PLTU (PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP)

PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP

PLTU

REAKSI FISI

 

REAKSI FISI

A. REAKSI FISI

             Reaksi fisi (pembelahan inti) adalah reaksi nuklir yang melibatkan pembelahan sebuah inti berat (seperti uranium) menjadi dua bagian (hasil fisi), yang kemudian memancarkan dua atau tiga neutron, sambil melepaskan sejumlah energi yang setara dengan selisih antara massa diam neutron dan hasil fisi dengan jumlah massa diam inti awal. Fisi dapat terjadi spontan atau sebagai akibat irradiasi neutron. Misalnya, fisi inti uranium-235 oleh sebuah neutron lambat akan berlangsung sebagai berikut:                                                    

                                                        ²³⁵U + n → ¹⁴⁸La + ⁸⁵Br + 3n

    Energi yang dilepaskan kira-kira 3 × 10^-11 J per satu inti ²³⁵U. Untuk 1 kg ²³⁵U, energi yang dihasilkan setara dengan 20.000 megawatt.jam, sama dengan jumlah energi yang dihasilkan oleh pembakaran 3 × 10⁶ ton batubara. Fisi nuklir  merupakan proses yang digunakan di dalam reaktor nuklir dan bom atom.

 Pada suatu reaktor nuklir, reaksi fisi dapat dimanfaatkan sebagai pusat pembangkit tenaga listrik, karena reaksinya bisa dikendalikan. Sebaliknya, reaksi fisi yang tidak terkendali akan menghasilkan ledakan energi, seperti pada bom atom.

Contoh soal

Perhatikan reaksi Fisi berikut:

Hitunglah energi yang dibebaskan pada fisi 1 kg atom!

Penyelesaian:

Diketahui:

m_u = 235,0439

m_n = 1,0087 

m_Ba = 137,9050

m_Nb = 92,9060

m_e = 0,00055

Ditanya: Energi = ...?

Pembahasan :

Q = {(m_u + m_n) – (m_Ba + m_Nb + 5m_n + 5m_e)} × 931 MeV/sma

Q = {(235,0439 + 1,0087) – (137,9050 + 92,9060 + (5 × 1,0087) + (5 × 0,00055)} ×   931

Q = 181,87085 MeV

BOILER ( PERLENGKAPAN dan AKSESORISNYA )

 

PERLENGKAPAN DAN AKSESORIS BOILER

1. KATUP PENGAMAN

            Digunakan untuk mengurangi tekanan dan mencegah kemungkinan terjadinya ledakan pada boiler.

2. INDIKATOR TINGKAT AIR

            Menunjukkan operator tingkat cairan dalam boiler, juga dikenal sebagai kacamata, meteran air atau kolom air di sediakan.

3. BOTTOM BLOWDOWN KATUP

            Menyediakan sarana untuk menghilangkan partikel padat yang mengembun dan mengendap dibagian bawah boiler. Seperti namanya, katup ini biasanya terletak langsung di bawah boiler, dan kadang-kadang dibuka untuk menggunakan tekanan dalam boiler untuk mendorong partikel tersebut keluar.

4. TERUS MENURUS BLOWDOWN VALVE

            ini memungkinkan sejumlah kecil air untuk melarikan diri terus menerus. Tujuannya adalah untuk mencegah air dalam boiler menjadi jenuh dengan garam-garam terlarut. Saturasi akan menyebabkan berbusa dan menyebabkan tetesan air yang akan dibawa dengan uap - sebuah kondisi yang dikenal sebagai priming. Blowdown juga sering digunakan untuk memantau kimia air boiler.

5. FLASH TANK

            Tekanan blowdown tinggi memasuki kapal ini di mana uap dapat 'flash' aman dan dapat digunakan dalam sistem tekanan rendah atau harus dibuang ke atmosfir sedangkan blowdown tekanan ambien mengalir untuk menguras.

6. OTOMATIS BLOWDOWN / BERKELANJUTAN PANAS PEMULIHAN SISTEM

            Sistem ini memungkinkan boiler untuk blowdown hanya ketika air makeup mengalir ke boiler, sehingga mentransfer jumlah maksimum panas mungkin dari blowdown ke air makeup. Tidak ada flash tank umumnya diperlukan sebagai blowdown habis dekat dengan suhu air makeup.

7. LUBANG TANGAN

            Mereka adalah pelat baja dipasang di bukaan di "header" untuk memungkinkan inspeksi & pemasangan tabung dan pemeriksaan internal permukaan.

8. STEAM DRUM INTERNAL

            Serangkaian layar, scrubber & kaleng (pemisah siklon).

9. CUTOFF AIR RENDAH

            Ini adalah cara mekanis (biasanya switch float) yang digunakan untuk mematikan kompor atau mematikan bahan bakar untuk boiler untuk mencegah dari berjalan setelah air masuk di bawah titik tertentu. Jika boiler adalah "kering berbahan bakar" (dibakar tanpa air di dalamnya) dapat menyebabkan kegagalan pecah atau bencana.

10. PERMUKAAN BARIS BLOWDOWN

            Menyediakan sarana untuk menghapus busa atau zat non-condensible lainnya ringan yang cenderung mengapung di atas air di dalam boiler.

11. SIRKULASI POMPA

               Hal ini dirancang untuk mengedarkan air kembali ke boiler setelah itu telah mengusir sebagian panas nya.

12. AIR UMPAN KATUP atau VALVE KLAK 

                     Non-return valve berhenti di feedwater line. Hal ini dapat dipasang ke sisi boiler, tepat di bawah permukaan air, atau ke atas boiler.

13. TOP PAKAN 

                    Dalam desain ini untuk injeksi air umpan, air diumpankan ke bagian atas boiler. Hal ini dapat mengurangi kelelahan boiler yang disebabkan oleh stres termal. Dengan penyemprotan air umpan atas serangkaian nampan air dipanaskan dan ini dapat mengurangi limeskale.

14. TABUNG SUPERHEATER atau BUNDEL 

                Serangkaian tabung atau bundel tabung dalam drum air atau drum uap yang dirancang untuk mendinginkan uap superheated, untuk memasok peralatan bantu yang tidak perlu, atau mungkin akan rusak oleh, uap kering.

15. GARIS INJEKSI KIMIA 

                   Sambungan untuk menambahkan bahan kimia untuk mengendalikan air umpan pH.

GELOMBANG MEKANIK

 GELOMBANG MEKANIK

1. Gelombang Berjalan

2. Gelombang Stasioner

3. Gelombang pada Senar

4. Gelombang pada Pipa Organa

5. Pelayangan Bunyi

6. Efek Doppler

KAVITASI

  KAVITASI

    Kavitasi adalah pembentukan gelembung uap dalam air yang mengalir melalui turbin hidrolik. Kavitasi terjadi ketika tekanan statis air turun di bawah tekanan uapnya.

Kavitasi paling mungkin terjadi di fast moving blades of the turbines dan di exit region of the turbines.

1. Penyebab Kavitasi 

    Air masuk ke turbin hidrolik pada tekanan tinggi, tekanan ini merupakan kombinasi dari tekanan statis dan dinamis. Tekanan dinamis air didapatkan dari kecepatan aliran, sedangkan tekanan statis adalah tekanan fluida yang sebenarnya (misalnya akibat perbedaan head).

    Aliran pada fast moving blades of the turbines menyebabkan local dinamik pressure meningkat karena action pada blades yang berdampak pada penurunan tekanan statis. Penurunan tekanan statis sampai dibawah tekanan uapnya ini menyebabkan terbentuknya gelembung-gelembung data sebagai akibat dari perubahan fase cair-gas.

    Penurunan tekanan (pressure head) semakin besar terjadi di exit region of the turbines, yang juga berpotensi menyebabkan timbulnya gelembung udara.

2. Efek Merugikan Dari Kavitasi

    Pembentukan gelembung uap (kavitasi) sebenarnya bukanlah masalah besar, namun pecahnya gelembung tersebut akan menghasilkan gelombang tekanan dengan frekuensi sangat tinggi yang dapat menyebabkan kerusakan pada mesin. 

    Gelembung yang pecah didekat permukaan mesin yang merusak dan menyebabkan erosi pada permukaan disebut sebagai erosi kavitasi.

    Pecahnya gelembung kecil lebih menimbulkan frekuensi yang lebih besar dibandingankan dengan gelembung yang besar. Sehingga, gelembung kecil lebih merugikan di mesin hidrolik.

    Gelembung kecil mungkin lebih merugikan tubuh mesin hidrolik tetapi mereka tidak menyebabkan penurunan yang signifikan dalam hal efisiensi mesin.

    Gelembung ini dapat menyebabkan penurunan pada tekanan statis. Timbulnya gelembung besar akan mengganggu aliran sehingga dapat mengurangi kinerja mesin. Kavitasi merupakan faktor penting untuk dipertimbangkan saat merancang Turbin hidrolik.

3. Pencegahan Kavitasi

    Untuk menghindari kavitasi parameter operasi Hidrolik Turbin harus diatur sedemikian rupa sehingga pada setiap titik tekanan statis aliran tidak berada di bawah tekanan uap cairan.

    Parameter yang harus diperhatikan untuk mengontrol kavitasi adalah head tekanan, laju aliran dan tekanan keluar air. Parameter kontrol kavitasi turbin hidrolik dapat diperoleh dengan melakukan tes pada model turbin.

    Flow separation di exit turbin dalam draft tube menyebabkan getaran yang dapat merusak draft tube. Untuk meredam getaran atau menstabilkan aliran udara dimasukkan dalam draft tube.

Prinsip Kerja Motor Bakar

Prinsip Kerja Motor Bakar

  Motor bakar torak menggunakan beberapa silinder yang didalamnya terdapat torak yang bergerak translasi bolak-balik (reciprocating engine). Didalam silinder itulah terjadi pembakaran antara bahan bakar dengan oksigen dari udara. Gas pembakaran yang dihasilkan oleh proses tersebut mampu menggerakkan torak yang dihubungkan dengan poros engkol oleh batang penghubung (batang penggerak). Gerak translasi torak tadi menyebabkan gerak rotasi pada poros engkol dan sebaliknya. Berdasarkan langkah kerjanya, motor bakar torak dibedakan menjadi motor bakar 4 langkah dan motor bakar dua langkah.

1. Motor Bakar 4 Langkah

    Pada motor bakar 4 langkah, setiap 1 siklus kerja memerlukan 4     kali langkah torak atau 2 kali putaran poros engkol, yaitu:

  Langkah Isap (Suction Stroke) Torak bergerak dari posisi TMA(titik mati atas) ke TMB (titik mati bawah), dengan katup KI (katup isap) terbuka dan katup KB (katup buang) tertutup. Karena gerakan torak tersebut maka campuran udara dengan bahan bakar   pada motor bensin atau udara saja pada motor diesel akan terhisap   masuk ke dalam ruang bakar. Langkah Kompresi (Compression Stroke) Torak bergerak dari posisi TMB ke TMA dengan KI dan KB tertutup.Sehingga terjadi proses kompresi yang mengakibatkan  tekanan dan temperatur di     silinder naik.

    Langkah Ekspansi (Expansion Stroke) Sebelum posisi torak mencapai TMA pada langkah kompresi, pada motor bensin busi dinyalakan, atau pada motor diesel bahan bakar disemprotkan ke dalam ruang bakar sehingga terjadi proses pembakaran. Akibatnya tekanan dan temperatur di ruang bakar naik lebih tinggi. Sehingga torak mampu melakukan langkah kerja atau langkah ekspansi. Langkah kerja dimulai dari posisi torak pada TMA dan berakhir pada posisi TMB saat KB mulai terbuka pada langkah buang. Langkah ekspansi pada proses ini sering disebut dengan power stroke atau langkah kerja.

      Langkah Buang

Torak bergerak dari posisi TMB ke TMA dengan KI dan KB terbuka. Sehingga gas hasil pembakaran terbuang ke atmosfer.

Skema masing masing langkah gerakan torak di dalam silinder motor bakar 4 langkah tersebut ditunjukkan dalam gambar berikut.

2. Motor Bakar 2 Langkah

    Pada motor bakar 2 langkah, setiap satu siklus kerja memerlukan dua kali langkah torak atau satu kali putaran poros engkol. Motor bakar 2 langkah juga tidak memiliki katup isap (KI) atau katup buang (KB), dan digantikan oleh lubang isap dan lubang buang yang dibuat pada sisi-sisi silinder (cylinder liner). Secara teoritis, pada berat dan displacement yang sama, motor bakar 2 langkah menghasilkan daya sekitar dua kali lipat dari motor bakar 4 langkah, tetapi pada kenyataanya tidak demikian karena efisiensinya lebih rendah akibat pembuangan gas buang yang tidak kompit dan pembuangan sebagian bahan bakar bersama gas buang akibat panggunaan sistem lubang. Tetapi melihat konstruksinya yang lebih simpel dan murah serta memiliki rasio daya – berat dan daya – volume yang tinggi maka motor bakar 2 langkah cocok untuk sepeda motor dan alat-alat pemotong.

Dua langkah kerja motor bakar 2 langkah tersebut dijelaskan sebagai berikut :

a. Langkah Torak dari TMA ke TMB

  Sebelum torak mencapai TMA, busi dinyalakan pada motor bensin (atau bahan bakar dikompresikan pada motor diesel) sehingga terjadi proses pembakaran, karena proses ini torak terdorong dari TMA menuju TMB, langkah ini merupakan langkah kerja dari motor bakar 2 langkah. Saat menuju TMB, piston lebih dulu membuka lubang buang sehingga gas sisa pembakaran terbuang , setelah itu dengan gerakan piston yang menuju TMB, lubang isap terbuka, dan campuran udara bahan bakar pada motor bensin atau udara pada motor diesel akan masuk ke dalam silinder.

b. Langkah Torak dari TMB ke TMA

   Setelah torak mencapai TMB maka torak kembali menuju TMA. Dengan gerakan ini, sebagian gas sisa yang belum  terbuang akan didorong keluar sepenuhnya. Selain itu, gerakan piston yang turun menuju TMA menyebabkan terjadinya kompresi yang kemudian akan dilanjutkan dengan pembakaran setelah lubang isap tertutup oleh torak.

Skema masing-masing langkah gerakan torak di dalam silinder motor bakar 2 langkah tersebut ditunjukkan dalam gambar berikut.

Pengertian Motor Bakar

Pengertian Motor Bakar

    Motor bakar adalah mesin kalor atau mesin konversi energi yang 
mengubah energi kimia bahan bakar menjadi energi mekanik berupa kerja. Pada dasarnya mesin kalor (Heat Engine) dikategorikan menjadi dua (2), yaitu:

a. External Combustion Engine

       Yaitu hasil dari pembakaran udara dan bahan bakar 

    memindahkan panas ke fluida kerja pada siklus. Dimana energi

    diberikan pada fluida kerja dari sumber luar seperti furnace,

    geothermal, reaktor nuklir, atau energi surya. Contoh mesin yang

    termasuk External Combustion Engine adalah turbin uap.

b. Internal Combustion Engine

       Dimana energi didapat dari pembakaran bahan bakar didalam 
    batas sistem sehingga gas pembakaran yang terjadi sekaligus 
    berfungsi sebagai fluida kerja. Contoh Internal Combustion 
    Engine adalah Motor Bakar torak dan sistem turbin gas. Jadi 
    motor bakar torak termasuk jenis Internal Combustion Engine.