kisis-kisi uts mesin konversi energi

KISI-KISI UTS MESIN KONVERSI ENERGI

Topik: Review Termodinamika

1.      Jelaskan tentang sistem, lingkungan dan universe!

Sistem adalah benda atau sekumpulan apa saja yang akan diteliti atau diamati dan menjadi pusat perhatian. Sedangkan

lingkungan adalah benda-benda yang berada diluar dari sistem tersebut.

Sistem bersama dengan lingkungannya disebut dengan semesta atau universal.

Batas adalah perantara dari sistem dan lingkungan.

Contohnya adalah pada saat mengamati sebuah bejana yang berisi gas, yang dimaksud dengan sistem dari peninjauan itu adalah gas tersebut sedangkan lingkungannya adalah bejana itu sendiri.

2.      Jelaskan jenis-jenis sistem dan berikan contohnya!

Jenis-jenis sistem

1)   Sistem terbuka

Sistem yang mengakibatkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) dan benda (materi) dengan lingkungannya. Sistem terbuka ini meliputi peralatan yang melibatkan adanya aliran massa kedalam atau keluar sistem

seperti pada kompresor, turbin, nozel dan motor bakar.

Sistem mesin motor bakar adalah ruang didalam silinder mesin, dimana campuran bahan bahan bakar dan udara masuk kedalam silinder, dan gas buang keluar sistem. Pada sistem terbuka ini, baik massa maupun energi dapat melintasi batas sistem yang bersifat permeabel. Dengan demikian, pada sistem ini volume dari sistem tidak berubah sehingga disebut juga dengan control volume.

Perjanjian yang kita gunakan untuk menganalisis sistem adalah

Untuk panas (Q) bernilai positif bila diberikan kepada sistem dan bernilai negatif bila keluar dari sistem

Untuk usaha (W) bernilai positif apabila keluar dari sistem dan bernilai negatif bila diberikan (masuk) kedalam sistem.

2)   Sistem tertutup

Sistem yang mengakibatkan terjadinya pertukaran energi (panas dan kerja) tetapi tidak terjadi pertukaran zat dengan lingkungan. Sistem tertutup terdiri atas suatu jumlah massa yang tertentu dimana massa ini tidak dapat melintasi lapis batas sistem. Tetapi, energi baik dalam bentuk panas (heat) maupun usaha (work) dapat melintasi lapis batas sistem tersebut. Dalam sistem tertutup, meskipun massa tidak dapat berubah selama proses berlangsung, namun volume dapat saja berubah disebabkan adanya lapis batas yang dapat bergerak (moving boundary) pada salah satu bagian dari lapis batas sistem tersebut.

Contoh sistem tertutup adalah suatu balon udara yang dipanaskan, dimana massa udara didalam balon tetap, tetapi volumenya berubah dan energi panas masuk kedalam masa udara didalam balon.

Sebagaimana gambar sistem tertutup dibawah ini, apabila panas diberikan kepada sistem (Qin), maka akan terjadi pengembangan pada zat yang berada didalam sistem. Pengembangan ini akan menyebabkan piston akan terdorong ke atas (terjadi Wout). Karena sistem ini tidak mengizinkan adanya keluar masuk massa kedalam sistem (massa selalu konstan) maka sistem ini disebut control mass.

Suatu sistem dapat mengalami pertukaran panas atau kerja atau keduanya, biasanya dipertimbangkan sebagai sifat pembatasnya:

Pembatas adiabatik: tidak memperbolehkan pertukaran panas.

Pembatas rigid: tidak memperbolehkan pertukaran kerja.

Dikenal juga istilah dinding, ada dua jenis dinding yaitu dinding adiabatik dan dinding diatermik. Dinding adiabatik adalah dinding yang mengakibatkan kedua zat mencapai suhu yang sama dalam waktu yang lama (lambat). Untuk dinding adiabatik sempurna tidak memungkinkan terjadinya pertukaran kalor antara dua zat. Sedangkan dinding diatermik adalah dinding yang memungkinkan kedua zat mencapai suhu yang sama dalam waktu yang singkat (cepat).

3)   Sistem terisolasi

Sistem yang mengakibatkan tidak terjadinya pertukaran panas, zat atau kerja dengan lingkungannya.

Contohnya : air yang disimpan dalam termos dan tabung gas yang terisolasi.

 Dalam kenyataan, sebuah sistem tidak dapat terisolasi sepenuhnya dari lingkungan, karena pasti ada terjadi sedikit pencampuran, meskipun hanya penerimaan sedikit penarikan gravitasi. Dalam analisis sistem terisolasi, energi yang masuk ke sistem sama dengan energi yang keluar dari sistem.

Karakteristik yang menentukan sifat dari sistem disebut property (koordinat sistem/variabel keadaan sistem), seperti tekanan (p), temperatur (T), volume (v), masa (m), viskositas, konduksi panas dan lain-lain. Selain itu ada juga koordinat sistem yang didefinisikan dari koordinat sistem yang lainnya seperti, berat jenis, volume spesifik, panas jenis dan lain-lain. Suatu sistem dapat berada pada suatu kondisi yang tidak berubah, apabila masing-masing jenis koordinat sistem tersebut dapat diukur pada semua bagiannya dan tidak berbeda nilainya. Kondisi tersebut disebut sebagai keadaan (state) tertentu dari sistem, dimana sistem mempunyai nilai koordinat yang tetap. Apabila koordinatnya berubah, maka keadaan sistem tersebut disebut mengalami perubahan keadaan. Suatu sistem yang tidak mengalami perubahan keadaan disebut sistem dalam keadaan seimbang (equilibrium).

Sumber:

http://www.pengertianahli.com/2014/05/pengertian-termodinamika-hukum.html

http://ardhaphys.blogspot.com/2013/10/sistem-termodinamika.html

3.      Jelaskan tentang energi, exergi dan entropi!

Energi adalah besaran fisik skalar yang menggambarkan jumlah kerja yang dapat dilakukan oleh suatu gaya

entropy adalah satu ukuran yang menyatakan jumlah energi dalam suatu sistem fisik yang tidak dapat digunakan untuk melakukan kerja.

Eksergi dari suatu sistem adalah kerja maksimum yang dapat dilakukan dalam suatu proses yang membawa sistem ke keadaan keseimbangan dengan suatu reservoir panas (heat reservoir).

4.      Jelaskan jenis-jenis energi sebuah sistem, yaitu energi makroskopik dan mikroskopik!

Energy makroskopik adalah Sistem yang terdiri dari “banyak” partikel (elektron, atom, molekul, foton atau penyusun yang lainnya)

Contoh: familiar Gas, cairan, padatan, dll sistem inti, sistem otak, sistem galaksi, dll

Energi makroskopik adalah keberadaan energi ditandai dari posisinya terhadap lingkungannya atau terhadap suatu referensi yang ditentukan. Contoh bentuk energi makroskopik adalah energi kinetik (KE) dan energi potensial (PE).

Keberadaan energi mikroskopik ditentukan oleh struktur internal dari= zat pembawa energi sendiri dan tidak tergantung kepada lingkungannnya, yaitu struktur dan gerakan molekul zat tersebut. Energi mikroskopik ini disebut sebagai energi internal (U).

Topik: Motor Pembakaran Dalam

1.      Jelaskan definisi motor pembakaran dalam yang pernah saya jelaskan!

Motor pembakaran dalam Adalah mesin yang memanfaatkan fluida kerja/gas panas hasil pembakaran dimana antara medium yang memanfaatkan fluida kerja dengan fluida kerjanya tidak terpisahkan oleh dinding pemisah

2.      Jelaskan mekanisme konversi energi dalam mesin pembakaran dalam, jelaskan juga kerugian-kerugian energinya!

3.      Jelaskan perbedaan mesin pembakaran dalam tipe spark ignition dan compression ignition!

Motor compression ignition:

·                      bahan bakar solar

·                      getaran mesin besar

·                      metode pemberian bahan bakar dengan pompa bahan bakar dan pengabut

·                      metode pengapian adalah pengapian sendiri

·                      bentuk ruang bakar cukup rumit

·                      pembentukan campuran terjadi setelah kompresi

·                      perbandingan kompresi 15 - 30 kg/ cm 2

·                      proses pembakaran adalah proses sabathe

motor tipe spark ignition:

·                      bahan bakar yang digunakan adalah bensin

·                      getaran mesin halus

·                      metode pemberian bahan bakar menggunakan karburator

·                      metode pengapian dengan loncatan bunga api listrik sederhana

·                      bentuk ruang bakar sederhana

·                      pembentukan campuran terjadi sebelum kompresi

·                      perbandingan kompresi 6 - 12 kg/cm2

·                      proses pembakaran adalah proses otto

4.      Jelaskan perbedaan mesin pembakaran dalam 2 langkah dan 4 langkah!

Ø  Mesin/  motor  4  tak disebut  juga  mesin  4  langkah (four-stroke

engine). Pada mesin ini satu siklus terdapat  4 kali  langkah piston, 2

ke atas dan 2 ke bawah (lihat gambar 1.c1.a dan b).Sehingga dalam

satu siklusnya tercapai dalam 2 putaran poros engkol. Mesin  4  tak  memiliki  ciri  khas  menggunakan  katup  masuk  (inlet

valve) dan  katup  buang  (exhaust  valve) untuk  mendukung  siklus

kerjanya.  Prinsip  mesin  ini  digunakan  pada  mesin  bensin dan  mesin

diesel.

Ø  Motor 2  tak disebut  juga  mesin  2  langkah

. Pada mesin ini satu siklus terdapat  2 kali  langkah piston

ke  atas  dan  1  ke  bawah  (lihat  gambar  1.c2.).  Sehingga  dalam  satu

siklusnya tercapai dalam 1 putaran poros engkol. Ciri khusus mesin 2 takadalah adanya saluran yang terdapat pada

dinding  silinder,  sehingga  satu  kali  langkah piston akan berpengaruh

terhadap fungsi saluran tersebut. Gambar 1.c2. diatas adalah contoh

mesin  2  tak  yang  memanfaatkan  ruang  engkol  sebagai  bagian  aliran

bahan  bakar  (mesin  bensin),  sedangkan  mesin  diesel  tidak

menggunakan  ruang  engkol  sebagai  saluran  karena  bahan  bakar

masuk  dengan  cara  disemprotkan  ke  dalam  silinder.  Mesin  diesel  2

tak  dilengkapi  dengan  katup  buang,  dan  tidak  menggunakan  katup

masuk.

5.      Jelaskan prinsip kerja mesin pembakaran dalam tipe spark ignition beserta siklus termodinamikanya!

Langkah ke 1[sunting | sunting sumber]

Piston bergerak dari TMA ke TMB, posisi katup masuk terbuka dan katup keluar tertutup, mengakibatkan udara (mesin diesel) atau gas (sebagian besar mesin bensin) terhisap masuk ke dalam ruang bakar. Proses udara atau gas sebelum masuk ke ruang bakar dapat dilihat pada sistem pemasukan.

Langkah ke 2[sunting | sunting sumber]

Piston bergerak dari TMB ke TMA, posisi katup masuk dan keluar tertutup, mengakibatkan udara atau gas dalam ruang bakar terkompresi. Beberapa saat sebelum piston sampai pada posisi TMA, waktu penyalaan (timing ignition) terjadi (pada mesin bensin berupa nyala busi sedangkan pada mesin diesel berupa semprotan (suntikan) bahan bakar).

Langkah ke 3[sunting | sunting sumber]

Gas yang terbakar dalam ruang bakar akan meningkatkan tekanan dalam ruang bakar, mengakibatkan piston terdorong dari TMA ke TMB. Langkah ini adalah proses yang akan menghasilkan tenaga.

Langkah ke 4[sunting | sunting sumber]

Piston bergerak dari TMB ke TMA, posisi katup masuk tertutup dan katup keluar terbuka, mendorong sisa gas pembakaran menuju ke katup keluar yang sedang terbuka untuk diteruskan ke lubang pembuangan.

Tahap-tahap dalam gambar di atas dapat dijelaskan sebagai berikut;

1.  Tahap  pengapian  (ignition),  pada  tahapan  ini  dimulai  dengan

percikan  api  listrik  dari busi  pada  beberapa  derajat  sebelum  TMA

(misal:  8⁰).  Dalam  hal  ini  delapan  derajat  berarti  angka  ignition

timing.  Percikan  api  busi  merupakan  titik  awal  terjadinya

pembakaran.

2.  Tahap perambatan api (flame propagation), titik api dari percikan

busi  kemudian  membakar  campuran  udara  dan  bahan  bakar.

Pembakaran  dengan  cepat  merambat  dan  menyebar  ke  seluruh

ruang bakar diikuti kenaikan temperatur dan tekanan. Peristiwa ini

terjadi sampai piston meninggalkan TMA.

3.  Tahap  tekananan  pembakaran  maksimal  (maximum  combustion

pressure),  pada  tahap  ini  bisa  dikatakan  semua  campuran  bahan

bakar dan udara telah terbakar. Temperatur dan tekanan di ruang

bakar  bernilai  cukup  tinggi  pada  titik  3  kira-kira  10⁰ setelah  TMA

(lihat  gambar  2.a.),  sehingga  kedudukan  piston  yang telah

meninggalkan  TMA  akan  terdorong  menuju  TMB  dengan

membawa energi yang besar.

4.  Tahap  akhir  pembakaran  (end  of  combustion),seiring  dengan

gerakan piston ke TMB maka ruang dalam silinder akan bertambah

volumenya.  Campuran  bahan  bakar  dan  udara  hampir  semuanya

terbakar  sehingga energi  panas  mulai berkurang,  selain  itu  energi

panas  juga berpindah  ke  dinding  mesin  maupun  fluida pendingin.

Akibat  dari  peristiwa  tersebut  adalah  terjadi  penurunan  tekanan

dalam silinder.

6.      Jelaskan prinsip kerja mesin pembakaran dalam tipe compression ignition beserta siklus termodinamikanya!

 pada  mesin

diesel  hanya  udara  murni  yang

bersamaan  langkah  hisap,  kemudian  dikompresikan

perbandingan  kompresi  tinggi  sehingga

naik sangat tinggi

diinjeksikan ke ruang bakar sehingga terjadi pembakaran.

pembakaran  mesin

dikenal  pula  mesin

engine).  Proses  pembakaran  pada  mesin

beberapa tahap seperti dalam

Proses pembakaran mesin diesel

Berbeda  dengan  siklus  pada  mesin  bensin,  maka  pada  mesin

diesel  hanya  udara  murni  yang  masuk  mengikuti  volume  silinder

bersamaan  langkah  hisap,  kemudian  dikompresikan

perbandingan  kompresi  tinggi  sehingga  temperatur  udara  kompresi

naik sangat tinggidi atas titik nyala (flash point)solar. Setelah itu solar

diinjeksikan ke ruang bakar sehingga terjadi pembakaran.

pembakaran  mesin  diesel  menggunakan  panas  udara  kompresi

dikenal  pula  mesin  diesel  sebagai  CI  Engine  (compression

.  Proses  pembakaran  pada  mesin  diesel

Proses pembakaran pada mesin diesel dibagi menjadi 4 tahap :

1.  Tahap pembakaran tertunda  (Ignition Delay)= A - B adalah tahap

dimana  bahan  bakar  yang  diinjeksikan  baru  bercampur dengan

udara agar terbentuk campuran yang homogen.

2.  Tahap perambatan api (Flame propagation)= B - C , pada tahap ini

terjadi  pembakaran  di  beberapa  tempat  yang  menyebabkan

terjadinya letupan api yang mengakibatkan kenaikan  tekanan dan

temperatur secara drastis.

3.  Tahap  pembakaran  langsung  (Direct  Combustion) =  C  -  D , Pada

phase ini, bahan bakar yang diinjeksikan langsung terbakar.

4.  Tahap  pembakaran  lanjut  (After  Burning) =  D  -  E , Pada  tahap  ini

membakar  sisa  campuran  bahan  bakar  dan  udara  yang  belum

terbakar.

7.      Jelaskan tentang cc mesin!

Kapasitas mesin adalah volume dari semua piston di dalam silinder mesin pembakaran dalam, yang diukur dari satu pergerakan maksimum dari atas ke bawah. Biasanya dinyatakan dengan menggunakan satuan sentimeter kubik (cc), liter (l), atau inchi kubik(CID) di pasar Amerika Utara. Kapasitas mesin tidak termasuk dengan total volume dari ruang pembakaran.

8.      Jelaskan tentang knocking pada mesin pembakaran dalam, bagaimana mekanismenya!

Topik: Energi Surya dan Angin

1.      Bagaimana matahari menghasilkan energi?

Menurut para ilmuwan, matahari memproduksi energinya dengan proses fusi nuklir didalam intinya. Fusi nuklir adalah penggabungan inti atom untuk membentuk inti atom yang lebih berat, contohnya seperti yang terjadi di inti Matahari yaitu penggabungan inti hidrogen menjadi inti helium (atau bisa disebut partikel alpha).

Inti hidrogen hanya terdiri dari satu proton, artinya di inti Matahari proton-proton berkeliling kesana-kemari. Lalu bagaimana dengan elektron? Elektron terlepas dari proton karena suhu inti Matahari terlalu tinggi untuk mendukung adanya pengikatan elektromagnetik antara nukleus dan elektron. Kembali ke proton, bagaimana cara proton tersebut bergabung sementara proton dengan proton tolak menolak?

Hal itu bisa diatasi dengan tekanan. Jika suhu tinggi, otomatis tekanan tinggi sehingga pada tekanan inti matahari yang kira-kira 250 miliar kali tekanan permukaan laut Bumi membuat proton bergerak dengan kecepatan sangat tinggi dan tidak bisa menghindari tabrakan lalu bergabung. Lalu bagaimana membuat inti helium yang terdiri dari 2 proton dan 2 neutron?

Saat tabrakan, salah satu proton mengeluarkan positron (antipartikel elektron) dan neutrino sehingga menjadi neutron, proses ini dilanjutkan dengan tabrakan proton dan neutron lagi sehingga menjadi nukleus helium.

Tabrakan antar partikel nukleus itulah yang menghasilkan energi. Energi tersebut muncul dari dalam proton dan neutron, karena 90% massa proton dan 87.5% massa neutron adalah energi (sisanya adalah massa quark). Mengapa begitu? Kalau kita lihat rumus fisika yang diperkenalkan Einstein: E=mc^2, energi dan massa dapat berubah satu sama lain (energi dapat berubah menjadi massa begitupun sebaliknya). Artinya, energi yang terkandung dalam sebuah objek sama saja dengan massa dalam objek itu

2.      Hitunglah temperatur permukaan matahari berdasarkan persamaan radiasi dan jelaskan perhitungan Anda itu!

3.      Jelaskan alat-alat yang digunakan untuk mengubah energi matahari sebagai sumber energi listrik!

a.       Sistem fotovoltaik

Panel surya adalah alat yang terdiri dari sel surya yang mengubah cahaya menjadi listrik. Mereka disebut surya atas Matahari atau "sol" karena Matahari merupakan sumber cahaya terkuat yang dapat dimanfaatkan. Panel surya sering kali disebut sel photovoltaic, photovoltaic dapat diartikan sebagai "cahaya-listrik". Sel surya atau sel PV bergantung pada efek photovoltaic untuk menyerap energi Matahari dan menyebabkan arus mengalir antara dua lapisan bermuatan yang berlawanan.

b.      Sistem konversi fotoelektrokemis

c.       Sistem penerima terma surya terdistribusi

d.      Sistem penerima termal surya terkonsentrasi

4. Jelaskan alat-alat yang digunakan untuk mengubah energi matahari sebagai sumber energi mekanik!

a. Ketel uap

b. Motor bertenaga matahari

5.      Jelaskan alat-alat yang digunakan untuk mengubah energi matahari sebagai sumber pemanas air!

energi matahari sebagai sumber pengering

6.      Jelaskan proses konversi energi pada sistem turbin angin!

Prinsip dasar kerja dari turbin angin adalah mengubah energi mekanis dari angin menjadi energi putar pada kincir, lalu putaran kincir digunakan untuk memutar generator, yang akhirnya akan menghasilkan listrik.

Alat2 turbin angin, yaitu :

1. Gearbox
Alat ini berfungsi untuk mengubah putaran rendah pada kincir menjadi putaran tinggi. Biasanya Gearbox yang digunakan sekitar 1:60.

2. Brake System
Digunakan untuk menjaga putaran pada poros setelah gearbox agar bekerja pada titik aman saat terdapat angin yang besar. Alat ini perlu dipasang karena generator memiliki titik kerja aman dalam pengoperasiannya. Generator ini akan menghasilkan energi listrik maksimal pada saat bekerja pada titik kerja yang telah ditentukan. Kehadiran angin di luar diguaan akan menyebabkan putaran yang cukup cepat pada poros generator, sehingga jika tidak di atasi maka putaran ini dapat merusak generator. Dampak dari kerusakan akibat putaran berlebih diantaranya : overheat, rotor breakdown, kawat pada generator putus karena tidak dapat menahan arus yang cukup besar.

3. Generator
Ini adalah salah satu komponen terpenting dalam pembuatan sistem turbin angin. Generator ini dapat mengubah energi gerak menjadi energi listrik. Prinsip kerjanya dapat dipelajari dengan menggunakan teori medan elektromagnetik. Singkatnya, (mengacu pada salah satu cara kerja generator) poros pada generator dipasang dengan material ferromagnetik permanen. Setelah itu disekeliling poros terdapat stator yang bentuk fisisnya adalah kumparan-kumparan kawat yang membentuk loop. Ketika poros generator mulai berputar maka akan terjadi perubahan fluks pada stator yang akhirnya karena terjadi perubahan fluks ini akan dihasilkan tegangan dan arus listrik tertentu. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan ini disalurkan melalui kabel jaringan listrik untuk akhirnya digunakan oleh masyarakat. Tegangan dan arus listrik yang dihasilkan oleh generator ini berupa AC(alternating current) yang memiliki bentuk gelombang kurang lebih sinusoidal.

4. Penyimpan energi
Karena keterbatasan ketersediaan akan energi angin (tidak sepanjang hari angin akan selalu tersedia) maka ketersediaan listrik pun tidak menentu. Oleh karena itu digunakan alat penyimpan energi yang berfungsi sebagai back-up energi listrik. Ketika beban penggunaan daya listrik masyarakat meningkat atau ketika kecepatan angin suatu daerah sedang menurun, maka kebutuhan permintaan akan daya listrik tidak dapat terpenuhi. Oleh karena itu kita perlu menyimpan sebagian energi yang dihasilkan ketika terjadi kelebihan daya pada saat turbin angin berputar kencang atau saat penggunaan daya pada masyarakat menurun. Penyimpanan energi ini diakomodasi dengan menggunakan alat penyimpan energi. Contoh sederhana yang dapat dijadikan referensi sebagai alat penyimpan energi listrik adalah aki mobil. Aki mobil memiliki kapasitas penyimpanan energi yang cukup besar. Aki 12 volt, 65 Ah dapat dipakai untuk mencatu rumah tangga (kurang lebih) selama 0.5 jam pada daya 780 watt.

Kendala dalam menggunakan alat ini adalah alat ini memerlukan catu daya DC (Direct Current) untuk meng-charge/mengisi energi, sedangkan dari generator dihasilkan catu daya AC (Alternating Current). Oleh karena itu diperlukan rectifier-inverter untuk mengakomodasi keperluan ini. Rectifier-inverter akan dijelaskan berikut.

5. Rectifier-inverter
Rectifier berarti penyearah. Rectifier dapat menyearahkan gelombang sinusodal(AC) yang dihasilkan oleh generator menjadi gelombang DC. Inverter berarti pembalik. Ketika dibutuhkan daya dari penyimpan energi(aki/lainnya) maka catu yang dihasilkan oleh aki akan berbentuk gelombang DC. Karena kebanyakan kebutuhan rumah tangga menggunakan catu daya AC , maka diperlukan inverter untuk mengubah gelombang DC yang dikeluarkan oleh aki menjadi gelombang AC, agar dapat digunakan oleh rumah tangga.

Topik: Turbin Gas dan Turbin Uap

1.      Jelaskan definisi turbin!

suatu mesin rotari yang berfungsi untuk mengubah energi aliran fluida menjadi energi gerak yang bermanfaat

2.      Jelaskan prinsip kerja sistem turbin gas beserta siklus idealnya!

Prinsip kerja dari turbin gas tidak jauh berbeda dengan turbin-turbin yang lain. Putaran dari rotor turbin, diakibatkan oleh adanya gas bertekanan yang melewati sudu-sudu turbin. Gas dengan tekanan tinggi didapatkan dari pembakaran bahan bakar dengan udara, sesaat sebelum masuk turbin. Ekspansi udara hasil proses pembakaran inilah yang digunakan untuk menggerakkan sudu-sudu turbin.

Turbin gas menggunakan udara atmosfer sebagai media kerjanya. Udara masuk melalui sisi inlet akibat terhisap oleh kompresor. Kompresor ini berfungsi untuk memampatkan udara hingga mencapai tekanan tertentu. Biasanya, tekanan di akhir sudu kompresor mencapai 30 kali tekanan inlet kompresor. Pada sisi akhir kompresor udara bertekanan akan melewati difuser. Difuser ini berfungsi untuk mendukung kompresor meningkatkan tekanan udara.

3.      Jelaskan prinsip kerja sistem turbin uap beserta siklus idealnya!

Turbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi potensial menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi mekanik dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin langsung atau dengan bantuan elemen lain, dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan. Tergantung dari jenis mekanisme yang digerakkan turbin uap dapat digunakan pada berbagai bidang industri, seperti untuk pembangkit listrik.

4.      Apa perbedaan turbin gas dan uap?

Turbin gas bekerja pada siklus Bryton sedangkan turbin uap bekerja siklus Rankine. Konstruksi, pengoperasian turbingas sangat berbeda dengan turbin uap. Turbin gas memiliki kompresor untuk memampatkan udara pembakaran,ruang bakar untuk membakar bahan bakar dan bagian turbin untuk mengekstrak pekerjaan untuk pembakaran bahan bakar. Turbin uap hanya memiliki bagian turbin untuk mengekstrak kerja dari uap.

5.      Uap adalah gas. Mengapa ada turbin gas dan uap? Mengapa tidak disebut turbin gas saja semuanya?

Pada turbin gas sebenarnya berupa udara yang dimampatkan untuk proses pembakaran

Sedangkan pada turbin uap terjadi proses penguapan air yang kemudian uap tersebut digunakan untuk mendorong sudu2 pada turbin.

6.      Jelaskan cara menaikkan efisiensi sistem turbin gas!

Ada beberapa cara untuk meningkatkan efisiensi dari Siklus Brayton, seperti meningkatkan rasio tekanan, regenerasi kalor (panas) gas keluaran turbin, memanfaatkan panas yang keluar untuk menghangatkan ruangan dalam sistem Combined Heat and Power (CHP), atau menggabungkan Siklus Brayton dan Siklus Rankine dengan metode cogeneration atau Combined Cycle Gas Turbine (CCGT). Pada metode cogeneration, gas panas keluaran dari turbin masuk ke heat exchanger untuk disalurkan kalornya ke tempat lain, yaitu air pada siklus rankine.

Siklus tambahan pada metode cogeneration adalah siklus rankine, siklus yang menggunakan uap untuk memutar turbin yang dihubungkan dengan generator listrik (steam turbine). Uap diputar dalam siklus itu, dimana awalnya air dipompa hingga mencapai tekanan tertentu, kemudian air dialirkan melewati boiler sehingga terjadi penguapan hingga ke fasa superheated steam, kemudian superheated steam itulah yang akan digunakan untuk memutar turbin, yang kemudian akan memutar generator dan juga menghasilkan listrik. Output dari turbin ini kemudian akan masuk ke condenser untuk dikondensasikan menjadi air, untuk kemudian diputarkan lagi.

Dengan adanya siklus ini, efisiensi dari siklus Brayton yang (kalau tidak salah) berada di kisaran 30-35% dapat meningkat hingga ke efisiensi 50-60% 

 https://sangpencariilmu.wordpress.com/2013/10/27/sistem-hibrid-energi-terbarukan/

7.      Jelaskan cara menaikkan efisiensi sistem turbin uap!

Reheater Pada Siklus Rankine
Cara pertama adalah dengan menggunakan dua turbin uap (High Pressure dan Low Pressure) yang keduanya berada pada satu poros. Uap air yang keluar dari turbinHigh Pressure masuk kembali ke boiler untuk dipanaskan kembali menjadi uap superheat. Setelah itu uap air tersebut kembali masuk ke turbin uap Low Pressure. Dari turbin kedua ini uap air masuk ke kondensor. PLTU modern sudah banyak menggunakan tiga atau bahkan 4 turbin uap, yaitu High Pressure Turbine, Intermediate Pressure Turbine, dan Low Pressure Turbine. Uap airreheater masuk kembali ke turbin intermediate pressure, selanjutnya tanpa mengalami reheater lagi uap air yang keluar dari intermediate pressure turbine masuk ke low pressure turbine.

Dari modifikasi ini dapat kita tambahkan dalam hitungan efisiensi termal siklus energi panas masuk pada saat reheater (Qin reheater) serta output kerja pada turbin low pressure (WLPT out). Sehingga nilai kalor total yang masuk ke fluida kerja adalah:

Qtotal = Qin boiler + Qin reheater
Qtotal = m(h₃ – h₁) + m(h₅ – h₄)

Sedangkan nilai kerja output keluar total adalah:

Wout total = WHPT out + WLPT out
Wout total = m(h₃ – h₄) + m(h₆ – h₅)

Penambahan penggunaan satu tahap reheat akan meningkatkan efisiensi termal siklus rankine sebesar 3-4%, penambahan dua tahap reheater menaikkan efisiensi sebesar 1,5-2%, penambahan tiga tahap reheater menaikkan efisiensi sebesar 0,75-1%, dan begitu seterusnya. Akan tetapi umumnya hanya dipergunakan satu tahap reheater saja.

Heat Exchanger yang digunakan pada Siklus Rankine
dengan Regenerative Open Feed Water Heater

 

Diagram T-S Siklus Rankine
dengan Regenerative Open Feed Water Heater

Siklus Rankine dengan Regenerative Close Feed Water Heater

Diagram T-S Siklus Rankine
dengan Regenerative Close Feed Water Heater

http://artikel-teknologi.com/wp-content/uploads/2011/10/20111004-075605.jpg

http://artikel-teknologi.com/siklus-rankine-3-cara-cara-meningkatkan-efisiensi-termal/

Free Ebook Peningkatan Efisiensi Siklus Rankine:
1. Thermodynamics
2. Modification of Rankine Cycle
3. Regenerative Rankine Cycle
4. Regenerative Rankine Cycle