P-00 Materi Perkuliahan Motor Bakar

Materi Perkuliahan Motor Bakar
Materi Perkuliahan Motor Bakar per Pertemuan selama satu semester meliputi:
P-01 Pendahuluan
P-02 Tipe dan Operasi Engine
P-03 Parameter Operasi Engine Part-1
P-04 Parameter Operasi Engine Part-2
P-05 Termokimia Campuran Udara Bahan Bakar
P-06 Sifat-Sifat Fluida Kerja
P-07 Siklus Engine Part-1
P-08 Siklus Engine Part-2
P-09 Proses Pertukaran Gas
P-10 Persiapan Campuran di Engine Spark-Ignition
P-11 Gerakan mengisi Udara di dalam Silinder
P-12 Pembakaran di Engine Spark-Ignition
P-13 Pembakaran di Engine Compression-Ignition
P-14 Pembentukan dan Pengendalian Polutan

Referensi
[1] J. B. Heywood, Internal combustion engine fundamentals, Second Edi. United States: Mc Graw Hill Education, 2018.
[2] W. W. Pulkrabek, Engineering Fundamentals of the Internal Combustion Engine, Second edi. Canada: Prentice-Hall, 2004.
[3] Z. Abidin, “Mata Kuliah Otomotif: Motor Bakar Dalam (Internal Combustion Engine, ICE),” YouTube, 2019. https://www.youtube.com/watch?v=FjpiPQhWY3U

P-00 Materi Perkuliahan Sistem Pembangkit Tenaga

Materi Perkuliahan Sistem Pembangkit Tenaga
Materi Perkuliahan Sistem Pembangkit Tenaga per Pertemuan selama satu semester meliputi:
1. Pendahuluan
2. Tinjauan Termodinamika
3. Siklus Rankine Part-1
4. Siklus Rankine Part-2
5. Bahan Bakar
6. Pembakaran
7. Generator Uap Part-1
8. Generator Uap Part-2
9. Turbin Uap
10. Sistem Air umpan Kondensat
11. Sistem Air Sirkulasi
12. Siklus Gabungan dan Turbin Gas
13. Pembangkit Listrik EBT Part-1
14. Pembangkit Listrik EBT Part-2

P-11 SPT – Sistem Air Sirkulasi

12.1 Pendahuluan
The Circulating – Water Systems (sistem air sirkulasi) menyediakan air pendingin untuk kondensor turbin dan dengan demikian bertindak sebagai wahana pembuangan panas dari siklus uap ke lingkungan. Sistem ini juga menyediakan sejumlah kecil air pendingin tambahan ke turbin dan bangunan generator uap (boiler), sistem pemadam kebakaran, dan pemakaian umum di instalasi tersebut (Mohamed 1985).
Panas yang dibuang berkisar antara 1,5 sampai dengan 3,0 kali lebih banyak pada kerja yang dihasilkan (work output) pada pembangkit tersebut. Persamaannya (Mohamed 1985):

Dimana QR dot adalah laju pembuangan panas,  adalah efisiensi siklus dan W dot adalah daya.

Tabel 12.1. Pengaruh dari efisiensi siklus pada pembuangan panas dari sistem pembangkit daya 1000 MW (Mohamed 1985)

12.2 Klasifikasi Sistem
Sistem air sirkulasi dibagi kedalam tiga model (Mohamed 1985):
1. Once-through (sekali laluan)
Pada sistem sekali laluan (Gambar 1), air diambil langsung dari sumber air alam seperti danau, sungai atau laut kemudian dipompakan melalui kondensor sehingga air menjadi panas dan kemudian dibuang kembali ke sumber air.

Gambar 12.1. Skema sistem air sirkulasi jenis sekali laluan (Mohamed 1985)

2. Closed-loop (loop tertutup)
Pada loop tertutup (Gambar 2), air diambil dari kondenser yang telah didinginkan (air kondensat) melalui peralatan pendingin dan dikembalikan lagi ke kondensor. Untuk menganti air yang hilang karena penguapan selama proses maka diperlukan sistem sumber air tambahan.

Gambar 12.2. Skema sistem air sirkulasi jenis loop tertutup (Mohamed 1985)

3. Combination systems (sistem gabungan)
sistem gabungan (Gambar 3) merupakan kombinasi dari sistem satu laluan dengan loop tertutup.

Gambar 12.3. Skema sistem gabungan dengan menara pendingin basah (Mohamed 1985)

12.3 Sistem Sirkulasi
Sistem sirkulasi terdiri dari beberapa komponen selain dari kondensor dan peralatan pendingin yaitu (Mohamed 1985):
1. Struktur pengambilan dari sumber air alam pada sistem terbuka atau dari menara pendingin, wadah semprot, dan sebagainya.
2. Stasiun pemompaan air sirkulasi
3. Saluran air sirkulasi
4. Gerbang-gerbang aliran
5. Sistem pemecah vakum
6. Saluran air dingin dan air panas

12.4 Menara Pendingin Basah
Pada menara pendingin basah, panas yang diserap air dibuang melalui instalasi ke loop melalui mekanisme (Mohamed 1985):
1. Penambahan panas sesibel ke udara
2. Penguapan sebagian air sirkulasi itu sendiri
3. Bila operasi dalam keadaan terbuka ada penambahan panas sesibel ke sumber air alam sebagai akibat beda suhu.

12.4 Perhitungan Menara Pendingin Basah
Udara dalam atmosfir mengandung campuran udara kering dan uap air. Jika pa dan pw tekanan parsial dari udara kering dan uap air maka berdasarkan hukum Dalton berlaku persamaan (12.2) (Nag 2008).

dimana p adalah tekanan atmosfir.
Sifat dari udara kering dan uap air biasanya diperoleh dari Psychometric chart yang meliputi Dry Bulb Temperature (tdb), Wet Bulb Temperature (twb), Dew Point Temperature (tdp) Relative Humidity (RH), Humidity Ratio, Specific Entalpy, Spesific Volume, dan lain-lain. Saat ini Psychometric chart bisa menggunakan software yang sudah banyak tersedia di internet seperti yang tersedia oleh carrier .

Contoh soal 12.1 (Nag 2008).
Air pada 30oC mengalir kedalam menara pendingin pada laju 1,15 kg/kg udara. Udara masuk ke menara pada temperatur bola kering 20oC dan kelembaban relatif 60% serta meninggalkan menara pendingin pada temperature bola kering 28oC dan 90% kelembaban relatif. Air disuplai pada 20oC. Hitunglah:
1. Temperatur air meninggalkan menara
2. Fraksi air yang menguap
3. Pendekatan dan jangkauan dari menara pendingin

Materi selanjutnya/lengkap dari topik bahasan ini bisa dilihat di buku referensi 1 pada Chapter 7 The Circulating-Water Systems, Page 260-309 dan referensi 2 pada 8. Condenser,Feedwater, and Circulating System, Page 562- 601.

Referensi:
Mohamed, Mohamed El-Wakil. 1985. Power Plant Technology. United States: McGraw-Hil, Inc.
Nag, P. K. 2008. Power Plant Engineering. Third Edit. New Delhi: Tata McGraw-Hill Publishing Company Limited.

P-10 SPT – Sistem Air Umpan Kondensat

Defenisi
Air umpan adalah air yang disuplai ke boiler untuk dirubah menjadi uap air.
Sistem air umpan adalah sistem penyediaan air secara otomatis untuk boiler sesuai dengan kebutuhan uap air.
Kondensat adalah uap air saturasi yang keluar dari turbin uap yang telah mengalami perubahan fasa menjadi cair.

Peralatan/komponen
Kondensor merupakan peralatan yang digunakan untuk membuat kondensat dan kondensor merupakan peralatan utama pada sistem pembangkit tenaga.
Ada dua jenis kondensor yang biasa digunakan pada sistem pembangkit tenaga yaitu direct-contact condenser (kondensor kontak langsung) dan surface condenser (kondensor permukaan).

Kondensor kontak langsung tipe spray
Skema diagram aliran dan T-s diagram kondensor kontak langsung tipe spray seperti pada Gambar 1 dan 2 (Mohamed 1985).

Gambar 1. Skema diagram aliran kondensor kontak langsung tipe spray. SJAE = steam-jet air enjector

Gambar 2. T-s diagram kondensat dan menara pendingin pada kondensor kontak langsung

Gambar 1 dan 2 memperlihatkan uap air keluar dari turbin pada titik 2 kemudian masuk kondensor dan keluar menjadi air kondensat pada titik 3. Sebagian dari air kondensat ini di pompakan menjadi air umpan boiler pada titik 4 dan sebagian lagi dikirimkan ke menara pendingin (5) untuk diturunkan temperaturnya. Air ini digunakan untuk menyemprot uap air saturasi yang keluar turbin pada kondensor.

Jika, m ̇ adalah laju aliran massa maka keseimbangan massa pada sistem adalah:

dan

Keseimbangan energi dengan h adalah entalpi,

Ratio aliran air sirkulasi pendingin kepada aliran uap air dapat dihitung menggunakan persamaan (4),

Contoh soal:
Hitunglah ratio aliran air sirkulasi pendingin kepada aliran uap air jika tekanan kondensor adalah 1 psia dan air didinginkan oleh menara pendingin menjadi 60oF. Asumsikan kualitas uap keluar turbin 90%.

Penyelesaian:
Etalphi air pada tititk 2,3, dan 5 dengan menggunakan data dari lampiran.

Referensi:
Mohamed, Mohamed El-Wakil. 1985. Power Plant Technology. United States: McGraw-Hil, Inc.