ANALISA PERPINDAHAN PANAS PADA KONDENSER DENGAN KAPASITAS AIR PENDINGIN 179001 M 3 /JAM STAR ENERGY GEOTHERMAL WAYANG WINDU LIMITED LAPORAN TUGAS AKHIR Diajukan Untuk Memenuhii Sebagian Persyaratan n dalam Menyelesaikann Program Pendidikan Diploma III PROGRAM STUDI TEKNIK KONVERSI ENERGI E MEKANIK Oleh NOVA NOVI SITANGGANG NIM. 1105052087 JURUSAN TEKNIK MESIN POLITEK KNIK NEGERI MEDAN MEDAN 2014
KATA PENGANTAR Puji dan Syukur Penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang senantiasa melimpahkan curahan rahmat dan berkat-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini tepat pada waktunya. Laporan Tuga Akhir ini berjudul Analisa Perpindahan Panas pada Kondenser dengan Kapasitas Air Pendingin 17900 m 3 /jam Star Energy Geothermal Wayang Windu Limited. Tujuan dan maksud penyusunan Tugas Akhir ini untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan Pendidikan Diploma 3, Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan. Tugas Akhir ini disusun berdasarkan pengamatan Penulis pada STAR ENERGY GEOTHERMAL WAYANG WINDU LIMITED, PANGALENGAN, BANDUNG JAWA BARAT. Dalam mewujudkan Tugas Akhir ini, Penulis merasakan dan menyadari sepenuhnya dukungan dari berbagai pihak oleh karena itu dengan segala kerendahan hati, Penulis menyampaikan terima kasih kepada : 1. M. Syafruddin S.T., M.T., Direktur Politeknik Negeri Medan 2. Idham Kamil S.T., M.T., Ketua Jurusan Teknik Mesin Politenik Negeri Medan 3. Aulia Salman S.T., M.T., Sekretaris Jurusan Teknik Mesin Politeknik Negeri Medan 4. Ir Abdul Razak M.T., selaku ketua Program Studi Teknik Konversi Energi Politeknik Negeri Medan 5. Ir. Rufinus Nainggolan, M.T., Dosen pembimbing utama yang memberikan bimbingan dan petunjuk kepada Penulis 6. Ir. Hairanus Tarigan, M.T., Wali kelas En 6C 7. Teristimewa kepada Ayahanda D. Sitanggang dan Ibunda B. Sihaloho yang telah memberikan dukungan kepada Penulis baik moril maupun materil 8. Bg Tumpal, Ka Jenni, Bg Astra dan Bg Anju yang selalu menyemangati Penulis. 9. Bapak Lokman Sihaloho beserta keluarga yang telah banyak membantu selama Pengerjaan Tugas Akhir i
10. Rekan rekan mahasiswa En- 6C yang penulis cintai dan banggakan terimakasih atas semua bantuan dan semangat yang kalian berikan selama mengerjakan laporan ini 11. Semua orang yang telah membantu penulis dalam penyusunan laporan ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu. Semoga segala kebaikan, dukungan dan bantuan yang telah Penulis rasakan selama menyelesiakan Tugas Akhir ini, kiranya memperoleh berkat dari Tuhan Yang Maha Kuasa. Penulis menyadari sepenuhnya bahwa menyusun Tugas Akhir ini jauh dari kata sempurna, untuk itu saran serta kritik yang bersifat membangun Penulis harapkan untuk bekal dan kesuksesan dimasa yang akan datang. Akhirnya penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi penulis dan pembaca. Medan, Juli 2014 Hormat Penulis, Nova Novi Sitanggang NIM : 1105052087 ii
DAFTAR ISI JUDUL SPESIFIKASI TUGAS AKHIR LEMBAR PERSETUJUAN LEMBAR PENGESAHAN KATA PENGANTAR... i DAFTAR ISI... iii DAFTAR GAMBAR... vi INTISARI... vii ABSTRACT... viii BAB 1 PENDAHULUAN... 1 1.1 Latar Belakang Pemilihan Judul... 1 1.2 Perumusan Masalah... 2 1.3 Tujuan Kerja Praktek... 2 1.4 Manfaat Tugas Akhir... 2 1.5 Teknik Pengumpulan Data... 3 BAB 2 ALAT PENUKAR KALOR... 4 2.1 Umum... 4 2.2 Alat Penukar Kalor... 4 2.3 Klasifikasi Alat Penukar Kalor... 4 2.3.1 Aliran Lintas Tabung... 5 2.3.2 Aliran Berlawanan... 5 2.3.3 Aliran Campuran... 6 2.3.4 Aliran Tak Campuran... 6 2.4 Jumlah Lintasan pada Alat Penukar Kalor... 6 iii
2.4.1 Lintasan Shell... 7 2.4.2 Lintasan Tube... 7 2.5 Alat Penukar Kalor Berdasarkan Fungsinya... 8 2.5.1 Chiller... 8 2.5.2 Kondensor... 9 2.5.3 Cooler... 10 2.5.4 Evaporator... 11 2.5.5 Reboiler... 12 2.5.6 Heat Exchanger... 12 2.5.7 Vaporizer... 13 2.5.8 Heater... 14 2.6. Perpindahan Panas Pada Kondensor... 15 2.6.1 Perpindahan Panas Konveksi dan Konduksi... 15 2.7 Klasifikasi Kondensor... 16 2.7.1 Kondensor Tak Langsung... 16 2.7.2 Kondensor Permukaan... 18 2.8 Perhitungan Efisiensi Kondensor... 18 2.9 Fungsi Utama Kondenser dan Tujuan Kondensasi Uap... 19 2.10 Perhitungan Sistem PLTP Siklus single flash steam... 19 2.11 Fouling... 21 BAB 3 KONDENSER PADA STAR ENERGY... 22 3.1 Komponen Pendingin... 22 3.1.1 Menara Pendingin... 22 3.1.2 Kondensor... 24 3.2 Komponen Pendukung... 25 3.2.1 Gas Removal Sistem... 25 3.2.2 Pipa Kondensat (Injection)... 25 3.2.3 Kolam Penampung (Pond)... 25 3.2.4 Blade Washing... 26 3.2.5 Air Compressor... 26 iv
3.2.6 Hot Well Pump... 26 3.2.7 Lube and Oil System... 27 3.2.8 Caustic Dosing Plant... 28 3.2.9 Vacuum Pump... 29 3.2.10 Siphon Breaker... 29 BAB 4 ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN... 30 4.1 Data... 30 4.2 Pembahasan... 31 4.2.1 Perhitungan Jumlah Panas... 31 4.2.3 Perhitungan Efisiensi Kondensor... 32 BAB 5 PENUTUP... 34 5.1 Simpulan... 34 5.2 Saran... 34 DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN v
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.3.1 Aliran Sejajar (Paralel Flow)... 5 Gambar 2.3.2 Aliran Berlawanan (Cross Flow)... 6 Gambar 2.3.4 Alat Penukar Kalor Aliran Menyilang... 6 Gambar 2.4.2a Alat Penukar Kalor 1-1 Pass... 7 Gambar 2.4.2b Alat Penukar Kalor 1-2 Pass... 8 Gambar 2.5.1 Chiller... 9 Gambar 2.5.2 Kondensor... 9 Gambar 2.5.3 Cooler... 11 Gambar 2.5.4 Evaporator... 11 Gambar 2.5.5 Reboiler... 12 Gambar 2.5.6 Heat Exchanger... 13 Gambar 2.5.7a Vaporizer dengan Sirkulasi Paksa Cairan... 13 Gambar 2.5.7b Vaporizer dengan sirkulasi alamiah cairan... 14 Gambar 2.5.8 Heater... 14 Gambar 2.7.1 Kondensor Kontak Langsung Spray Jet... 17 Gambar 2.7.2 Kondensor Permukaan... 18 Gambar 2.10a Skematik system liquid dominated single flash... 20 Gambar 2.10b Diagram T-s Siklus flash steam... 21 Gambar 3.1 Komponen PLTP... 22 Gambar 3.1.1 Cooling Tower... 23 Gambar 3.2.1 Kondenser... 26 Gambar 3.2.6 Hot Well Pump... 27 Gambar 3.2.9 Vacuum Pump... 29 vi
INTISARI Penukar kalor merupakan suatu alat yang menghasilkan perpindahan panas dari suatu fluida ke fluida lainnya. Jenis penukar kalor yang sederhana adalah sebuah alat dimana fluida panas dan fluida dingin bercampur secara langsung. Salah satu contoh alat penukar kalor dimana ke dua fluida langsung bercampur adalah kondensor tipe kontak langsung yang terdapat di PLTP Wayang Windu. Pada PLTP Wayang Windu, kondensor merupakan bagian dari sistem pendinginan utama yang berfungsi untuk menjaga agar efisiensi turbin tetap tinggi. Untuk itu, pada laporan tugas akhir ini fokus permasalahan yang dikerjakan adalah menganalisis kondensor. Temperatur air pendingin masuk kondensor adalah 23.05 C dan temperatur air pendingin keluar kondensor adalah 43.72 C. Setelah dianalisa maka diperoleh performansi kondensor yaitu panas yang harus dibuang kekondensor 144056138.1 W dan efisiensi kondensor Satar Energy 30.47 % Hal ini, berarti kondensor di PLTP Wayang Windu masih dapat beroperasi dengan optimal. Kata Kunci: Kondensor, Tipe Kontak Langsung, Panas bumi
ABSTRACT Heat exchanger is a device that generates heat transfer from one fluid to another fluid. Simple type of heat exchanger is a device in which the hot fluid and cold fluid mixes directly. One example of a heat exchanger in which two fluids are mixed immediately direct contact condenser type contained in the Wayang Windu geothermal power plants. In the Wayang Windu geothermal power plant, condenser is part of the primary cooling system that serves to keep the turbine efficiency remains high. To that end, the focus of this final report is to analyze the problems worked condenser. The temperature of the cooling water entering the condenser is 23.05 C and condenser exit temperature of the cooling water is 43.72 C. Having analyzed the performance of the condenser is then obtained by heat that must be removed kekondensor 144056138.1 W and condenser efficiency Star Energy 30.47% This means the condenser in the Wayang Windu geothermal power plant can still operate optimally. Keyword: Condenser, Type Direct Contact, Geothermal
1.1 Latar Belakang Pemilihan Judul BAB 1 PENDAHULUAN Kebutuhan akan energi terutama energi listrik di Indonesia sangatlah besar, sesuai dengan jumlah pertumbuhan penduduk Indonesia dan ekonomi yang semakin maju, tentunya hal ini akan menimbulkan konsumsi akan energi listrik terus meningkat dari waktu ke waktu, sedangkan di Indonesia kebutuhan energi tersebut masih di dominasi oleh energi fosil seperti BBM, Batu bara dll., sehingga ada kekhawatiran tidak akan terpenuhinya kebutuhan listrik nasional, sehingga dapat menyebabkan pemadaman di berbagai tempat dan itu juga diperparah dengan harga BBM yang meningkat terus menerus. Oleh Karena itu dibutuhkan solusi alternatif pada pembangkit listrik di Indonesia menyusul makin menipisnya cadangan energi fosil kita sedangkan kebutuhan akan energi listrik terus meningkat. Pada saat ini salah satu energi terbarukan yang bisa dimanfaatkan sebagai energi pembangkit listrik adalah energi panas bumi (geothermal) Energi panas bumi (geothermal) telah menjadi perhatian dunia karena merupakan salah satu energi terbarukan yang banyak dimanfaatkan banyak Negara sebagai pembangkit listrik tenaga panas bumi (geothermal), di Indonesia sendiri menurut departemen ESDM pemanfaatan listrik tenaga panas bumi masih sangat kecil yaitu 3% atau 807 MW dari total konsumsi listrik nasional, padahal di Indonesia energi panas bumi sebagi energi terbarukan dan ramah lingkungan mempunyai potensi 40% dari semua energi panas bumi di dunia. Star Energy adalah salah satu diantara perusahaan perminyakan,gas, dan panas bumi yang beroperasi di wilayah Jawa Barat, dengan memanfaatkan sumber daya alam minyak bumi, panas bumi dan gas. Salah satu komponen penting dalam Pembangkit Listrik Panas Bumi adalah kondensor, kondnsor adalah salah satu jenis mesin penukar kalor (Heat Exchanger) yang berfungsi untuk 1
mengkondensasikan atau mengembunkan fluida kerja uap dengan cara mendinginkannya. 1.2 Perumusan Masalah Topik permasalahan atau permasalahan yang akan dibahas dalam laporan Tugas Akhir ini adalah : 1. Apa pengertian, fungsi utama, dan jenis-jenis dari kondenser sebagai Alat Penukar Kalor pada Star Energy? 2. Bagaimana prinsip kerja kondenser sebagai Alat Penukar kalor pada Star Energy? 3. Bagaimana perhitungan jumlah panas yang harus dibuang ke komdenser, dan efisiensi kondenser Star Energy? 1.3 Tujuan Tugas Akhir Tujuan laporan Tugas Akhir ini sebagai berikut : 1. Untuk mengetahui dan memahami pengertian, fungsi utama, dan jenis-jenis dari kondenser sebagai Alat Penukar Kalor pada Star Energy. 2. Untuk mengetahui dan memahami prinsip kerja kondenser sebagai Alat Penukar kalor pada Star Energy. 3. Untuk mengetahui bagaimana perhitungan jumlah panas yang harus dibuang ke kondenser dan efisiensi kondenser Star Energy. 1.4 Manfaat Tugas Akhir Laporan Tugas Akhir ini diharapkan bermanfaat bagi: 1. Manfaat untuk penulis sendiri untuk menambah ilmu pengetahuan dan pengalaman agar mampu melakukan kegiatan yang sama kelak setelah bekerja atau terjun ke lapangan 2
2. Laporan ini diharapkan dapat menjadi buku referensi tambahan dalam pengembangan pengetahuan mahasiswa/i tentamg perpindahan panas pada kondenser di PLTP 1.5 Teknik Pengumpulan Data Adapun teknik pengumpulan data yang dilakukan o;eh Penulis untuk memperoleh data dan informasi yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah : 1. Survey lapangan Star Energy Geothermal Wayang Windu Ltd., berupa peninjauan langsung ke sistem pembangkit tenaga dimana tujuan perencanaan ini dilaksanakan dan pengambilan data-data yang dibutuhkan. 2. Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian-kajian dari buku dan tulisan yang terkait dengan perencanaan. 3. Diskusi berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing mengenai masalah yang timbul selama penulisan Laporan Tugas Akhir. Pengambilan data dilakukan di STAR ENERGY GEOTHERMAL WAYANG WINDU LIMITED, Desa Margamukti, Kec. Pangalengan, Kab. Bandung Jawa Barat 40 km selatan kota Bandung. Berupa data spesifikasi dan data operasi harian pada tanggal 13 Maret 2014. 3