Cara menghitung efisiensi termal Siklus Rankine sederhana

Siklus Rankine menjadi konsep dasar sebuah pembangkit listrik tenaga uap. Siklus tertutup termodinamika ini tersusun atas empat komponen dasar yakni turbin uap, kondensor, pompa, serta boiler. Siklus berawal dengan dipanaskannya air di dalam boiler sehingga menjadi uap air kering. Selanjutnya uap air superheated ini masuk ke turbin sehingga energi panas di dalam uap air terkonversi menjadi energi gerak. Uap air jenuh yang keluar dari turbin akan melewati kondensor untuk mengalami proses kondensasi sehingga kembali berwujud cair. Dari kondensor, air dialirkan sekaligus ditingkatkan tekanannya oleh sebuah pompa, menuju boiler. Siklus sederhana ini berputar seterusnya sehingga energi panas yang didapatkan dari pembakaran bahan bakar di dalam furnace boiler pada akhirnya terkonversi menjadi energi gerak poros turbin uap.

Secara singkat, beberapa komponen Siklus Rankine akan mengalami perpindahan energi panas serta ada pula yang mengalami perubahan energi gerak. Di dalam boiler akan terjadi proses masuknya energi panas dari luar -- pembakaran bahan bakar -- ke dalam sistem (siklus air - uap air). Sedangkan di dalam kondensor akan terjadi proses pembuangan kalor laten dari uap air jenuh ke media pendingin. Pada turbin uap, karena terjadi konversi energi panas menjadi gerak, maka di komponen ini keluar produk berupa energi mekanis. Terakhir adalah pada komponen pompa, terjadi proses transfer energi gerak dari pompa menjadi tekanan.

Dari penjabaran sederhana ini, serta dengan ketentuan bahwa siklus ini adalah Siklus Rankine ideal tanpa adanya kerugian sama sekali, maka dapat kita buat dua buah rumusan sederhana berikut:

Energi Masuk = Energi Keluar (Hukum Kekekalan Energi)

QBoiler + WPompa = WTurbin + QKondensor

(Eq. 01)

serta,

\eta_{termal}=\dfrac {W_{turbin}-W_{pompa}}{Q_{boiler}}\times 100\%

(Eq. 02)

Persamaan (01) hanya berfungsi sebagai alat untuk memahami proses Siklus Rankine saja. Kita akan berbicara lebih jauh dengan persamaan (02), yakni rumusan perhitungan efisiensi termal Siklus Rankine. Efisiensi termal Siklus Rankine merupakan perbandingan antara energi output siklus (energi gerak turbin) dikurangi energi siklus yang digunakan oleh sistem (energi gerak pompa), dengan energi panas yang masuk ke sistem (energi panas boiler).

Mungkin ada sebagian dari kita yang bertanya-tanya kemanakah energi panas kondensor? Mengapa ia tidak masuk ke perhitungan efisiensi termal?

Energi panas yang dibuang oleh kondensor berbentuk panas laten. Panas laten adalah panas yang dibutuhkan untuk mengubah fase air dari cair menjadi uap air. Pada tekanan atmosfer, panas laten dibutuhkan untuk merubah air menjadi uap pada temperatur konstan 100°C. Temperatur laten akan semakin tinggi seiring semakin tingginya tekanan kerja boiler. Kalor laten inilah yang harus dibuang pada Siklus Rankine melalui kondensor. Pembuangan kalor laten tersebut akan merubah fase uap air kembali ke cair. Dikarenakan panas buangan kondensor tersebut tidak secara langsung berdampak pada unjuk kerja mesin Rankine, maka kalor laten kondensor tidak masuk ke perhitungan efisiensi siklus. Sederhananya, parameter sebuah mesin Rankine dapat dikatakan efisien adalah ketika turbin uap dapat menghasilkan energi gerak sebesar-besarnya dengan konsumsi energi panas boiler dan energi gerak pompa seminimal mungkin.

Gambar 1

Sekarang mari kita ambil contoh sebuah sistem PLTU sederhana ideal seperti pada gambar di atas. Sistem tersebut jika digambarkan ke dalam sebuah diagram tekanan-entalpi (P-h), maka akan seperti pada diagram di bawah ini.

Gambar 2

Dari contoh tersebut kita akan menghitung beberapa hal yakni:

  • Daya keluaran turbin serta daya yang dibutuhkan oleh pompa.
  • Energi panas yang dibutuhkan oleh boiler serta yang dibuang melalui kondensor.
  • Efisiensi termal.
  • Debit minimum air pendingin untuk kondensor.

Turbin Uap

Mari kita sedikit berandai-andai di sini! Saya ingin mengajak Anda bertindak seolah-olah sebagai seorang desainer PLTU!

Gambar 3

Pada contoh kasus di atas misalnya, kita ingin membuat sebuah turbin uap yang mampu mengonversikan energi panas dari uap air dengan spesifikasi tekanan 10 MPa, temperatur 500°C, serta debit sebesar 8 kg/s. Uap yang keluar dari turbin akan memiliki tekanan 20 kPa dengan kualitas uap X=0,9. Mari kita asumsikan selama uap air melewati sudu-sudu turbin, tidak akan terjadi kerugian panas yang keluar maupun masuk sistem (adiabatik), serta fluida tidak mengalami perubahan energi kinetik maupun potensial.



Kita akan menggunakan tabel properti uap air yang ada pada tautan berikut ini. Anda bisa pula menggunakan tabel standard di buku-buku lain yang kesemuanya bisa saya pastikan sama persis.

Pertama mari kita cari berapa nilai kalor (entalpi) dari uap air inlet turbin. Dari halaman yang ada di tautan ini, silahkan Anda memilih tautan selanjutnya yang berjudul Superheated Vapor Properties - (9 MPa - 40 MPa). Selanjutnya tarik garis lurus dari kolom temperatur di sisi paling kiri tabel, hingga bertemu dengan entalpi pada tekanan 10 MPa. Dengan cara ini akan kita dapatkan nilai entalpi (h1) uap inlet turbin sebesar 3375,1 kj/kg. Pengertian sederhananya adalah, uap air kering bertemperatur 500°C dengan tekanan 10 MPa, memilki kandungan energi panas senilai 3375,1 kilo Joule di tiap satu kilogramnya. Energi panas inilah yang ingin dikonversikan menjadi sebesar-besarnya energi kinetik poros turbin.

P1 = 10 MPa

T1 = 500°C

h1 = 3375,1 kJ/kg

Selanjutnya mari kita cari berapa nilai entalpi uap outlet turbin. Kita akan menggunakan tabel uap air saturasi, yang pada tautan ini berjudul Saturation Properties - Pressure Table (1 kPa - 1 MPa). Selanjutnya tarik garis lurus dari kolom tekanan 0,02 MPa (=20 kPa) ke arah kanan sehingga kita dapatkan nilai entalpi fluida (hf) sebesar 251,4 kJ/kg, serta nilai entalpi campuran fluida-gas (hfg) sebesar 2357,5 kJ/kg.

Untuk memudahkan Anda memahami apakah itu hf, hfg, dan hg, maka mari kita telaah perlahan-lahan. hf, hfg, dan hg ditandai pada diagram tekanan-entalpi (gambar 2) dengan sebuah garis lengkung berbentuk kubah. Garis lengkungan sebelah kiri menjadi batas antara fase air dengan fase campuran air-uap air. Sedangkan untuk garis lengkungan kanan menjadi batas antara campuran air -uap air dengan uap kering. Nilai entalpi campuran air-uap air (hfg) adalah nilai entalpi uap air dihitung dari titik entalpi air (hf). Maka jika dijabarkan ke dalam sebuah rumus sederhana akan berbentuk seperti berikut:

hg = hf + hfg

(Eq. 03)

Sekarang pada contoh kasus yang sudah kita tentukan sebelumnya, diketahui bahwa uap air saturasi memiliki nilai X=0,9. Maksudnya adalah terdapat 90% uap air pada 100% campuran air-uap air (uap air basah). Maka dari itu untuk mendapatkan nilai entalpi uap air outlet turbin (titik 2 pada diagram gambar 2) memerlukan rumusan khusus sebagai berikut:

h = hf + (X.hfg)

(Eq. 04)

Melalui persamaan di atas maka kita dapat menentukan nilai entalpi uap keluar dari turbin:

h2 = 251,4 kJ/kg + (0,9 . 2357,5 kJ/kg)

h2 = 2373,15 kJ/kg

Hukum Pertama Termodinamika berbunyi perubahan energi dalam sebuah sistem tertutup, sama dengan jumlah energi panas masuk ke dalam sistem, dikurangi dengan kerja yang diberikan sistem ke lingkungan sekitarnya. Pengertian ini tergambar ke dalam sebuah persamaan dasar berikut:

q - w = Δh + ΔEk + ΔEp

 (Eq. 05)

dimana:

q = Energi panas yang masuk ke dalam sistem

w = Kerja spesifik keluar sistem

Δh = Perubahan entalpi

ΔEk = Perubahan energi kinetik

ΔEp = Perubahan energi potensial

Dengan menggunakan persamaan (Eq. 05), maka kita dapat menghitung berapa besar daya yang dihasilkan oleh turbin uap. Oleh karena sistem turbin uap kita asumsikan tidak terjadi perubahan energi panas, energi kinetik, serta energi potensial fluida, maka untuk komponen Q, ΔEk, serta ΔEp dapat dihilangkan.

q - w = Δh + ΔEkΔEp

- w = h2 - h1

w = h1 - h2

w = 3375,1 kJ/kg - 2373,15 kJ/kg

wturbin = 1001,95 kJ/kg

Selanjutnya kita dapat menghitung daya turbin dengan mengalikan daya spesifik dengan debit uap air masuk turbin.

Wturbin = ṁ . wturbin

(Eq. 06)

Wturbin = 8 kg/s . 1001,95 kJ/kg

Wturbin = 8015,6 kW = 8,02 MW

Kondensor

Uap air jenuh keluar dari turbin (titik 2) akan langsung menuju kondensor untuk dikondensasikan sehingga uap air berubah fase seluruhnya menjadi air. Tekanan uap air masuk ke kondensor diasumsikan sama dengan air keluaran kondensor. Temperatur outlet kondensor diminta agar bisa sebesar 40°C. Untuk kebutuhan desain material kondensor, maka nantinya diharapkan hanya ada perubahan temperatur air pendingin sebesar 10°C saja. Dengan data-data tersebut, kita diminta menghitung kebutuhan debit air pendingin.



Gambar 4

Sebelum bisa menghitung kapasitas kondensor, maka kita harus tahu nilai dari entalpi di titik 3 (h3). Karena pada titik 3 fluida berwujud air, maka kita menggunakan tabel A-4 Saturated water - Temperature table (pada link berikut). Kita tinggal mencari nilai entalpi (hf) air pada temperatur 40°C, sehingga kita dapatkan nilai h3 yakni 167.53 kJ/kg. Dengan diketahuinya nilai entalpi ini maka kita sudah bisa menghitung jumlah energi yang dibuang oleh kondensor menggunakan persamaan (Eq. 05).

q - w = Δh + ΔEkΔEp

qkondensor = h3 - h2

qkondensor = 167,53 kJ/kg - 2373,15 kJ/kg = - 2205,62 kJ/kg

Nilai negatif (-) pada hasil perhitungan di atas berarti fluida membuang panas keluar sistem. Selanjutnya kita dapat menghitung kinerja kondensor menggunakan rumus yang serupa dengan (Eq. 06).

Qkondensor = ṁ . qkondensor

(Eq. 07)

Qkondensor = 8 kg/s . (-2205,62 kJ/kg)

Qkondensor = -17,645 MW

Jika kita mengabaikan semua kerugian perpindahan panas pada kondensor maka:

Qkondensor = -Qwater = -17,645 MW

Untuk menghitung debit air pendingin pada kondensor, sekaligus nanti untuk menghitung daya pompa, maka kita harus hitung nilai perubahan entalpi dengan asumsi fluida bersifat inkompresibel (tidak-mampu-mampat) dengan menggunakan rumus dasar:

h = u + Pv

Setelah dideferensiasi akan menjadi:

dh = du + Pdv + vdP

Nilai dv pada fluida inkompresibel sama dengan nol, dan untuk nilai du adalah sama dengan CwaterdT. Maka:

dh = CwaterdT + vdP

Setelah diintegralkan maka:

Δh = CwaterΔT + vΔP

(Eq. 08)

Selanjutnya kita gunakan rumusan di atas untuk disubstitusikan ke persamaan (Eq. 05), sehingga kita dapatkan:

q - w = Cwater . ΔT + vΔP + ΔEk + ΔEp

 (Eq. 09)

Dengan mengingat tidak ada kerja fluida yang terjadi pada kondensor, tidak ada perubahan energi potensial dan kinetik pada fluida, juga tidak ada perubahan tekanan fluida, maka:

q - w = Cwater . ΔT + vΔPΔEkΔEp

Serta:

Qwater = ṁ . Cwater . ΔT

Dengan Cwater adalah kapasitas kalor spesifik air yang jika kita cari pada tabel A-3 bernilai 4,18 kJ/kg.K. Maka debit air pendingin yang dibutuhkan oleh kondensor adalah sebanyak:

ṁ = \dfrac {17645 kW}{4,18 kJ/kg.K \times 10 K}

ṁ = 422,13 kg/s

Pompa

Pada Siklus Rankine, pompa bertugas untuk menaikkan tekanan fluida (air) sebelum masuk ke boiler. Semakin tinggi tekanan air akan semakin tinggi pula energi panas yang bisa diserap oleh tiap satuan massa fluida.



Gambar 5

Pada contoh kasus kita, air inlet pompa memiliki tekanan 20 kPa dan temperatur 40°C. Keluar pompa, air akan bertekanan 10 MPa dengan temperatur konstan 40°C (adiabatik). Dengan spesifikasi tersebut, serta dengan menggunakan tabel A-4 Saturated Water - Temperature Table, pada temperatur 40°C kita akan mendapatkan nilai volume spesifik air (v) yakni sebesar 0,001008 m3/kg. Selanjutnya karena kita mengasumsikan tidak terjadi perubahan energi kinetik dan potensial fluida pada pompa, maka kita persamaan (Eq. 09) dapat kita gunakan untuk menghitung daya pompa:

q - w = Cwater . ΔT + vΔP + ΔEkΔEp

- w = v . (P2 - P1)B

- w = 0,001008 m3/kg . (10000 - 20)kPa

wpompa = -10,05984 kJ/kg

Maka daya pompa yang kita butuhkan adalah sebesar:

Wpompa = ṁ . wpompa

Wpompa = 8 kg/s . -10,05984 kJ/kg

Wpompa = 80,48 kW

Nampak pada hasil perhitungan di atas bahwa pompa membutuhkan sejumlah daya yang sangat kecil jika dibandingkan dengan komponen yang lain, yakni hanya sekitar 1% dari daya yang dihasilkan oleh turbin uap.

Boiler

Boiler menjadi komponen terakhir Siklus Rankine yang akan kita bahas. Komponen ini bertugas mentransfer energi panas dari pembakaran bahan bakar ke air bertekanan sehingga keluar boiler air tersebut berubah fase menjadi uap air kering (superheated). Air masuk boiler memiliki tekanan 10 MPa dengan temperature 40°C. Dengan menggunakan tabel A-4 Saturated Water - Temperature Table, pada temperatur tersebut akan kita ketahui nilai entalpi air bernilai 167,53 kJ/kg. Uap kering keluaran boiler diminta untuk bisa mencapai temperatur 500°C dengan tekanan konstan. Melalui tabel A-6 Superheated Water, akan kita dapatkan nilai entalpi sebesar 3375,1 kJ/kg. Dengan menggunakan persamaan (Eq. 05), kita bisa hitung energi panas spesifik yang dibutuhkan oleh boiler:

q - w = Δh + ΔEkΔEp

qboiler = h1 - h4

qboiler = 3375,1 kJ/kg - 167,53 kJ/kg

qboiler = 3207,57 kJ/kg

Gambar 6

Maka energi kalo boiler adalah:

Qboiler = ṁ . qboiler

Qboiler = 8 kg/s . 3207,57 kJ/kg

Qboiler = 25660,56 kW = 25,66 MW

Efisiensi Termal

Terakhir kita bisa hitung efisiensi termal siklus dengan menggunakan persamaan (Eq. 02):

\eta_{termal}=\dfrac {W_{turbin}-W_{pompa}}{Q_{boiler}}\times 100\%

\eta_{termal}=\dfrac {8015,6 kW-80,48 kW}{25660,56 kW}\times 100\%

\eta_{termal}=30,923\%

Credit: The University of Oklahoma, Wikipedia: Rankine Cycle, Rankine Cycle eCourse, Thermodynamics Properties Table and Chart.

Pengertian Extraction Steam Turbin Uap

Seperti yang telah kita bahas pada artikel sebelumnya, salah satu cara meningkatkan efisiensi siklus rankine adalah dengan menggunakan pemanasan awal air (feedwater) sebelum ia masuk ke boiler. Perhatikan diagram T-s siklus rankine di bawah ini yang tanpa proses pemanasan awal, nampak dengan bagian berwarna hijau adalah representasi kebutuhan energi untuk memanaskan feedwater dari temperatur (1) ke (a).
image

Diagram T-s Siklus Rankine
(Sumber)

Jika kita bandingkan dengan siklus rankine yang menggunakan proses pre-heating, maka diagram T-s akan nampak seperti di bawah ini. Dimana proses pemanasan air boiler menjadi lebih "ringan", yang ditunjukan dengan bergesernya garis pemanasan feedwater (2s-2-a) menjadi (2-3-4). Pergeseran garis ini mengakibatkan luasan bidang hijau yang sebelumnya menjadi lebih kecil, sehingga energi yang dibutuhkan untuk memanaskan air menjadi lebih sedikit. Penggunaan proses pre-heating ini akan meningkatkan efisiensi siklus rankine.
image

Diagram T-s Siklus Rankine Dengan Pre-Heater

Proses pemanasan awal air boiler, menggunakan sumber panas uap air yang diekstrak dari turbin uap. Proses ekstraksi uap air ini ditunjukkan oleh garis (6-3) pada diagram T-s di atas. Terlihat pada diagram tersebut bahwa pada titik (6) terjadi proses ekstraksi uap air dari dalam turbin uap yang diambil untuk memanaskan feedwater (3).

Sesuai dengan diagram T-s di atas, titik (6) terletak di tengah-tengah garis (5-7) yang merupakan proses ekspansi uap air kering di dalam turbin uap. Hal ini menjelaskan bahwa uap air ekstraksi diambil di tengah-tengah proses ekspansi tersebut. Gambar berikut akan menjelaskan bagaimana uap air diekstrak melalui sisi stator sebuah turbin uap.
image

Sistem Ekstraksi Uap Air Pada Turbin Uap
(Sumber)

Uap air diekstrak dari dalam turbin uap melalui sebuah orifice yang berada melingkar di sisi dalam stator turbin. Orifice ini memiliki luas penampang cekik yang bervariasi, dari yang tersempit di bagian atas stator, hingga yang terluas di bagian bawah. Bagian cekik yang terluas, terhubung dengan saluran manifold sebagai bagian yang terhubung dengan pipa ekstraksi uap air keluar sistem turbin uap. Melalui pipa ekstraksi inilah uap air didistribusikan ke sistem pengguna, seperti halnya pre-heater sebagai pemanas awal air boiler.

Dimensi longitudinal cekikan dan manifold relatif terhadap sumbu poros turbin, memiliki nilai yang tepat sedemikian rupa sehingga uap air terekstrak secara homogen melalui aliran uap air yang melewati sudu-sudu turbin, dan tidak tercipta perubahan tekanan secara drastis di area ekstraksi uap.

Sekalipun proses ekstraksi uap air ini akan mengurangi daya yang dibangkitkan turbin uap, namun secara termodinamika penggunaan extraction steam akan meningkatkan efisiensi termal siklus rankine. Peningkatan efisiensi termal siklus rankine tersebut diakibatkan oleh lebih sedikitnya energi kalor (Qin) yang dibutuhkan oleh boiler untuk memanaskan air karena temperatur air yang masuk ke boiler lebih tinggi. Kelebihan lain penggunaan extraction steam adalah untuk mengurangi kehilangan energi di dalam kondenser karena jumlah uap air yang masuk ke dalamnya menjadi lebih sedikit daripada siklus rankine biasa.
image

Siklus Rankine Dengan Proses Pre-Heating

Sumber dan Ebook Gratis

Siklus Rankine (3) - Cara-cara Meningkatkan Efisiensi Termal

Secara ideal efisiensi termal dari siklus rankine berkisar di angka 42%. Ada beberapa cara untuk meningkatkan efisiensi termal siklus rankine dengan memodifikasi siklusnya.

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 turbin High 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 air reheater masuk kembali ke turbin intermediate pressure, selanjutnya tanpa mengalami reheater lagi uap air yang keluar dari intermediate pressure turbine masuk ke low pressure turbine.

Siklus Rankine Dengan Reheater

20111003-122653.jpg

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.

Preheater atau Regenerative Pada Siklus Rankine
Cara meningkatkan efisiensi siklus rankine yang kedua adalah dengan menggunakan preheater atau pemanasan awal dari fluida kerja sebelum ia masuk ke boiler. Cara ini disebut dengan Regenerative Rankine Cycle.

Sumber panas yang digunakan untuk preheater berasal dari uap air yang diambil dari turbine uap pada stage tertentu (Extraction Steam). Uap panas ini dialirkan melewati pipa menuju ke heat exchanger dan bertemu dengan air kondensat atau feed water. Air kondensat yang keluar dari kondensor dipompa oleh pompa ekstraksi kondensat menuju heat exchanger tersebut.

Ada dua macam proses perpindahan panas yang terjadi, yang otomatis ada dua jenis juga heat exchanger yang biasa digunakan. Yang pertama adalah tipe Open Feed Water Heater, yang mana tipe ini bersifat terbuka, perpindahan panas secara konveksi, extraction steam akan bertemu dan bercampur langsung dengan fluida kerja di sebuah wadah tertentu. Kelemahan sistem ini adalah tidak dapat digunakan apabila antara extraction steam dengan fluida kerja terdapat perbedaan tekanan yang terlalu besar, tetapi memiliki kelebihan dalam sisi ekonomis dan perpindahan panas yang maksimal karena kedua media bertemu secara langsung.

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

20111004-085317.jpg

Siklus Rankine dengan Regenerative Open Feed Water Heater

20111004-085454.jpg

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

20111004-085618.jpg

Massa aliran fluida pada setiap komponen menjadi berbeda karena adanya extraction steam. Apabila 1 kg uap air masuk ke turbin, dan y kg menjadi extraction steam, dan (1-y) kg berlanjut menuju ke boiler, maka kita dapat menghitung kerja output dan kalor masuk sebagai berikut:

Jika q = Q / m ; maka:
Heat Input:

    qin = h5 - h4

Heat Output:

    qout = (1 - y)(h1 - h7)

Work Output:

    Wturb,out = (h5 - h6) + (1 - y)(h6 - h7)

Work input:

    Wpump,in = (1 - y)(h2 - h1) + (h4 - h3)

Tipe yang kedua adalah tipe tertutup (Close Feed Water Heater), yang mana di dalamnya terjadi perpindahan panas secara konduksi, uap air pada sisi shell dan fluida kerja di sisi pipa. Tipe ini dapat digunakan apabila kedua media dalam kondisi perbedaan tekanan yang besar, namun kelemahannya adalah harga yang lebih mahal serta perpindahan panas yang lebih kecil karena kedua media tidak bertemu secara langsung.

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

20111004-075307.jpg

Siklus Rankine dengan Regenerative Close Feed Water Heater

20111004-074916.jpg

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

20111004-075605.jpg

(Pict. Source: http://bit.ly/oKNCJP)

Sama dengan Open Feed Water Heater apabila 1 kg uap air masuk ke turbin, dan y kg menjadi extraction steam, dan (1-y) kg berlanjut menuju ke boiler, maka kita dapat menghitung kerja output dan kalor masuk sebagai berikut:

Heat Input:

    qin = h4 - h3

Heat Output:

    qout = (1 - y)(h1 - h6) + y(h8 - h1)

Work Output:

    Wturb,out = (h4 - h5) + (1 - y)(h5 - h6)

Work input:

    Wpump,in = (h2 - h1)

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