Re-design dan Modifikasi Generator Cooler Heat Exchanger PLTP Kamojang Untuk Meningkatkan Performasi. Nama : Ria Mahmudah NRP : 2109100703 Dosen pembimbing : Prof.Dr.Ir.Djatmiko Ichsani, M.Eng 1
Latar Belakang BAB I PENDAHULUAN Generator Panas bangkitan Generator Rusak, SHUT DOWN Over Heating Generator cooler 2
Rumusam Masalah BAB I PENDAHULUAN Bagaimana Konfigurasi geometri yang digunakan untuk re-design Generator Cooler agar mendapatkan hasil yang maksimal? 3
Tujuan BAB I PENDAHULUAN 1 2 Untuk Mengetahui Pengaruh Perubahan diameter tube, dan P/Do terhadap Heat Transver pada Heat Exchanger Untuk mendapatkan konfigurasi geometri Heat Exchanger yang menghasilkan performa yang maksimal. 4
Batasan Masalah BAB I PENDAHULUAN 1 2 3 4 5 6 Gas dimodelkan sebagai gas ideal. Perubahan energi kinetik dan potensial diabaikan. Profil kecepatan pada kondisi gas inlet uniform. Properties udara inlet konstan dan uniform. Properties air inlet konstan dan uniform Sistem dalam kondisi tunak 5
Manfaat BAB I PENDAHULUAN 1. Menambah pengetahuan dan wawasan bagi mahasiswa dalam merancang sebuah heat exchanger dengan metode analisa thermodinamika dan perpindahan panas. 2. Digunakan untuk referensi dalam perancangan heat exchnager dalam dunia industri 6
Tinjauan Pustaka BAB II TINJAUAN PUSTAKA Jenis Heat Excanger : Compact Heat Exchnager, fin and tube, Continuous Fin cyrcular tube 7
Penelitian Terdahulu BAB II TINJAUAN PUSTAKA M.K. Rathod, K. Shah Niyati, P. Prabhakaran, 2007, Performance evaluation of flat finned tube fin heat exchanger with different fin surfaces 1. variasi effectiveness terhadap Re untuk konfigurasi finnet tube yang berbeda, dan debit air berbeda. 2. variasi effectiveness terhadap Re untuk konfigurasi finned tube berbeda, debit udara berbeda. 8
Penelitian Terdahulu BAB II TINJAUAN PUSTAKA 3. Nilai pressure drop terhadap Re untuk konfigurasi finned tube berbeda dan debit air yang berbeda. 4. Nilai pressure drop terhadap Re untuk konfigurasi finned tube berbeda dan debit udara yang berbeda. 9
Metodologi BAB III METODOLOGI Data Pendukung : Kondisi design Kondisi existing 70 o C 74,14 o C 40 o C 43,6 o C 37 o C 34 o C 40,55 o C 37,5 o C Beban panas aktual Generator Q act = 175,85202 KWatt 10
Metodologi BAB III METODOLOGI Data Pendukung : Fin Space 3 mm Tebal Fin 0.25 mm OD 20.5 mm ID 17.7 mm NT 85 rows Properties Udara ρ 1.1025 kg/m3 μ 0.00001853 kg/m.s Pr 0.7063 Cp 1,007.7 J/kg.K k 0.0295 W/m.K NL 68 columns Jml Tube 153 tubes ν 1.68073E-05 m2/s ST 45.11 mm SL 40 mm SD 45.92 mm Panjang HE 1850 mm Lebar HE 360 mm Properties Air ρ 994.036 kg/m3 μ 0.000759 kg/m.s Pr 4.46 Cp 4.178 KJ/kg.K k 0.627 W/m.K Tinggi HE 880 mm 11
Metodologi BAB III METODOLOGI Data Perencanaan Generator Cooler : Input Perencanaan Output Perencanaan Parameter Tetap Parameter Tidak Tetap Mass Flow rate udara (ṁudara) dan air (ṁudara) Diameter tube Effectiveness (ε) A h dan A c T in air Jumlah tube NTU Koefisiensi konveksi Volume HE. S L, S T, dan S D Overall heat transfer T out Air Th,i - Q act T out udara Batasan Perencanaan: Volume Heat Exchanger Tetap 12
Langkah Perencanaan BAB III METODOLOGI Mencari Properties dari fluida dengan parameter yang sudah diketahui. Mencari nilai C hot, C cold dan menentukan C min dan C max Menganalisa Generator Cooler pada desain awal Menlakukan uji performa terhadap konfigurasi heat exchanger yang baru Menganalisa dan menetapkan konfigurasi baru yang memilki performa yang maksimal dengan batasan yang ada. Menghitung dan menganalisa konfigurasi geometri yang baru pada generator cooler. 13
Input Data BAB IV ANALISA & PEMBAHSAN Konfigurasi Dengan Standart TEMA: Diameter Diameter Tube Pitch Tube Pitch P/do Out ( in ) Out (mm) ( in ) (mm) 3/4 19,05 1 1/16 26,98 1,42 1 1/8 28,57 1,50 5/8 15,875 7/8 22,2 1,40 1/2 12,7 5/8 15,875 1,25 21/32 16,67 1,31 11/16 17,46 1,38 D o ( mm ) D i ( mm ) N Tube N L S T ( mm ) S L ( mm ) S d ( mm ) 19,05 16,3 480 15 26,98 23,37 26,98 19,05 16,3 420 14 28,57 24,74 28,57 15,875 13,08 722 19 22 19,05 22 12,7 0,99 1422 26 15,87 17,15 15,8 12,7 0,99 1292 25 16,67 17,87 16,7 12,7 0,99 1182 24 17,46 19,05 17,5 14
Langkah Perhitungan BAB IV ANALISA & PEMBAHSAN Sisi Cold; Ac, Re, Nu dan hcold Sisi Hot; Ah, G, Dh, Re, Nu, hhot Mencari Effisiensi Fin Mencari UA dengan analisa termal resistance Menghitung NTU dan Effektiveness Perhitungan Pressure Drop pada sisi hot dan cold Analisa Temperatur yang dihasilkan. Proposal 15
Penentuan Geometri BAB IV ANALISA & PEMBAHSAN ε P (N/m 2 ) Grafik ε = f(p/d o ) 0.93 0.92 0.91 0.9 0.89 0.88 0.87 0.86 0.85 0.84 0.83 1.2 1.25 1.3 1.35 1.4 1.45 1.5 1.55 1.6 P/D o Grafik P = f(p/d o ) 50000 45000 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 P/D o Do = 19,05 mm Do = 15,875 mm Do = 12,7 mm Do= 19,05 mm Do = 15,875 mm Do = 12,7 mm ε T h,o (Celcius) Grafik ε = (NTU) 0.92 0.918 0.916 0.914 0.912 0.91 0.908 0.906 2.6 2.65 2.7 2.75 2.8 2.85 NTU Grafik T h,o = f (P/D o ) 41 40.9 40.8 40.7 40.6 40.5 40.4 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 P/D o Do = 19,05 mm Do=15,875 mm Do = 12,7 mm Do = 19,05 mm Do = 15,875 mm Do = 12,7 mm Dari semua Konfigurasi Yang memilki Nilai maksimal Adalah P/Do = 1,5 Dengan Do = 19,05 mm 16
Perhitungan Performa BAB IV ANALISA & PEMBAHSAN Konfigurasi yang digunakan: OD 19.5 mm ID 16,3 mm NT 30 rows NL 14 columns Jml Tube 420 tubes ST 28,6 mm SL 24,7 mm Dilakukan Perhitungan Performa yaitu : 1. Beban Pendinginan Berubah 2. Laju aliran massa air berubah. 17
Grafik Performa HE BAB IV ANALISA & PEMBAHSAN Grafik T h,o = f(t h,i ) T h,o (Celcius) 46 44 42 40 38 36 34 32 30 69 70 71 72 73 74 75 76 T h,i (celcius) Desain Baru Desain Lama Beban (Th,i) naik dari 70 75 derajat celcius 18
Grafik Performa HE BAB IV ANALISA & PEMBAHSAN Grafik ε = f (ṁ air ) 0.92 0.9 0.88 ε 0.86 0.84 Desan Lama Desain Baru 0.82 0.8 6 8 10 12 14 16 ṁ air (Kg/s) Laju Aliran Massa Air Berkurang 5%-50% dari Kondisi Awal 19
Grafik Performa HE BAB IV ANALISA & PEMBAHSAN Th,o mengalami penurunan dari desain lama pada beban yang sama 20
Kesimpulan BAB V KESIMPULAN Konfigurasi HE Yang Digunakan Adalah : Dimensi HE Baru D out Tube 19,05 mm D in Tube 16,3 mm S T 28,6 mm S L 24,7 mm N T 30 - N L 14 - Tebal Fin 0,25 mm Pitch Fin 3 mm Jumlah Tube 420 - Panjang HE (P) 1850 mm Tinggi HE (W) 880 mm Lebar HE (L) 360 mm 21
Kesimpulan BAB V KESIMPULAN Perbandingan Desain Lama & Baru Adalah : Existing Desain Baru Th,i Tc,i Tc,o Th,o Beban 74,11 o C Beban 74,11 o C Satuan T h,o 43,61 40,8 Celcius T c,i 37,5 37,5 Celcius T c,o 40,55 40,83 Celcius D o 20,05 19,05 mm D i 17,70 16,3 mm S T 48 28,6 mm S L 40 24,7 mm N T 153 420 - ṁ air 13,8 13,8 Kg/s ṁ udara 5,72 5,72 Kg/s 22
22