Uap Superpanas dan Diagram Fasa Uap

Uap Superheated

Ketika uap jenuh yang dihasilkan dalam ketel uap melewati permukaan transfer panas, maka suhunya akan mulai meningkat di atas titik evaporasi atau jenuh.
Uap disebut superheated jika suhunya lebih tinggi dari suhu jenuhnya. Derajat superheat secara langsung terkait dengan suhu uap yang dipanaskan di atas suhu jenuh.

Superheat hanya dapat diberikan kepada uap jenuh dan bukan kepada uap yang mengandung kelembaban. Untuk mencapai superheat, uap jenuh harus melewati penukar panas lainnya. Penukar panas ini untuk superheating disebut penukar panas sekunder dalam ketel. Gas flue panas yang keluar dari ketel dianggap sebagai cara terbaik untuk memanaskan uap jenuh.

Uap superheated digunakan dalam pembangkit listrik tenaga uap untuk menghasilkan tenaga listrik. Dalam turbin uap, uap superheated masuk di satu ujung dan keluar dari ujung lainnya ke kondensor (mungkin bertipe pendingin air atau udara). Perbedaan energi uap superheated antara inlet dan outlet turbin menyebabkan rotor turbin berputar. Terjadi penurunan energi uap secara bertahap saat melewati rotor turbin.

Oleh karena itu, sangat penting untuk memiliki superheat yang cukup pada inlet turbin, agar menghindari kondensasi uap basah pada bagian akhir rotor turbin.

Secara dasar, rotor turbin uap memiliki beberapa tahap, dan uap harus melewati setiap tahap sebelum mencapai kondensor. Jadi, jika superheat yang cukup tidak diberikan pada uap di inlet turbin, maka uap mungkin menjadi jenuh saat mencapai tahap-tahap akhir rotor dan kemudian menjadi lebih basah saat melewati setiap tahap selanjutnya.

Uap basah di ujung belakang rotor sangat berbahaya karena dapat menyebabkan Water Hammer dan erosi parah pada tahap-tahap akhir bilah turbin. Untuk mengatasi masalah ini, disarankan untuk merancang parameter uap inlet turbin sedemikian rupa sehingga uap superheated memasuki inlet turbin dan desain exhaust turbin sesuai dengan parameter uap mendekati kondisi jenuh.

Salah satu alasan utama penggunaan uap superheated dalam turbin uap adalah peningkatan signifikan dalam efisiensi termal siklus.

Efisiensi mesin panas dapat ditemukan dengan menggunakan:

Efisiensi Siklus Carnot: Rasio perbedaan suhu antara inlet dan outlet dibandingkan dengan suhu inlet.

Efisiensi Siklus Rankine: Rasio energi panas di inlet dan outlet turbin dibandingkan dengan total energi panas yang diambil dari uap.
2. Contoh perhitungan Efisiensi Siklus Carnot dan Efisiensi Siklus Rankine.
Dijelaskan melalui contoh:
Sebuah turbin diberi uap superheated pada 96 bar pada 490oC. Ujung keluarnya pada 0.09 bar dan 12% basah.
Suhu uap jenuh adalah : 43.7oC
Tentukan dan bandingkan Efisiensi Siklus Carnot dan Siklus Rankine.
Prosedur untuk menentukan efisiensi Siklus Carnot :

Prosedur untuk menentukan efisiensi Siklus Rankine :
Di mana,

Pan