PERANCANGAN PENUKAR KALOR EVAPORATOR DAN PRE-HEATER PADA SISTEM SIKLUS RANKINE ORGANIK DENGAN MEMANFAATKAN BRINE DARI PLTP LAHENDONG UNIT 5

AINUN PUTRI KHASANAH, Dr.-Ing. Ir. Sihana;Ir. Kutut Suryopratomo, M.T., M.Sc

2021 | Skripsi | S1 TEKNIK FISIKA

Saat ini, mayoritas PLTP di Indonesia menggunakan teknologi single flash guna mengolah fluida panas bumi menjadi energi listrik. Salah satunya adalah PLTP Lahendong Unit 5 yang masih menggunakan teknologi single flash dengan sistem dominasi air (water dominated). Brine yang dihasilkan oleh pemisahan fluida panas bumi pada separator memiliki suhu 173,56°C, tekanan 8,63 bar, serta laju massa 146,38 kg/s. Penelitian ini berfokus pada pengolahan brine dengan teknologi sistem biner menggunakan Siklus Rankine Organik (SRO). Tujuan penelitian ini adalah mendapatkan rancangan siklus dengan daya bersih dan efisiensi optimal, dengan pertimbangan pencegahan pembentukan silika. Tiga fluida kerja organik yang dipilih adalah R236ea, R245ca, dan R245fa yang disimulasikan pada perangkat lunak Cycle Tempo 5.0. Hasil penelitian diperoleh siklus yang paling optimal menghasilkan daya dan efisiensi, serta memiliki proteksi lebih untuk pembentukan silika adalah SRO dengan tambahan penukar kalor menengah. Daya keluaran bersih dan efisiensi yang dihasilkan sebesar 2434,78 kW dan 16,95% dengan fluida kerja R245ca. Desain evaporator jenis shell and tube menghasilkan koefisien perpindahan kalor total 496,942 W/m2·K dengan rugi tekanan sisi shell 0,289 bar dan sisi tube 0,04 bar. Rentang koefisien perpindahan kalor total untuk evaporator adalah 496-916 W/m2·K. Sedangkan hasil rancangan pre-heater dengan tipe shell and tube menghasilkan koefisien perpindahan kalor sebesar 535,99 W/m2·K dan rugi tekanan sisi shell 0,127 bar dan sisi tube 0,06 bar.

Currently, the majority of geothermal power plants in Indonesia use single flash technology to process geothermal fluids into electrical energy. One of them is Lahendong Unit 5 Geothermal Powerplant which still uses single flash technology with a water-dominated system. Brine produced by the separation of geothermal fluids in the separator has a temperature of 173,56°C, a pressure of 8,63 bar, and a mass rate of 146,38 kg/s. This research focuses on the processing of brine with binary system technology using the Organic Rankine Cycle (SRO). The purpose of this study was to obtain a cycle design with optimal clean power and efficiency, taking into account the prevention of silica formation. The three selected organic working fluids are R236ea, R245ca, and R245fa which are simulated on Cycle Tempo 5.0 software. The results obtained that the most optimal cycle to produce power and efficiency and has more protection for silica formation is SRO with the addition of an intermediate heat exchanger. The net output power and the resulting efficiency are 2434,78 kW and 16,95% with the working fluid R245ca. The evaporator design produces a total heat transfer coefficient of 495,118 W/m2·K with a pressure loss of 0,289 bar on the shell side and 0,04 bar on the tube side. The total heat transfer coefficient range for the evaporator is 496-916 W/m2·K. Meanwhile, the pre-heater design results in a heat transfer coefficient of 535,99 W/m2·K and a pressure loss of 0,127 bar on the shell side and 0,06 bar on the tube side.

Kata Kunci : PLTP Lahendong Unit 5, Brine, Siklus Rankine Organik, Evaporator, Pre-heater, Shell and Tube