Bab 1 - Daftar Pustaka

Laporan Kerja Praktek BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Perkembangan industri yang bergerak maju dengan pesat, akan menuntut penyediaan energi yang cukup besar pula, terlebih lagi pada negara-negara berkembang. Pembangkit listrik tenaga panas bumi merupakan salah satu penyedia energi listrik yang sangat penting di antara penunjang energi lain. Seiring meningkatnya kebutuhan listrik masyarakat maka produksi listrik pun harus ditingkatkan untuk memenuhi kebutuhan masyarakat. masyarakat. Permintaan yang semakin meningkat ini membuat PLN harus meningkatkan kapasitas pembangkitnya. Pembangkitan listrik yang sejak lama beroprasi merupakan penghasilan listrik untuk memenuhi kebutuhan masyarakat. Penurunan perfomansi pada komponen pembangkit terus terjadi te rjadi seiring dengan berjalannya waktu, penggunaan secara terus-menerus t erus-menerus mengakibatkan korosi, dan keausan sehingga kemampuannya menurun. Salah satu komponen yang paling penting yang mempengaruhi kapasitas produksi dan biasanya mengalami penurunan performansi adalah intercooler . Penurunan temperatur beberapa derajat mampu menurunkan performansi pembangkit secara signifikan. Berbagai macam sumber energi yang dapat digunakan pada suatu pusat pembangkit listrik dapat dikategorikan sebagai berikut: 3 Sumber energi dari alam seperti air, panas bumi, angin, matahari. 4 Sumber energi dalam bentuk bahan bakar seperti minyak bumi, batu bara, dan gas alam. Sumber energi tersebut bisa digunakan dalam PLTA, PLTU, PLTG. 5 Sumber energi yang mutahir seperti energi nuklir, misalnya uranium yang digunakan sebagai sumber panas utamanya digunakan di dalam PLTN. Kerja praktek yang penulis lakukan di PT Indonesia Power UBP Kamojang memberikan banyak pengetahuan dan pengalaman bagi penulis terkait dengan disiplin ilmu yang dipelajari oleh penulis yang sedang menempuh pendidikan di program studi S1 Teknik Mesin. Penulis memilih untuk melaksanakan kerja praktek di Pembangkit Listrik Tenaga Panas bumi ini dengan harapan dapat menambah pengetahuan dan pengalaman mengenai sistem dan cara kerja suatu pembangkit listrik, dan komponen utama pendingin pada Pembangkit Listrik Tenaga Panas bumi, salah satunya adalah intercooler . 1.2 Tujuan Tujuan pelaksanaan kerja praktek ini adalah untuk memenuhi kebutuhan sks dalam menempuh jenjang pendidikan S1 Teknik Mesin. Secara garis besar tujuan dari kerja praktek ini adalah agar penulis mengetahui aplikasi teori dengan keadaan di lingkungan kerja praktek, khususnya di PT Indonesia Power Power UBP Kamojang. Adapun tujuannya adalah sebagai berikut: a. Untuk memperoleh pengalaman operasional dalam suatu industri mengenai penerapan ilmu pengetahuan dan teknologi yang sesuai dengan bidang yang diambil oleh penulis. b. Untuk memperoleh kesempatan dalam menganalisa permasalahan yang ada di lapangan berdasarkan teori yang diperoleh selama proses belajar. Teknik Mesin Universitas Pasundan

1

Laporan Kerja Praktek c. Untuk memperoleh wawasan tentang dunia kerja, khususnya di PT Indonesia Power. d. Menjalin kerja sama antara pihak universitas dengan industri. e. Mendapatkan bahan masukan pengambangan teknis pengajar antara link and match dunia pendidikan dan dunia kerja. f. Untuk menghasilkan lulusan yang berkualitas tinggi. g. Membina hubungan baik dengan pihak institusi pendidikan dan sis wanya. 1.3 Waktu Dan Pelaksanaan Kerja Praktek Kerja praktek ini dilaksanakan di PT Indonesia Power Unit Bisnis Pembangkitan Kamojang Jalan Komplek Perumahan PLTP Kamojang, Kecamatan Ibun Kabupaten Bandung 44101 Jawa Barat. Pelaksanaannya dilaksanakan dari tanggal 3 Oktober 2016 sampai 31 Oktober 2016. 1.4 Metode Pengumpulan Data Metode ini dilakukan dengan cara melakukan pengumpulan data dan mengamati alatalat dan bahan-bahan melalui observasi langsung ke lapangan dalam pelaksanaan operasional perusahaan yaitu pada departemen yang berhubungan berhubungan langsung dalam proses. proses.

nter view view 1.4.1 Metode I nte Metode ini dilakukan dengan cara mewawancara langsung atau tanya jawab kepada pimpinan, staff perusahaan dan karyawan (operator) perusahaan mengenai objek yang dipelajari. 1.4.2 Metode Studi Pustaka Metode ini digunakan guna memperoleh teori dasar dengan membaca dan mempelajari buku-buku literatur serta manual yang berhubungan dengan objek yang diteliti. 1.4.3 Metode Browsing Internet Beberapa literatur penunjang baik teori analisa serta gambar diperoleh dengan mengambil simpulan dari beberapa literatur yang diperoleh. 1.5 Batasan Masalah Karena begitu banyaknya bahasan yang ada di PLTP Kamojang, untuk dapat melakukan pembahasan yang lebih dalam, maka penulis penulis membatasi permasalahan dalam pembuatan kerja praktek ini. Penulis hanya akan membahas tentang perpindahan panas yang terjadi pada intercooler . 1.6 Sistematika Penulisan Dalam penyusunan Laporan Kerja Praktek ini penulis membagi menjadi lima bab dengan rincian sebagai berikut:

Teknik Mesin Universitas Pasundan

2

Laporan Kerja Praktek c. Untuk memperoleh wawasan tentang dunia kerja, khususnya di PT Indonesia Power. d. Menjalin kerja sama antara pihak universitas dengan industri. e. Mendapatkan bahan masukan pengambangan teknis pengajar antara link and match dunia pendidikan dan dunia kerja. f. Untuk menghasilkan lulusan yang berkualitas tinggi. g. Membina hubungan baik dengan pihak institusi pendidikan dan sis wanya. 1.3 Waktu Dan Pelaksanaan Kerja Praktek Kerja praktek ini dilaksanakan di PT Indonesia Power Unit Bisnis Pembangkitan Kamojang Jalan Komplek Perumahan PLTP Kamojang, Kecamatan Ibun Kabupaten Bandung 44101 Jawa Barat. Pelaksanaannya dilaksanakan dari tanggal 3 Oktober 2016 sampai 31 Oktober 2016. 1.4 Metode Pengumpulan Data Metode ini dilakukan dengan cara melakukan pengumpulan data dan mengamati alatalat dan bahan-bahan melalui observasi langsung ke lapangan dalam pelaksanaan operasional perusahaan yaitu pada departemen yang berhubungan berhubungan langsung dalam proses. proses.

nter view view 1.4.1 Metode I nte Metode ini dilakukan dengan cara mewawancara langsung atau tanya jawab kepada pimpinan, staff perusahaan dan karyawan (operator) perusahaan mengenai objek yang dipelajari. 1.4.2 Metode Studi Pustaka Metode ini digunakan guna memperoleh teori dasar dengan membaca dan mempelajari buku-buku literatur serta manual yang berhubungan dengan objek yang diteliti. 1.4.3 Metode Browsing Internet Beberapa literatur penunjang baik teori analisa serta gambar diperoleh dengan mengambil simpulan dari beberapa literatur yang diperoleh. 1.5 Batasan Masalah Karena begitu banyaknya bahasan yang ada di PLTP Kamojang, untuk dapat melakukan pembahasan yang lebih dalam, maka penulis penulis membatasi permasalahan dalam pembuatan kerja praktek ini. Penulis hanya akan membahas tentang perpindahan panas yang terjadi pada intercooler . 1.6 Sistematika Penulisan Dalam penyusunan Laporan Kerja Praktek ini penulis membagi menjadi lima bab dengan rincian sebagai berikut:


2

Laporan Kerja Praktek BAB I PENDAHULUAN Bab ini membahas tentang latar belakang, maksud dan tujuan, waktu dan tempat pelaksanaan praktek, metoda pengumpulan data, batasan masalah, sistematika penulisan. BAB II PROFIL PERUSAHAAN Bab ini membahas tentang profil perusahaan keseluruhan sistem pembangkitan beserta komponen-komponen komponen-komponen pada PT Indonesia Power UBP Kamojang. BAB III DASAR TEORI Bab ini menjelaskan tentang materi objek kerja praktek yaitu intercooler yang digunakan di PT Indonesia Power UBP Kamojang dan literatur yang menunjang analisa laporan. BAB IV PENGOLAHAN DATA Bab ini berisi tentang data operasi, perhitungan intercooler dan analisa hasil perhitungan. BAB V PENUTUP Bab ini berisi kesimpulan dari hasil perhitungan pada laporan yang telah ditulis ketika pelaksanaan kerja praktek di PT Indonesia Power UBP Kamojang. Kamojang.


3

Laporan Kerja Praktek BAB II PROFIL PT INDONESIA POWER UBP KAMOJANG 2.1 Sejarah PT Indonesia Power UBP Kamojang

PT INDONESIA POWER UBP kamojang adalah badan usaha milik Negara dan merupakan objek vital daerah (OBVITDA) yang mengelola plant Pembangkit Listrik Tenaga panas Bumi (PLTP) yang terdiri dari tiga unit PLTP yaitu unit PLTP Kamojang, Unit PLTP Darajat dan unit PLTP Gunung Salak, bisnis prosesnya adalah mengubah energi primer uap panas bumi menjadi Energi listrik dengan total kapasitas terpasang sebesar 375 MW. PT INDONESIA POWER UBP Kamojang beralamat di desa laksana kecamatan ibun kabupaten Bandung terletak di kaki gunung Guntur gugusan gunung Gajah, unit PLTP Darajat terletak di Desa pada awas Kecamatan Pasir Wangi Kabupaten Garut terletak di Kaki Gunung Papandayan dan unit PLTP Gunung Salak terletak di kecamatan Pamijahan Kabupaten Bogor. Di Kawasan PLTP Kamojang ada Instalasi Listrik yang merupakan asset dari PT PLN (Persero) UPT Garut yaitu Switch Yard 150 kV. Instalasi-instalasi tersebut di atas merupakan sub-sistem dari sistem pembangkitan PT INDONESIA POWER UNIT BISNIS PEMBANGKITAN (UBP) Kamojang. 2.2 Pembangunan dan Topografi UBP Kamojang 2.2.1 PLTP Kamojang

PLTP Kamojang terletak di desa Laksana Kecamatan Ibun Kabupaten Bandung terletak di kaki Gunung Guntur Gugusan Gunung Gajah, Provinsi Jawa Barat yang menepati arena ±126.536  , dikelilingi perbukitan dengan batas-batas sebagai berikut : 1) 2) 3) 4)

Sebelah timur berbatasan dengan jalan raya kamojang. Sebelah selatan berbatasan dengan tanah perhutani II RPH paseh dan PPA Kamojang. Sebelah barat berbatasan dengan tanah perhutani II RPH paseh dan PPA Kamojang. Sebelah utara berbatasan dengan tanah perhutani II RPH paseh dan PPA Kamojang.

Pembangunan PLTP Kamojang terdiri atas 2 tahapan dengan rincian : Tahap I

: 1 × 30 MW, Beroperasi sejak tahun 1982

Tahap II

: 2 × 55 MW, Beroperasi sejak tahun 1987

Berikut ini kronologi pendirian PLTP Kamojang: Tahun 1981 Ditemukan potensi panas bumi kamojang. Teknik Mesin Universitas Pasundan

4

Laporan Kerja Praktek Tahun 1917 Dimulai kerja sama penyelidikan ilmiah antara pemerintah Indonesia dengan pemerintah New Zeland di bidang panas bumi. Tahun 1972 Dilakukan pengeboran eksplorasi oleh pemerintah Indonesia dengan perusahaan Geothermal Energi New Zeland Ltd. Tahun 1979 Diadakan pengeboran sumur sumur produksi sebanyak 10 buah untuk memasok 1 Unit PLTP dengan kapasitas 30 MW. Tanggal 22 Oktober 1982 Unit 1 PLTP Kamojang mulai masuk jaringan. Tanggal 07 Februari 1983 Unit 1 PLTP Kamojang diresmikan oleh presiden Republik Indonesia. Tanggal 29 Oktober 1987 Unit 2 PLTP Kamojang mulai masuk jaringan. Tanggal 13 September 1987 Unit 2 PLTP Kamojang mulai masuk jaringan tanggal 2 februari 1988. Perusahaan juga dilengkapi dengan fasilitas/sarana berupa rumah dinas, sarana olahraga, gedung serbaguna, gedung pertemuan, mesjid, dan poliklinik. Kompenaen PLTP Kamojang adalah: Turbin, Generator, Kondensor, MCWP, Cooling Tower, separator dan Demister.

2.2.2 Visi dan Misi

Visi Menjadi perusahaan publik dengan kinerja kelas dunia dan bersahabat dengan lingkungan.


5

Laporan Kerja Praktek Misi Melakukan usaha dalam bidang ketenagalistrikan dan mengembangkan usaha-usaha lainnya yang berkaitan, berdasarkan kaidah industri dan niaga yang sehat, guna menjamin keberadaan dan pengembangan perusahaan dalam jangka panjang.

2.2.3 Tujuan  Menciptakan mekanisme peningkatan effisiensi yang terus-menerus dalam penggunaan sumber daya perusahaan.  Meningkatkan pertumbuhan perusahaan secara kesinambungan dengan bertumpu pada usaha penyediaan tenaga listrik dan sarana penunjang yang berorientasi pada permintaan pasar yang berwawasan lingkungan.  Menciptakan kemampuan dan peluang untuk memperoleh pendanaan dari berbagai sumber yang saling menguntungkan.  Mengoperasikan pembangkit tenaga listrik secara kompetitif serta mencapai standar kelas dunia dalam hal keamanan, keandalan, efisiensi maupun kelestarian lingkungan.  Mengembangkan budaya perusahaan yang sehat diatas saling menghargai antar karyawan dan mitra kerja, serta mendorong terus kekokohan integritas pribadi dan profesionalisme.


6

Laporan Kerja Praktek BAB III DASAR TEORI 3.1 Perpindahan Panas Perpindahan panas merupakan ilmu untuk mengetahui perpindahan energi dalam bentuk panas yang terjadi karena adanya perbedaan temperatur di antara benda atau material. Dalam proses perpindahan energi tersebut tentu ada kecepatan perpindahan panas yang terjadi, atau yang lebih dikenal dengan laju perpindahan panas yang terjadi pada kondisi-kondisi tertentu. Perpindahan panas dapat didefinisikan sebagai suatu proses berpindahnya suatu energi panas dari suatu daerah lain akibat adanya perbedaan temperatur pada daerah tersebut. Bentuk mekanisme dari perpindahan panas yaitu konduksi, konveksi dan radiasi. 3.1.1 Perpindahan Panas Secara Konduksi Perpindahan panas secara konduksi adalah proses perpindahan panas dimana panas mengalir dari daerah yang bertemperatur rendah dalam suatu medium (padat, cair atau gas) atau antara medium-medium yang berlainan yang bersinggungan secara langsung sehingga terjadi pertukaran energi dan momentum. 3.1.2 Perpindahan Panas Secara Konveksi Konveksi adalah perpindahan panas karena adanya gerakan atau aliran percampuran dari bagian panas ke bagian dingin. Contohnya adalah berkurangnya panas pada radiator mobil, pendinginan dari secangkir kopi dll. Menurut cara menggerakan alirannya, perpindahan panas konveksi diklasifikasikan menjadi dua, yakni konveksi bebas ( free convection) dan konveksi paksa ( foerce convection). Bila gerakan fluida disebabkan karena adanya perbedaan kerapatan karena perbedaan temperatur, makan perpindahan panasnya disebut sebagai konveksi bebas ( free/natural convection). Bila gerakan fluida disebabkan oleh gaya pemaksa/eksitasi dari luar, misalkan dengan pompa atau kipas yang menggerakan fluida sehingga fluida mengalir, maka perpindahan panasnya sebagai konveksi paksa ( forced convection). 3.1.3 Perpindahan Panas Secara Radiasi Perpindahan panas secara radiasi adalah proses panas berpindah dari suatu benda yang memiliki temperatur tinggi ke benda yang memiliki temparatur rendah bila benda benda itu terpisah didalam ruang, bahkan jika terdapat ruang hampa diantara benda-benda tersebut. 3.2 Alat Penukar Panas Alat penukar panas (heat exchanger) adalah suatu alat yang digunakan untuk memindahkan panas antara dua buah fluida atau lebih yang memilki perbedaan temperatur yaitu fluida yang bertemperatur tinggi ke fluida yang bertemperatur rendah. Perpindahan tersebut terjadi baik secara langsung maupun tidak langsung. Pada kebanyakan sistem kedua fluida tidak mengalami kontak langsung. Kontak langsung alat penukar panas contohnya yang


7

Laporan Kerja Praktek terjadi pada gas panas dalam cairan dingin untuk meningkatkan temperatur cairan atau mendinginkan gas. Alat penukar panas banyak digunakan pada berbagai instalasi industri, antara lain pada: boiler, condensor, cooler, cooling tower . Sedangkan pada kendaraan, alat penukar panas yang digunakan yaitu radiator. Tujuan perpindahan panas tersebut di dalam proses industri di antaranya adalah: a) Memanaskan atau mendinginkan fluida hingga mencapai temperatur tertentu yang dapat memenuhi persayaratan untuk proses selanjutnya seperti pemanasan reaktan atau pendinginan produk. b) Mengubah keadaan fasa fluida: destilasi, evaporasi, kondensasi, dan lain-la in. Proses perpindahan panas tersebut dapat terjadi secara langsung maupun tidak langsung maksudnya adalah: 1) Pada alat penukar panas yang langsung, fluida panas akan bercampur secara langsung dengan fluida dingin (tanpa adanya pemisah) dalam suatu bejana atau ruangan tertentu. Contohnya adalah cooling tower untuk mendinginkan air pendingin condensor pada instalasi mesin pendingin sentral atau PLTU, dimana antara air hangat yang didinginkan oleh udara sekitar saling berkontak seperti layaknya air mancur. 2) Pada alat penukar panas yang tidak langsung, fluida panas tidak berhubungan langsung dengan fluida dingin. Jadi proses perpindahan panas itu mempunyai media perantara, seperti pipa, pelat atau perantara jenis lainnya. Untuk meningkatkan efektifitas pertukaran energi biasanya bahan permukaan pemisah dipilih dari bahan bahan yang memiliki konduktivitas termal yang tinggi seperti tembaga dan alumunium. Contoh dari alat penukaran panas seperti ini antara lain radiator mobil, evaporator AC dan intercooler . Pertukaran panas secara tidak langsung terdapat dalam beberapa tipe dari penukar panas diantaranya tipe shell and tube, plat, spiral dan lain-lain. Pada kebanyakan kasus penukar panas tipe plat mempunyai efektivitas perpindahan panas yang lebih bagus. 3.3 Alat Penukar Panas Tipe Plat Alat penukar panas tipe plat adalah jenis alat penukar panas yang menggunakan plat logam untuk mentransfer panas antara dua cairan. Alat penukar panas ini memiliki keuntungan besar atas suatu penukar panas konvensional, bahwa cairan yang terkena luas permukaan jauh lebih besar karena cairan menyebar di plat. Ini memfasilitasi dalam perpindahan panas dan meningkat kecepatan perubahan suhu. Plat penukar panas yang sekarang umum dan versi di brazing sangat kecil yang digunakan dalam air panas. Konsep dibalik penukar panas adalah penggunaan pipa atau pembuluh penahan lain untuk panas atau dingin satu cairan dengan mentransfer antara suatu fluida lain. Dalam kebanyakan kasus, penukar terdiri dari pipa melingkar berisi satu fluida yang melewati ruang berisi cairan lain. Dinding pipa biasanya terbuat dari logam atau zat lain dengan konduktivitas panas yang tinggi. Sedangkan casing luar yang lebih besar adalah terbuat dari plastik atau Teknik Mesin Universitas Pasundan

8

Laporan Kerja Praktek material yang lainnya dilengkapi dengan isolasi termal untuk mencegah panas melarikan diri dari exchanger .

Gambar 3.1 Alat Penukar Panas Tipe Plat 3.4 Analisa Termal H eat E xchanger Tipe Plat Penukar panas tipe plat merupakan penukar panas yang sangat kompak karena memiliki kekompakan yang sangat tinggi. Penukar panas jenis ini terdiri dari plat-plat yang sudah dibentuk dan ditumpuk-tumpuk sedemikian rupa sehingga alur aliran untuk satu fluida akan terpisah oleh plat itu sendiri terhadap aliran fluida satunya serta dipisahkan dengan gasket.Jadi kedua fluida yang saling diperuntukkan energinya tidak saling bercampur.

Kelebihan dan kekurangan dari alat penukar panas tipe plat dengan alat penukar panas lainnya adalah sebagai berikut: Kelebihan: 1. Plat lebih banyak diminati karena mudah diperoleh. 2. Mudah dirawat. 3. Alat penukar panas tipe plat fleksibel, dapat dengan mudah platnya ditambah. 4. Alat penukar panas tipe plat lebih tepat digunakan untuk material yang memiliki viskositas yang tinggi. Kerugian: 1. Plat merupakan bentuk yang kurang baik untuk menahan tekanan yang lebih dari 30 bar. 2. Pemilihan materil gasket yang sesuai sangatlah penting. A. Metode Pendekatan LTMD ( Long Mean Temperature Different ) Penukar panas tipe plat pipa ganda fluidanya dapat mengalir dalam aliran sejajar maupun aliran lawan dapat dihitung dengan menggunakan persamaan:

q = UA∆T m..............................................................................................................................................(Persamaan 3.1)


9

Laporan Kerja Praktek Dengan: U = Koefisien perpindahan panas menyeluruh (W/m3ºC) A = Luas permukaan perpindahan panas (m2) ∆T m = Beda suhu rata-rata (ºC) Untuk mencari perpindahan panas dapat menggunakan persamaan: q = ṁcp∆T....................................................................................................... (Persamaan 3.2) Dengan: q

= Perpindahan panas (W)

cp

= Panas spesifik

∆T

= Beda temperatur (ºC)

ṁ

= Laju aliran masa (kg/s)

Karena aliran fluida yang ada di intercooler jenisnya lawan arah maka, untuk mencari beda temperatur rata-rata LMTD ( Log Mean Temperatur Different ) dapat menggunakan persamaan sebagai berikut: ∆Tm=

(−)−(−) 

ln()

.......................................................................................................... (3.3)

Dengan: ∆Tm

= Beda

temperatur rata-rata (ºC)

T

= Temperatur fluida dingin (ºC)

T

= Temperatur fluida panas (ºC)

3.5 I ntercooler Intercooler adalah suatu alat yang berfungsi sebagai penukar panas antara air pendingin primary dan secondary. Pada intercooler air pendingin primary dialirkan untuk mendinginkan air pendingin secondary dan air pendingin secondary digunakan untuk mendinginkan instalasi/peralatan minyak pelumas, air pendingin generator dan udara kompresor.


10

Laporan Kerja Praktek

Gambar 3.2 Intercooler 3.6 Prinsip Kerja I ntercooler Intercooler di PT Indonesia Power menggunakan dua sistem yaitu primary dan secondary. Prinsip kerja intercooler sistem primary yaitu air yang berasal dari cooling tower dipompakan dengan menggunakan primary intercooler pump (PIP) menuju intercooler , air yang masuk kedalam intercooler nantinya berfungsi sebagai media untuk mendinginkan air pada sistem secondary. Sedangkan prinsip kerja intercooler sistem secondary yaitu air dari storage tank dipompakan menuju water header tank . Air pada tangki ini digunakan sebagai air secondary intercooler kemudian akan didinginkan oleh air yang berasal dari sistem primary. Air yang telah didinginkan berfungsi untuk mendinginkan instalasi atau peralatan minyak pelumas, air pendingin generator dan udara kompresor.

Gambar 3.3 Siklus Pendinginan Pada Intercooler 3.7 Alat Penukar Panas ( intercooler ) Yang Digunakan di PLTP Kamojang 3.7.1 Alat Penukar Panas ( intercooler ) Jenis Shell and Tube Alat penukar panas jenis ini merupakan yang paling banyak digunakan dalam industri. Alasan yang mendasar mengapa alat penukar panas ini banyak digunakan karena alat penukar panas ini bisa di desain untuk beroprasi pada berbagai tekanan dan temperatur yang terjadi dalam proses industri. Adanya metode-metode desain yang telah ditetapkan dan standar-standar mekanik untuk alat ini serta penerapannya yang telah lama dalam industri meningkatkan kepercayaan terhadap penggunaan alat penukar panas ini. Teknik Mesin Universitas Pasundan

11

Laporan Kerja Praktek 3.7.2 Alat Penukar Panas ( intercooler ) Jenis Plate and F rame Alat penukar panas jenis plate and frame memiliki volume yang kecil dan bisa dimodifikasi sesuai kebutuhan dengan cara mengubah jumlah atau bentuk plat. Selain bentuknya yang kompak dan fleksibel , alat ini relatif lebih murah dan bisa digunakan pada berbagai jenis fluida yang memiliki viskositas yang relatif tinggi. Alat penukar panas jenis plate and frame terdiri dari plat yang berombak yang disusun dan dijepit oleh suatu kerangka ( frame) dan direkat pada ujung-ujungnya oleh gasket untuk membentuk sejumlah saluran-saluran yang sempit dan saling berhubungan (interconected narrow passages) di mana didalamnya fluida dipompakan. Fluida panas dan dingin mengalir dalam saluran dan terjadi perpindahan panas melalui plat-plat tipis dengan tahanan normal yang relatif kecil. Lekuk-lekuk yang berbelok di desain untuk meningkatkan perpindahan panas antara fluida dan juga sebagai pendukung secara mekanik. Kerangka ( frame) membentuk struktur yang kaku dan kuat, di sini pipa-pipa dapat disambungkan tanpa mengubah susunan plat-plat.

Gambar 3.4 Plat Alat Penukar Panas 3.7.3 Kunggulan Alat Penukar Panas Jenis Plate and F rame

a. F leksibilitas Alat penukar panas jenis ini dapat diadaptasikan terhadap berbagai jenis fluida dan kondisi serta dapat dimodifikasi sesuai dengan perubahan kebutuhan performan berbagai plat tersedia sesuai dengan spesifikasi perancangan. b. Kompak Penggunaan rumah yang besar bisa dijadikan dengan volume yang kecil dan peningkatan perpindahan panas dikaitkan dengan saluran yang sempit dan permukaan yang berkelok-kelok menghasilkan koefisien perpindahan panas keseluruhan (U) yang tinggi. Harga koefisien perpindahan panas keseluruhan bisa lima kali lebih tinggi dibandingkan yang dihasilkan alat penukar panas jenis shell and tube. c. Biaya Pembuatan Rendah Karena plat dibuat dengan cara proses ( press plat) maka harganya lebih murah dibandingkan plat-plat yang di las. Alat ini juga bisa menggunakan material yang memiliki ketahanan terhadap korosi dan reaksi kimia. Contohnya alat penukar panas jenis plate and Teknik Mesin Universitas Pasundan

12

Laporan Kerja Praktek frame dengan material stainless steel harganya akan lebih murah dibandingkan alat penukar panas jenis shell and tube berbahan dasar carbon steel untuk pekerjaan yang sama. d. Mudah Untuk Dibersihkan Alat ini bisa dibongkar untuk pembersihan, dan ini bisa menjadi satu keuntungan, terutama bagi industri pengolahan makanan. e. Kontrol Temperatur Perpindahan panas yang tinggi dikaitkan dengan saluran yang berdiameter kecil dan bentuk plat yang berkelok-kelok. Ini berarti, alat penukar panas ini bisa beroprasi dengan perbedaan temperatur yang tinggi harus dihindari. Sebagai tambahan bentuk dari saluransaluran mengurangi kemungkinan terjadinya daerah yang stagnan dan pemanasan setempat (local overheating ). 3.8 Sistem Pembangkit PLTP Kamojang Sistem pembangkit PLTP Kamojang merupakan sistem pembangkitan yang memanfaatkan tenaga panas bumi yang berupa uap. Uap tersebut diperoleh dari sumur-sumur produksi yang dibuat oleh Pertamina. Uap dari sumur produksi mula-mula dialirkan ke steam receiving header , yang berfungsi menjamin pasokan uap tidak mengalami gangguan meskipun terjadi perubahan pasokan dari sumur produksi. Selanjutnya melalui flow meter , uap tersebut dialirkan ke Unit satu, Unit dua, Unit tiga melalui pipa-pipa. Uap tersebut dialirkan ke separator untuk memisahkan zat-zat padat, silica, dan bintik-bintik air yang terbawa di dalamnya. Hal ini dilakukan untuk menghindari terjadinya vibrasi, erosi dan pembentukkan kerak pada turbin. Uap yang telah melewati separator tersebut kemudian dialirkan ke demister yang berfungsi sebagai pemisah akhir. Uap yang telah bersih itu kemudian dialirkan melalui Main Steam Valve (MSV)- governor valve menuju turbin. Di dalam turbin, uap tersebut berfungsi untuk memutar double flow condensing yang dikopel dengan generator , pada kecepatan 3000 rpm. Proses ini menghasilkan energi listrik dengan arus tiga fasa, frekuensi 50 Hz, dengan tegangan 11,8 kV. Melalui transformator step-up, arus listrik dinaikan tegangannya hingga 150 kV, selanjutnya dihubungkan secara parallel dengan sistem penyaluran Jawa-Bali (interkoneksi). Agar turbin bekerja secara efisien, maka exhaust steam atau uap bekas yang keluar dari turbin harus dalam kondisi vakum, dengan mengkondensasikan uap dalam kondensor kontak langsung yang dipasang dibawah turbin. Untuk menjaga kevakuman kondensor, gas yang tak terkondensasi harus dikeluarkan secara kontinyu oleh sistem ekstraksi gas. Gas-gas mengandung: CO 2 85-90% H 2S 3,5% dan sisanya adalah N 2 dan gas-gas lainnya. Disini sistem ekstaksi gas terdiri atas first-stage dan second-stage ejector . Gas-gas yang tidak dapat dikondensasikan, dihisap oleh steam ejector tingkat dua untuk diteruskan ke after condensor, di mana gas-gas tersebut kemudian kembali disiram oleh air yang dipompakan oleh primary pump. Gas-gas yang dapat dikondensasikan dibuang ke udara. Exhaust steam dari turbin masuk dari sisi atas kondensor, kemudian terkondensasi sebagai akibat penyerapan panas oleh air pendingin yang diinjeksikan lewat spray-nozzle. Level kondensat selalu dijaga dalam kondisi normal oleh dua buah Main Cooling Water Pump Teknik Mesin Universitas Pasundan

13

Laporan Kerja Praktek (MCWP) lalu didinginkan dalam cooling tower (menara pendingin) sebelum disirkulasikan kembali. Air yang dipompakan oleh MCWP dijatuhkan dari bagian atas menara pendingin yang disebut kolam air panas menara pendingin. Menara pendingin berfungsi sebagai heat exchanger (penukar panas) yang besar, sehingga mengalami pertukaran panas dengan udara bebas. Air dari menara pendingin yang dijatuhkan tersebut mengalami penurunan temperatur dan tekanan ketika sampai di bawah, yang disebut kolam air dingin ( cold basin). Air dalam kolam air dingin ini dialirkan ke dalam kondensor untuk mendinginkan uap bekas memutar turbin dan kelebihannya (over flow) diinjeksikan kembali kedalam sumur yang tidak produktif, diharapkan sebagai air pengisi atau penambah dalam reservoir , sedangkan sebagian lagi dipompakan oleh primary pump, yang kemudian dialirkan kedalam intercondensor dan aftercondensor untuk mendinginkan uap yang tidak terkondensasi ( noncondensable gas). Sistem pendingin di PLTP Kamojang merupakan sistem pendingin dengan sirkulasi tertutup dari air hasil kondensasi uap, di mana kelebihan kondensat yang terjadi direinjeksi kedalam sumur reinjeksi. Prinsip penyerapan energi panas dari air yang disirkulasikan adalah dengan mengalirkan udara pendingin secara paksa dengan arah aliran tegak lurus, menggunakan lima fan cooling tower . Sekitar 70% uap yang terkondensasi akan hilang karena penguapan dalam cooling tower , sedangkan sisanya diinjeksikan kembali kedalam reservoir . Reinjeksi dilakukan untuk mengurangi pengaruh pencemaran lingkungan, mengurangi ground subcidence, menjaga tekanan, serta recharge water bagi reservoir . Aliran air dari cold basin ke kondensor disirkulasikan lagi oleh primary pump sebagai media pendingin untuk intercooler dan melalui after dan intercondensor untuk mengkondensasikan uap yang tidak terkondensasi di kondensor, air kondensat kemudian dimasukkan kembali kedalam kondensor.

Gambar 3.5 Flow Diagram PLTP Kamojang Keterangan: 1. Steam Receiving Header 2. Flow Meter 3. Separator 4. Demister 5. Katup (valve) 6. Turbin Teknik Mesin Universitas Pasundan

14

Laporan Kerja Praktek 7. Generator 8. Transformator 9. Switch yard 10. Kondensor 11. Menara pendingin (cooling tower ) 12. Storage lake 13. Reinjection well 14. Main Cooling Water Pump (MCWP) 15. Inter dan after condensor 16. Ejector 3.9 Perangkat Utama PLTP Kamojang Bagian – bagian utama dari Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi Unit Bisnis Pembangkitan Kamojang adalah: 1) Sistem Pasokan Uap (Sumur Uap) Produksi sumur uap yang dikelola Pertamina disalurkan ke unit pambangkit melalui pipa-pipa, dan peralatan tambahan seperti katup-katup. Katup-katup dapat berada di kepala sumur seperti: master-valve, service-valve,vertical-discharge-valve, arifice, bleed-valve, cellar dan repture disk.

Master-valve dan service-valve dioperasikan pada posisi penuh (dibuka) bila unit



beroperasi dan ditutup bila unit tidak beroperasi.  

Orifice berfungsi untuk membatasi tekanan dan jumlah uap, sesuai dengan kebutuhan. Repture disk , berfungsi sebagai pengaman akhir dari kepala sumur bila terjadi kelebihan tekanan dalam pipa transmisi, karena siste m pelepasan uap tidak bekerja.



Vertikal-discharge-valve, berfungsi untuk membersihkan uap dari partikel partikel/kotoran-kotoran dari dalam sumur uap masuk pembangkit, hal ini dilakukan apabila sumur uap lama tidak dioperasikan atau baru dioperasikan.



Cellar berfungsi untuk menahan berat peralatan dan sebagai tempat dimana katup kepala sumur dipasang setelah pengeboran selesai.

Gambar 3.6 Lokasi Sumur Uap Teknik Mesin Universitas Pasundan

15


2) Steam Receiving Header Merupakan suatu tabung yang berdiameter 1800mm dan panjang 19.500 mm yang berfungsi sebagai pengumpul uap sementara dari beberapa sumur produksi sebelum didistribusikan ke turbin. Steam receiving header dilengkapi dengan sistem pengendalian kestabilan tekanan (katup) dan rapture disc yang berfungsi sebagai pengaman dari tekanan lebih dalam sistem aliran uap. Dengan adanya steam receiving header ini maka pasokan uap tidak akan mengalami gangguan meskipun terdapat perubahan pasokan uap dari sumur produksi. Apabila tekanan yang ada di dalam steam receiving header berlebih maka akan dikeluarkan melalui valve dengan menggunakan bantuan dari kompresor untuk valve sebagai kontrol pneumatic sehingga uap yang berada di dalam steam receiving header menjadi stabil kembali.

Gambar 3.7 Steam Receiving Header

3) Vent Structure Merupakan bangunan pelepas uap dengan peredam suara. Vent structure terbuat dari beton bertulang berbentuk bak persegi panjang, bagian bawahnya disekat dan bagian atasnya diberi tumpukan batu agar pada saat pelepasan uap ke udara tidak mencemari lingkungan. Dengan menggunakan nozzle diffuser maka getaran dan kebisingan dapat diredam. Vent structure dilengkapi dengan katup-katup pengatur yang sistem kerjanya pneumatic. Udara bertekanan yang digunakan untuk membuka dan menutup katup diperoleh dari dua buah kompresor yang terdapat di dalam rumah vent structure. Vent structure dapat dioperasikan dengan cara manual ataupun otomatis ( system remote) yang dapat dilakukan dari panel ruangan kontrol ( control room). Adapun fungsi dari vent structure adalah sebagai berikut: 1) Sebagai pengatur tekanan (agar tekanan uap masuk turbin selalu konstan), 2) Sebagai pengaman yang akan membuang uap bila terjadi di steam receiving header , 3) Membuang kelebihan uap jika terjadi penurunan beban atau unit stop.


16


Gambar 3.8 Vent Structure

4) Separator Separator adalah suatu alat yang berfungsi sebagai pemisah zat-zat padat, silica, butiran air, dan zat lain yang bercampur dengan uap yang masuk ke dalam separator . Kemudian kotoran dan zat lain yang terkandung dalam uap yang masuk kedalam separator akan terpisah. Separator yang dipakai adalah jenis cyclon berupa silinder tegak dimana pipa tempat masuknya steam dirancang sedemikian rupa sehingga membentuk arah aliran sentrifugal. Uap yang masuk separator akan berputar akibat adanya perbedaan berat jenis, maka kondensat dan partikel-partikel padat yang ada dalam aliran uap akan terpisah dan jatuh kebawah dan ditampung dalam dust collector sampai mencapai maksimum atau sampai waktu yang telah ditentukan. Sedangkan uap yang lebih bersih akan keluar melalui pipa bagian atas dari separator . Kotoran yang ada dalam dust collector di drain secara berkala baik otomatis ataupun manual. Hal ini dilakukan untuk menghindari terjadinya korosi, erosi dan pembentukan kerak pada turbin.

Gambar 3.9 Separator

5) Demister Demister adalah sebuah alat yang berbentuk tabung silinder yang berukuran 14.5 m didalamnya terdapat kisi-kisi baja yang berfungsi untuk mengeliminasi butir-butir air yang terbawa oleh uap dari sumur-sumur panas bumi. Di bagian bawahnya terdapat Teknik Mesin Universitas Pasundan

17

Laporan Kerja Praktek kerucut yang berfungsi untuk menangkap air dan partikel-partikel padat lainnya yang lolos dari separator , sehingga uap yang akan dikirim ke turbin merupakan uap yang benar-benar uap yang kering dan bersih. Karena jika uap yang masuk ke turbin tidak kering dan kotor, akan menyebabkan terjadinya vibrasi, erosi dan pembentukan kerak pada turbin. Uap masuk dari atas demister langsung menabrak kerucut, karena perbedaan tekanan dan berat jenis maka butiran air kondensat dan partikel-partikel padat yang terkandung dalam uap akan jatuh. Uap bersih akan masuk ke saluran keluar yang sebelumnya melewati saringan terlebih dahulu dan untuk selanjutnya diteruskan ke turbin. Demister ini dipasang pada jalur uap utama setelah alat pemisah akhir ( final separator ) yang ditempatkan pada bangunan rangka besi yang sangat kokoh dan terletak di luar gedung pembangkit.

Gambar 3.10 Demister 6) Turbin Hampir disemua pusat pembangkit listrik memiliki turbin sebagai penghasil gerakan mekanik yang akan diubah menjadi energi listrik melalui generator . Turbin yang digunakan disesuaikan dengan keadaan di mana turbin tersebut digunakan. Pada sistem PLTP Kamojang dipergunakan turbin jenis silinder tunggal dua aliran ( single cylinder double flow) yang merupakan kombinasi dari turbin aksi (impuls) dan reaksi. Yang membedakan antara turbin aksi dan reaksi adalah pada proses ekspansi dari uapnya. Pada turbin aksi, proses ekspansi (penurunan tekanan) dari fluida kerja hanya terjadi di dalam baris sudu tetapnya saja, sedangkan pada reaksi proses dari fluida kerja terjadi baik di dalam baris sudu tetap maupun sudu beratnya. Turbin tersebut dapat menghasilkan daya listrik sebesar 55 MW per unit aliran ganda dengan putaran 3000 rpm. Turbin ini dirancang dengan memperhatikan efisiensi, Teknik Mesin Universitas Pasundan

18

Laporan Kerja Praktek dan performanya disesuaikan dengan kondisi dan kualitas uap panas bumi. Turbin di PLTP Kamojang dilengkapi dengan peralatan bantu lainnya yait u: 1) Turbin valve yang terdiri dari Main Steam Valve (MSV) dan Governor Valve, yang berfungsi untuk mengatur jumlah aliran uap yang masuk ke turbin. 2) Turning Gear ( Barring Gear ) yang berfungsi untuk memutar poros turbin pada saat unit dalam kondisi stop atau pada saat pemanasan sebelum turbin start agar tidak terjadi distorsi pada poros akibat pemanasan atau pendinginan yang tidak merata. 3) Peralatan pengaman, yang berfungsi untuk mengamankan bagian-bagian peralatan yang terdapat dalam turbin jika terjadi gangguan ataupun kerusakan operasi pada turbin. Peralatan pengaman tersebut adalah eccentricity, differential expansion, tekanan minyak bantalan aksial, vibrasi bantalan, temperatur metal bantalan, temperatur minyak keluar bantalan, over speed dan emergency hand trip.

Gambar 3.11 Turbin

7) Generator Generator adalah sebuah alat yang berfungsi untuk mengubah energi mekanik (putaran poros turbin) menjadi energi listrik. PLTP Kamojang mempergunakan generator jenis hubung langsung dan didinginkan dengan air, memiliki dua kutub, tiga fasa, 50 Hz dengan putaran 3000 rpm. Sistem penguatan yang digunakan adalah rotating brushless tipe ac dengan rectifier , sedangkan tegangannya diatur dengan automatic voltage regulator (AVR). Kemampuan generator maksimum untuk unit 1 adalah 30 MW, sedangkan untuk unit dua dan tiga adalah 55 MW. Generator akan menghasilkan energi listrik bolak-balik sebesar 11,8 kV ketika turbin yang berputar dengan putaran 3000 rpm meng- couple terhadap generator. Perputaran pada generator tersebut akan menghasilkan perpotongan gaya gerak magnet yang menghasilkan energi listrik.


19


Gambar 3.12 Generator 8) Trafo Utama ( Main Transformator ) Trafo utama yang digunakan adalah tipe ONAN dengan tegangan 11,8 kV pada sisi primer dan 150 kV pada sisi sekunder. Tegangan output generator 11,8 kV ini kemudian dinaikkan ( step up trafo) menjadi 150 kV dan dihubungkan secara parallel dengan sistem Jawa-Bali.

Gambar 3.13 Transformator

9) Switch Yard Switch Yard adalah perangkat yang berfungsi sebagai pemutus dan penghubung aliran listrik yang berada di wilayah PLTP maupun aliran yang akan didistribusikan melalui sistem interkoneksi Jawa-Bali.

Gambar 3.14 Switch Yard Teknik Mesin Universitas Pasundan

20

Laporan Kerja Praktek 10) Kondensor Kondensor adalah suatu alat untuk mengkondensasikan uap bekas dari turbin dengan kondisi tekanan yang vakum. Uap bekas dari turbin masuk dari sisi atas kondensor, kemudian mengalami kondensasi sebagai akibat penyerapan panas oleh air pendingin yang diinjeksikan melalui spray nozzle. Uap bekas yang tidak terkondensasi dikeluarkan dari kondensor oleh ejektor. Ejektor ini juga berfungsi untuk mempertahankan hampa kondensor pada saat operasi normal dan membuat hampa kondensor pada waktu start awal. Air kondensat dipompakan oleh dua buah pompa pendingin utama ( Main Cooling Water Pump) ke menara pendingin (Cooling Tower ) untuk didinginkan ulang sebelum disirkulasikan kembali ke kondensor. Pada saat operasi normal, tekanan dalam kondensor adalah 0,133 bar, dan kebutuhan air pendingain adalah 11.800 m 3 /jam. PLTP Kamojang menggunakan kondensor kontak langsung yang dipasang di bawah turbin, karena kondensor kontak langsung memiliki efisiensi perpindahan panas yang jauh lebih besar dari pada kondensor permukaan, sehingga ukuran dan biaya investasinya juga lebih kecil. Pemakaian kondensor ini sangat cocok karena pembangkit listrik tenaga panas bumi memiliki siklus terbuka sehingga tidak diperlukan sistem pengambilan kembali kondensat seperti yang dilakukan oleh PLTU konvensional. Dilengkapi dengan inter dan after kondensor sebagai gas removing sistem. Air yang digunakan didalam kondensor berasal dari cooling tower yang nantinya akan digunakan untuk mendinginkan kembali uap yang telah digunakan turbin. Air tersebut disemprotkan oleh nozzle-nozzle sehingga uap yang masuk ke dalam kondensor berubah fasanya dan mengalami penurunan temperatur.

Gambar 3.15 Kondensor. 11) Main Cooling Water Pump (MCWP) Main cooling water pump adalah pompa pendingin utama yang berfungsi untuk memompakan air kondensat dari kondensor ke cooling tower untuk kemudian didinginkan. Jenis pompa yang digunakan di PLTP Kamojang adalah vertical barriel Teknik Mesin Universitas Pasundan

21

Laporan Kerja Praktek type 1 stage double suction centrifugal pump, dengan jumlah dua buah pompa untuk setiap unit.

Gambar 3.16 Main Cooling Water Pump 12) Cooling Tower (Menara Pendingin) Cooling tower atau menara pendingin yang terpasang di PLTP Kamojang merupakan bangunan yang terbuat dari kayu yang telah diawetkan sehingga tahan air. Terdiri dari tiga ruang dan tiga kipas untuk unit satu, sedangkan untuk unit dua dan tiga terdiri dari lima ruang dengan lima kipas hisap paksa. Jenis yang digunakan adalah Mechanical Draught Crossflow Tower. Air yang dipompakan dari kondensor didistribusikan ke dalam bak ( Hot Water Basin) yang terdapat di bagian atas cooling tower . Bak tersebut juga dilengkapi dengan nozzle yang berfungsi untuk memancarkan air sehingga menjadi butiran-butiran halus dan didinginkan dengan cara kontak langsung dengan udara pendingin. Setelah terjadi proses pendinginan, air akan turun karena gaya gravitasi untuk seterusnya menuju bak penampung air (Coold Water Basin) yang terdapat dibagian bawah dari coolling tower dan seterusnya dialirkan ke kondensor yang sebelumnya melewati empat buah screen untuk menyaring kotoran-kotoran yang terdapat dalam air. Aliran udara yang melewati tiap ruang pendingin dihisap ke atas dengan kipas hisap paksa tipe aksial. Setiap kipas digerakan oleh motor listrik induksi dengan perantaraan gigi reduksi ( Reduction Gear). Cooling tower dilengkapi dengan sistem pembasah (Waiting Pump System) yang gunanya untuk memompakan air dari cold water basin dan disemprotkan ke semua bagian dari cooling tower agar kondisi kayu tetap basah.

Gambar 3.17 Cooling Tower Teknik Mesin Universitas Pasundan

22

Laporan Kerja Praktek BAB IV PENGOLAHAN DATA 4.1 Data Data terbaru yang diberikan PT Indonesia Power UBP Kamojang hanyalah data seputar temperatur masuk dan temperatur keluar dari intercooler saja. Data yang diamati adalah data pada hari Kamis tanggal 1 september 2016. Berikut adalah data temperatur masuk dan temperatur keluar dari intercooler unit III: Tabel 4.1 Data Temperatur Intercooler Unit 3 Pada Hari Kamis 01/09/2016 Sistem Primary Jam

Sistem Secondary

00:00 01:00

temperatur masuk[ºC] 30,80 30,80

temperature keluar[ºC] 33,00 33,00

temperature masuk[ºC] 38,30 38,30

temperature keluar[ºC] 36,50 36,50

02:00 03:00

30,80 30,80

33,00 33,00

38,30 38,30

36,50 36,50

04:00 05:00 06:00

30,00 30,00 30,00

33,00 33,00 33,00

38,50 38,50 38,50

36,00 36,00 36,00

07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00

30,00 30,50 30,50 30,50 30,50 30,80 30,80 30,80 30,80 31,50 31,50 31,50 31,50 31,00

33,00 33,50 33,50 33,50 33,50 33,80 33,80 33,80 33,80 34,00 34,00 34,00 34,00 33,50

38,50 38,50 38,50 38,50 38,50 39,00 39,00 39,00 39,00 39,00 39,00 39,00 39,00 38,00

36,00 36,30 36,30 36,30 36,30 37,00 37,00 37,00 37,00 37,00 37,00 37,00 37,00 36,00

21:00 22:00 23:00 24:00 rata_rata

31,00 31,00 31,00 31,00 30,78

33,50 33,50 33,00 33,00 33,43

38,00 38,00 38,00 38,00 38,53

36,00 36,00 36,00 36,00 36,45


23

Laporan Kerja Praktek Berikut ini adalah spesifikasi dari plate heat exchanger yang digunakan dan parameter air pada intercooler unit III: Tabel 4.2 Spesifikasi Plate Heat Exchanger Intercooler Unit III No Spesifikasi Simbol Keterangan Satuan 1

Material Plate

-

Titanium

-

2

Panjang Plate

1

2125

mm

3

Lebar Plate

W

669

mm

4

Tebal Plate

Δx

0.8

mm

5

Jumlah Plate

Σ Plate

79

-

6

Diameter Port

d

330

mm

7

Konduktivitas Termal Plate

kp

20,77

W/m˚C

8

Berat Plate

m

1850

kg

Tabel 4.3 Parameter Air Pada Intercooler No

F luid Properties

Symbol

Cold Side

H ot Side

Satuan

1

Panas Jenis air

cp

4200

4200

J/kg˚C

2

Konduktivitas Termal Air

Kw

0,625

0,630

W/m˚C

3

Massa Jenis

ρ

993,15

915,64

kg/m3

4

Prandtl Number

Pr

4,99

4,52

-

5

Viskositas Dinamik

μ

7,47X10-4

6,81X10-4

kg/m.s

6

Debit

Q

320

320

M3/h

7

Kecepatan Air

V

2,42

2,42

m/s

8

Tekanan Maksimum

Pmax

894,48

894,48

kPa

9

Temperatur Maksimal

Tmax

100

100

˚C

10

Temperatur Masuk

Tin

30,78

38,53

˚C

11

Temperatur Keluar

Tout

33,43

36,45

˚C

4.2 Analisa Data Salah satu cara untuk mengetahui efektivitas Intercooler adalah dengan mengetahui koefisien transfer panas keseluruhan dan luas dari plate heat exchanger tersebut. Oleh karena itu harus diketahui Temperatur fluida (T), Reynolds number (Re), koefisien perpindahan panas konveksi (hc), dan tahanan termal (R) yang dapat dicari dengan menggunakan rumus – rumus berikut:

1). Luas Permukaan Plate

 = ( × )  ( 4 ×

 ) 


..………………………………….. (Persamaan 4.1)

24

Laporan Kerja Praktek Dimana: A l w d

= Luas permukaan plate (m2) = Panjang plate (m) = Lebar plate (m) = Diameter port heat exchanger (m)

2). Bilangan Reynolds

 =

 

…………………………………………………… (Persamaan 4.2)

Dimana: Re

 V



= Bilangan reynolds = Massa jenis air (kg/m3) = Kecepatan aliran air (m/s) = Viskositas dinamik air (kg/m.s)

3). Bilangan Nusselt 

 = 0.374  .  . (  ). 

…………………………...... (Persamaan 4.3)

Dimana: Nu Pr

 

= Bilangan Nusselt = Bilangan Prandtl = Viskositas dinamik air hot side (kg/m.s) = Viskositas dinamik air cold side (kg/m.s)

4). Perpindahan Panas Konveksi

ℎ = 

 

…….………………………………………….. (Persamaan 4.4)

Dimana: hc kw

= Perpindahan panas konveksi (W/m 2 °C) = Konduktivitas panas air (W/m °C)

5). Tahanan Termal Konveksi

=

1 ℎ 

……………………………………………………… (Persamaan 4.5)

Dimana: R hc

= Tahanan termal konveksi (°C/W) = Perpindahan panas konveksi (W/m 2 °C)

6). Tahanan Termal Konduksi

 =

∆  

……………………………………………………... (Persamaan 4.6)


25

Laporan Kerja Praktek Dimana: Δ Kp

= Tebal plate (m) = Konduktivitas termal plate (W/m °C)

7). Koefisien Transfer Panas Keseluruhan

=

1 ( +  +  )

…………………………………..…… (Persamaan 4.7)

Dimana: U R1 R2

= Koefisien transfer panas keseluruhan (W/m2 °C) = Tahanan termal konveksi cold side (°C/W) = Tahanan termal konveksi hot side (°C/W)

8). Kecepatan Aliran Massa Air ……..…………………………………………. (Persamaan 4.8) ṁ= ×  Dimana:

ṁ Q



= Kecepatan aliran massa air (kg/s) = Debit air masuk intercooler (m3/s) = Massa jenis air (kg/m3)

9). Jumlah Satuan Perpindahan

 =

 ṁ

………………………………………………. (Persamaan 4.9)

Dimana: NTU = Jumlah satuan perpindahan ṁ = Kecepatan aliran massa air (kg/s) cp = Panas jenis air (J/kgoC) 10). Efektivitas Intercooler

 =

 × 100%  + 1

…………………………...........…… (Persamaan 4.10)

Dimana:



= Efektivitas intercooler

atau dengan rumus

 =

   × 100%    

………………… (Persamaan 4.11)

dengan nilai  didapat menggunakan rumus : ……..………………………………… (Persamaan 4.12)  = ṁ ×  × ∆ Teknik Mesin Universitas Pasundan

26

Laporan Kerja Praktek Dimana:

 Δ

= Panas yang masuk ke intercooler (W) = Perbedaan temperatur masuk dan keluar intercooler (°C)

4.3 Perhitungan Kecepatan Aliran Massa Air 4.3.1 Kecepatan Aliran Massa Air Cold Side

ṁ =  ×  320  ṁ = ( ) ⁄ × 993,15 ⁄ 3600 = 88,28 ⁄ 4.3.2 Kecepatan Aliran Massa Air H ot Side

ṁ =  ×  ṁ = (

320  ) ⁄ × 915,64 ⁄ 3600

= 81,39 ⁄ 4.4 Perhitungan Metode Perpindahan Panas 4.4.1 Luas Permukaan Plat 

  = (  × )  ( 4 ×  )

= ( 2,125 × 0,669)  ( 4 ×

,  ) 

= 1,07 4.4.2 Tahanan Termal Cold Side 1). Bilangan Reynolds

R ec =

  



,  ,   .  = ,×⁄.

= 1061753,14 2). Bilangan Nusselt

Nuc = 0.374  . . (

 . ) 

= 0,374(1073759,33). (4,52).(

,× . ) ,×

=54771,93 Teknik Mesin Universitas Pasundan

27

Laporan Kerja Praktek 3). Perpindahan Panas Konveksi

hc1 = =

.  ,  . /m° . 

= 103734,72 W/m 2°C 4). Tahanan Termal Konveksi Cold Si de

 = =

1 ℎ  1 = 9,1496 × 10− °C⁄W   103734,72 ⁄ °C × 1.53

4.4.3 Tahanan Termal H ot Side 1). Bilangan Reynolds

R eh =

  



,  ,   .  = ,×⁄.

= 1073759.33 2). Bilangan Nusselt

Nuh = 0.374  .  . (

 . ) 

= 0,374(1073759,33). (4,52).(

,× . ) ,×

= 53503,84 3). Perpindahan Panas Konveksi

Hc2 = =

.  ,  . /°. . 

= 102143,69 W/m 2°C

4). Tahanan Termal Konveksi H ot Side

 =

1 ℎ 


28


=

1 = 9,0093 × 10− °C⁄W  102143,69 ⁄ °C × 1,53

4.4.4 Tahanan Termal Plat

 =

∆  

0,8×10−  − °C⁄ = = 1,49 × 10 W 20,77 ⁄.°C × 1,07  4.4.5 Koefisien Transfer Panas Keseluruhan

= =

1 × ( +  +  )  1 × 79 ˚C  − − − 1,07  (9,1496 × 10 + 3,5997 × 10 + 9,0093 × 10 ) ⁄

= 1363319,153 ⁄ ˚C = 1363,319 ⁄ ˚C 4.4.6 Jumlah Satuan Perpindahan

 =

 ṁ 

(1363319,153) ⁄ . ˚C × 1,07  = 88,28 ⁄ × 4200 ⁄˚C = 3,93 4.4.7 Efektivitas I ntercooler

 × 100%  + 1 3,93 = × 100% 3,93+1 = 79,72 %

=

4.5 Analisa Termodinamika 4.5.1 Panas Masuk I ntercooler 1). Panas Masuk Cold Side

Q = ṁ . cp . ∆ Teknik Mesin Universitas Pasundan

29


= 88,28 kg/s X 4200 J/kg℃ X (33,43 °  30,78 °) = 982556,40 W 2). Panas Masuk H ot Side

Q = ṁ . cp . ∆ = 81,39 kg/s X 4200 J/kg℃ X (38,53 °  36,45 °) = 711023,04 W 4.5.2 Efektivitas I ntercooler

   × 100%      =  × 100%  =

711023,04 W × 100% 982556,40 W = 72% =

BAB V PENUTUP 5.1 Kesimpulan Teknik Mesin Universitas Pasundan

30

Laporan Kerja Praktek Berdasarkan data yang diperoleh pada tanggal 1 September 2016, pengamatan lapangan dan hasil analisa data untuk Intercooler Unit tiga di PT Indonesia Power UBP Kamojang, diperoleh beberapa kesimpulan sebagai berikut: 





Perpindahan panas intercooler dari hasil perhitungan adalah sebesar 102143,69 W/m 2°C pada hot side dan 103734,72 W/m 2°C pada cold side. Nilai efektifitas perpindahan panas intercoller hasil perhitungan metode perpindahan panas sebesar 79,72% dengan koefisien perpindahan panas intercooler sebesar 1363,319 kW/m2°C dan analisa termodinamika sebesar 72%. Efektivitas perpindahan panas intercooler dipengaruhi oleh koefisien perpindahan panas intercooler . Semakin besar koefisien perpindahan panas yang terjadi, semakin besar pula efektivitasnya.

DAFTAR PUSTAKA


31

Bab 1 - Daftar Pustaka

Recommend Documents