PERANCANGAN SISTEM SIKLUS RANKINE ORGANIK DUA TINGKAT PADA PLTP GEO DIPA DIENG, STUDI KASUS PENUKAR KALOR EVAPORATOR DAN REKUPERATOR TINGKAT 1

Satrio Bayu Aji, Dr.-Ing. Sihana; Ir. Kutut Suryopratomo, M.T., M.Sc.

2019 | Skripsi | S1 TEKNIK FISIKA

PLTP Geo Dipa Dieng merupakan sistem hidrotermal yang memiliki residu air garam brine dengan suhu 187 Celsius tekanan 13,3 bar dan laju massa fluida sebesar 51,646 kg/s. Brine tersebut dapat dimanfaatkan sebagai sumber kalor pada pembangkit listrik sistem siklus rankine organik (SRO). Pemilihan konfigurasi sistem SRO dua tingkat dengan komponen rekuperator mampu menghasilkan daya keluaran bersih dan efisiensi siklus yang lebih tinggi. Penelitian ini membahas mengenai pemanfaaatan brine residu PLTP Geo Dipa Dieng menggunakan sistem SRO dua tingkat dengan rekuperator untuk mendapatkan daya keluaran bersih dan efisiensi siklus yang maksimal, serta perancangan komponen penukar kalor evaporator dan rekuperator tingkat 1 yang sesuai dengan kondisi kerja sistem SRO. Sistem SRO dua tingkat hasil perancangan menggunakan fluida r245fa pada tingkat 1 dan fluida r236ea pada tingkat 2. Sistem SRO menghasilkan daya keluaran bersih sebesar 3.307,19 kW dan efisiensi siklus 19,28%. Hasil rancangan komponen evaporator tingkat 1 menghasilkan koefisien perpindahan kalor sebesar 503,86 W/m2K dengan luas perpindahan kalor sebesar 116,75 m2. Hasil rancangan komponen rekuperator tingkat 1 menghasilkan koefisien perpindahan kalor sebesar 122,96 W/m2K dengan luas perpindahan kalor sebesar 554,4 m2. Jika pemodelan sistem SRO ini akan direalisasikan maka estimasi biaya investasi overnight cost sebesar $758.90 per kW.

Geo Dipa Dieng geothermal power plant is a hydrothermal system that has brine residue with 187 Celsius of temperature, 13,3 bar of pressure and 51,646 kg/s of mass flow rate. The brine can be used as heat source for organic rankine cycle (ORC) power generation application. Multistage ORC with recuperator configuration can gives higher net power output and cycle efficiency. This study discusses utilizing brine as a heat source for two stages ORC with recuperator system to obtain maximal net power output and cycle efficiency. The design of heat exchanger components: evaporator and recuperator stage 1 are also discussed. The model of multistage ORC uses two organic working fluids which are r245fa for stage 1 and r236ea for stage 2. The result of simulation gives 3.307,19 kW and 19,28% for the net power output and cycle efficiency respectively. The design of evaporator stage 1 gives overall heat transfer coefficient 503,86 W/m2K with heat transfer area 116,75 m2. The design of evaporator stage 1 gives overall heat transfer coefficient 122,96 W/m2K with heat transfer area 554,4 m2. The estimated capital overnight cost for the system is $758.90 per kW.

Kata Kunci : siklus rankine organik dua tingkat, brine , rekuperator, evaporator, overnight cost