BAB I PENDAHULUAN. Universitas Sumatera Utara

dokumen-dokumen yang mirip
ANALISA PERFORMANSI TURBIN UAP KAPASITAS 800 KW TEKANAN 20 BAR PUTARAN 5000 RPM DIPABRIK KELAPA SAWIT

SIMULASI NUMERIK ALIRAN FLUIDA PADA TINGKAT PERTAMA TURBIN UAP MENGGUNAKAN CFD FLUENT

BAB I PENDAHULUAN. Desain yang baik dari sebuah airfoil sangatlah perlu dilakukan, dengan tujuan untuk meningkatkan unjuk kerja airfoil

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN. Tabel 1.1 Besaran dan peningkatan rata-rata konsumsi bahan bakar dunia (IEA, 2014)

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

BAB IV PROSES SIMULASI

SIMULASI NUMERIK ALIRAN FLUIDA PADA TINGKAT PERTAMA KOMPRESOR DALAM INSTALASI TURBIN GAS DENGAN DAYA 141,9MW MENGGUNAKAN CFD FLUENT 6.3.

STUDI NUMERIK : MODIFIKASI BODI NOGOGENI PROTOTYPE PROJECT GUNA MEREDUKSI GAYA HAMBAT

BAB I PENDAHULUAN. kemampuan yang memadai untuk melayani proses yang berlangsung di dalamnya.

BAB I PENDAHULUAN. proses kemajuan dan kemunduran suatu perusahaan, artinya meningkatkan

SIMULASI NUMERIK ALIRAN 3D UNTUK KONDISI QUASI STEADY DAN UNSTEADY PADA TURBIN UAP AKSIAL

BAB I PENDAHULUAN. mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi kinerja kendaraan. truk dengan penambahan pada bagian atap kabin truk berupa

ANALISA PENGARUH LAJU ALIRAN PARTIKEL PADAT TERHADAP SUDU-SUDU TURBIN REAKSI PADA SISTEM PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP MENGGUNAKAN CFD

ANALISA PERFORMANSI TURBIN UAP KAPASITAS 60 MW DI PLTU PEMBANGKITAN LISTRIK SEKTOR BELAWAN

FakultasTeknologi Industri Institut Teknologi Nepuluh Nopember. Oleh M. A ad Mushoddaq NRP : Dosen Pembimbing Dr. Ir.

TUGAS SARJANA Diajukan untuk Memenuhi Sebagian dari Syarat-syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik Industri. Oleh: LIBER SIBARANI NIM:

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang. Dalam perkembanggan dalam kedirgantaraan banyak. kasus yang menyebabkan pesawat terbang tidak efisien

ANALISA BAHAN BAKAR KETEL UAP PIPA AIR KAPASITAS 20 TON UAP/JAM PADA PTPN II PKS PAGAR MERBAU

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2010

BAB III METODOLOGI PENELITIAN Prosedur Penggunaan Software Ansys FLUENT 15.0

I. PENDAHULUAN. perkebunan kelapa sawit Indonesia hingga tahun 2012 mencapai 9,074,621 Ha.

Penelitian Numerik Turbin Angin Darrieus dengan Variasi Jumlah Sudu dan Kecepatan Angin

ANALISIS CASING TURBIN KAPLAN MENGGUNAKAN SOFTWARE COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS/CFD FLUENT

STUDI NUMERIK PENGARUH GEOMETRI DAN DESAIN DIFFUSER UNTUK PENINGKATAN KINERJA DAWT (DIFFUSER AUGMENTED WIND TURBINE)

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

PERANCANGAN BILAH TURBIN PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA ANGIN (PLT-ANGIN) KAPASITAS 100 KW MENGGUNAKAN STUDI AERODINAMIKA

BAB I PENDAHULUAN. Turbin uap berfungsi untuk mengubah energi panas yang terkandung. menghasilkan putaran (energi mekanik).

I. PENDAHULUAN. kebutuhannya demikian juga perkembangannya, bukan hanya untuk kebutuhan

BAB V HASIL DAN ANALISIS

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB I PENDAHULUAN. mobil dan alat transportasi lainnya disebabkan adanya gerakan. relatif dari udara disepanjang bentuk body kendaraan.

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

(Studi Kasus PT. EMP Unit Bisnis Malacca Strait) Dosen Pembimbing Bambang Arip Dwiyantoro, ST. M.Sc. Ph.D. Oleh : Annis Khoiri Wibowo

TAKARIR. Computational Fluid Dynamic : Komputasi Aliran Fluida Dinamik. : Kerapatan udara : Padat atau pejal. : Memiliki jumlah sel tak terhingga

SIMULASI DUA DIMENSI KARAKTERISTIK ALIRAN PADA BLADE UNTUK DESAIN NOZZLE DAN BLADE TURBIN UAP TIPE IMPULS SATU TINGKAT

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

ANALISA PENGARUH POSISI KELUARAN NOSEL PRIMER TERHADAP PERFORMA STEAM EJECTOR MENGGUNAKAN CFD

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 2, No. 1, (2013) ISSN: ( Print) B-26

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang. Sub sektor perkebunan merupakan salah satu sub sektor dari sektor

BAB II TINJAUN PUSTAKA DAN DASAR TEORI

Perhitungan Daya Turbin Uap Dan Generator

BAB I PENDAHULUAN. Pada dasarnya semua fenomena aerodinamis yang terjadi pada. kendaraan mobil disebabkan adanya gerakan relative dari udara

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang

oleh : Ahmad Nurdian Syah NRP Dosen Pembimbing : Vivien Suphandani Djanali, S.T., ME., Ph.D

BAB I PENDAHULUAN. aerodinamika pesawat terbang adalah mengenai airfoil sayap. pesawat. Fenomena pada airfoil yaitu adanya gerakan fluida yang

BAB I PENDAHULUAN BAB I PENDAHULUAN

ANALISA EFISIENSI KETEL UAP PIPA AIR KAPASITAS 20 TON/JAM TEKANAN KERJA 20 BAR DI PABRIK KELAPA SAWIT

BAB I PENDAHULUAN. energi tanpa mengeluarkan biaya yang relatif banyak dibanding dengan

BAB I PENDAHULUAN. bagian yang kecil sampai bagian yang besar sebelum semua. bagian tersebut dirangkai menjadi sebuah pesawat.

BAB 1 PENDAHULUAN ANALISA KARAKTERISTIK ALIRAN DINGIN (COLD FLOW) DI GAS BURNER SITEM GASIFIKASI DENGAN METODE COMPUTATIONAL FLUID DYNAMIC (CFD)

Kaji Numerik Optimasi Kinerja Rotor Savonius Dua Bilah dan Tiga Bilah

BAB I PENDAHULUAN. mendirikan beberapa pembangkit listrik, terutama pembangkit listrik dengan

BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG

INVESTIGASI KARAKTERISTIK PERPINDAHAN PANAS PADA DESAIN HELICAL BAFFLE PENUKAR PANAS TIPE SHELL AND TUBE BERBASIS COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS (CFD)

ROTASI Volume 8 Nomor 1 Januari

SD kelas 4 - BAHASA INDONESIA BAB 1. INDAHNYA KEBERSAMAANLatihan Soal 1.1

NASKAH PUBLIKASI KARYA ILMIAH

Tenaga Uap (PLTU). Salah satu jenis pembangkit PLTU yang menjadi. pemerintah untuk mengatasi defisit energi listrik khususnya di Sumatera Utara.

2015 PARTISIPASI MASYARAKAT DALAM PEMANFAATAN LIMBAH PADAT PERKEBUNAN KELAPA SAWIT

SIDANG TUGAS AKHIR KONVERSI ENERGI

STUDI NUMERIK VARIASI INLET DUCT PADA HEAT RECOVERY STEAM GENERATOR

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah. Otomasi adalah penggunaan berbagai sistem kontrol untuk peralatan operasi seperti

BAB II DASAR TEORI Pendahuluan. 2.2 Turbin [6,7,]

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 7, No. 7, (2014) 1-6 1

TUGAS AKHIR. Disusun Sebagai Syarat Untuk Mencapai Gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta

Abstrak. Kata kunci : Turbin uap Dresser Rand, back pressure vessel (bpv), rebusan (sterilizer), ketel uap (boiller).

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 1, No. 1 (Sept, 2012) ISSN: B-38

Jurnal e-dinamis, Volume 3, No.3 Desember 2012 ISSN

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

BAB I PENDAHULUAN. halaman belakang untuk memenuhi berbagai kenyamanan bagi para. penghuninya, terutama kenyamanan thermal. Keberadaan space halaman

BAB I PENDAHULUAN. pembangkit listrik yang sedang dikembangkan di Indonesia dikarenakan sumbernya yang

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL... LEMBAR PENGESAHAN PEMBIMBING... LEMBAR PENGESAHAN DOSEN PENGUJI... PERSEMBAHAN... MOTTO... KATA PENGANTAR...

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1.Latar Belakang

BAB 1 PENDAHULUAN. Universitas Indonesia

JURNAL TEKNIK POMITS Vol. 3, No. 2, (2014) ISSN: ( Print) B-192

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

ANALISIS KOEFISIEN DRAG PADA MOBIL HEMAT ENERGI "MESIN USU" DENGAN MENGGUNAKAN PERANGKAT LUNAK CFD

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

SIMULASI PENGARUH NPSH TERHADAP TERBENTUKNYA KAVITASI PADA POMPA SENTRIFUGAL DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM KOMPUTER COMPUTATIONAL FLUID DYANAMIC FLUENT

BAB I PENDAHULUAN. suatu peralatan yang dapat mempermudah pekerjaan teknik pengontrolan besaran.

SIMULASI PENGUJIAN PRESTASI SUDU TURBIN ANGIN

SISTEM PERENCANAAN DAN PERANCANGAN TURBIN ANGIN SUMBU VERTIKAL SAVONIUS DENGAN BLADE TIPE L

JURNAL TEKNIK ITS Vol. 5 No. 2 (2016) ISSN: ( Print) B-673

Analisa Unjuk Kerja Heat Recovery Steam Generator (HRSG) dengan Menggunakan Pendekatan Porous Media di PLTGU Jawa Timur

Turbin Angin Poros Vertikal Sebagai Alternatif Energi Lampu Penerangan Jalan Umum (PJU)

Deni Rafli 1, Mulfi Hazwi 2. Universitas Sumatera Utara (USU) Jl. Almamater, Kampus USU Medan INDONESIA

Ardiansyah Lubis NIM. :

STUDI NUMERIK VARIASI TURBULENSI MODEL PADA ALIRAN FLUIDA MELEWATI SILINDER TUNGGAL YANG DIPANASKAN (HEATED CYLINDER)

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Studi Gaya Drag dan Lift pada Blade Profile NACA 0018 Turbin Arus Laut Sumbu Vertikal

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang (K. Chunnanond S. Aphornratana, 2003)

BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG

BAB I PENDAHULUAN. dihasilkan oleh perusahaan. Bahan baku suatu perusahaan industri dapat

BAB 1 PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Masalah

Transkripsi:

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Kebutuhan terhadap energi merupakan hal mendasar yang dibutuhkan dalam usaha meningkatkan taraf hidup masyarakat. Seiring dengan meningkatnya taraf hidup serta kuantitas dari masyarakat, maka semakin meningkat juga kebutuhan akan energi. Pada saat ini kebutuhan energi berhubungan langsung dengan tingkat kehidupan masyarakat serta kemajuan industrisasi di suatu negara. Dalam hal ini, energi listrik yang menjadi salah satu bentuk energi yang paling banyak digunakan oleh masyarakat dalam kehidupan, karena energi listrik dapat dengan mudah dan efisien diubah ke bentuk energi yang lainnya. Industri pertanian belakangan ini berkembang pesat khususnya dalam proses produksi kelapa sawit. Dimana dalam proses pengolahan kelapa sawit menjadi minyak mentah atau CPO (Crude Palm Oil) dan PKO (Palm Kernel Oil) diperlukan energi listrik. Oleh karena itu, pada pabrik kelapa sawit (PKS) harus memiliki pembangkit listrik sendiri untuk memenuhi kebutuhan energi listrik dalam proses pengolahan. Mesin-mesin konversi energi yang dapat digunakan untuk menghasilkan energi listrik diantaranya yaitu turbin uap. Dimana turbin uap merupakan kelompok pesawat-pesawat konversi. Dengan mengubah energi potesial uap menjadi energi kinetik pada nosel (turbin impuls) dan sudu-sudu gerak (turbin reaksi) dan diubah menjadi energi mekanik pada poros turbin. Dan dengan bantuan roda gigi reduksi dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan. Tergantung dengan mekanisme yang digerakan, turbin uap dapat digunakan pada berbagai bidang industri, untuk transportasi, dan untuk pembangkit tenaga listrik. Pada Pabrik Pengolahan Inti Sawit (PPIS) / PKO (Palm Kernel Oil), unit instalasi tenaga uap (Steam Power Plant) sangat dibutuhkan sebagai sumber energi listrik, karena nantinya digunakan untuk menggerakkan mesin-mesin proses pengolahan. Dipilihnya instalasi ini, karena fluida kerja pada instalasi tenaga uap yaitu air sangat mudah diperoleh, sedangkan bahan bakar untuk menghasilkan uap seperti, serabut (fiber), cangkang (shell), tandan kosong (empty

bunch), juga mudah diperoleh karena merupakan limbah dari pengolahan sawit (CPO), dan harganya relatif murah dibanding bahan bakar fosil. Selain itu, instalasi ini mudah dan hemat biaya operasional dalam pembuatan dan penggunaannya, serta mudah dalam perawatannya. Pada unit instalasi tenaga uap pabrik pengolahan inti sawit, uap keluaran dari turbin tidak langsung dibuang ke udara bebas tetapi dimanfaatkan kembali untuk proses perebusan air di Boiler melalui proses kondensasi, sehingga siklus uap yang bekerja adalah siklus tertutup. Karena, uap seluruhnya digunakan untuk menggerakkan turbin, sehingga dapat menghasilkan daya listrik yang cukup besar, dimana nantinya daya listrik tersebut digunakan untuk menggerakkan mesinmesin dalam proses pengolahan inti sawit. Dari pemaparan di atas jelas bahwa sistem pembangkit tenaga uap adalah suatu hal yang sangat vital dalam proses produksi CPO dan PKO dari kelapa sawit. Di dalam sistem ini, turbin adalah salah satu alat yang sangat mempengaruhi kinerja dari keseluruhan sistem. Berdasarkan fakta ini, pengujian dan analisa kinerja suatu turbin uap dapat memberikan pertimbangan untuk membantu peningkatan kinerja dan efisiensi turbin secara khusus dan sistem pembangkit secara umum. Pengujian dan analisa kinerja suatu turbin uap dapat dilakukan dengan dua cara yaitu cara experiment dan cara numerik. Akhir-akhir ini, kedua istilah ini masing-masing lebih dikenal dengan istilah Experimental Fluid Dynamics (EFD) dan Computational Fluid Dynamics (CFD). Dalam hal ini penggunaan alat bantu berupa progam (software) komputer dalam proses penganalisaan kinerja sistem turbin uap dapat membantu dalam peningkatan kinerja dan efisiensi dari turbin uap tersebut. Salah satu progam yang digunakan adalah CFD FLUENT, karena program ini merupakan program CFD (Computational Fluid Dynamic) yaitu program Komputasi Aliran Fluida Dinamik yang dapat dengan mudah menganalisa dan mensimulasikan aliran fluida yang bekerja pada turbin secara numerik dengan menyelesaikan persamaan Navier Stokes.

1.2 Batasan Masalah Dalam penelitian ini akan dibahas tentang studi numerik aliran fluida pada sudu tingkat pertama turbin uap pada unit instalasi tenaga uap yang menghasilkan daya output 3 MW, dan mensimulasikannya dengan menggunakan program CFD FLUENT. Dimana, data dan spesifikasi yang ditetapkan diperoleh dari pabrik pengolahan inti sawit di PTPN IV Kebun Pabatu. Adapun batasan masalah yang akan dibahas dalam penelitian ini meliputi : a. Sistem Distribusi Uap - Analisa kebutuhan uap pada turbin - Analisa aliran uap pada sudu tingkat pertama turbin uap. b. Analisa dalam bentuk simulasi CFD dengan menggunakan FLUENT. - Permodelan dan simulasi dilakukan untuk profil sudu di tingkat pertama dalam bentuk 2 D - Permodelan dan simulasi dilakukan untuk turbin tingkat pertama dengan dua tingkat kecepatan (Curtis) pada hubungan sudu pengarah (sudu stator) dan sudu gerak baris kedua (sudu rotor). Permodelan 2 D dilakukan dengan membuat 1 bilah stator dan 2 bilah rotor. Dan simulasi dilakukan untuk kondisi aliran steady. 1.3 Tujuan Adapun Tugas akhir ini adalah melakukan simulasi 2D aliran dalam turbin uap dengan menggunakan metode CFD, yang secara garis besar dapat dijelaskan sebagai berikut : - Mengkaji pengaruh parameter numerik pada profil sudu seperti vektor kecepatan aliran, kontur tekanan, dan model turbulensi terhadap akurasi solusi yang dihasilkan. - Melakukan studi parameter fisik aliran yaitu pengaruh hubungan aliran pada sudu stator dan sudu rotor. 1.4 Manfaat Dengan melakukan penelitian ini diharapkan dapat diambil beberapa manfaat diantaranya sebagai berikut :

1. Sebagai masukan atau informasi yang bermanfaat bagi perusahaan dalam menentukan atau memperhitungkan tingkat efisiensi penggunaan turbin uap sebagai mesin konversi energi penghasil daya listrik. 2. Diharapkan mampu sebagai alat ukur proses perencanaan produksi. 3. Menambah kepahaman ilmu pengetahuan tentang turbin uap dalam penerapan konsep sistem tenaga uap terhadap bidang-bidang industri. 1.5 Metodologi Penelitian Dalam metodologi penulisan skripsi ini menggunakan tahapan-tahapan sebagai berikut: a. Identifikasi b. Analisis sistem c. Simulasi sistem d. Analisis hasil Tahapan-tahapan yang digunakan pada metodologi ini menggunakan konsep tahapan yang berurutan dari atas ke bawah. Dimana hasil atau keluaran dari suatu tahap akan menjadi masukan bagi tahap selanjutnya. Berdasarkan batasan masalah yang telah ditetapkan, penulisan skripsi ini hanya sampai pada tahap simulasi aliran fluida. a. Identifikasi Tahap identifikasi dilakukan dengan melakukan pencarian data awal seperti spesifikasi turbin uap dan kondisi operasinya, serta penentuan nilai-nilai variabel yang diperlukan dalam melakukan perhitungan dan analisis masalah. b. Analisis sistem Tahap ini dilakukan untuk menganalisis kondisi kerja turbin uap, perhitungan geometri sudu dan aliran uap khususnya pada sudu tingkat pertama, berdasarkan kondisi operasi yang diperoleh. c. Simulasi sistem Tahap simulasi sistem meliputi proses sebagai berikut : - Pembuatan model geometri profil sudu dan domain sudu stator dan rotor beserta meshnya. Perangkat lunak yang digunakan untuk membuat model

adalah AutoCAD dan CATIA V5 sedangkan mesh dibuat dengan GAMBIT. Pembuatan model dilakukan dengan membuat geometri masing-masing sudu serta domain sudu stator dan rotor terlebih dahulu, batas-batas permukaan yang lain seperti inlet, outlet dan permukaan wall didefinisikan selanjutnya. Mesh dibuat di GAMBIT secara otomatis, dilakukan dengan pembuatan geometri face terlebih dahulu, kemudian dilanjutkan dengan penetuan jumlah dan distribusi titik yang membentuk mesh. - Simulasi dimulai dengan melakukan beberapa simulasi terhadap model profil sudu, hubungan (interface) sudu stator dan rotor dalam kondisi steady, dan beberapa model turbulensi. d. Analisis Hasil Melakukan analisis hasil yang didapatkan dari berbagai macam simulasi tersebut, yang meliputi analisis terhadap vektor ataupun kontur dari property fluida seperti kecepatan, tekanan, dan turbulent kinetic energy. Bagian ini adalah tahap post processing dimana hasil perhitungan ditampilkan dala bentuk yang lebih jelas dan mudah dipahami. Hal ini dapat dilakukan dengan membuat plot koefisien lift (Cl) dan koefisien drag (Cd) pada masing-masing profil sudu, serta pressure coefficient (Cp) dari property aliran pada bidang yang diinginkan.

Identifikasi Analisis Sistem Tidak Apakah varibel sesuai? Ya Simulasi Sistem Analisis Hasil Tidak sesuai sesuai Hasil (Post processing) Gambar 1.1 Diagram alir metode penelitian

1.6 Sistematika Penyajian Dalam tugas akhir ini disusun dengan sistematika pembahasan sebagai berikut: BAB I : Pendahuluan Pada bagian ini meliputi latar belakang, batasan masalah, tujuan, manfaat, metodologi pengerjaan, sistematika penyajian, dan kontribusi penelitian. BAB II : Tinjauan Pustaka Berisi teori tentang tinjauan umum instalasi tenaga uap, siklus tenaga uap, trubin uap, dimensi sudu, dan model matematis yang digunakan sebagai dasar analisis numerik. BAB III : CFD FLUENT dan Pendekatan Numerik Berisi tentang CFD secara lebih detail, pengenalan dan dtruktur program FLUENT, serta pendekatan numeri pada program CFD FLUENT yang digunakan sebagai dasar analisis. BAB IV : Analisa Tingkat Pertama Turbin Uap Berisi tentang analisa perhitungan sudu tingkat pertama (Curtis) dengan dua tingkat kecepatan, dan hasil perhitungan geometri masing-masing profil sudu. BAB V : Prosedur Simulasi Berisi tentang langkah-langkah pengerjaan yang dibagi dalam beberapa tahap dari awal sampai akhir serta studi kasus yang dilakukan. BAB VI : Hasil dan Anilis Hasil Simulasi Berisi hasil beserta analisis aliran fluida terhadap hasil-hasil yang didapatkan BAB VII : Kesimpulan dan Saran

1.7 Kontribusi Penelitian Penelitian ini dikontribusikan dalam bidang operasi riset pada sebuah perusahaan industri khususnya yang menggunakan turbin uap sebagai alat konversi energi yang menghasilkan energi listrik, yang nantinya diharapkan dapat menjadi alat ukur dalam meningkatkan efisiensi dan performansi turbin uap dan penggunaan daya listrik yang efektif dan efisien, serta unit instalasi pembangkit listrik yang ramah lingkungan.