Siklus Rankine

Siklus Rankine

(Rankine Cycle)

Prinsip termodinamik sangat berguna dalam mengetahui siklus energi pada pembangkit listrik (misal, keluaran daya netto) atau pada system refrigerasi atau heat pump (mengetahui kebutuhan daya masuk)

Siklus Rankine Ideal

(Ideal Rankine Cycle)

Siklus Rankine adalah siklus dasar untuk seluruh jenis pembangkitan yang fuilda kerjanya secara terus menerus merubah fasenya dari liquid (cair) ke vapor (uap) dan sebaliknya

Berikut diagram (p-h) dan (T-s) pada siklus Rankine :

(Gambar 1. Diagram (P-h) dan (T-s) pada siklus Rankine)

1-2-3. Proses penambahan kalor dengan tekanan konstan

Boiler adalah tempat pertukaran panas besar dimana panas atau kalor dari pembakaran batu bara atau minyak berpindah ke air pada tekanan konstan. Air memasuki boiler setelah keluar dari pompa (boiler feed pump) sebagai liquid bertekanan tinggi (titik 1) dan dipanskan sampai menjadi uap jenuh (titik 3).

Persamaan energi diboiler atau energi yang masuk ke system adalah,

Q_in = h₃ – h₁

3-4. Ekspansi isentropic pada turbin

Uap bertekanan tinggi keluaran dari boiler masuk ke turbin (titik 3) dan mengalami ekspansi isentropic yang menyebabkan sudu turbin berputar sehingga generator juga ikut berputar dan kemudian menghasilkan energi listrik. Uap yang sudah mengalami ekspansi mengalami penurunan tekanan (titik 4)

Kerja turbin mengikuti persamaan,

W_turbine = h₃-h₄

4-5. Pelepasan kalor dengan tekanan konstan di kondensor

Pada titik 4, uap bertekanan rendah memasuki kondensor dan mengalami kondensasi sehingga berubah fase menjadi cari (titik 5). Pada langkah ini terjadi pelepasan kalor yang mengikuti persamaan,

Q_out = h₄ – h₅

5-1. Kompresi isentropic pada pompa   

Fluida cair keluaran dari kondensor masuk ke pompa kembali untuk dinaikkan tekanannya kembali sebelum masuk ke boiler (titik 1)

Kerja pompa sesuai dengan persamaan :

W_{pump in} = h₁-h₅

Efisiensi Thermal Untuk Siklus Rankine

Ket : 

 = Efisiensi

Q_in = Kalor / energi masuk ke system

Q_out = kalor atau energi keluar dari sistem

W₃₄ = kerja pada langkah 3 -4

W₅₁ = kerja pada langkah 5 - 1

Q₁₃ = kalor masuk pada langkah 1 - 3