Studi Numerik Pengaruh Temperatur Dinding Terhadap Peristiwa Kondensasi Pada Pipa Horizontal Kondensor ORC 1 KW

Abstract

Pembangkit listrik tenaga panas bumi (geotermal) banyak diminati dan dikembangkan akhir-akhir ini dikarenakan sumber energinya sangat berlimpah, dapat dipakai untuk waktu yang sangat panjang dan prosesnya berkelanjutan. Indonesia memiliki ± 40% sumber daya alam panas bumi berpotensi dari seluruh dunia. Total potensi energi panas bumi indonesia berkisar 29215 GWe. Energi panas bumi di Indonesia dibagi menjadi 3 kategori berdasarkan temperatur yang dapat dihasilkan antara lain: Tinggi (>225℃), sedang (125℃ - 225℃), dan rendah (<125℃). Sampai saat ini, hanya energi geotermal kategori tinggi yang dikembangkan oleh para investor. Sedangkan untuk panas bumi kategori rendah dan sedang kurang diminati karena kemampuan panasnya yang dianggap rendah (low heat energy). Dan salah satu sistem pembangkit yang dapat menggunakan energi panas rendah ini adalah Organic Rankine Cycle (ORC). Air cooled condenser merupakan salah satu komponen pada pembangkin listrik tenaga uap yang menggunakan siklus Rankine untuk mengubah energi panas menjadi energi listrik. Fungsi dari kondensor adalah untuk mengubah uap yang keluar dari turbin menjadi fasa cairan yang kemudian dialirkan menuju pompa. Dua hal yang mempengaruhi performa kondensor yaitu konfigurasi susunan tube dan kecepatan aliran. Analisa performa kondenser dapat di lakukan dengan menggunakan metode CFD (Computational Fluid Dynamics) yang merupakan salah satu cara mudah untuk menyelesaikan suatu persamaan-persamaan yang berkaitan dengan dinamika fluida menggunakan komputer. Dalam penelitian ini dilakukan simulasi Air cooled Condenser dengan perbedaan temperatur dinding dari 25 ºC, 30 ºC dan 35 ºC. Simulasi dilakukan dengan menggunakan Perangkat lunak SOLID WORKS. Untuk pemodelan geometri, ANSYS MESHING untuk pembuatan mesh dan ANSYS FLUENT 19.2 untuk simulasi aliran fluida. Simulasi di lakukan pada kondisi tekanan 2.4 bar dan temperatur saturasi 59 ºC.Temperatur uap masuk yang di gunakan adalah 60ºC dan suhu pada permukaan pipa konstan dan homogen pada suhu 30 ºC. Material tube yang di gunakan adalah aluminium. Untuk mendapatkan hasil yang baik, terlebih dahulu dilakukan grid independency test sehingga diperoleh kerapatan mesh yang optimal. Data yang akan dianalisa berupa data kualitatif dan kuantitatif. Data kualitatif berupa gambar kontur kecepatan, liquid volume fraction dan vector kecepatan di sekitar tube. Data kuantitatif berupa grafik distribusi kecepatan radial di sekeliling tube, heat transfer rate, dan condensation rate. ================================================================================================ Geothermal power plants (geothermal) are in great demand and developed lately because the energy sources are very abundant, can be used for a very long time and the process is sustainable. Indonesia has ± 40% of potential geothermal natural resources from all over the world. Indonesia's total geothermal energy potential is around 29215 GWe. Geothermal energy in Indonesia is divided into 3 categories based on the temperature that can be generated, including: High (>225°C), medium (125°C - 225°C), and low (<125°C). To date, only high category geothermal energy has been developed by investors. Meanwhile, for low and medium categories of geothermal, it is less desirable because of its low heat energy. And one of the generating systems that can use this low heat energy is the Organic Rankine Cycle (ORC). Air cooled condenser is one of the components in a steam power plant that uses the Rankine cycle to convert heat energy into electrical energy. The function of the condenser is to convert the steam coming out of the turbine into a liquid phase which is then flowed to the pump. Two things that affect the performance of the condenser are the configuration of the tube arrangement and the flow rate. Condenser performance analysis can be done using the CFD (Computational Fluid Dynamics) method which is an easy way to solve equations related to fluid dynamics using a computer. In this study, simulations of Air cooled Condenser were carried out with wall temperature differences of 25 C, 30 C and 35 C. Simulations were carried out using SOLID WORKS software. For geometry modeling, ANSYS MESHING for mesh creation and ANSYS FLUENT 19.2 for fluid flow simulation. The simulation was carried out at a pressure of 2.4 bar and a saturation temperature of 59 C. The inlet steam temperature used was 60 C and the temperature on the pipe surface was constant and homogeneous at 30 C. The tube material used is aluminum. To get good results, first a grid independence test is carried out so that the optimal mesh density is obtained. The data to be analyzed are in the form of qualitative and quantitative data. Qualitative data in the form of velocity contour images, liquid volume fraction and velocity vectors around the tube. Quantitative data in the form of a graph of the distribution of radial velocity around the tube, heat transfer rate, and condensation rat

    Similar works

    Full text

    thumbnail-image

    Available Versions