Nama Mahasiswa : HAYKEL FIBRA PRABOWO NRP : Dosen Pembimbing : Dr. Eng. Ir. PRABOWO, M.Eng

Transkripsi

1 PERANCANGAN DAN STUDI NUMERIK VARIASI ARAH ALIRAN COUNTERFLOW DAN CROSSFLOW TERHADAP PERPINDAHAN PANAS DAN MASSA PADA INDUCED DRAFT COOLING TOWER UNTUK SISTEM ORGANIC RANKINE CYCLE Nama Mahasiswa : HAYKEL FIBRA PRABOWO NRP : Dosen Pembimbing : Dr. Eng. Ir. PRABOWO, M.Eng

2 Skema Sistem ORC T-s Diagram ORC Merancang dan mensimulasikan INDUCED DRAFT COOLING TOWER

3 TIPE TIPE INDUCED DRAFT COOLING TOWER Crossflow Counterflow

4 TUJUAN 1. Mendapatkan geometri induced draft cooling tower dengan berdasarkan analisa thermodinamika untuk sistem Organic Rankine Cycle 2. Mengetahui variasi arah aliran counterflow dan crossflow terhadap perpindahan panas dan massa pada cooling tower tipe induced draft counter flow untuk sistem Organic Rankine Cycle

5 BATASAN MASALAH 1.Perpindahan massa pada simulasi numerik dimodelkan dengan species transport. 2. Species mass fraction didefinisikan sebagai relative humidity. 3. Perencanaan hanya difokuskan pada geometri induced draft cooling tower, tidak melakukan perencanaan drift eliminator, packing, louver dan sistem perpipaan. 4. Daerah simulasi difokuskan pada rain zone

6 PENELITIAN TERDAHULU Alok, dkk APLIKASI CFD PADA NATURAL DRAFT COOLING TIWER Investigasi Karakteristik Properties Thermodinamika sepanjang Ketinggian Cooling Tower

7 PENELITIAN TERDAHULU Rafat, dkk SIMULASI CFD PADA NATURAL DRAFT COOLING TOWER Proses Pendinginan Dengan Variasi Kecepatan Angin 7.5 m/s

8 PENELITIAN TERDAHULU Anjar Yoharko PERANCANGAN INDUCED DRAFT COOLING TOWER DI PLTGU GRESIK Perancangan meliputi geometri cooling tower, louver, drift eliminator, Fan dan Sistem Distribusi Air.

9 Prinsip Perpindahan panas dan Massa DASAR TEORI q 0 = q s + q L Balans Energi Balans Massa

10 INDUCED DRAFT COOLING TOWER RANCANGAN Kerja Cooling Tower T m w

11 LUASAN PENAMPANG COOLING TOWER BEBAN PANAS COOLING TOWER Water concentration chart Q condenser = watt A = L L' mw = 5.7 kg/s A = ft 2 atau 3.35 m 2 l = 1.83 meter

12 TINGGI COOLING TOWER T h ha T(rata2) hi hi - ha 1/(hsa - ha) T udara masuk Y1 Y2 Y3 T udara keluar Y4 mw h = h0 +. c p. T m u h 0 + h h a = 2 = tinggi = KaV. ' L' x L' Ka' Tinggi = 1.9 meter

13 ANALISA MAKE UP WATER dan RESIRKULASI Make Up Water Evaporasi Blowdown E = ( ω ωin ) B = W m a out E πc 1 E = 0.436% B = 0.218% Total 0.073xtinggi Re s = 1+ (0.004xtinggi) Re s = 0.462% M = 0.654%

14 METODOLOGI SIMULASI Skema Instalasi Cooling Tower Domain Model SIMPLIFIKASI MODEL

15 LAJU ALIR MASSA UDARA dan PERHITUNGAN JUMLAH BUTIRAN AIR m a mair = ω out.h m w,in g,out = 2.54 kg / s.h f,in -ω.h in - m g,in w,out + h.h f,out a,out h a,in EM 1 t = 0.62 sekon 3 V = Qxt = n = V V butir m Mass flow rate air diwakilkan oleh 1/10 dari jumlah total n= 675 butir air EM 2

16 DOMAIN INDUCED DRAFT COOLING TOWER Boundary Condition Inlet Outlet Wall Water Keterangan Tipe : Velocity Inlet, Temperatur : K Kecepatan : (arah sumbu-x) Tipe : Outflow Tipe : Wall Tipe : Wall, Temperatur : K

17 DOMAIN INDUCED DRAFT COOLING TOWER Boundary Condition Inlet Outlet Wall Water Keterangan Tipe : Velocity InletT, emperatur : K Kecepatan : (arah sumbu-x) Tipe : Outflow Tipe : Wall Tipe : Wall, Temperatur : K

18 KONTUR KECEPATAN CROSS FLOW COUNTER FLOW 1. Pada counter flow, udara menjangkau hampir seluruh bagian cooling tower. 2. Rata rata kecepatan counter flow pada sisi outlet lebih tinggi daripada crossflow

19 KONTUR TEMPERATUR CROSS FLOW COUNTER FLOW 1. Rata rata temperatur counter flow pada sisi outlet lebih tinggi daripada crossflow 2. Pada crossflow, rata rata temperatur tertinggi berada di bag tengah cooling tower

20 KONTUR KELEMBABAN RELATIF CROSS FLOW COUNTER FLOW 1. Rata rata kelembaban relatif counter flow pada sisi outlet lebih tinggi daripada crossflow 2. Sepanjang garis tengah pada variasi crossflow, memiliki kelembaban tinggi

21 GRAFIK FUNGSI POSISI (y) Kelembaban Relatif 306 Temperatur ketinggian(m) Counter flow Cross flow ketinggian(m) 1. Pada grafik kelembaban relatif maupun temperatur, gradien counter flow berubah ubah, mendekati pola parabol 2. Pada grafik kelembaban relatif maupun temperatur pada cross flow, terjadi fluktuasi sepanjang elevasi cooling tower

22 DISTRIBUSI TEMPERATUR DAN KELEMBABAN RELATIF SEPANJANG OUTLET 1. Terjadi fluktuasi kenaikan nilai temperatur maupun kelembaban relatif karena pengaruh keacakan butiran air 2. Rata rata temperatur dan kelembaban realtif counterflow lebih tinggi daripada crossflow.

23 ANALISA BAGAN PSIKOMETRIK Counter flow Cross flow 1. Terjadi perpindahan panas sensibel dan laten dengan ditunjukkannya arah garis kerja udara ke kanan atas 2. Kelembaban relatif pada counterflow lebih besar daripada crossflow

24 KESIMPULAN 1. Range Temperatur air cooling tower memperahuhi dimensi tinggi cooling tower 2. Laju alir massa air cooling tower mempengaruh dimensi luasan cooling tower 3. Terjadi perpindahan panas sensibel dan laten yang menyebabkan garis kerja udara menuju kanan atas dan pada sisi keluaran, udara keluar mendekati jenuh. 4. Variasi arah aliran counter maupun cross flow tidak memberikan perbedaan yang signifikan pada sisi keluaran cooling tower, baik temperatur maupun kelembaban relatif.