresor centrifugal dipengaruhi oleh beberapa parameter, antara lain sebagai berikut :
1. Pengaruh Suhu Gas Masuk (T1)
Bila suhu gas masuk naik menyebabkan :

• Kerapatan massa gas menurun pada kapasitas yang sama.
• Laju aliran massa yang dihasilkan menurun.
• Daya yang dibutuhkan oleh kompresor naik.
• Pressure ratio menurun.
• Begitu pula sebaliknya.

2. Pengaruh Tekanan Gas Masuk (P1)
Pada kompresor yang beroperasi pada putaran konstan dan laju aliran volume yang sama, maka penurunan tekanan gas masuk menyebabkan :

• Laju aliran gas keluar kompresor turun.

kerja kompresor sentrifugal

Unjuk kerja kompresor sentrifugal berkaitan dengan beberapa parameter utama, yaitu :

• Head
• Efisiensi
• Kapasitas
• Daya

Untuk dapat mengetahui harga masing-masing parameter berdasarkan kondisi operasi, maka digunakan berbagai rumus perhitungan dan proses pendekatan. Kompresor sentrifugal didalam proses kerjanya dapat ditinjau dengan menggunakan dua pendekatan :

1. Proses adiabatic (isentropic), yaitu proses dengan menggunakan asumsi ideal, dimana proses berlangsung pada entropi konstan (tidak ada panas yang masuk dan keluar) meskipun pada kenyataannya energi panas tidak bisa dirubah secara keseluruhan menjadi kerja, karena ada kerugian.
2. Proses Politropik adalah proses kerja aktual yang dihasilkan oleh kompresor itu sendiri.

1. Head
1.1 Head isentropik
Head isentropik adalah kerja per satuan massa yang diperlukan oleh kompresor pada proses isentropic.
Yang ditujukan dalam rumus :

apa mungkin mesin bekerja dengan efisiensi 100%?

 Apakah ada mesin dengan efisiensi 100%?

Tak mungkin didapatkan mesin panas yang bekerja antara dua tandon panas dengan efisiensi 100 persen.

Kalau demikian, berapakah efisiensi maksimum yang mungkin bagi mesin semacam itu?

Pertanyaan maha sulit ini terjawab pada tahun 1824 oleh seorang Ilmuwan muda Perancis: Sadi Carnot

[Nicolas Léonard Sadi Carnot]

Was a French military engineer and physicist, often described as the "father of thermodynamics".

 

Fields Physicist and engineer

Institutions      French army

Alma mater     École Polytechnique

École Royale du Génie

Sorbonne

Collège de France

Academic advisors      Siméon Denis Poisson

André-Marie Ampère

François Arago

Known for      Carnot cycle

Carnot efficiency

Carnot theorem

Carnot heat engine

Influenced       Émile Clapeyron

Rudolf Clausius

Lord Kelvin

           Pemecahan persoalan ini dikemukakan sebelum hukum pertama termodinamika dirumuskan. Carnot menemukan bahwa semua mesin reversibel yang bekerja antara dua tandon panas mempunyai efisiensi yang sama dan bahwa tidak ada mesin yang dapat mempunyai efisiensi yg lebih besar daripada efisiensi mesin reversibel.

           Hasil ini dikenal dengan sebagai Teorema Carnot: Tidak ada mesin yang bekerja di antara dua tandon panas yang tersedia dapat lebih efisien daripada mesin reversibel yg bekerja di antara kedua tandon itu.

Mesin reveribel yang bekerja di antara dua tandon panas dinamakan Mesin Carnot.

Nama tersebut diberikan untuk menghormati ketekunan sang Ilmuwan muda dalam memecahkan salah satu permaslahan ilmu fisika Termodinamika.

Mesin Carnot:

Adalah mesin kalor hipotetis  yang beroperasi dalam suatu siklus reversibel yang disebut siklus Carnot. Model dasar mesin ini dirancang oleh Nicolas Léonard Sadi Carnot, seorang insinyur militer Perancis pada tahun 1824. Model mesin Carnot kemudian dikembangkan secara grafis oleh Émile Clapeyron 1834, dan diuraikan secara matematis oleh Rudolf Clausius pada 1850-an dan 1860-an. Dari pengembangan Clausius dan Clapeyron inilah konsep dari entropi mulai muncul.

 

Contoh mudah mengenai mesin dengan efisiensi mendekati 100% adalah pembangkit listrik tenaga air.

Mungkinkah mesin tersebut digerakkan oleh air, menghasilkan listrik untuk menyedot air dan memutar dirinya sendiri.?

Kelebihan kapasitas dari tenaga yang dihasilkan dapat disalurkan sebagai produk akhirnya.

Artinya, mesin pembangkit tersebut tidak memerlukan bahan bakar untuk memutar turbin

(kecuali pertama kali).

Dengan model ini, defisit tenaga listrik yang sering terjadi semestinya dapat diantisipasi sejak awal.

apa itu entropi?

Entropi

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Es yang meleleh pada suhu ruangan merupakan contoh dari naiknya entropi,^{[note 1]} dijelaskan pada tahun 1862 oleh Rudolf Clausius sebagai kenaikan

entropi dan termodinamika

KALOR

sumber: David Halliday, Fisika I, edisi ke-3, Erlangga, 1985
Bila dua sistem yang temperaturnya berbeda-beda disatukan, maka suhu akhir yang dicapai oleh kedua sistem itu berada diantara dua temperatur permulaan tersebut.  Perubahan temperatur  dianggap sebagai perpindahan sesuatu dari suatu benda yang mempunyai temperatur tinggi ke sebuah benda pada temperatur yang lebih rendah, dan sesuatu ini disebut sebagai kalor. Kalor adalah sesuatu yang dipindahkan diantara sebuah sistem dan sekelilingnya sebagai akibat dari hanya perbedaan temperatur.

KUANTITAS KALOR

Satuan kalor Q biasanya didefinisikan secara kuantitatif dalam perubahan tertentu yang dihasilkan di dalam sebuah benda selama proses tertentu. Kalori digunakan  sebagai satuan kalor.  1 kilokalori = 1000 kalori = 3,968 Btu.
Zat-zat berbeda terhadap satu sama lain di dalam kuantitas kalor yang diperlukan untuk menghasilkan suatu kenaikan temperatur yang diberikan di dlam sebuah massa yang diberikan. Perbandingan banyaknya kalor ∆Q yang diberikan pada suatu benda untuk menaikkan temperaturnya sebanyak ∆t disebut kapasitas kalor , yakni tenaga yang harus ditambahkan sebagai kalor untuk menaikkan temperatur suatu benda sebanyak satu derajat.
Secara matematis dinyatakan,
C = kapasitas kalor =
Kapasitas kalor per satuan massa  sebuah benda dinamakan kalor jenis. Secara matematis,
C =  =
Kalor adalah tenaga yang mengalir dari sebuah benda ke sebuah benda lain karena adanya perbedaan temperatur diantara kedua benda tersebut.
Kerja didefinisikan sebagai tenaga yang ditransmisikan dari sebuah sistem  ke sebuah sistem yang lain sedemikian rupa sehingga perbedaan temperatur tidak terlibat secara langsung.
dW = F dx
sebuah contoh sederhana, penggosokan dua permukaan bersama-sama. Tidak ada pembatasan kepada jumlah kalor yang dapat dipindahkan dari sistem ini atau kepada jumlah kerja yang dapat ditaruhke dalam sistem tersebut sehingga tidak ada arti tertentu untuk perkataan seperti” kalor di dalam sistem” atau “ kerja di dalam sistem “. Kuantitas Q dan W merupakan proses termodinamika, dimana sistem tersebut bergerak dari suatu keadaan kesetimbangan ke suatu kesetimbangan yang lain, dengan berinteraksi dengan lingkungannya. Hanya selama proses itulah kita dapat memberi arti kalor dan kerja. Pada akhirnya, Q diidentifikasikan sebagai kalor dan W sebagai kerja.

HUKUM  PERTAMA TERMODINAMIKA

Dalam mekanika, bila sebuah benda dari suatu titik permulaan i ke suatu titik akhir f di dalam sebuah medan gravitasi tanpa ada gesekan, maka kerja yang dilakukan hanya bergantung pada kedudukan kedua-dua titik tersebut dan sama sekali tidak bergantung pada jalan melalui mana benda tersebut digerakkan.Artinya bahwa ada sebuah fungsi dari koordinat ruang benda yang nilai akhirnya dikurangi dengan nilai permulaannya adalah sama dengan kerja yang dilakukan dalam memindahkan sebuah benda tersebut. Kita namakan fungsi tersebut sebagai fungsi tenaga potensial.
Dalam termodinamika,bila keadaan sebuah sistem berubah dari keadaan i ke keadaan f maka kuantitas Q – W  bergantung pada koordinat mula-mula dan akhir dan tidak bergantung sama sekali pada jalan yang diambil di antara titik-titik ujung ini. Kita menyimpulkan bahwa ada sebuah fungsi dari koordinat-koordinat termodinamika yang nilai akhirnya dikurangi nilai permulaannya menyamai perubahan Q – W di dalam proses tersebut. Kita namakan ini sebagai fungsi energi dakhil ( internal energy function ).
Q adalah tenaga yang ditambahkan kepada sebuah sistem melalui perpindahan kalor, dan W adalah tenaga yang diserahkan oleh sistem di dalam melakukan kerja, sehingga menurut definisi, Q – W menyatakan perubahan tenaga dakhil dari sistem tersebut, ditulis dengan simbol U
Energi dalam suatu sistem adalah  jumlah total energi yang terkandung dalam sistem. Energi dalam merupakan jumlah energi kinetik, energi potensial dan segenap bentuk energi lain yang dimiliki atom dan molekul sistem. Khusus untuk gas ideal,  energi dalamnya hanyalah terdiri atas energi kinetik saja, dan hanya bergantung pada suhu saja.
½ m₀ v² = 3/2 kT adalah energi kinetik satu atom, atau molekul gas ideal
Usaha yang dilakukan sistem ∆W ( delta W ) dihitung positif jika sistem melepaskan energi pada lingkungannya. Apabila lingkungan mengadakan usaha pada sistem hingga sistem menerima sejumlah energi maka ∆W ( delta W ) adalah negatif. Apabila fluida berekspansi sedikit (∆V, delta V ) sedangkan tekanannya boleh dianggap tetap P, maka fluida melakukan kerja sebesar :
∆W = p ∆V
Hukum pertama termodinamika adalah suatu pernyataan bahwa energi adalah kekal. Hukum ini menyatakan jika kalor ∆Q ( delta Q ) masuk ke dalam sistem, energi ini haruslah muncul sebagai penambahan energi dalam sistem ∆U ( delta U ) dan atau / usaha yang dilakukan sistem pada lingkungannya.
Secara matematis, ∆Q = ∆U + ∆W
Proses Isobarik: proses dengan tekanan sistem tidak berubah
Proses Isovolumik: proses dengan volume sistem tidak berubah. Gas yang mengalami proses ini memenuhi:
∆W = p ∆V = 0
Sehingga hukum pertama termodinamika menjadi:
∆Q = ∆U
Yakni kalor yang masuk sistem sebagai penambahan energi dalam sistem.
Proses Isotermik: proses dimana suhu tidak berubah. Untuk gas ideal yang mengalami proses isotermik,
∆U = 0, sehingga ∆Q = ∆W ( gas ideal )
Hal ini tidak berlaku untuk sistem lain, misalnya es mencair pada suhu 0⁰C , ∆U ≠ 0 meskipun proses pencairan  berlangsung pada suhu tetap.
Bila gas ideal mengalami proses sehingga p₁ V₁ berubah menjadi p₂ V₂ dimana p₁ V₁ = p₂ V₂, maka berlaku bahwa
∆Q = ∆W = p₁ V₁ ln V₂/ V₁
Proses adiabatik adalah proses dimana tidak ada kalor yang masuk atau keluar dari sistem.
Maka ∆Q = 0, sehingga
0 = ∆U + ∆W
Artinya:
Apabila sistem melakukan kerja, energi dalamnya haruslah turun. Apabila kerja dilakukan sistem, energi dalamnya akan naik. Apabila gas ideal mengalami proses adiabatik maka
p₁ V₁^ϒ = p₂ V₂^ϒ
dan T₁ V₁^ϒ-1 = T₂ V₂^ϒ-1
dengan ϒ = c_p/c_n
Efisiensi  atau daya guna mesin kalor dirumuskan sebagai :
Efisiensi = usaha yang dihasilkan / kalor yang dimasukkan
Siklus carnot adalah siklus yang paling efisien yang mungkin untuk suatu mesin kalor. Mesin yang bekerja dengan siklus carnot antara reservoir panas T_h dan reservoir dingin T_c mempunyai efisiensi:
Efisiensi _max = 1 – ( T_c/T_h )
Satuan suhu yang digunakan haruslah Kelvin

Hukum kedua termodinamika

Sumber: Frederick J. Bueche,Fisika, edisi ke-8, 1989
(1)    Kalor secara spontan akan mengalir dari benda yang panas ke benda yang dingin, dan bukan sebaliknya
(2)    Tidak ada mesin kalor yang berputar terus menerus dapat merubah seluruh energi yang masuk menjadi kerja
(3)    Jika suatu sistem mengalami perubahan spontan, maka perubahan akan berarah sedemikian rupa sehingga entropi sistem akan bertambah atau akan bertahan pada nilai sebelumnya
Hukum kedua memberi informasi tentang arah perubahan spontan sedangkan hukum kesatu mengatakan apakah perubahan itu dimungkan atau tidak atas pertimbangan kekekalan energi
Entropi merupakan suatu perubahan keadaan pada sistem yang setimbang. Ini berarti bahwa S ( entropi ) sistem selalu sama, apabila sistem berada dalam keadaan keseimbangan tertentu.
Apabila sistem menyerap kalor sebanyak ∆Q pada suhu mutlak T, maka perubahan entropi yang dialami sistem adalah:
∆S = ∆Q/T
asal perubahan itu reversible ( dapat dibalik ). Satuan SI entropi adalah J/K
Perubahan( atau proses ) disebut reversible bila besaran p,V,T dan U selama perubahan berlangsung mempunyai harga yang tertentu. Jika proses diballik, besaran p, V, T dan U selama proses berlangsung akan bernilai sama seperti sebelumnya, walau dalam urutan yang terbalik. Proses akan akan bersifat reversible bila berlangsung dengan lambat dan sistem harus  selalu berada dalam keadaan keseimbangan.

apa itu kompresibilitas?

Faktor kompresibilitas

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Termodinamika
Mesin panas klasik Carnot
Cabang[tampilkan]
Hukum[tampilkan]
Sistem[tampilkan]
Properti sistem[tampilkan]
Persamaan[tampilkan]
Potensial[tampilkan]
Ilmuwan[tampilkan]
l b s

Faktor kompresibilitas (Z) adalah rasio molar volume gas terhadap volume gas ideal pada tekanan dan temperatur sama. Faktor kompresibilitas merupakan salah satu properti termodinamika yang berguna untuk memodifikasi gukum gas ideal untuk melihat perilaku gas nyata.^[1] Secara umum, penyimpangan dari keadaann ideal menjadi semakin besar ketika gas semakin mendekati perubahan fasa, suhu yang semakin rendah atau tekanan makin tinggi. Faktor kompresibilitas biasanya didapatkan dari perhitungan persamaan keadaan (EOS), seperti persamaan virial yang membutuhkan konstanta empiris spesifik senyawa untuk menghitungnya. Untuk gas yang merupakan campuran 2 gas murni atau lebih, komposisi gas harus diketahui sebelum kompresibilitasnya dapat dihitung.

Daftar isi

• 1 Definisi
• 2 Lihat juga
• 3 Referensi
• 4 Pranala luar

Definisi

Faktor kompresibilitas didefinisikan sebagai

dengan adalah volume molar, adalah volume molar gas ideal, adalah tekanan, adalah temperatur, dan adalah konstanta gas. Untuk aplikasi teknik, biasanya dituliskan sebagai

dengan adalah densitas gas dan adalah konstanta gas spesifik,^[2] adalah massa molar.
Untuk gas ideal, faktor kompresibilitas adalah .

Lihat juga

• Gas nyata
• Persamaan Van der Waals
• Fugasitas

Referensi

1. ^ Properties of Natural Gases. Includes a chart of compressibility factors versus reduced pressure and reduced temperature (on last page of the PDF document)
2. ^ Zucker, Robert D. and Biblarz, Oscar (2002). Fundamentals of Gas Dynamics (ed. 2nd). Wiley Books. ISBN 0-471-05967-6. page 327

Pranala luar

• Compressibility factor (gases) A Citizendium article.
• Real Gases includes a discussion of compressibility factors.

apa itu gas ideal?

Gas ideal

Dari Wikipedia bahasa Indonesia, ensiklopedia bebas

Termodinamika
Mesin panas klasik Carnot
Cabang[tampilkan]
Hukum[tampilkan]
Sistem[tampilkan]
Properti sistem[tampilkan]
Persamaan[tampilkan]
Potensial[tampilkan]
Ilmuwan[tampilkan]
l b s

Gas ideal adalah gas teoritis yang terdiri dari partikel-partikel titik yang bergerak secara acak dan tidak saling berinteraksi. Konsep gas ideal sangat berguna karena memenuhi hukum gas ideal, sebuah persamaan keadaan yang disederhanakan, sehingga dapat dianalisis dengan mekanika statistika.
Pada kondisi normal seperti temperatur dan tekanan standar, kebanyakan gas nyata berperilaku seperti gas ideal. Banyak gas seperti nitrogen, oksigen, hidrogen, gas mulia dan karbon dioksida dapat diperlakukan seperti gas ideal dengan perbedaan yang masih dapat ditolerir.^[1] Secara umum, gas berperilaku seperti gas ideal pada temperatur tinggi dan tekanan rendah,^[1] karena kerja yang melawan gaya intermolekuler menjadi jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan energi kinetik partikel, dan ukuran molekul juga menjadi jauh lebih kecil bila dibandingkan dengan ruangan kosong antar molekul.
Model gas ideal tak dapat dipakai pada suhu rendah atau tekanan tinggi, karena gaya intermolekuler dan ukuran molekuler menjadi penting. Model gas ideal juga tak dapat dipakai pada gas-gas berat seperti refrigeran atau gas dengan gaya intermolekuler kuat, seperti uap air. Pada beberapa titik ketika suhu rendah dan tekanan tinggi, gas nyata akan menjalani fase transisi menjadi liquid atau solid. Model gas ideal tidak dapat menjelaskan atau memperbolehkan fase transisi. Hal ini dapat dijelaskan dengan persamaan keadaan yang lebih kompleks.