its-research-12193-197105241997021001-chapter1

5/16/2018 ITS-Research-12193-197105241997021001-Chapter1 - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/its-research-12193-197105241997021001-chapter1 1/6

1

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Energi listrik merupakan salah satu kebutuhan pokok yang sangat penting dalam

kehidupan manusia saat ini, dimana hampir semua aktifitas manusia berhubungan dengan

energi listrik. Seiring dengan pertumbuhan ekonomi dan tingkat populasi penduduk di

indonesia yang semakin tinggi maka permintaan akan energi listrik juga meningkat. Oleh

karena itu berbagai upaya yang dilakukan oleh pemerintah agar dapat memenuhi

kebutuhan listrik masyarakat.

Sistem pembangkit listrik di indonesia sebagaian besar menggunakan bahan bakar

fosil sebagai sumber panas untuk menghasilkan steam yang bertemperatur dan

bertekanan tinggi dalam menghasilkan energi listrik. Penggunaan bahan bakar fosil harus

efisien karena ketersediaanya yang terbatas seperti ditunjukkan dalam Tabel 1.

Disamping itu bahan bakar fosil memberikan dampak polusi udara yang sangat besar

sehingga ketergantungan terhadap bahan bakar fosil dalam dalam jangka waktu panjang

sangat tidak relewan.

Tabel 1 Cadangan Energi Fosil

Sumber : KEN-DJLPE Tahun 2002

Oleh karena itu di perlukan terobosan baru untuk dapat memenuhi kebutuhan

listrik yang sumber panasnya tersedia dalam jangka waktu yang lama dan ramah terhadap

lingkungan, misalnya dengan membuat suatu pembangkit listrik yang dapat

menggunakan sumber panas yang bertemperatur dan tekanan rendah, yaitu dengan

sistem pembangkit Organik rankine cycle (ORC) seperti ditunjukkan dalam Gambar 1.1.

Dimana sistem ini merupakan proses pengkonversi energi hasil modifikasi siklus rankine

yang menggunakan fluida organik (refrigeran) sebagai fluida kerja yang memiliki titik

didih yang rendah untuk menghasilkan energi listrik. System ini terdiri dari 4 komponen-

komponen utama yaitu Evaporator, Kondensor, Pompa dan Turbin. Sistem ini hanya

memerlukan temperatur dan tekananr rendah untuk menghasilkan uap refrigent yang



2

digunakan untuk memutar turbin sehingga menghasilkan energi listrik . Disamping itu

sistem ini tidak memerlukan furnace sebagai tempat pembakaran bahan bakar yang dapat

menghasilkan emisi gas buang yang dapat menciptakan polusi udara. Maka denganmenggunakan system Organic Rankine Cycle (ORC) kita dapat menggunakan berbagai

macam waste energi sebagai sumber panas seperti panas bumi yang temperatur rendah (

80-1700C ) waste energi ( gas buang PLTD,PLTU).

Gambar 1.1 . Basic Desain Organik Rankine Cycle

Untuk dapat meningkatkan efisiensi dari siklus Organic Rankine Cycle, maka salah

satu cara yang dapat di lakukan dengan melakukan modifikasi terhadap alat penukar

panasnya yaitu evaporator dan kondensor. Evaporator berfungsi untuk memindahkan

panas dari sumber panas ke fluida kerja (refrigeran) untuk diuapkan sedangkan kondenser

berfungsi mengkondensikan uap refrigerant keluar dari turbin melalui media air/udara

pendingin. Alat penukar panas ini berupa susunan fin dan tube seperti terlihat pada

Gambar 1.2. Fin ini berfungsi sebagai sirip yang berguna untuk meningkatkan laju

perpindahan panas dengan memperluas area perpindahan panas, agar perpindahan panas

yang terjadi menjadi meningkat.



3

Gambar 1.2 Susunan Fin dan Tube dalam Compact Heat Exchanger

Dengan meningkatnya laju perpindahan panas maka akan meningkatkan efisiensi

dari siklus tersebut. Oleh karena itu dalam penelitian ini akan dilakukan rancang bangun

terhadap alat penukar kalaor ( heat exchanger ) agar efisiensi dari siklus Organik Rankine

Cicle yang akan dibuat memiliki efisiensi yang tinggi, dimana Gambar 1.3 menunjukkan

diagram fish bone dari penelitian dilakukan.

Gambar 1.3. Diagram Fish Bone

Membuat

thesis.tugas akhirdan urnal

Merancang

Prototipre HEMerancang peralatan

eksperimen

Analaisa datasoftware CFD

Fluent danGambit

Studi

pustaka

tentang

ORC

Rancang Bangun Heat Exchanger Pada Organik

Rankine Cycle Sebagai Pembangkit Listrik

Alternatif Dengan Sumber Panas Waste Energi



4

1.2 Perumusan dan Pembatasan Masalah

Dari uraian dalam latar belakang di atas, dan dengan maksud menghasilkan suatu

ORC dengan performance yang maksimal maka ada beberapa permasalahan yang dikajidalam penelitian ini yang dapat dirumuskan sebagai berikut :

a. Mencari desain Alat Penukar panas ( Heat Exchanger ) untuk sistim ORC

agar dapat menghasilkan efisiensi sistim yang paling tinggi.

b. Melakukan desain terhadap heat exchanger (evaporator dan kondensor)

seperti pemilihan material dan lebar celah pelat terhadap diameter tube (fin

pitch) yang tepat untuk memdapatkan performance heat exchanger yang

maksimum. Untuk itu dilihat pengaruh jarak fin dan kecepatan fluida terhadap

koefisien perpindahan panas.

c. Mencari seberapa besar laju aliran massa dari fluida yang digunakan, agar alat

penukar panas memberikan performance yang optimum.

d. Mencari karateristik bentuk aliran dan perpindahan panas dengan

mensimulasikan dalam model simulasi numerik.

1.3 Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah sebagai berikut:

a. Alat penukar panas ( Heat Exchanger ) untuk sistim ORC yang dapat

menghasilkan efisiensi sistim yang paling tinggi.

b. Mendapatkan desain heat exchanger (evaporator dan kondensor) yang

paling optimal dalam hal ini adalah pemilihan material, lebar celah pelat

terhadap diameter tube (fin pitch), dan kecepatan fluida untuk

memdapatkan performance heat exchanger yang maksimum.

c. Pengetahuan dan informasi mengenai parameter- parameter yang

mempengaruhi karakteristik aliran dan perpindahan panas pada susunan

tube dengan sirip berpola wavy. Sehingga dapat digunakan sebagai bahan

pertimbangan sekaligus sebagai pedoman dalam perancangan suatu Wavy

Fin dan Tube Heat Exchanger.

1.4 Relevansi

Pemanfaatan waste energi atau geothermal dengan temperatur yang rendah sampai

menengah sangat dibutuhkan. Pada kenyataanya, energi geothermal dengan P< 5 bar atau



5

temperatur 1550C tidak dapat digunakan untuk mengerakkan turbin uap. Oleh karena itu

ORC merupakan solusi yang tepat dalam pemanfaatan energi tersebut diatas. Dari

publikasi yang ada, penelitian mengenai ORC sangat sedikit, padahal di Indonesia potensigeothermal yang low temperatur sangat besar. Hal ini mendorong peneliti untuk

melakukan kajian yang lebih mendalam mengenai ORC. Ada 4 komponen utama dalam

ORC yaitu Pompa, Evaporator, Turbin dan Condensor. Pada penelitian usulan ini

dititikberatkan pada kajian rancang bangung Compact Heat Exchanger yang digunakan

dalam ORC.

Penelitian kali ini menitikberatkan pada pengaruh pitch fin dan kecepatan

aliran fluida terhadap karakteristik aliran dan perpindahan panas fluida pada pada

alat penukar panas (heat exchanger). Disamping itu juga mengkaji unjuk kerja alat

penukar panas (heat exchanger) yang ditunjukkan oleh koefisien perpindahan

panas konveksi (h), efisiensi sirip ( f ), efisiensi overall ( o ) serta faktor j

Colburn ( H j ). Manfaat dari penelitian ini dapat dikelompokkan dalam 3 tabel yaitu:

Prototype, Kelulusan mahasiswa S2 dan S1 serta Publikasi.

1.5 Target Luaran (sesuai jenis luaran yang dijanjikan pada lampiran

surat perjanjian penelitian)

Produk

Produk Manfaat

Prototype Compact Heat

Exchanger

Pemakaian Evaporator dan

Condensor pada ORC untuk

mendapatkan efisiensi siklus yang

tinggi



6

Silkus ORC

Pemanfaatan waste energi atau low

temperature dari geothermal untuk

menghasilkan energi listrik

Kelulusan mahasiswa S2 dan S1

No Nama MahasiswaJudul Thesis/Tugas

Akhir

tMika Patayang, ST

2107202001/S2

Study Eksperimental Siklus

Organik Rankine SebagaiSumber Energi Liatrik Alternatif

Dengan Fluida Kerja R134a

2Ohdiambo M. Othedo, B.Eng

2106207202/S2

Kajian Termodinamik PengaruhBerbagai Refrigerant Terhadap

Efisiensi Siklus Organik

Rankine

3Ahmat Abd Khohar

2104100138/S1

Studi Numerik Pengaruh Fin

Pitch dan Kecepatan TerhadapKarakteristik Aliran dan

Perpindahan Panas Pada WavyFin dan Tube heat Exchanger

4Muh.Rusli Bahtiar

2104100120/S1

Studi Eksperimen Pengaruh Fin

Pitch dan Kecepatan Terhadap

Karakteristik Aliran dan

Perpindahan Panas Pada WavyFin dan Tube heat Exchanger”

Publikasi

Judul Seminar/Jurnal

Study Experimental Organic Rankine

Cycle As Sources Electrical Alternative

Energy With Working Fluid R134a

Fluid and Thermal Energy Conversion 2009

(FTEC)”Gyeongsang Nasional University

South of Korea.

Karakteristik Perpindahan Panas Pengaruh

Fin Pitch pada Compact Heat Exchanger

dengan sirip berbentuk wavy fin

Jurnal Nasional Terakreditasi

its-research-12193-197105241997021001-chapter1

Documents