BAB II TEORI DASAR 2.1 Steam Power Plant 2.1.1 Overview steam power plant Pembangkit listrik menggunakan energi non-konvensional(dapat diperbaharui) Hydro electric(Hydel) power plant Solar thermal power plant Wind powered generation(aerogeneration) Wave power plant Tidal power plant Geothermal power plant Bio-mass power plant Oceanthermal power plant Pembangkit listrik menggunakan sumber energi konvensional(tidak dapat diperbaharui) 1. Steam power plant 2. Nuclear(Atomic) power plant 3. Diesel power plant 4. Gas power plant Steam Power Plant adalah pengkonversian energy
1
Chemical energy Thermal energy Steam energy Mechanical energy Electrical energy Keuntungan: 1. Harga murah 2. Tempat yang dibutuhkan kecil 3. Daya output tinggi 4. Penggunaan lainnya Kerugian: 1.Polusi 2.Efisiensi rendah 3. Posisi membutuhkan air untuk pendinginan (dekat dengan sungai)
2
2.1.2 RANKINE CYCLE Bentuk alat-alat utama dalam rankine cycle
3
Sebelum mengenal rankine, kenali carnot cycle lebih dahulu.
Fluida dalam siklus rankine merupakan siklus tertutup(closed loop) dan digunakan kembali secara konstan. Keuntungan siklus rankine dibanding siklus lain: selama level compression dibutuhkan daya yang kecil untuk mengoperasikan pompa. Fluida yang bekerja masih dalam fasa liquid.
Ketidakpraktisan dalam siklus carnot di atasi oleh siklus rankine :
-superheating the steam di boiler
-pengkondensasian secara lengkap di kondenser
Ts diagram of a typical Rankine cycle operating between pressures of 0.06bar and 50bar
4
1-2 fluida di pompa dari P rendah ke tinggi.fluida berupa liquid dan membutuhkan sedikit energi input
2-3 liquid bertekanan tinggi masuk ke boiler dimana liquid dipanaskan pada P konstan dengan sumber panas external untuk menjadi uap jenuh kering(dry saturated vapor)
3-4 dry saturated vapor meluas melewati turbin, terjadi pengurangan T dan P dari uap. Beberapa kondensasi mungkin terjadi.
4-1Uap basah(wet vapor) kemudian masuk ke kondenser. Kondensasi pada P konstan untuk menjadi liquid jenuh.
Simple Rankine Cycle Diagram 5
T-S Diagram for Water/Steam
Temperatur konstan selama pendidihan.
Tekanan tinggi=temperatur tinggi
Diatas titik kritis=tidak ada fasa berubah(no boiling) 1000
900
Critical Point 800
Temperature (deg F)
700
600
Saturated Water
1000 psia
Boiling
500
Saturated Steam 300 psia 400
300
200
100
0 0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
Entropy (Btu/lbm/deg R)
Rankine cycle
Tekanan konstan menambah panas
Konsep temperatur rata-rata menambah panas
6
Analisis Energi Dari Siklus Rankine Ideal
EP dan EK merubah uap yang relatif kecil menjadi daya dan perpindahan panas.
Persamaan energi aliran steady per unit massa uap berkurang menjadi:
(qin-qout)+(win-wout)=he-hi
Pompa (q=0)
wpump,in=h2-h1 atau
w pump,in = v (P2–P1 )
Dimana : h1=hf@p1 dan
boiler(w=0)
Turbin(q=0)
Condenser(w=0)
Efisiensi termal: ηth= wnet/qin = 1-( qout/qin )
dimana : wnet=qin -qout = wturb,out- wpump,in
Hubungan laju panas dan efisiensi termal :
ηth= (3412 Btu/kWh)/(Heat rate Btu/kWh)
1kWh=3412Btu
v≅v1=vf@P1
qin=h3-h2 wturb,out=h3-h4 qout=h4-h1
7
Perubahan Siklus Tenaga Uap Aktual Dari Yang Ideal
Sumber irreversibilitas (pengurangan efisiensi):
-gesekan fluida
-heat loss( heat loss : uap melewati komponen menjadi aliran uap)
Gesekan fluida menyebabkan : P turun dalam boiler,kondenser,dan pipa antara komponenkomponen
Proses akibat gesekan fluida:
a) uap keluar dari boiler (P rendah)
b) P di turbin masuk < boiler ( P di penghubung pipa turun)
c) penurunan P di kondenser biasanya kecil
Akibat gesekan fluida: -butuh pompa besar -daya input besar ke pompa
Solusi untuk masalah di atas: air harus dipompa dgn P lebih tinggi daripada siklus ideal
(a) Deviation of actual vapor power cycle from the ideal Rankine cycle. (b) The effect of pump and turbine irreversibilities on the ideal Rankine cycle.
8
Efisiensi isotropic antara perubahan pompa aktual dan turbin
Prinsip Dasar Menambah Efisiensi Termal -Penambahan Trata-rata (panas ditransfer ke fluida di dalam boiler) -Pengurangan Trata-rata(panas di buang dari fluida di dalam kondenser) Langkah Meningkatkan Efisiensi : 1. P kondenser diturunkan (T diturunkan )
2.Temperatur tinggi dari uap super panas(T di naikkan di superheater)
9
3.Penambahan P boiler(T di naikkan)
Contoh aplikasi: a) P kondenser di turunkan b) Penambahan T pada uap super panas c) Penambahan P pada boiler
Bagaimana mengambil keuntungan penambahan efisiensi dengan P tinggi di boiler tanpa mengemukakan masalah kelembapan yang berlebihan pada tahap akhir di turbin? 1. Penambahan T uap super panas sebelum keluar dari turbin 2. Proses pemanasan kembali Apa itu regeneration? cara menembah efisiensi termal dari siklus rankine Apa itu feedwater heater? 10
Liquid water(feedwater) yang meninggalkan pompa dipanaskan oleh uap turbin pada tekanan tetap dalam alat-alat. Tujuan feedwater heater? Menambah T dari feedwater boiler menjadi saturated liquid sebelum memasuki boiler
2.1.3 COMBINE CYCLE (TOPPING AND BOTTOMING CYCLE) Cogeneration yaitu dua dasar dari siklus pembangkit: topping dan bottoming -menghasilkan listrik dari energi yang bermanfaat dalam bentuk uap,air panas, atau pembuangan panas -sequential generation of power dan panas bermanfaat. *Power generation bisa elektrik atau mekanik, kebanyakan elektrik -panas bermanfaat menghasilkan dan digunakan dalam failitas seperti uap, air panas, atau bentuk lain berupa panas sistem cogeneration Topping Cycle -gas natural dibakar dalam mesin gas bolak-balik -gas turbin menggerakkan generator listrik untuk menghasilkan listrik -sampah panas diperoleh dari : mesin selubung air, gas pembuangan -sampah panas ditransfer dari heat exchanger /sisa panas boiler untuk menggantikan supply dari peralatan gas pembakaran konvensional
11
-uap menghasilkan tenaga listrik -pembuangan energi termal digunakan dalam proses industri atau ruang pemanasan dan pendinginan -peralatan utama yang digunakan: generator, turbin uap,turbin Bottoming cycle -T tinggi pembuangan panas dari proses T tinggi pada pembakaran dikonversi dari uap ke sisa pembuangan boiler untuk menjalankan turbin uap *turbin uap menjalankan generator listrik -Tenaga listrik yang di produksi bebas dari sejumlah sisa panas yang ada -sisa panas dari proses industri/ proses temperatur tinggi menjadi pembangkit listrik oleh uap dalam sisa panas(heat recovery)boiler -peralatan : electric power generation(steam turbine) Sistem kombinasi -proses menggunakan turbin gas pada proses topping cycle dan menggunakan uap yang di produksi dalam sisa panas recovery boiler menjadi pembangkit tambahan turbin uap *turbin uap menjalankan generator listrik ke bottoming cycle -peralatan: gas turbine/steam turbine
2.1.4 STEAM BOILER Boiler di klasifikasikan dalam beberapa kriteria,yaitu: 12
a) menurut aliran air dan gas panas -water tube -fire tube b) menurut posisi tungku -pembakaran didalam(internally fired) -pembakaran diluar(externally fired) c) menurut posisi dari prinsip sumbu -vertical -horizontal -inclined d) menurut applikasi -stationary -mobile(marine, locomotive,etc) e)menurut sirkulasi air -natural sirkulation -forced sirkulation f)menurut tekanan uap -low pressure -medium pressure -high pressure
Water Tube Boilers Air disirkulasikan melalui tubes dan panas dari pembakaran mengalir ke seluruh tubes
13
Water tube boilers dapat di klasifikasikan sbb: -boiler tubes lurus horizontal -boiler tubes bengkok -cyclone fired boilers Water tube boilers mempunyai keuntungan: -tekanan tinggi dapat diperoleh(kira-kira 140kg/cm²) -besarnya permukaan panas dapat diperoleh dengan menggunakan jumlah besar dari tubes-tubes -efisiensi tinggi karena kecepatan tinggi dari air dalam pipa Fire Tube Boilers Panas pembakaran gas melewati tubes. Tubes dikelilingi air.
Fire tubes boilers diklasifikasikan sbb: -internal furnace 14
-external furnace Keuntungan fire tubes boilers: -harga murah -fluktuasi uap sangat disukai karena sangat mudah ditemui -compact dalam ukuran Kerugian: butuh banyak air yang di dalam drum. Jika sirkulasi cerobong gasnya kecil, air sangat lambat menjadi uap. Kulit luar(rangka luar fire tubes boiler) lebih besar daripada water tubes boiler.
2.1.5 Komponen-komponen Steam Power Plant Berikut ini diagram steam power plant yang mana nanti akan dibahas komponen utama pada steam power plant: 15
2.1.5.1 Turbin Turbin yaitu alat yang meng-extract energi termal dari tekanan uap(dikonversi ke gerakan berputar). Prinsip operasi: Proses isentropic/proses entalpi konstan. Entropi uap memasuki turbin sama dengan entropi uap meninggalkan turbin
Steam turbine digunakan untuk menggerakkan generator/alternators (menghasilkan listrik). Turbin digerakkan oleh uap penggerak (memiliki energi) di dalam boiler.
16
Turbin terdiri dr beberapa tingkat: a)Stationary blade(nozzle) - Mengkonversi uap (P dan T) ke EK(kecepatan) Mengarahkan aliran ke blades yang berputar b)Rotating blade -mengkonversi EK ke gaya(disebabkan turunnya P) -menghasilkan perputaran poros turbin Poros turbin dihubungkan ke generator(menghasilkan listrik) Di Australia: kecepatan rotasi 3000rpm(50Hz), di Amerika kec. Rotasi 3600rpm (60Hz)
Turbin di bagi jadi 3 tingkatan berdasar P uap: -high pressure(HP) Setelah melewati HP,uap kembali ke boiler dipanaskan kembali ke T asli melaui pengurangan P yg sangat besar -intermediate pressure(IP) Uap yang telah dipanaskan kembali melalui IP dan LP -low pressure(LP) 17
Mengukur P yg turun: -ratio P -persentase reaksi
Turbine Stage Design Efisiensi turbin: perluasan uap dgn sejumlah langkah/stage. Perbedaan antara impulse dan reaksi pd turbin: tekanan turun secara relatif. Kebanyakan design dgn kombinasi keduanya(impuls-reaksi).
18
2.1.5.2 Bagian Turbine 1. nozzle dan blades Uap entalpi dikonversi ke energi rotasi melalui turbin stage. Turbin stage:nozzle(stationary blades) dan blades berputar(bucket). Ada 2 mekanisme kerusakan biasa terjadi: -erosi berhubungan dgn kelembapan -material erosive dari turbin di dalam uap merusak blades turbin 2.Bearing and Lubrication Bearing yg digunakan: -Journal bearing(mendukung berat rotor turbin) -thrust bearing axial(diletakkan di rotor turbin) Lubrication: di injeksikan high-pressure oil 3.Shaft seal Shaft seal pd rotor turbin terdiri dr serangkaian bubungan dan groves di sekitar rotor 4.turning gear Digunakan untuk memperlambat putaran turbin setelah berhenti atau sementara pendinginan 5.rotor shaft Rotor shaft mendukung tiap ujung bearing 19
6.casing and seal Casing bertujuan untuk mendukung rotor bearing dan mempunyai permukaan dalam yg membantu secara efisien dalam aliran uap melewati turbin. Seal diletakkan pada poros dan memegang peranan dalam assembly pegas Vibration Hal terpenting yaitu keseimbangan turbin uap besar yang berotasi dalam pengoperasion pembangkit. Kebanyakan turbin uap memiliki sensor penginstalasian untuk untuk mengukur pergerakan poros di bearing. Gambar Blades
Sistem menuju turbin
20
Perbedaan susunan dan bagian dari turbin bertekanan tinggi,sedang dan rendah.
21
Bagaimana keadaan uap yg masuk ke turbin? Uap jenuh pada P dan T antara 600psig(750°F-850°F) dan 1450 psig(850°F-950°F) Penggerak utama sistem turbin Kapasitas limitnya antara 5000kW-30.000kW, dgn beberapa stage, beberapa unit katup. Turbin kecil kapasitasnya 1000kW,dgn 1 stage krn harga murah dan sederhana. Back turbine pressure Biasanya pembuangan pada P antara 250 psig dan 15 psig dgn satu atau dua pengontrol atau extractions tidak dikontrol Pengkondensasian di turbin Pembuangan kondensasi di turbin pada P antara 1inch mercury(Hga) dan 5inch Hga Formula
22
a) blade terkunci saat jet masuk dan keluar dgn kecepatan sama. Gaya berkembang max,gesekan di abaikan b) kec yg meninggalkan blades berkurang, gaya berkurang. c) kec blade dan gaya max berhenti ketika kec blades ½ dari kec uap. Shg, kec uap dari blade mendekati 0.
23
Steam diklasifikasikan sebagai berikut: A. berdasar prinsip pengoperasian: 1.impulse turbin a) simple, b) velocity stage, c)pressure angle , d) combinasi dari b dan (c) 2.impulse turbin reaksi a) 50% (parson’s )reaksi b)kombinasi dari impulse dan reaksi B. berdasar arah aliran: 1.axial flow turbin 2.radial flow turbin 3.tangensial flow turbin C. berdasar supply panas 1.single pressure turbin 2.mixed atau dual pressure turbin 3.reheated turbin a)single , b)double D.berdasar panas yang ditolak : 1.pass out atau extraction turbine 2.regenerative turbin 3.condensing turbin 4.non condensing turbine 5.back pressure atau topping turbine
24
E.berdasar jumlah silinder 1.single silinder 2.multi silinder F.berdasar susunan silinder yang didasari pada aliran utama uap 1).single flow, 2)Double flow , 3)Reversed flow
G.berdasar jumlah poros 1) tandem compound , 2)Cross compound H.berdasar kecepatan rotasi 1.constant speed turbine 2.variable speed turbine
25
Kapasitas Kapasitas steam turbin kecil dan beberapa generator 500-7500kW Kapasitas turbo altenator besar: 10-90mW Ukuran altenator sangat besar: 500mW Konsumsi uap turbin besar: 3,5-5 kg per kWh
Capability steam turbine(kemampuan) Output max berlanjut untuk mengoperasikan turbin bersih dibawah spesifikasi klep penutup dan kondisi pembuangan dgn extrasi penuh. Alat pengatur steam turbin Beberapa metode yaitu: A)bypass governing , B)Nozzle control governing , C)Throttle governing Performance steam turbin a) proses aliran uap melalui garis perluasan unit/kondisi kurva b) kecepatan aliran uap melewati unit c) efisiensi termal d) losses seperti pembuangan,mekanik,generator, radiasi,dll
26
2.1.5.3 System Pada Turbin
27
28
2.1.5.4 Heat exchanger, Pompa , Generator dan komponen(Sistem Tambahan) Alat dimana dua aliran fluida yg bergerak bertukaran panas tanpa bercampur. Bentuk simple heat exchanger: double tube (tube and shell) heat exchanger.
panas ditransfer dari fluida panas ke dingin melalui dinding yg memisahkannya *kadang-kadang inner tubes membuat beberapa belokan. Inovative heat exchanger untuk menghemat energi -heat exchanger menggunakan sumber energi seperti: batubara , minyak,gas,dll -heat exchanger inovatif dasarnya berdasarkan gaya sentrifugal Keuntungan heat exchanger untuk keefektivitasan: -lightness -massa kecil -ukuran kecil -low pressure drop 29
Kerugian: kebocoran udara dr gas pembuangan sbg udara terkompres yg P tinggi daripada gas pembuangan.
Kefektifitasan heat exchanger: Keterangan Ma=massa udara Mg=massa gas pembuangan Cpa & Cpg= spesifik panas POMPA Pompa yaitu alat mengurangi sistem tekanan ke kebutuhan minimum oleh pengguna. Setiap pompa kondenser yang bersirkulasi harus menyediakan setengah dari kondenser ditambah kualitas air yg dibutuhkan untuk pendingin minyak turbin, pendingin udara generator dan sistem pendingin air tertutup. Secara umum pompa ada 3: pompa ratari,pompa sentrifugal, pompa reciprocating
pemotongan impelers untuk mencegah loss di katup -menghubungkan komponen-komponen heat exchanger dalam rangkaian untuk mengurangi aliran pendinginan air -menggunakan penggerak pompa untuk kecilnya aliran tekanan tinggi -mengoperasikan jumlah minimum popa untuk beban -boiler feedwater pump berfungsi mengantarkan sistem ke boiler dan menyediakan air tekanan rendah ke boiler -pompa kondenser pengkondensasian digunakan untuk mengkondensasikan dari turbin kondenser ke deaerator melewati pemanas feedwater tekanan rendah, penyemprot jet uap udara, dan kondenser uap turbin(jika banyak) - pompa kondenser pengkondensasian ada : vertical dan horizontal * Impeler: Bagian dari pompa yang berputar yang mengubah tenaga mesin ke tenaga kinetik
30
-pompa pemindahan pengkondensasian digunakan untuk memompa kondensasi penyimpanan kondensasi utama/kembali ke ke tangki menuju deaerator -pompa pemanas saluran tekanan rendah boleh digunakan untuk memompa saluran dari pemanas tekanan rendah ke titik pengkondensasian arus pipa dari pemanas - pompa pemanas saluran tekanan tinggi: menanggulangi perbedaan elevasi antara rendahnya pemanas tekanan tinggi dan deaerator A.pompa vertikal Di gunakan untuk perbedaan ketinggian extreme yg besar dan rendahnya level air. -sangat sensitive untuk pendistribusian kecil dari aliran B.pompa horizontal -secara economi, pompa horizontal split centrifugal dalam level air yg extreme rendah dibawah kering. -tidak sensitive seperti pompa vertikal ke kondisi aliran masuk C.backwash pump -untuk mengelilingi screen harus dari jenis sentrifugal split horizontal dan perlu penyedotan dari sirkulasi pemberhentian pompa Pengukuran Utama Yang Harus Di Lakukan Pada Tiap Pompa: 1. Aliran Masuk 2. Temperatur Masuk 3. Tekanan Masuk 4. Pemberhentian Aliran 31
5. Pemberhentian Temperatur 6. Pemberhentian Tekanan 7. Bleedoff Aliran (kebocoran Aliran) 8. Bleedoff Temperatur 9. Bleedoff Tekanan 10. Tenaga Input Pompa 11. Kecepatan Pompa Parameter Performance : 1. Kapasitas 2. Total Head Pompa 3. Daya Pompa 4. Efisiensi Pompa 5. Kebutuhan Penyedotan 6. Tersedianya Jaringan Penyedotan Utama 7. Kecepatan Spesifik Generator Generator yaitu Alat pengubah energy mekanik dr turbin menjadi energy listrik. Generator besar mempunyai rotor silindris dgn disipasi panas permukaan minimum(ada ventilasi paksa untuk membuang panas) Generator uap di klasifikasikan: a)jenis bahan bakar b) ukuran c)kondisi akhir uap Generator uap konvensional Klasifikasi generator uap konvensional: 1.bahan bakar general
32
2.bahan bakar batubara 3.ukuran unit 4.kondisi akhir uap 5.jenis draft a)balanced draft b)choice of draft 6.metode assembly 7.tingkatan dari perlindungan cuaca(pilihan antara indoor, outdoor atau penginstalasian semioutdoor 8.faktor pengaplikasian beban Karakteristik generator uap lain: a)design watertube dan waterwell b)uap superheated c)parameter keseimbangan permukaan panas dan design volumetric - permukaan panas evaporative - permukaan superpanas -volume tungku -kriteria umum -kriteria spesifik d. Single unit versus steam header system Generator uap jenis khusus -sirkulasi - Fludized bed combustion penginstalasian berdasar ukuran: (1) generator turbin kecil (Kapasitas 500kW-2500kW)
33
(2) generator turbin sedang (Kapasitas 2500kW-10.000kW,multi stage, multi valve,penggerak generator 3600rpm) (3) generator turbin besar(Kapasitas 10.000kW-30.0000kW)
SISTEM TAMBAHAN/ KOMPONEN TAMBAHAN SIKLUS RANKINE a)pembakar(burners) -oil burners -gas and oil burners -burner accessories -jumlah dari pembakar -sistem managemen pembakar b) Pulverizes. Alat pembakar bubuk batubara c) Stokers and grates generator uap dr batubara berukuran kecil dan sedang:< 150,000 lb/hour, shg stokers digunakan. d. Draft fans, ducts and flues. e. Heat recovery dgn 2 prinsip: air pre-heater and economizers. f. Stacks and chimney g.pembersih gas pembakaran 34
2.2 Gas Power Plant Layout PLTG
2.2.1 Gas Turbine Cycles Daya gas turbin diperoleh dari pembakaran gas dan udara, dimana T dan P tinggi diperluas melalui beberapa ring tetap dan pergerakan blade
Klasifikasi siklus gas turbin menurut pengoperasian: A) siklus gas turbin terbuka
35
B) siklus gas turbin tertutup
Keuntungan : •
Warm-up time
•
Low weight and size
•
fuel
36
•
Menempati ruang yg kecil
•
syarat suatu pengawalan yg cepat dan frekuensi pengambilan beban
•
komponen atau penyulingan tambahan pada umumnya bervariasi untuk meningkatkan efisiensi termal
•
Open-cycle gas turbine power plant, except those having an intercooler, does not require cooling water
Kerugian: •
Efisiensi bagian beban berkurang sangat cepat
•
Sistemnya sensitive ke efisiensi komponen(terutama kompresor)
•
Laju udara tinggi dibanding siklus lain
•
Debu harus dibuang dr kompresor
B) siklus gas turbin tertutup
Kapasitas terbesar 17 mW di German thn 1967
Kerugian dlm siklus ini di eliminasi dgn cara menambahkan tekanan balik siklus
37
Penggunaan reaktor nuklir memungkinkan peningkatan unit-rating menjadi 500mW
2.2.2 The Ideal Brayton cycle
38
Skema Dan Diagram Siklus Brayton Ideal
39
Ratio kompresi sering di ganti menjadi rp Efisiensi Thermal Siklus Brayton Ideal
Penjelasan siklus brayton
PENYIMPANGAN SIKLUS BRAYTON DARI KEADAAN IDEAL Siklus system turbin gas yang sebenarnya menyimpang dari siklus yang ideal (siklus udara standart). Penyebabnya proses kompresi dan ekspansi tidak terjadi secara isentropik, juga fluida kerja yang digunakan bukanlah gas ideal dengan kalor spesifik (Cp) yang konstan. Penurunan tekanan di dalam ruang bakar atau alat pemanas dan pendinginan tidak dapat di hindari. Pada saat udara baru yang dimasukkan ke dalam kompresor mengalami proses kompresi, sebenarnya terdapat kerugian energi karena gesekan, perpindahan kalor, kejutan, dll. Jadi proses kompresi sebenarnya tidak isentropic
2.2.3 The Brayton
Non-Ideal 40
Datanya
mana?
41
2.2.4 Modification of the Brayton Cycle Tujuan modifikasi siklus Brayton: untuk meningkatkan keluaran kalornya dan efisiensinya. Modifikasi yang dapat dilakukan adalah dengan melakukan: 1. Regenerasi 2. Pendinginan-sela (intercooler) kompresor 3. Pemanasan-ulang turbin(Reheater) 4. Injeksi air Siklus turbin-gas sederhana memadai utk pengisi beban-puncak dan angkutan jet, sdg modifikasi siklus brayton utk beban siklus dan beban dasar. A.Regeneration Energi panas dr gas pembuangan merupakan perpindahan dari udara terkompres sebelum masuk ke combustion chamber. T2 bertambah ke T3 di Heat exchanger. T gas pembuangan berkurang dr T5 ke T6
Jika regenerasi sempurna,udara akan dipanaskan ke T gas pembuangan memasuki H.E . Kefektivitasan regenerasi:
Keefektivitasan umumnya 70-85% , harusnya ±50%
42
Pengaruh penambahan regenerator terhadap efisiensi cukup besar dan rasio-tekanan optimum untuk efisiensi itu bergeser kenilai yang lebih rendah.
Penggunaan hub isentropic,shg:
43
B.PENDINGIN SELA KOMPRESOR (INTERCOOLER) Biasanya digunakan dalam pembangkit gas turbin ketika perbandingan tekanan yg digunakan cukup besar dan kompresi dilengkapi dengan 2 stage atau lebih.Operasinya pada suhu yang lebih rendah, maka meningkatkan kinerja. Kalor yang ditambahkan meningkat, namun peningkatan kerja-siklus lebih besar dari penambahan kalor, sehingga efisiensi meningkat. Pendingin-sela dapat berupa penukar-kalor berpendinginan-udara, tetapi biasanya menggunakan pendingin air.
44
3. Pemanasan-ulang turbin(Reheater) Kerja kompresor dapat diturunkan dengan menjaga suhu gas didalam kompresor agar tetap rendah; juga kerja turbin dapat ditingkatkan dengan menjaga suhu gas di dalam turbin tetap tinggi.
45
Gas pembakaran tidak diperluas dalam satu turbin tapi dua. Pembuangan dari HPT merupakan pemanasan kembali dlm reheater, kemudian diperluas dalam LPT.Jika gas pembakaran diperluas dlm satu turbin turun ke titik 7a pd ratio tekanan sama, daya output menjadi (I3-I7a).Garis 5-6a akan lebih besar drpd 4a-7a,shg daya output pemanasan kembali bertambah .Dengan reheating,Tave dari panas tambahan hasilnya meningkat dlm output tinggi dan efisiensi siklus.Untuk reheating ideal,T fluida yg bekerja setelah reheating= T turbine masuk max yang diizinkan.
4. Injeksi air Injeksi air merupakan suatu metode untuk meningkatkan keluaran-daya-siklus turbin-gas secara nyata di samping meningkatkan efisiensi sedikit. Beberapa unit propulsi pesawat terbang dan sebagian stasioner, air diinjeksikan ke dalam kompresor dan menguap bersamaan dengan naiknya suhu udara karena proses pemampatan, sehingga kerja kompresor berkurang. Efeknya sama dengan menggunakan pendingin-sela . Siklus turbin gas mempunyai regenerator, injeksi air lebih bermanfaat jika diinjeksikan di antara kompresor dan regenerator. Metode ini dapat digunakan baik untuk unit satu-poros maupun unit dua-poros 2.2.5 Analisis Siklus Dengan Variabel Properties Steam Cycle – High temperatures – Waste heat-recovery boilers commonly used – High-pressure steam used for large compressors and air blowers Cycle Analysis: 1. Parametric Cycle Analysis parameter ini ada 2 yaitu: untuk ideal engines dan real engines 2. Engine Performance Analysis Parametric cycle analysis (on-design) is to obtain estimates the performance of engines in terms of
conditions (e.g., Mach numbers, P0, T0)
values of design choice (e.g., compressor pressure ratio) 46
design limitations (e.g., combustor exit temperature)
component performance (e.g., turbine efficiency)
Siklus Brayton (Input Gas)
Pada compresor udara masuk dgn T dan P yang dicapai, lalu keluar dgn tekanan yg meningkat sehingga T juga meningkat akibat terkompresi,. 1) Temperatur tertinggi terjadi pd akhir proses combustion(state 3) akibat penambahan panas,sedang tekanannya tetap. 2) Lalu masuk ke turbin ,Temperaturnya tetap sehingga s = konstan. 3) Tekanannya menurun akibat expansi isentropic . 4) Pada saat keluar dari turbin ini terjadi pembuangan panas., akibatnya temperatur menurun. Gas yg keluar dr turbin tekanannya konstan ,s dan v nya menurun. Siklus Rankine ( Input Steam)
47
Pada boiler T bertambah sehingga P bertambah, air berubah menjadi saturated liquid, Hal ini akibat kompresi isentropic. Air keluar dr boiler berupa liquid terkompresi pada titik 2 dan keluar berupa uap superpanas pd titik 3. lalu masuk ke turbin pada tekanan tinggi dan memutar poros yg dihubungkan dgn generator menghasilkan listrik. P dan T menurun selama proses ini dan menuju kondenser. Pada kondisi ini uap biasanya berupa campuran uap liquid jenuh dgn kualitas tinggi. Lalu, steam di kondensasi dgn P konstan. Penurunan panas ke pendinginan sedang dgn memanfaatkan sungai,dll. Uap meninggalkan condensor berupa liquid jenuh yg masuk lg ke pompa.
1. Apa efeknya jika P kondenser di turunkan(kondisi turbine masuk tetap)? Heat rejected berkurang, yang lain bertambah 2. Apa dampaknya jika P boiler bertambah(T masuk turbin dan P kondenser tetap)? Heat rejected berkurang, yang lain bertambah 3. Apa dampaknya jika uap super panas menjadi T paling tinggi(P kondenser dan boiler tetap)? Daya pompa sama , kelembapan saat keluar turbin berkurang, yang lain bertambah. 2.2.6 Design For High Temperature The purpose of this presentation is to perform a preliminary analysis of high temperature supercritical Brayton cycles as it pertains to space exploration. Supercritical Brayton cycles have been designed at an operating temperature of 650 K,but the concept has not carried over to space exploration, which requires temperatures over 1000 K.
48
*HTGR=High Temperature gas-cooled reactor
Points 1 to 8 are associated with a 4-stage compression of the helium from the inlet (1) of the lowpressure compressor (LPC) to the outlet (8) of the high-pressure compressor (HPC). The helium then flows to the inlet of the intermediate heat exchanger (9) via the high-pressure side of the recuperator. Heat is then added to the helium gas in the intermediate heat changer. The helium then experiences a sequence of expansions through 3 turbines (points 10 to 13) and then some of the remaining exhaust heat is transferred (point 14) to the cold side stream of the recuperator. The helium stream then exits the recuperator flows through the precooler where it is cooled further before entering LPC. Perbandingan siklus terhadap temperature
49
Pipa untuk T tinggi
IHX
Recuperator Suatu recuperator dispesifikasikan untuk mengurangi suhu gas mendekati pendingin dan circulator dan untuk me-recover suatu bagian subtansial temperatur menjadi mendekati gas sebelum pemanasan dr alat pemanas
50
High efficiency, high temperature power conversion needs the Brayton cycle. 1. Helium, CO2 or nitrogen gas is successively heated by a 700°C molten salt heat exchanger as it passes through high, medium, and low pressure Turbines. 2. The gas cycles back through three successive Compressors, cooled by fluid that transfers rejected heat externally. 3. The Recuperator transfers some energy from the compression cycle back to the expansion cycle. 4. The Generators produce electricity. Brayton cycle has efficiency of 45% at 700°C, over 50% at 950°C.
2.2.7 Komponen Tambahan Pada Siklus Brayton The ideal cycle for gas turbine is Brayton Cycle or Joule Cycle.
51
COMPRESSOR Compressor ada dua jenis :compressor centrifugal(efisiensi 80 s/d 90%) , compressor axial(karena isontropic tinggi,efisiensinya 90-95%)
52
Intercooler dan Heat exchanger Intercooler biasanya digunakan pembangkit gas turbin ketika perbandingan tekanan digunakan cukup besar dan tekanan dilengkapi dengan dua atau lebih stages.Regenerator ada dua jenis yaitu recuperator dan regenerator .
Combustion Chamber
Sistem Tambahan A) starting system Type of starter: (a) Electrical (i) A.C. and (ii) D.C
53
(b) Pneumatic or Air Starter. Air starting is used mostly as it is light, simple and economical to operate. (c) Combustion Starter. It is in every respect a small gas turbine. (d) Hydraulic Starting Motor
B) Ignition System The following are the types of ignition system. 1. Capacitor discharge system. (a) High tension system and (b) Low tension system. 2. Induction system. 3. A. C. power circuits.
54
C) Lubrication System Elements of Lubrication System The following are the elements of lubrication system of a gas turbine 1. Oil tank, 2. Oil pump,284 POWER PLANT ENGINEERING 3. Filter and strainer, 4. Relief valve, 5. Oil cooler, 6. Oil and pipe line, 7. Magnetic drain plug, 8. By-pass, valve, and 9. Warning devices. D. FUEL SYSTEM AND CONTROLS
2.2.8 Combine Cycle Apa itu siklus kombinasi? Assembly dr engines yg mengkonversi panas mnjd Energy mekanik (menggerakan generator listrik), kombinasi upper and bottoming cycle.
55
Bagaimana prinsipnya? panas rejection digunakan dalam penyuplaian panas ke siklus bottoming(lower). Panas dr combustion biasanya berupa wasted(sampah).Kombinasi dua siklus termodinamika atau lebih menghasilkan perubahan efisiensi keseluruhan serta mengurangi biaya bahan bakar.
Skema Siklus Kombinasi
56
SIKLUS KOMBINASI
57
2.3 Internal Combution Engine 2.3.1 Introduction mesin pembakaran internal, Di mana pembakaran bahan bakar terjadi di ruang tertutup, menghasilkan gas yang digunakan langsung untuk memberikan tenaga mekanik. Mesin tersebut diklasifikasikan sebagai reciprocating atau rotary, percikan api atau nyala penyalaan kompresi, dan dua-stroke atau empat-stroke, kombinasi yang paling sering digunakan adalah mesin mobil sampai ke mesin pemotong rumput. Cara kerja mesin 2 tak dan 4 tak
Diagram P-v pada mesin 2 tak
Siklus yang terjadi pada mesin 2 tak adalah: 1. Intake dan exhaust terjadi di pusat mati bawah. Beberapa bentuk tekanan dibutuhkan, baik kompresi karter atau super-pengisian. 2. Kompresi: Bahan Bakar bercampur dengan udara terkompresi dan terjadi ledakan. 3. Stroke Power: piston didorong ke bawah oleh gas knalpot panas. 58
Diagram P-v pada mesin 4 tak
siklus yang terjadi pada mesin 4 tak adalah: 1. Intake: udara dan bahan bakar menguap ditarik masuk 2. Kompresi: bahan bakar dan udara terkompresi dan terjadi ledakan. 3. Pembakaran: combustion Bahan Bakar dan piston didorong ke bawah. 4. Exhaust stroke: Exhaust didorong keluar. Diagram P-v pada mesin diesel
Siklus mesin diesel Dalam siklus Diesel: udara dikompresi, bahan bakar di injeksikan dan self dinyalakan.Kebanyakan truk dan mesin diesel otomotif menggunakan siklus empat stroke, tetapi dengan kompresi pemanasan sistem pengapian, bukan membutuhkan sebuah sistem pengapian yang terpisah. Pada siklus ini, bahan bakar diesel dipompa langsung ke dalam silinder sehingga pembakaran yang terjadi pada tekanan konstan, sehingga piston bergerak.
59
2.3.2 Engines type and basic operation Mesin mobil berbeda-beda dalam desain, tetapi ada beberapa komponen yang umum untuk semua mesin dan digunakan untuk klasifikasi mesin. Mesin dapat diklasifikasikan dalam beberapa cara seperti jumlah silinder, geometri blok, atau jenis sistem pengapian yang digunakan. Berikut adalah beberapa penjelasan dari berbagai jenis klasifikasi: Jenis Bahan Bakar Jenis bahan bakar dibakar oleh mesin memberikan klasifikasi yang luas. Ada dua jenis bahan bakar yang pada umumnya digunakan: bensin dan solar. Mesin mobil bensin menggunakan percikan pengapian sedangkan mesin diesel menggunakan penyalaan kompresi (tidak ada percikan).
Geometri Blok mesin Ada beberapa jenis geometri mesin blok : V-type, inline, horizontally opposed, slant and W-type. Setiap blok mengacu pada tata letak silinder yang dilihat dari depan atau belakang mesin. V – type
horizontally opposed
60
Jumlah Silinder Jumlah silinder sering digunakan dalam kombinasi dengan geometri blok mesin Sebuah mesin mobil akan memiliki antara 3 dan 12 silinder. Jumlah silinder menentukan seberapa kuat engine. Sebuah mesin delapan silinder akan lebih kuat daripada mesin empat silinder. Hal ini tidak selalu terjadi tergantung pada teknologi di mesin. Misalnya bermuatan turbo empat silinder mesin dapat menghasilkan tenaga lebih dari mesin enam silinder standar. Jumlah lebih besar dari silinder di mesin juga akan menunjukkan bagaimana lancar mobil akan berjalan sebagai daya stroke terjadi dengan frekuensi yang lebih besar
Pada gambar diatas kita terdapat beberapa istilah yang perlu kita pahami pada reciprocating engines (sejenis alat piston silinder). First stroke Katup enam terbuka,campuran bahan bakar-udara dari karburator di isap ke dalam silinder melalui inlet manifold
61
Second stroke Piston bergerak dari BDC ke TDC, katup masuk dan keluar tertutup dan campuran udara-bahan bakar terkompresi.
Third stroke Daya diperoleh dari engine dengan memampatkan campuran udara-bahan bakar menggunakan busi.kedua klep menutup dan piston bergerak dari TDC ke BDC.
Fourth stroke Katup pembuangan dan reed valve terbuka untuk membuang gas pembakaran dari silinder engine.Piston bergerak dari BDC ke TDC.
62
Fifth stroke Katup pembuangan dan reed valve tertutup. Udara segar dari penyaringan udara masuk ke silinder melewati line kedua induksi udara pada exhaust manifold. Dan reed valve terbuka.
Sixth stroke Katup pembuangan terbuka, udara di hisap ke dalam silinder di stroke kelima di buang ke atmosfer melalui exhaust manifold.Reed valve terbuka dan reed valve menutup.
Jenis pengapian Pengapian Spark dan penyalaan kompresi adalah dua metode yang digunakan untuk menyalakan bahan bakar. Mesin mobil bensin menggunakan percikan pengapian sedangkan diesel adalah bahan bakar susah terbakar dari pada bensin menggunakan metode kompresi. Sistem Pendingin Mesin dapat berpendingin udara atau cairan pendingin, liquid cooled adalah pendingin yang standar digunakan dari pada udara. Volkswagen Beetle adalah contoh pertama dari sebuah mobil yang berpendingin udara, namun sebagian besar mobil modern menggunakan liquid-cooled karena standar emisi gas buang yang ketat. Mesin yang didinginkan dengan liquid cooled memiliki saluran internal yang disebut water jackets di blok silinder dan kepala silinder, untuk saluran liquid cooled sebagai penghilangkan panas.
63
2.3.3 Air standard power cycle (otto and diesel cycle)
Pembakaran dalam Piston reciprocating ICE biasanya diasumsikan beroperasi pada proses V dan P konstan.Pada siklus otto, model pembakaran tertutup dalam Spark ignition(SI) ICE.Siklus diesel P-nya konstan menggambarkan kecepatan yang lambat pd pembakaran dalam compresion ignition. Kombinasi siklus otto dan diesel(siklus kombinasi) direferensikan untuk digabungkan,dibatasi oleh P.Penambahan panas volume konstan dari siklus otto dan penambahan panas tekanan konstan siklus diesel ditunjukkan pd tahap 2-3. Titik 2’ dan 3’ menggambarkan titik ekspansi non-isontropic berhubungan dgn irreversibilitas. s=c berarti spesifik entropi ideal adalah konstan v=c berarti spesifik volume masing-masing tahap konstan
64
Gambar 4 menggambarkan siklus actual Vs siklus teoritis. 5’-1 pengambilan udara masuk ke silinder untuk oksidasi bahan bakar.Sedikit kerugian dapat terjadi dari pembatasan dan tekukan dalam selang udara masuk atau penyumbatan saringan udara masuk. Sedikitnya aliran udara yg masuk membuat sedikitnya campuran udara dan bahan bakar. 1-2’ pukulan pengkompresian dibutuhkan untuk auto-ignition dari campuran udara-bahan bakar. Kompresi tidak dapat mencapai P pada titik 2 yang berkaitan dgn kerugian celah dan kemungkinan terselipnya gas sebelum ring piston. 2’-3’proses pembakaran udara –bahan bakar (auto-ignited). Penambahan panas tekanan ideal konstan 2-3 tidak dicapai karena terbatas(melawan secara spontan) waktu pembakaran untuk pembakaran udara-bahan bakar. 3’-4’ proses ekspansi merupakan daya pukul untuk engine. Batas waktu pembakaran dan pembakaran tak sempurna menurunkan P hingga titik 3’. pembakaran tak sempurna kerugian terbesar engine,selama pembakaran sering melanjut ke atas hingga setengah pukulan ekspansi. Perpindahan panas ke silinder membuang panas dari gas pembakaran,menurunkan efisiensi termal 4’-1katup pembuangan dibutuhkan terbuka tepat sebelum Bottom dead center(BDC) mempunyai waktu yang cukup untuk membuang semua hasil sampingan pembakaran dari silinder .Cepatnya pembukaan katup,tenaga pukulan complete pada P rendah di 4’ daripada ideal(titik 4).
65
1-5’ sistem pembuangan kembali P merupakan sumber kerugian utama selama pembuangan. Daya mesin dikonsumsi melebihi pressure drop dalam sistem pembuangan menjadi hasil pembuangan pembakaran produk dari engine silinder.
Constant-Volume Heat Addition — Ideal Otto Cycle Siklus terdiri dari proses: 1-2 kompresi isontropic(dari V maks ke V min) 2-3 penambahan volume panas konstan 3-4 ekspansi isontropic(dari Vmaks atau V3) 4-1 volume konstan heat rejection Ignition type — spark ignition(SI), compression ignition(CI), pilot injection
66
67
68
Masalah peningkatan efisiensi dapat terkendala jika campuran bahan bakar menjadi terlalu panas,Hal ini secara spontan “ preignite” , Tekanan akan melompat naik sebelum titik D dalam siklus dicapai.Mesin diesel dapat mencegah preignition dengan mengompresi udara saja, lalu menyemprotkan bahan bakar ke silinder ketika T udara cukup untuk fuel ignition. Kecepatan bahan bakar di injeksikan sesuai dgn proses ignition ditempatkan pada P konstan.langkah DA adalah isobar. Perbandingan kompresinya r=VB/VD, dan perbandingan cutoff s=VA/VD. Perbaikan dari siklus otto memperbolehkan ratio kompresi yang tinggi dalam praktek(sekitar 20), dan efisiensi engine lebih besar.Siklus otto merupakan siklus ideal untuk SI engine, dan CI engine untuk siklus diesel Note: *isobar:selama proses, tekanan konstan DIESEL CYCLE
69
Siklus diesel tidak tergantung ratio kompresi (r) tapi ratio cutoff(s), perbandingan volume penambahan panas akhir dengan volume ketika mulai.Dari persamaan efisiensi diesel dapat di plot dgn beberapa r untuk γ=1,4. Rc=1 adalah sama dgn penambahan volume panas konstan(exp:siklus otto). Efisiensi siklus ideal diesel<efisiensi siklus ideal otto (untuk r>1 dan s >1)
70
2.3.4 Actual cycle Deviations in simple theoretical cycles. Aplikasi siklus teoritis akan menemui banyak masalah, yang menyebabkan perubahan nilai- nilai atau perhitungan yang diharapkan. Penyimpangan terjadi di semua komponen siklus. Deviations in compression system. •Kompresor tidak akan bisa beroperasi pada entropi konstan. Terutama penyimpangan terhadap peningkatan suhu (outlet). Indeks kompresi (n) tidak sama dengan γ tetapi menjadi lebih rendah. • penghisap dan katup pengirim menghasilkan penurunan tekanan. • Kebocoran pada internal dan eksternal. • Gesekan pada bagian yang bergerak. • Dapat bercampur antara minyak pelumas dan refrigeran. • Tekanan hisap harus kurang dari tekanan evaporator untuk saluran perpipaan, sambungan dan katup.
mengatasi penurunan tekanan di
• Tekanan pada saluran harus meningkat dari tekanan evaporator untuk mengatasi penurunan tekanan di saluran perpipaan, sambungan dan katup. 71
Deviations in heat exchangers. • Tabung dari penukar panas dapat menyebabkan penurunan tekanan cukup besar. • Untuk mengurangi penurunan tekanan, permukaan internal (bagian dalam saluran)harus memiliki koefisien gesekan yang minim. • bahan Tube harus memiliki nilai koefisien perpindahan panas yang tinggi, dengan ketebalan dinding minimum. • Tube mungkin memiliki sirip internal dan eksternal (untuk menurunkan temperatur)
2.3.5 Combustion in IC Engine Semua mesin pembakaran internal tergantung pada proses pembakaran Kimia eksotermik (reaksi dari suatu bahan bakar),biasanya dengan oksigen dari udara (dapat juga dengan metode menyuntikkan nitrous oxide untuk meningkatkan daya). Proses pembakaran merupakan hasil produksi panas dalam jumlah besar, serta produksi uap, karbon dioksida dan bahan kimia lainnya pada temperatur yang sangat tinggi, untuk menghasilkan tenaga (Energi Mekanik). Bahan bakar modern yang paling umum adalah terdiri dari hidrokarbon dan kebanyakan berasal dari bahan bakar fosil (minyakbumi). Bahan bakar fosil termasuk bahan bakar bensin, solar dan gasdan penggunaan jarang dari propana.
Mesin Pembakaran internal yang sebagian besar dirancang untuk menggunakan bensin dapat dapat beroperasi menggunakan gas alam atau gas minyak bumi cair.
Mesin Pembakaran Internal diesel dapat beroperasi menggunakan udara dicampur dengan gas dan pengapian injeksi bahan bakar . Biofuel cair dan gas, seperti etanol dan biodiesel (suatu bentuk bahan bakar diesel yang dihasilkan dari tanaman yang menghasilkan trigliserida seperti minyak kedelai), juga bisa digunakan. Mesin dengan modifikasi sesuai juga bisa berjalan pada gas hidrogen, gas kayu, atau gas arang, serta dari produsen gas yang dibuat dari biomass lainnya. mesin pembakaran internal memerlukan pengapian campuran, baik dengan percikan pengapian (SI) atau penyalaan kompresi (CI). 1.Proses Pengapian bensin(SI) Sistem pengapian mesin bensin umumnya mengandalkan pada kombinasi dari baterai (timbalasam) dan kumparan induksi untuk memberikan tegangan listrik tinggi yang menghasilkan percikan bunga api untuk membakar campuran udara-bahan bakar didalam silinder mesin. Baterai ini dicharge selama operasi berlangsung menggunakan perangkat yang menghasilkan listrik seperti alternator atau generator yang digerakkan oleh mesin. Mesin Bensin mengambil campuran udara dan bensin dengan pengkompresian ≤ 12,8 bar (1,28 MPa), kemudian
72
menggunakan busi untuk membakar campuran ketika dikompresi oleh kepala piston dalam silinder masing-masing. 2. Diesel ignition process Mesin diesel dan HCCI (Homogeneous Charge Compression Ignition) hanya mengandalkan panas dan tekanan yang diciptakan oleh mesin dalam proses kompresi untuk pengapian. Tingkat kompresi yang terjadi biasanya dua kali lipat atau lebih dari kompresi mesin bensin. Mesin diesel mengambil udara saja, dan sesaat sebelum kompresi dititik puncak, bahan bakar solar disemprotkan ke dalam silinder melalui injektor (nozzle)bahan bakar jenis mesin HCCI mengambil udara bersih dan bahan bakar namun tetap mengandalkan proses pembakaran tanpa bantuan, karena proses bertekanan tinggi dan panas yang tinggi memungkinkan bahan bakar untuk langsung menyala.Jenis mesin HCCI akan mengambil udara bersih dan bahan bakar namun tetap mengandalkan pada proses auto-pembakaran tanpa bantuan.
2.3.6 Exhaust Emission Apa itu emisi? Polusi udara yang merugikan, biasanya terdiri dari HC(kadang disebut VOC/volatile organic compounds) NOx, CO.
Produk emisi dari engine: 1)HC, 2)CO, 1,3Butadiene)
3)CO2,
4)NOx,
5)PAH/polyaromatichydrocarbon(benzene,formatihyde,
Emisi gas dan partikel yg dihasilkan akibat pembakaran tak sempurna. a)HC- dibentuk oleh fraksi yg tidak terbakar dari bahan bakar b)CO-carbon monoxide,gas beracun tinggi c)C-dalam bentuk asap d).NOx-Nitric Oxide dan Nitrogen Dioksida Emisi dari SI engine: hubungan antara gas dan udara/perbandingan bahan bakar dari gasoline engine 73
3-ways A. pengurangan NO menjadi N dan O 2NOx - xO2 +N2 B. Oksidasi CO mnjadi CO2 2CO+O2 - 2CO2 C. Oksidasi dari HC yg tidak terbakar menjadi CO2 dan H2O CxH2x+2 + 2xO2 - xCO2 +2xH2O Emisi dari diesel engine: 1.SO2(sulfur dioksida) 2.Biasanya dioperasikan dgn mempertimbangkan udara luar,shg emisi CO tidak menjadi masalah signifikan 3.NOx 4.Diesel PM 90% partikel yg diemisikan dgn diesel engine modern mungkin dibawah ukuran 1μm,dimana kita butuh alat untuk mengukur kadarnya 2-ways 1.oksidasi dari CO ke CO2 2.oksidasi dari HC yg tidak terbakar (sebagian bahan bakar terbakar) menjadi CO2 dan air. CxH2x+2 + 2xO2 - xCO2 +2xH2O Jenis katalitic converter sangat luas penggunaannya dalam diesel engine untuk mengurangi emisi dan CO. Katalis converter juga digunakan dlm SI (gasoline) engines di USA setelah tahun 191. Ketika 2-ways tidak mampu mengontrol NOx di pindahkan ke 3-ways converter Legislation,certification and procedure emission 1.ECE-economic commission for europe,EU- the european union 2.CARB-California air recources board-menghasilkan emisi saluran pembuangan gas standar untuk HC dan CO 3.EPA-Enveromental protection Agency
74
Klasifikasi legislation Klasifikasi berdasar ukuran kendaraan dan type engine: 1.light-duty gasoline 2.light-duty diesel 3.heavy duty Klasifikasi dr kendaraan dgn bermacam-macam batasan emisi: 1.LEV-low emission vehicle 2.ULEV-ultra emission emission vehicle 3.SULEV-superultra low emission vehicle 4.TLEV-transitional low emission 5.ZEV-Zero emission vehicle 6.PZEV-partial zero emission vehicle Instrument pengukur emisi: opacimeter,smokemeter Prinsip pengukuran dan analisis gas emisi : non-dispersiveinfrared analyzer(NDIR), fourier transform infrared analyzer(FTIR). Hal penting dalam perundang-undangan: test cycle,test procedure, dan test limit Emission legislation: -Fast idle 2500-3000rpm,CO tidak lebih dari 0,3%HC, tidak lebih dari 200ppm -Normal idle 400-1500rpm, CO tidak lebih dari 0,5% Warna pengukuran emisi: a. Hitam- carbon berlebih,95%asap diesel b. Biru-HC,berhubungan dgn minyak pelumas pembakaran,dan kesalahan engine. c. Putih-uap air,kondensasi dalam mesin pendingin/kebocoran pendingin dalam combustion chamber-asap putih tidak dideteksi oleh coventional smoke meter d. coklat-NO2 dideteksi dalam pembuangan dari heavy fuel engine ROG-reactive organic gases MTBE-methyl tertiary-butyl ether ppm-parts per millions
75
Federal test prosedure(FTP) PM=particulate matter
76
