pendingin mekanik pa da masukan udara kompresor …

7
Muhamad Varhan, Ir. Agung Subagio, Dipl. Eng Teknik Mesin Universitas Indonesia Jurnal Teknik, Universitas Indonesia PENDINGIN MEKANIK PADA MASUKAN UDARA KOMPRESOR UNTUK MENCAPAI SUHU ISO TURBIN GAS DI PT PEMBANGKITAN JAWA BALI MUARA KARANG BLOK 2 Muhamad Varhan, Ir. Agung Subagio, Dipl. Eng Teknik Mesin, Universitas Indonesia e-mail: [email protected], [email protected] ABSTRAK Saat ini, Pendingin Mekanik adalah suatu sistem pendingin udara, secara luas digunakan dalam banyak aplikasi industri termasuk industri makanan, obat, teknologi dan terutama juga di pembangkit tenaga listrik. Keuntungan yang paling jelas dari pendingin mekanik adalah bahwa ia dapat menurunkan temperatur dengan skala yang besar. Pendingin mekanik sangat berguna di tempat-tempat yang membutuhkan penurunan suhu yang cukup drastis, serta pendingin mekanik dapat menghasilkan penurunan suhu dengan teknologi yang sederhana, sehingga perawatannya mudah. Pendinginan mekanik dasarnya adalah mesin refrigerasi yang memiliki fungsi utama mendinginkan air pada sisi alat penguapnya. Penarikan panas atau kalor dimulai pada alat penguap. Penukar panas disini adalah sebuah pipa yang ada pipa lain didalamnya, berfungsi untuk mengalirkan air pada pipa besar sedangkan pipa didalamnya berfungsi mengalirkan udara atau cairan pendingin. Target dari sebuah pendingin mekanik di pembangkit adalah untuk mencapai standar yang ada yaitu kondisi ISO. Dalam seminar ini, studi pendingin mekanik akan disesuaikan dengan merujuk pada kondisi yang ada di Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU) PT. PJB UP Muara Karang Blok 2. Kata kunci : pendingin mekanik, sistem pendingin udara, alat penukar panas ABSTRACT Currently, Mechanical Chiller is an air conditioning system, widely used in many industrial applications including the food industry, medicine, technology and especially also in power generation. The most obvious advantage of the mechanical cooling can lower the temperature for large scale. Mechanical chiller is very useful in places that require a drastic drop in temperature, as well as mechanical cooling can produce a drop in temperature with a simple technology, so maintenance is easy. Mechanical chiller is essentially a refrigeration machine whose main function is refrigerate the water on evaporator. Withdrawal of heat or heat began in the vaporiser. The heat exchanger here is a pipe that is another pipe in it, serves to drain the water in large pipes while the pipes inside serves the air or coolant. The target of a mechanical chiller at the plant is to reach the standards that exist, namely ISO conditions. In this seminar, study mechanical cooling will be adjusted with reference to the conditions existing in the Power Plant Gas and Steam (PLTGU) PT. PJB UP Muara Karang Block 2. Keywords: mechanical chiller, air conditioning systems, heat exchanger 1. PENDAHULUAN Merupakan suatu kenyataan bahwa kebutuhan akan energi, khususnya energi listrik di Indonesia, makin berkembang menjadi bagian tak terpisahkan dari kebutuhan hidup masyarakat sehari-hari seiring dengan pesatnya peningkatan pembangunan di bidang teknologi, industri dan informasi. PT. PLN tidak lagi menjadi pemegang kuasa usaha ketenagalistrikan (PKUK) dan statusnya sama dengan perusahaan ketenagalistrikan lainnya yaitu sebagai pemegang izin usaha ketenagalistrikan, namun PLN sebagai Badan Usaha Milik Negara, tetap memiliki kewajiban untuk melistriki Indonesia secara menyeluruh. Direktur Perencanaan dan Manajemen Resiko PLN meluncurkan Rencana Umum Penyediaan Tenaga Listrik (RUPTL) tahun 2011 – 2020. Berdasarkan RUPTL 2011-2020 PLN, ada kenaikan substansial dalam populasi di tahun mendatang. Ini akan berdampak langsung pada permintaan listrik yang mengarah ke kebutuhan penambahan dan pengembangan dari pembangkit listrik yang ada di Indonesia. Menambahkan jumlah pembangkit listrik mengeluarkan biaya infestasi yang sangat besar. Disisi lain kita mampu untuk meningkatkan kinerja sistem yang sudah ada untuk menghasilkan perbedaan besar dalam penyediaan tenaga listrik, menurunkan biaya infestasi dan meningkatkan efisiensi pada proses. Pendingin Mekanik ..., Muhamad Varhan, FT UI, 2017

Upload: others

Post on 17-Oct-2021

3 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: PENDINGIN MEKANIK PA DA MASUKAN UDARA KOMPRESOR …

Muhamad Varhan, Ir. Agung Subagio, Dipl. Eng Teknik Mesin Universitas Indonesia

Jurnal Teknik, Universitas Indonesia

PENDINGIN MEKANIK PADA MASUKAN UDARA KOMPRESOR UNTUK MENCAPAI SUHU ISO TURBIN GAS DI PT PEMBANGKITAN JAWA BALI MUARA KARANG BLOK 2

Muhamad Varhan, Ir. Agung Subagio, Dipl. Eng

Teknik Mesin, Universitas Indonesia e-mail: [email protected], [email protected]

ABSTRAK

Saat ini, Pendingin Mekanik adalah suatu sistem pendingin udara, secara luas digunakan dalam banyak aplikasi industri termasuk industri makanan, obat, teknologi dan terutama juga di pembangkit tenaga listrik. Keuntungan yang paling jelas dari pendingin mekanik adalah bahwa ia dapat menurunkan temperatur dengan skala yang besar.

Pendingin mekanik sangat berguna di tempat-tempat yang membutuhkan penurunan suhu yang cukup drastis, serta pendingin mekanik dapat menghasilkan penurunan suhu dengan teknologi yang sederhana, sehingga perawatannya mudah. Pendinginan mekanik dasarnya adalah mesin refrigerasi yang memiliki fungsi utama mendinginkan air pada sisi alat penguapnya. Penarikan panas atau kalor dimulai pada alat penguap. Penukar panas disini adalah sebuah pipa yang ada pipa lain didalamnya, berfungsi untuk mengalirkan air pada pipa besar sedangkan pipa didalamnya berfungsi mengalirkan udara atau cairan pendingin. Target dari sebuah pendingin mekanik di pembangkit adalah untuk mencapai standar yang ada yaitu kondisi ISO.

Dalam seminar ini, studi pendingin mekanik akan disesuaikan dengan merujuk pada kondisi yang ada di Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap (PLTGU) PT. PJB UP Muara Karang Blok 2.

Kata kunci : pendingin mekanik, sistem pendingin udara, alat penukar panas

ABSTRACT

Currently, Mechanical Chiller is an air conditioning system, widely used in many industrial applications including the food industry, medicine, technology and especially also in power generation. The most obvious advantage of the mechanical cooling can lower the temperature for large scale.

Mechanical chiller is very useful in places that require a drastic drop in temperature, as well as mechanical cooling can produce a drop in temperature with a simple technology, so maintenance is easy. Mechanical chiller is essentially a refrigeration machine whose main function is refrigerate the water on evaporator. Withdrawal of heat or heat began in the vaporiser. The heat exchanger here is a pipe that is another pipe in it, serves to drain the water in large pipes while the pipes inside serves the air or coolant. The target of a mechanical chiller at the plant is to reach the standards that exist, namely ISO conditions.

In this seminar, study mechanical cooling will be adjusted with reference to the conditions existing in the Power Plant Gas and Steam (PLTGU) PT. PJB UP Muara Karang Block 2.

Keywords: mechanical chiller, air conditioning systems, heat exchanger 1. PENDAHULUAN

Merupakan suatu kenyataan bahwa

kebutuhan akan energi, khususnya energi listrik di Indonesia, makin berkembang menjadi bagian tak terpisahkan dari kebutuhan hidup masyarakat sehari-hari seiring dengan pesatnya peningkatan pembangunan di bidang teknologi, industri dan informasi.

PT. PLN tidak lagi menjadi pemegang kuasa usaha ketenagalistrikan (PKUK) dan statusnya sama dengan perusahaan ketenagalistrikan lainnya yaitu sebagai pemegang izin usaha ketenagalistrikan, namun PLN sebagai Badan Usaha Milik Negara, tetap memiliki kewajiban untuk melistriki Indonesia secara menyeluruh. Direktur Perencanaan dan Manajemen

Resiko PLN meluncurkan Rencana Umum Penyediaan Tenaga Listrik (RUPTL) tahun 2011 – 2020.

Berdasarkan RUPTL 2011-2020 PLN, ada kenaikan substansial dalam populasi di tahun mendatang. Ini akan berdampak langsung pada permintaan listrik yang mengarah ke kebutuhan penambahan dan pengembangan dari pembangkit listrik yang ada di Indonesia. Menambahkan jumlah pembangkit listrik mengeluarkan biaya infestasi yang sangat besar. Disisi lain kita mampu untuk meningkatkan kinerja sistem yang sudah ada untuk menghasilkan perbedaan besar dalam penyediaan tenaga listrik, menurunkan biaya infestasi dan meningkatkan efisiensi pada proses.

Pendingin Mekanik ..., Muhamad Varhan, FT UI, 2017

Page 2: PENDINGIN MEKANIK PA DA MASUKAN UDARA KOMPRESOR …

Muhamad Varhan, Ir. Agung Subagio, Dipl. Eng Teknik Mesin Universitas Indonesia

Jurnal Teknik, Universitas Indonesia

Salah satu metode untuk meningkatkan kinerja turbin gas adalah dengan menerapkan metode pendingin udara masuk. Dalam penulis makalah ini akan fokus pada koefisien kinerja di sistem pendingin udara dan beban pendinginan. Sistem ini dikenal sebagai TIAC (Turbin Inlet Air Conditioning). Dalam tulisan ini, penulis berkonsentrasi pada sistem pendingin secara mekanik yaitu Mechanical refrigeration system with chilled water storage. Pendinginan mekanik ini beroperasi dengan kompresor. Penggunaan utama adalah sama dengan siklus pendingin dengan menggunakan refrigeran. 1.1 Turbin Gas

Sistem kerja turbin gas adalah dengan

mengubah energi kimia menjadi energi thermal dalam ruang bakar dimana energi panas tersebut menjadi energi kinetis dalam sudu tetap turbin dan menjadi energi mekanis dalam sudu gerak (blade) turbin. Sehingga energi mekanis akan memutar poros turbin.

Gambar 1. Siklus energi turbin gas

Udara atmosfer dihisap dan dimampatkan oleh kompresor (compressor) menjadi udara yang bertekanan tinggi. Output dari udara bertekanan tinggi tersebut juga menyebabkan temperatur udara tersebut naik dan digunakan untuk proses pembakaran di ruang bakar (combustor). Bahan bakar untuk proses pembakaran di injeksikan dan akan menghasilkan gas panas. Gas panas yang dihasilkan kemudian di expansikan ke sudusudu turbine sehingga rotor turbin berputar. Rotor turbin yang seporos dengan generator secara otomatis juga memutar poros generator dan akan membangkitkan energi listrik.

Gambar 2. Struktur turbin gas di PT. PJB UP

Muara Karang Blok 2

Gambar 3. Siklus ideal turbin gas

Pada gambar diatas dapat dijelaskan berdasarkan urutan-urutan angka pada siklus tersebut: Langkah 1-2: udara luar dihisap dan ditekan didalam kompresor, menghasilkan udara bertekanan (langkah kompresi) Langkah 2-3: udara bertekanan dari kompresor dicampur dengan bahan bakar, terjadi reaksi pembakaran yang menghasilkan gas panas Langkah 3-4: gas panas hasil pembakaran di combustor dialirkan menuju turbin untuk memutar turbin (ekspansi) Langkah 4-1: gas panas keluaran dari turbin di buang ke udara melalu stack (ekshaust) 1.2 Inlet Air Temperature Effect

Instalasi turbin gas bekerja pada siklus terbuka sangat sensitif terhadap perubahan ambient temperature (udara lingkungan) dan menghasilkan daya kurang optimum apabila suhu lingkungan tinggi. Sebab jika suhu udara yang masuk sudah tinggi maka kerapatan udara akan menjadi rendah dan akan mengurangi laju aliran massa udara melalui kompresor pada instalasi turbin gas. Oleh karena itu efisiensi dan daya output tinggi dapat dicapai oleh instalasi turbin gas saat temperatur ambient rendah. Maka pada skripsi ini dapat dianalisis perbandingan unjuk kerja instalasi turbin gas ketika temperatur ambient tinggi maupun rendah.

Gambar 4. Ambient temperature effect M701F

Pendingin Mekanik ..., Muhamad Varhan, FT UI, 2017

Page 3: PENDINGIN MEKANIK PA DA MASUKAN UDARA KOMPRESOR …

Muhamad Varhan, Ir. Agung Subagio, Dipl. Eng Teknik Mesin Universitas Indonesia

Jurnal Teknik, Universitas Indonesia

Dapat dilihat dari Gambar 4 kenaikan temperature menyebabkan penurunan power output (MW), sehingga efisiensi menjadi turun. Pada tempertur 15°C power output (rate capacity) 100% menjelaskan bahwa kondisi ideal (desain) sebuah turbin tercapai apabila inlet themperature suhu udara masuk adalah 15°C. 1.3 Data Temperatur Ambient PT. PJB UP Muara Karang (6 Bulan)

Gambar 5. Temperatur PT. PJB UP Mura Karang

(6 Bulan)

  Januari   Februari   Maret   April   Mei   Juni  Average  Ambient  Temperature  (°C)   29.432   28.311   28.856   29.298   29.425   29.001  

Grafik diatas merupakan grafik ambient temperature di PT. PJB UP Muara Karang dari Bulan Januari hingga Bulan Desember. Terlihat bahwa average ambient temperature tertinggi berada pada bulan Januari. Sehingga dapat disimpulkan bahwa nilai cooling load yang paling besar berada pada bulan Januari. Jika mendesain suatu chiller yang dapat mengatasi beban pendinginan pada bulan Januari, maka chiller tersebut akan mampu mengatasi beban pendinginan pada bulan-bulan yang lain. Sehingga untuk penentuan data perhitungan beban pendinginan diambil dari sampel pada bulam Januari (06 Januari 2016). 1.4 Beban Pendinginan

Rumus untuk mencari nilai beban pendinginan adalah

Kita mengasumsikan bahwa nilai dan

Cp adalah konstan, sehingga nilai hanya ditentukan

oleh perubahan temperatur saja ( ). Batas pendinginan adalah 15°C. Sehingga untuk menghitung beban pendingin total selama satu hari adalah luasan dibawah grafik. Untuk mencari besar nilai luasan dibawah grafik dilakukan dengan cara mencari total luasan trapesium-trapesium yang dibentuk dari lamanya waktu pengukuran dan titik suatu temperatur dengan titik temperatur setelahnya. Luasan trapesium tersebut dapat dicari dengan rumus:

Luas trapesium = x Jumlah sisi sejajar x Lebar

2. METODE PENELITIAN 2.1 Perhitungan Performa Turbin Gas

Perhitungan performa turbin gas disini ialah menghitung performa sebelum dipasangnya mechanical chiller. Beberapa yang akan dibandingkan adalah;

• Efficiency thermal

• Efficiency compressor

2.2 Perhitungan Perancangan Mechanical

Chiller Perhitungan perancangan mechanical refrigeration system with chilled water storage meliputi penambahan beberapa komponen atau alat yang dibutuhkan pada pembangkit yang sudah ada. Berikut beberapa perhitungan yang akan dihitung pada penelitian ini; A. Perhitungan Perkiraan Cooling Load Pada Sistem Pendingin

Setelah mengetahui nilai temperatur rata-rata udara ambient temperature diketahui, dapat diperoleh nilai beban pendinginan sensibel udara yang masuk ke kompressor dengan rumus:

= x x T

Pendingin Mekanik ..., Muhamad Varhan, FT UI, 2017

Page 4: PENDINGIN MEKANIK PA DA MASUKAN UDARA KOMPRESOR …

Muhamad Varhan, Ir. Agung Subagio, Dipl. Eng Teknik Mesin Universitas Indonesia

Jurnal Teknik, Universitas Indonesia

dimana : = laju alir massa udara (kg/s)

= koefisien panas jenis udara (kJ/kg.K) T = beda temperatur (°C atau K)

Sensible cooling load, latent cooling load dan total cooling load dapat dihubungkan dengan rumus: Total cooling load = Sensible cooling load + latent cooling load

= +

Karena massa alir udara telah diketahui, sehingga total cooling load dapat dihitung nilainya jika telah didapat nilai entalphy udara saat sebelum dan setelah melewati cooling coil. Nilai entalpy dapat diketahui nilainya dari diagram psychrometric jika 2 parameter lain diketahui nilainya. Kondisi 1 yaitu temperatur udara sebelum masuk cooling coil Kondisi 2 yaitu temperatur udara setelah keluar cooling coil Total cooling load udara dapat dihitung:

= ṁ (h2-h1)

Latent cooling load dapat cari dari hubungan:

Latent cooling load = Total cooling load – Sensible cooling load

sehingga,

=

Beban pendinginan yang harus diatasi oleh mesin pendingin tidak hanya beban pendinginan yang berasal dari udara yang masuk kompressor saja, heat losses pada perpipaan, Chilled water storage dan pompa perlu diperhatikan sebagai beban tambahan pada chiller.

Diasumsikan bahwa heat loss dan kerugiankerugian lainnya dari komponen-komponen sistem pendingin besarnya 5% (safety margin) dari total cooling load udara masuk ke kompressor. Sehingga total cooling load system:

Total cooling load system = + (5% × )

B. Pemilihan Chiller

Setelah diketahui nilai total cooling load pada turbin gas dan dengan dipasangnya chilled water storage. Sehingga total cooling load diatas akan dibagi dengan waktu bekerjanya sehingga

nilai yang akan didapat merupakan kapasitas dari chiller dan total berapa chiller yang akan dipakai. C. Perancangan Awal Chilled Water Storage Tank

Berdasarkan skema sebelumnya, terlihat bahwa air yang keluar dari chilled water storage tank atau disebut juga thermal energy storage akan menerima kalor disepanjang perjalanannya, kalor yang diterima berasal dari perbedaan temperatur yang terjadi antara di dalam dan di luar pipa, kalor dari pompa dan kalor dari udara yang melewati cooling coil. Selain itu pada thermal energy storage pun akan terjadi pertukaran kalor dari lingkungan, hal ini disebabkan oleh isolasi yang tidak sempurna. Beban-beban kalor tersebut menyebabkan temperatur air yang masuk ke thermal energy storage (setelah proses mendinginkan udara) akan memiliki temperatur yang lebih tinggi dibanding temperatur air saat keluar dari thermal energy storage. Sehingga persamaan energinya menjadi:

x x = Total Cooling Load =

Jika dianggap massa jenis air adalah 1000

kg/m3, maka volume thermal energy storage yang dibutuhkan untuk menampung air selama turbin gas beroperasi saat waktu beban puncak adalah :

= × (beban puncak × 3600 detik)

Untuk menjaga ketersediaan air yang

mungkin akan berkurang, maka perlu ditambahkan volume margin sebesar 5%. D. Pemilihan Pompa

Terdapat 2 jenis pompa yang dibutuhkan pada sistem kali ini, yaitu pompa yang digunakan untuk mendinginkan air menuju ke chiller, dan pompa yang digunakan untuk mengalirkan air sejuk ke cooling coil agar dapat mendinginkan udara yang masuk ke kompressor.

Debit pompa yang dibutuhkan dapat diketahui dengan menggunakan nilai volume air yang dibutuhkan yaitu sesuai dengan ukuran thermal energy storage. Untuk pompa yang akan digunakan untuk mengalirkan air ke chiller, pompa ini bekerja. Maka total debit pompa yang dibutuhkan:

Total Debit = Total Volume thermal energy

storage : Total Jam Kerja

Pendingin Mekanik ..., Muhamad Varhan, FT UI, 2017

Page 5: PENDINGIN MEKANIK PA DA MASUKAN UDARA KOMPRESOR …

Muhamad Varhan, Ir. Agung Subagio, Dipl. Eng Teknik Mesin Universitas Indonesia

Jurnal Teknik, Universitas Indonesia

Setelah itu baru menentukan spesifikasi pompa yang sesuai dengan kebutuhan dari rancangan. E. Perancangan Cooling Coil

Perhitungan dimensi cooling coil dilakukan dengan menggunakan bantuan software cooler yang didapat dari. Dengan memasukkan data yang sesuai dengan kondisi lapangan. 3. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Thermal Eficiency;

Diketahui, Power Output = 131.4MW Low Heat Value (LHV) = 1122.327 = 41816.66946 Fuel Flow Rate (Gf) = 39138.7 Dimana, 1 MW = 1000 KW = 3600000 kJ/h 1 = 37.2589 Maka, Power Output = (131.4 x 3600000) = 471240000 kJ/h Low Heat Value (LHV) = (1122.327 x 37.2589 )

= 41816.66946 Fuel Flow Rate (Gf) = 39138.7 Stelah satuan dari setiap komponen sesuai, maka nilai efisiensi termalnya adalah;

B. Compressor Eficiency;

Diketahui, Konstanta specific heat ratio (K) = 1.4 Comp inlet air temperature (T1) = 29.26°C + 273.15 = 302.41 K Comp outlet air temperature (T2) = 384.3°C Comb shell press (P2) = 11.04 kg/cm² Barromatic pressure = 752.7 mmHg = 1.023 kg/cm² P1 dianggap 1 atmosfer.

Maka, Stelah satuan dari setiap komponen sesuai, maka nilai efisiensi kompresornya adalah;

.63%

3.1 Pemilihan Refrigeran

Pemilihan dari refrigerant salah satunya ditentukan dari kemampuan penyerapan panas sehingga menghasikan pendinginan. Dalam penentuan refrigeran yang akan dipakai pada kasus ini diputuskan untuk menggunakan refrigeran R134a yaitu refrigeran haloalkana yang tidak menyebabkan penipisan ozon, selanjutnya pemilihan R134a dikarenakan stok dipenyediaan barang (gudang) di PT. PJB UP Muara Karang. Berikut sifat fisik dari refrigeran R-14a; Nama Lain : Genetron 134a, Freon 134a, HFC-134a Rumus : CH2FCF3 Nama IUPAC : 1,1,1,2-Tetrafluoroethane Kepadatan : 4.25 kg/m³ Titik didih : -26.3°C Tekanan kritis : 4060.3 kPa (abs) Massa molar : 102.03 g/mol Larut dalam : Air 3. 2 Perhitungan Kapasitas Chiller

Dari data produksi diketahui aliran masa udara sebesar (ṁ) 642.015 kg/detik dan harga Cp dari tabel panas spesifik udara dilampiran (Table A-2E) adalah 0.240 Btu/lb.°R atau sama dengan 1,0048 kJ/kg.°C. Sehingga besarnya nilai udara untuk temperatur masuk kompresor sebesar 15°C adalah:

= 642,015 kg/detik x 1.0048 kJ/kg.°C x (29,26 -

15) = 9199 kW

Lalu,

642.015 kg/detik x (291,45-277,17) kJ/kg

Note: Nilai h didapat dari tabel ideal gas pada lampiran (Table A-17E), karena diasumsikan udara yang masuk bersifat seperti ideal gas.

Dikarenakan ada beban-beban lain seperti kerugian panas pada pompa dan lain-lain, maka

Pendingin Mekanik ..., Muhamad Varhan, FT UI, 2017

Page 6: PENDINGIN MEKANIK PA DA MASUKAN UDARA KOMPRESOR …

Muhamad Varhan, Ir. Agung Subagio, Dipl. Eng Teknik Mesin Universitas Indonesia

Jurnal Teknik, Universitas Indonesia

perlu ditambahkan safety factor sebesar 5% dari total beban pendinginan, sehingga total beban pendinginannya:

9168 + (0,05 x 9168) = 9626 kW = 2737 TR

Jadi dengan waktu operasi PLTG selama

24 jam, maka total beban pendinginnya adalah sebesar x 24 = 220.032 kW. Setelah melakukan pencarian di internet maka didapatkan chiller yang cocok R134a chiller dengan tipe GCU-420-T3-50-C buatan GAMI dengan kapasitas 420 TR, karena kapasitas chiller yang dibutuhkan sebesar 2737 TR maka penulis menggunakan chiller jenis tersebut sebanyak 7 buah dan apabila ingin dipasang pada kedua turbin gas (GT1 & GT2) maka membutuhkan 14 unit chiller. 3.3 Desain Thermal Energy Storage (TES) • PLTG bekerja 24 jam • Average temperature pada saat PLTG bekerja sebesar 29.26°C • Temperatur udara yang diinginkan setelah melewati cooling coil sebesar 15°C • Debit udara yang melewati cooling coil 642.015 kg/detik Maka, Dengan menggunakan rumus yang mengacu pada grafik 4.5, didapatkan nilai QT chiller satu hari yang disimpan di TES sebesar 11015.22 ≈ 11016 kW. Beban cooling pengisian per jamnya adalah sebesar:

= 11016 kW : 24 = 459 kW

Sedangkan air di dalam cooling coil setelah dilewatkan udara akan memiliki temperatur 20°C. Jika dianggap kalor jenis air sebesar 4200 J/kg K, maka laju aliran massa air yang diperlukan selama satu jam adalah:

=

= ≈ 22 kg/s

Jika dianggap massa jenis air 1000 kg/m3, maka volume tangki air dingin (chilled water storage tank) yang dibutuhkan untuk menampung air dingin selama waktu operasi adalah:

=

= ≈ 1030 Dengan safety margin 5%, didapat volume

tangki sebesar 1081.5 ≈ 1082 Dengan mengasumsikan bahwa tangki penyimpanan air dingin tersebut berbentuk tabung, dengan volume

1082 dan jari-jari 8 m, maka tangki tersebut mempunyai tinggi 5.38 m ≈ 5.5 m. Berikut merupakan spesifikasi tentang thermal energy storage yang akan dibuat: Total water volume : 1082 Required tank radius : 8 m Required tank diamete : 16 m Total usable height : 5.5 m x 2 = 11 m Dead space margin : 20% (space + free board + piping + auxiliares) Tank total height : 13.2 m 3.4 Perhitungan Kapasitas Pompa Chiller

Pada saat penyimpanan (recharge), perlu waktu 13 jam, sehingga pompa pengisian tangki mempunyai kapasitas:

/jam

Sedangkan pada saat pengeluaran

(discharge), perlu waktu 11 jam, sehingga pompa mempunyai kapasitas:

/jam

Setelah melakukan pencarian di internet,

penulis menemukan pompa dengan Model 100X80 FSJA dengan merk EBARA dengan debit maksimum 500 GPM dan Head 75 M. 3.5 Desain Cooling Coil

Perhithitungan desain cooling coil menggunakan software yang digunakan khusus untuk mendesain cooling coil. Software ini bernama Cooler dapat diunduh secara gratis pada situs www.zcs.ch.

Dengan memasukan data yang diperlukan kedalam software maka secara garis besar berikut spesifikasi yang didapat dari software;

Nilai beban pendinginan totalnya : 7673,2 kW Tinggi, Panjang, dan Tebal frame : 6 m, 8,5 m, dan 0,7 m Jumlah tube : 585 buah Jumlah baris : 6 baris Tinggi, Panjang, dan Tebal fin : 5,880 m, 7.961 m, 0.311 m Jarak antar fin : 2,3 mm

Pendingin Mekanik ..., Muhamad Varhan, FT UI, 2017

Page 7: PENDINGIN MEKANIK PA DA MASUKAN UDARA KOMPRESOR …

Muhamad Varhan, Ir. Agung Subagio, Dipl. Eng Teknik Mesin Universitas Indonesia

Jurnal Teknik, Universitas Indonesia

4. KESIMPULAN Dari seminar yang telah dikerjakan, maka dapat diambil kesimpulan bahwa : 1. Cuaca di Indonesia memiliki temperatur yang

cukup tinggi, rata-rata temperatur di PT. PJB UP Muara Karang Blok 2 sebesar 29.26°C. Untuk sebuah pembangkit yang menginginkan kondisi ISO (15°C) tercapai dibutuhkan tambahan cooling system.

2. Dalam kegunaanya, Mechanical refrigeration system with chilled water storage memiliki banyak kelebihan, diantaranya; • Dapat meningkatkan kinerja turbin gas

lebih baik daripada menguapkan pendinginan, dan sistem kabut

• Tidak terlaluh terpengaruhi terhadap udara suhu lingkungan basah

• Tidak mengambil beban untuk operasi pemakaian terlalu besar

Sehingga cocok dipakai di PT. PJB UP Muara Karang Blok 2. 3. Kapasitas chiller untuk PLTG di PT. PJB UP

Muara Karang Blok 2 yang beroperasi selama 24 jam perhari adalah sebesar 2737 TR. Chiller yang digunakan menggunakan jenis R134a chiller dengan tipe GCU-420-T3-50-C buatan GAMI dengan kapasitas 420 TR sebanyak 7 buah bila ingin dipasang untuk kedua turbin gas (GT1 dan GT2) maka dibutuhkan 14 unit chiller.

4. Spesifikasi chilled water storage nya adalah; • Total water volume: 1082

• Required tank radius: 8 m • Required tank diameter: 16 m • Total usable height: 5.5m x 2 = 11 m • Dead space margin: 20% (space + free

board + piping + auxiliares) • Tank total height: 13.2 m

5. Kapasitas pompa air dinginnya pada saat pengisian (recharge) adalah sebesar 83.23 m3/jam atau 367 GPM dan 98.36 m3/jam atau 434 GPM untuk pengeluaran (discharge). Pompa yang digunakan adalah dengan Model 100X80 FSJA dengan merk EBARA dengan debit maksimum 500 GPM dan Head 75 M.

6. Desain cooling coil-nya adalah sebagai berikut: • Material frame: SS400 • Tinggi, Panjang, dan Tebal frame: 6 m,

8,5 m, dan 0,7 m • Material fin: Alumunium • Jarak antar fin 2,3 mm • Ketebalan fin 0,311 mm • Material tube: Tembaga

• Diameter tube luar (do) dan dalam (di) adalah 22,4 mm dan 21,4 mm

• Banyaknya tube berjumlah 588 buah • Jumlah baris dari cooling coil (Nr) adalah

6 baris

DAFTAR PUSTAKA [1] Gas Turbine World (2014) Performance

Specs. 30th Edition [2] Kevin D. Rafferty, P.E. ABSORPTION

REFRIGERATION. Geo-Heat Center Klamath Falls, OR 97601

[3] Ibrahim Dincer, Mehmet Kanog ̆lu. (2010). REFRIGERATION SYSTEMS AND APPLICATIONS. Second Edition.

[4] Brahim Dincer, Marc Rosen. (2010). Thermal Energy Storage Systems and Applications, Second Edition

[5] Budihardjo, Agung SubagioMuhammad Hizbullah. (2015). Kajian Sistem Pendinginan Udara Masuk Turbin Gas Untuk Menaikkan Daya Luaran Pembangkit Listrik Tenaga Gas Yang Beroperasi Pada Beban Puncak

[6] Bob Omidvar Gas Turbine Inlet Air Cooling System

[7] Seyed Ali Sakhaei, Mahbod Safari. (2014). Study and Comparison of Inlet Air Cooling Technique of Gas Turbines and Their Effects on Increase of the Efficiency and Outlet Power

[8] Indra Syifai. (2014). “Kajian Sistem Pendinginan Udara Masuk Turbin Gas Untuk Menaikkan Daya Output Turbin Gas Pada PLTG Gilimanuk Yang Beroperasi 24 Jam”. Skripsi. FT, Teknik Mesin, Universitas Indonesia

[9] Thamir K. Ibrahim, M. M. Rahman, Ahmed N. Abdalla. (2010). Improvement of gas turbine performance based on inlet air cooling systems: A technical review

[10] Surya Dwi Fachreza. (2010). Telaah Staff Pengoprasian Gas Turbin Dan HRSG. PJB UP Muara Karang

[11] Prapto Raharjo. (2015). Resume Dasar Pengoperasian PLTGU. PJB UP Muara Karang

Pendingin Mekanik ..., Muhamad Varhan, FT UI, 2017