Siklus Brayton (Intercooler)s

MAKALAH EFEK PENAMBAHAN INTERCOOLER PENAMBAHAN  INTERCOOLER PADA  PADA SIKLUS BRAYTON  Disusun untuk memenuhi salah satu tugas mata kuliah termodinamika 2

Disusun oleh: Rezha Nugraha

I 0412 043

PRODI TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK MESIN UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2016 DAFTAR ISI

DAFTAR ISI..............................................................................................................i BAB I PENDA!"!AN..........................................................................................1

A. "a#ar Bela$ang...............................................................................................1 B. Ru%usan &asalah..........................................................................................2 '. Tu(uan.............................................................................................................2 BAB II PE&BAASAN...........................................................................................3 A. Si$lus Bra)#on................................................................................................3 B. Penera*an Si$lus Bra)#on +ala% Te$ni$........................................................, BAB III PEN!T!P....................................................................................................20 A. -esi%*ulan....................................................................................................20 DAFTAR P!STA-A ................................................................................................ ii

BAB I

2

PENDAHULUAN

A. Latar Belaka!

Penge#ahuan %engenai si$lus #er%o+ina%i$a a+alah *en#ing +i +ala% sis#e% *e%ang$i# #enaga /se*er#i %esin ensin +iesel #urin gas +ll. &esin %esin ini %engguna$an a%*uran ahan a$ar +an u+ara un#u$ o*erasin)a. -arena %assa ahan a$ar )ang +iguna$an sanga# $eil ila +ian+ing$an +engan %assa u+ara sehingga a%*uran +iasu%si$an %engi$u#i sia#sia# gas se%*urna. Si$lus #er%o+ina%i$a #er+iri +ari uru#an o*erasi5*roses #er%o+ina%i$a )ang erlangsung +engan uru#an #er#en#u +an $on+isi a6al +iulangi *a+a a$hir   *roses. 7i$a o*erasi a#au *roses +ilu$is$an *a+a +iagra% *8 a$an %e%en#u$  lin#asan #er#u#u*. -arena +aerah +ia6ah se#ia* $ur8a %eru*a$an $er(a )ang +ila$u$an sehingga $er(a ne##o +ala% sa#u si$lus +ieri$an oleh +aerah )ang +i#u#u*i oleh lin#asan. &a$a +ari i#u +ala% %a$alah ini +iahas salah sa#u si$lus +ari si$lus #er%o+ina%i$a )ai#u si$lus Bra)#on +an ee$ *ena%ahan intercooler  *a+a si$lus Bra)#on. B. R"#"$a Ma$ala%

1. Bagai%ana *en(elasan si$lus Bra)#on9 2. Bagai%ana *en(elasan ee$ *ena%ahan intercooler  *a+a si$lus Bra)#on : +iagra% *8 *roses )ang #er(a+i +an eisiensi #her%al9 &. T"'"a

1. !n#u$ %enge#ahui *en(elasan si$lus Bra)#on. 2. !n#u$ %enge#ahui *en(elasan ee$ *ena%ahan intercooler  *a+a si$lus Bra)#on : +iagra% *8 *roses )ang #er(a+i +an eisiensi #her%al.

3

BAB II PEMBAHASAN

A. S(kl"$ Bra)t*

Si$lus Bra)#on +i$e%ang$an *er#a%a $ali oleh 7ohn Barer *a+a #ahun 1,1 +an +ise%*urna$an leih lan(u# oleh ;eorge Bra)#on. Pa+a a6al *enera*an si$lus ini Bra)#on +an il%u6an lainn)a %enge%ang$an %esin reciprocating  +i$o%inasi$an +engan $o%*resor. &esin #erseu# er+a%*ingan +engan %esin <##o +ia*li$asi$an *er#a%a $ali $e o#o%o#i ro+a e%*a#. Na%un %esin Bra)#on $alah *a%or +engan %esin <##o e%*a# silin+er )ang +i$e%ang$an oleh enr) For+. Pa+a *er$e%angan selan(u#n)a si$lus Bra)#on leih +ia*li$asi$an $husus $e %esin%esin #uro(e# +an #urin gas.

;a%ar 1 &esin Turo(e# Pesa6a# Terang !n#u$ %e%u+ah$an %e%aha%i si$lus Bra)#on sanga# +isaran$an un#u$  %enge#ahui *rinsi* $er(a #urin gas. -i#a a%il on#oh %esin #uro(e# *esa6a# #erang. &esin ini %engguna$an %e+ia $er(a u+ara a#%oser. Sisi inle# $o%*resor  %enghisa* u+ara a#%oser +an u+ara *anas )ang #elah %ele6a#i #urin $eluar $e a#%oser lagi. Se$ali*un sis#e% #uro(e# ini na%*a$ %eru*a$an si$lus #eru$a un#u$ $eu#uhan analisa #er%o+ina%i$a %ari $i#a asu%si$an u+ara )ang $eluar 

4

#urin gas a$an %en(a+i inle# un#u$ $o%*resor. Sehingga un#u$ %enganalisa si$lus Bra)#on *a+a %esin #uro(e# %en(a+i leih %u+ah.

;a%ar 2 Si$lus Bra)#on Si$lus Bra)#on %elia#$an #iga $o%*onen u#a%a )a$ni $o%*resor ruang  a$ar /combustion chamber  +an #urin. &e+ia $er(a u+ara a#%oser %asu$  %elalui sisi inle# $o%*resor %ele6a#i ruang a$ar +an $eluar $e%ali $e

5

a#%oser se#elah %ele6a#i #urin. Feno%enaeno%ena #er%o+ina%i$a )ang #er(a+i *a+a si$lus Bra)#on i+eal a+alah seagai eri$u#: /12 Proses -o%*resi Isen#ro*i$  !+ara a#%oser %asu$ $e +ala% sis#e% #urin gas %elalui sisi inle# $o%*resor.
6

E+($(e$( S(kl"$ Bra)t* I,eal

;a%ar 3 +iagra% *8 +an Ts si$lus Bra)#on i+eal -e#erangan : 12 : -o%*resi seara isen#ro*is 23 : Pena%ahan *anas *a+a #e$anan $ons#an 34 : E$s*ansi seara isen#ro*is 41 : Penurunan $alor *a+a #e$anan $onss#an -arena si$lus er*u#ar $e arah $anan %a$a ungsi +ari si$lus #erseu# a+alah %enguah energi *anas %en(a+i energi %e$anis. Pen(aaran +ari eisiensi si$lus +i a#as a+alah:

7

Q T  −T  W  Q¿ −Qou t  ηbrayton=  = =1− out  =1− 4 1 =1− Q Q¿ Q¿ T 3−T 2

T 1 ( T 2

T 4 T 1

−1)

( ) T 3 T 2

−1

-arena *roses 12 %eru*a$an *roses ise#ro*i$ %a$a: k 

1

T 1 P1 T 2 T 1

−k 

=T k  P 2

( ) ( )  P1

=

1

1

−k 

2

−k  k 

 P2

K   K −1

T 2  P2 = T 1  P1

Dan *roses 34 isen#ro*i$ %a$a: k 

1

T 3 P3 T 4 T 3

=

−k 

=T k  P −k  1

4

( ) ( )  P 3

1

4

− k  k 

 P 4

T 4  P 4 = T 3  P3

K   K −1

Dan $arena  P  sa%a +engan  P  %a$a: 1

 P2  P1

=

 P3

4

T 2

%a$a

 P4

T 1

=

T 3 T 4

A*aila T   +i*in+ah $e ruas $iri +a% +i$urang sa#u %a$a *ersa%aan 4

%en(a+i: T 4 T 1

−1 =

T 3 T 2

−1

&a$a *ersa%aan eisiensi ra)#on +i a#as +a*a# +iuah %en(a+i T 1 ηbrayton=1 − T 2

( ) ( ) T 3 T 2 T 3 T 2

−1 −1

=1−

T 1 T 2

= 1−

1

T 2 T 1

=1−

1

( )  P2

K   K −1

 P1

8

B. M*,(+(ka$( T"r-( a$

Dala% u*a)a un#u$ %ening$a#$an eisiensi +ari #urin gas %o+ii$asi #er$onsen#rasi +i #iga i+ang: 1. &ening$a#$an #e%*era#ur inle# #urin /*e%a$aran. 2. &ening$a#$an eisiensi $o%*onen%esin #uro. 3. &ena%ah$an %o+ii$asi *a+a si$lus +asar /ra)#on Eisiensi si$lus #urin gas *a+a a6aln)a %asih se+erhana na%un *a+a  *er$e%angann)a $ini +a*a# ha%*ir +ua $ali li*a# eisiensi se%ula +engan %e%asang5 %ela$u$an in#erooling regenerasi +an *e%anasan /rehea#ing.  Back  work ratio si$lus

#urin gas %ening$a# seagai hasil +ari in#erooling +an rehea#ing.

Te#a*i eisiensi #er%aln)a a$an %enurun. In#erooling +an rehea#ing selalu a$an %enurun$an eisiensi #er%al $euali %ere$a +iser#ai oleh regenerasi. al ini $arena in#erooling %enurun$an suhu ra#ara#a +i %ana *anas )ang +i#a%ah$an +an %ening$a#$an *e%anasan suhu ra#ara#a +i %ana *anas +i#ola$.
Da)a )ang +ihasil$an #urin seagian esar +iguna$an oleh $o%*resor. Da)a ini isa +i#urun$an +engan %eng$o%*resi u+ara seara +ua #ing$a# +an %engguna$an intercooler 

+ian#ara $e+ua #ing$a# #erseu#. Penga#uran seara s$e%a#i$ un#u$ 

intercooler  +i*erliha#$an oleh ga%ar 4.

9

;a%ar 4.

S$e%a susunan in#erooling *a+a #urin gas si$lus #er#u#u*.

Per#a%a u+ara +i$o%*resi +i $o%*resor *er#a%a )ang +iseu# >$o%*resor  #e$anan ren+ah? /"P $o%*resor@1. -arena $o%*resi ini #e$anan +an #e%*era#ur  u+ara %ening$a#. Se$arang u+ara +i#erus$an $e intercooler /*en+ingin an#ara )ang a$an %enurun$an #e%*era#ur u+ara $o%*resi $e #e%*era#ur a6al #e#a*i #e$anan #e#a* $ons#an. Se#elah i#u u+ara $o%*resi se$ali lagi +i$o%*resi +i $o%*resor $e+ua )ang +iseu# seagai >$o%*resor #e$anan #inggi? /P $o%*resor@2. Se$arang u+ara $o%*resi +i#erus$an $e ruang *e%anas +an $e%u+ian $e #urin. A$hirn)a u+ara +i+ingin$an +i ruang *en+ingin +an $e%ali +i $o%*resi $e $o%*resor #e$anan ren+ah.

Proses intercooling u+ara *a+a +ua #ing$a# $o%*resi +i*erliha#$an +engan +iagra% Ts *a+a ga%ar .

10

;a%ar . Diagra% T-s un#u$ in#erooling. Proses 12 %enun(u$$an *e%anasan u+ara +i ruang *e%anas *a+a #e$anan $ons#an. Proses 23 %e%*erliha#$an e$s*ansi isen#ro*i$ u+ara *a+a #urin. Proses 34 a+alah *en+inginan u+ara +i ruang *en+ingin *a+a #e$anan $ons#an. Proses 4 a+alah $o%*resi u+ara +i "P $o%*resor. Proses  a+alah *en+inginan u+ara *a+a in#erooler *a+a #e$anan $ons#an. Tera$hir *roses 1 a+alah $o%*resi u+ara *a+a P $o%*resor. -er(a )ang +ila$u$an #urin *er $g u+ara: W t  = C  p /T 2 C T 3

Dan $er(a )ang +ila$u$an $o%*resor *er $g u+ara: W c = C  p /T 1 C T   /T  C T 4

-er(a ne##o )ang #erse+ia: W = W t   – W c

!n#u$ *en+inginan )ang se%*urna #e$anan an#ara isa +iari +engan  *ersa%aan:  p G p G H / p1  p4G H / p2  p3

11

Pa+a a$hir *roses $o%*resi *a+a $o%*resor #er(a+i $enai$an #e%*era#ur +ari lui+a gas. Dari *eru%usan #er%o+ina%i$a +i+a*a# ah6a $enai$an #e%*era#ur  sean+ing +engan rasio #e$anann)a. A+a*un *ersa%aann)a seagai eri$u# : T 5Ti G /P+5Pi/n15n T  G Ti /P+5Pi/n15n +i%ana Tb G #e%*era#ur a$hir $o%*resi Ti G #e%*era#ur a6al $o%*resi  pd G #e$anan a$hir $o%*resi  pi G #e$anan hisa* $o%*resi n G a$#or *oli#ro*i$ / nG1 Jn G 14

+an *ersa%aan $er(a +ari $o%*resor a+alah K$o%*resor  G R i Ts n5/n1/T 5Ti1 +an un#u$ $er(a *a+a $on+isi iso#er%al *ersa%aann)a a+alah K$o%*resor  G R i Ts ln/P 5Pi Dari *eru%usan #e%*era#ur +an $er(a %enun(u$$an ah6a +engan $enai$an rasio #e$anan a$an %enai$$an #e%*era#ur a$hir +ari $o%*resi hal ini (uga erar#i $er(a )ang +iu#uh$an $o%*resor nai$. -enai$an $er(a $er(a $o%*resor sanga# #i+a$ %engun#ung$an $arena $er(a $o%*resor a+alah nega#i. A*aila $on+isi ini +ia*li$asi$an *a+a $o%*resor #urin gas *a+a rasio #e$anan #inggi %a$a a$an an)a$ %engurangi +a)a +ari #urin gas hal ini a$an %enurun$an eisiensi seara $eseluruhan.

12

D. Pe(!kata e+($(e$( ($*ter#al /a,a $(kl"$ Bra)t* #e!!"aka (ter**l(! ,e!a re%eat(! ,a re!eerat(*

Penurunan eisiensi iso#er%al *a+a si$lus Bra)#on +engan *ena%ahan intercooler  +ia$ia#$an oleh #eruangn)a *anas *a+a saa# *enurunan #er%*era#ur ra#a

ra#a se*er#i )ang +i(elas$an *a+a sua seelu%n)a.
agar #i+a$ a+a *anas )ang #eruang +an %ening$a#$an eisiensi

iso#er%al. S$e%a si$lus Bra)#on +an +iagra% *8 +an #s ini #erliha# *a+a ga%ar 

;a%ar . Si$lus Bra)#on %o+ii$asi +engan intercooling, reheating +an regenera#ion.

Regenera#or %engurangi *anas %asu$an )ang +iu#uh$an +engan a+an)a  *roses *e%anasan seelu% u+ara $eluar +ari $o%*resor %engguna$an gas uangan

13

 *anas. Pa+a regenera#or i+eal u+ara )ang #er$o%*resi +i*anas$an %enu(u #urin +engan +engan #e%*era#ur $eluaran T seelu% %e%asu$i ruang *e%a$aran /combustion chamber . A$ia#n)a #erliha# *a+a ga%ar  si$lus Ts nilai #e%*era#ur  T G T, G T +an +iasu%si$an nilai hGh,Gh. Persa%aan in*u# *anas +i+a*a#$an q ¿= q¿ , primary + q ¿ , heat =( h6− h5)+( h8 −h7 )

 Nilai eisiensin)a nth=

w net  q¿

Dari *ersa%aan ini +a*a# +ianalisa ah6a nilai h *a+a si$lus Bra)#on +engan intercooling, reheating   +an regenerator   leih

esar +ari nilai h4 *a+a si$lus Bra)#on

i+eal )ang era$ia#$an se%a$in $eiln)a =in. Se%a$in esar nilai nilai h   a$an %e%*er$eil nilai =in +an %ening$a#$an eisiensi iso#er%aln)a. Proses in#erooling +an rehea#ing (uga er*eran esar +ala% penurunan kerja )ang #er(a+i *a+a si$lus. A$ia#n)a suhu regenera#or T *a+a si$lus +a*a# +i#ing$a#$an leih #inggi $e T, +an T. Nilai T #an*a intercooling   +an reheating #i+a$ +a*a# %ena*ai #i#i$ %a$si%u% %en)ea$an nilai eisiensi iso#er%al si$lusn)a leih ren+ah +ian+ing$an a+an)a intercooling  +an reheating .

14

BAB III PENUTUP

A. Ke$(#/"la

Dari %a$alah )ang +iua# +i+a*a#$an eera*a $esi%*ulan an#ara lain 1. Si$lus Bra)#on +ia*li$asi$an *a+a %esin%esin #uro(e# +an #urin gas +an +a*a# +i%o+ii$asi un#u$ %ening$a#$an eisiensi #er%aln)a. 2. Pe%o+ii$asian si$lus ra)#on +engan *ena%ahan intercooler +a*a# %engurangi $er(a )ang #er(a+i *a+a si$lus na%un %e%uang *anas )ang %eni%ul$an *enurunan eisiensi. 3. Dengan *ena%ahan *roses regenerator   +an reheating  *a+a si$lus Bra)#on +engan intercooler +a*a# %ening$a#$an eisiensi iso#er%al. 4. A$ia# +ari *enurunan $er(a oleh *roses intercooling   nilai suhu regenerasi  *a+a regenera#or %ening$a#. al ini %ening$a#$an nilai eisiensi iso#er%al +ari si$lus.

15

DAFTAR PUSTAKA

'engel Lunus A. >Ther%o+)na%i An Engineering A**roah.? &;ra6 ill Boo$ 'o%*an) 1M. http://www.learnthermo.com

h##*:55666.en#l).o% h##*:55666.ge*o6er.o% h##*:55666.*al.o.i+ h##*:55666.#uro%ahiner)%ag.o% h##*:55666.ra)#onenerg).ne#5gas#urines5 h##*:55666.aero*lane%on#hl).o%5glossar) h##*:55666.his#or)siene#ehnolog).o%5No#es5No#es1.h#% .

16