Siklus Brayton Ideal

Mendapatkan persamaan efisiensi dan daya efektif

Atau dengan kata lain, siklus Brayton udara standar ideal. Siklus ini sering dikembangkan pada aplikasi turbin gas. Dan prosesnya yang paling sederhana dan ideal menggunakan udara ideal, dimodelkan oleh seorang ilmuwan bernama Brayton pada tahun 1873.

Dengan melibatkan kompresi dan ekspansi pada entropi konstan, disertai penambahan dan pembuangan kalor pada tekanan konstan. Berbeda dengan siklus bolak-balik lain, seperti siklus diesel, otto, stirling atau siklus lain yang mengkombinasikan isentropi, isobarik, isotermal dan/atau isokorik.

open-cycle-gas-turbine-engine

Open Cycle Gas Turbine Engine

closed-cycle-gas-turbine-engine

Closed Cycle Gas Turbine Engine

Seperti siklus lain, siklus ini digambarkan dengan diagram T-s dan diagram p-v, sebagai berikut.

diagram-p-v-siklus-brayton

Diagram p-v

diagram-t-s-siklus-brayton

Diagram T-s

Dengan batasan, siklus pada loop tertutup fluida kerja, penambahan dan pengurangan kalor terjadi saat tekanan konstan dan fluida kerja adalah gas ideal dengan specific heat property konstan.

Keempat proses yang terjadi pada siklus ini berada dalam aliran fluida berkeadaan tunak sehingga kita menganalisanya dengan batasan keadaan tunak. Disertai pengabaian energi kinetik dan potensial sistem.

Karena udara mengalir melalui penukar panas pada siklus ideal saat tekanan konstan, maka berlaku

P4 / P3 = P1 / P2

Hubungan antara perbandingan tekanan dan perbandingan temperatur dalam kompresi atau ekspansi isentropik, sebagai berikut.

rp = P2 / P1 = (T2 / T1)k/(k-1)

Kita tinjau kembali skema closed cycle gas turbine engine. Dari sana, dapat kita peroleh efisiensi termal dari siklus, sebagai berikut.

η = (Wturbin / m – Wcompressor / m) / (Qin / m) = {(h3 – h4) – (h2 – h1)} / (h3 – h2)

dengan

(h3 – h4) = cp (T3 – T4)

(h2 – h1) = cp (T2 – T1)

(h3 – h2) = cp (T3 – T2)

η = {cp (T3 – T4) – cp (T2 – T1)} / {cp (T3 – T2)}

η = 1 – (T4 – T1)/(T3 – T2)

η = 1 – T1/ T2 * {(T4/T1 – 1)/(T3/T2 – 1)

Karena T4/T1 = T3/T2, maka

η = 1 – T1/ T2

lalu T1/ T2 = (P1 / P2)(k-1)/k

η = 1 – (P1 / P2)(k-1)/k = 1 – 1/(P2 / P1)(k-1)/k

sedang kita ketahui bahwa P2 / P1 = rp maka “efisiensi teoritis siklus Brayton”…

η = 1 – 1 / rp(k-1)/k

dengan k = cp / cv = konstan.

Usaha netto satu siklus dideskripsikan awal sebagai berikut

Wcycle = (h3 – h4) – (h2 – h1)

Wcycle = cp {(T3 – T4) – (T2 – T1)}

Wcycle = cp T1 (T3/T1 – T4/T3 * T3/T1 – T2/T1 + 1)

Dari persamaan sebelumnya kita ketahui bahwa

T4/T3 = (P1 / P2)(k-1)/k

T2/T1 = (P2 / P1)(k-1)/k

rp = P2 / P1 = (T2 / T1)k/(k-1)

Sehingga persamaan daya efektif siklus menjadi…

Wcycle = cp T1 (T3/T1 – 1/(rp)(k-1)/k * T3/T1 – (rp)(k-1)/k + 1)

Wcycle / cp T1 = T3/T1 (1 – 1/(rp)(k-1)/k) – (rp(k-1)/k – 1)

(Setelah ngerjain tugas Mesin Konversi Energi, sumber: beberapa file pdf dan buku termo Moran n Shaparo)

About these ads

6 Responses

  1. kasus yang saya temui di lapangan neee ternyata T3 ga di ketahui, aktualnya fluida kerja ga ideal, tekanan ga konstan di ruang bakar P2 n P3. ada solusi…!? ada gambar diagram T-s n P-v sistem turbingas nyata, bagi dong

  2. Dadi eleng termodinamika aku di..

  3. mudah2an d waktu kdepan masih banyak pelajar yang mau ngerti materi ini,,,coz kynya banyak yang nyerah dari pada yang minat blajar thermo…hehehe…

  4. Mas noer saya boleh minta materi ini gak,,?gimana caranya,,?

  5. There is some really great information at this site. I spent quite a bit of time reading these tidbits of knowledge and came away enlightened.

  6. Postingan Bagus….

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: