- Siklus Ideal Rankine
Gambar 3. Diagram Temperatur – entropi untuk siklus Rankine ideal.
Proses 1-2 : ekspansi isentropik fluida kerja pada turbin dari uap jenuh pada keadaan 1 ke tekanan kondenser
Proses 2-3 : perpindahan kalor dari fluida kerja ketika mengalir pada tekanan
konstan melalui kondenser dengan cairan jenuh pada keadaan3.
Proses 3-4 : kompresi isentropik didalam pompa ke keadaan 4 di daerah cairan terkompresi
Proses 4-1 : perpindahan kalor ke fluida kerja ketika mengalir pada tekanan konstan melalui boiler untuk menyelesaikan siklus.
Siklus ideal Rankine juga meliputi kemungkinan pemanasan lanjut/superheat uap seperti yang digambarkan pada siklus 1’-2’-3-4-1’. Kerja pompa bisa juga dicari dengan rumus :
notasi int rev menerangkan bahwa proses reversibel internal pada pompa. Dengan mengintegral persamaan diatas:
- Pengaruh Tekanan Boiler Dan Kondenser Pada Siklus Rankine
dimana tanda strip diatas menunjukkan harga rata-rata.
Dengan cara yang sama , luas daerah 2-b-c-3-2 mewakili perpindahan kalor dari uap terkondensasi persatuan massa yang melalui kondenser, dirumuskan:
Efisiensi Thermal siklus Rankine ideal dalam variabel perpindahan kalor adalah :
Gambar A. memperlihatkan dua siklus ideal yang mempunyai tekanan kondenser sama tetapi tekanan boiler berbeda. Suhu rata-rata dari kalor yang
ditambahkan terlihat lebih besar pada siklus 1’-2’-3-4’-1’ daripada siklus 1-2-3-4-1. Sehingga kenaikan tekanan boiler akan menaikkan efisiensi termal siklus Rankine.
Gambar B. memperlihatkan dua siklus yang mempunyai tekanan boiler sama tetapi tekanan kondenser yang berbeda. Satu kondenser beroperasi
pada tekanan atmosfir dan yang lainnya mempunyai tekanan kurang dari tekanan atmosfir. Suhu kalor yang dibuang pada siklus 1-2-3-4-1 adalah 100 Derajat C.
Suhu kalor yang dilepas pada siklus 1-2”-3”-4”-1 adalah lebih rendah, karena itu mempunyai efisiensi termal yang lebih besar. Jadi penurunan tekanan kondenser akan meningkatkan efisiensi termal. Tekanan kondenser yang paling rendah yang mungkin adalah tekanan jenuh/saturasi pada suhu ambien/batas. Ini adalah suhu yang paling rendah yang paling mungkin dilepas ke lingkungan. Alasan utama kenapa
menggunakan kondenser pada pembangkit adalah untuk menjaga tekanan gas serendah mungkin pada turbin (pembangkit). Penambahan kondenser juga memungkinkan fluida kerja mengalir dalam loop tertutup.
- Prinsip-prinsip Ireversibilitas Dan Kerugian
Ireversibilitas dan kerugian ditemukan pada ke empat subsistem pembangkit daya uap. Ireversibilitas yang dialami pada fluida kerja disebabkan oleh ekspansi pada turbin. Sebagaimana digambarkan pada grafik berikut ini, proses 1-2 adalah ekspansi adiabatik pada turbin yang disertai dengan kenaikan entropi. Kerja yang dihasilkan pada langkah ini lebih kecil bila dibandingkan pada proses ekspansi isentropik 1-2s. Efisiensi turbin isentropik :
Input kerja pada pompa untuk mengatasi efek gesekan juga akan mengurangi daya output pembangkit. Akan ada kenaikan entropi pada pompa. Proses 3-4 mewakili proses pemompaan sebenarnya. Daya input ke pompa akan menjadi lebih besar pada proses 3-4 dibandingkan proses isentropik 3-4s.Efisiensi pompa isentropik :
Ireversibilitas pada pompa mempunyai dampak yang lebih kecil pada kerja pembangkit bila dibandingkan terhadap ireversibilitas pada turbin.
Gambar 6. Diagram Temperatur – entropi yang menunjukkan pengaruh ireversibilitas pada turbin dan pompa.
