Perancangan Spray Cooling sebagai Sistem Pendinginan pada Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi

FATA NUR FAUZI, Ir. Joko Waluyo, M.T., Ph.D

2022 | Skripsi | S1 TEKNIK MESIN

Sistem Pendinginan merupakan sistem yang berfungsi dalam pelepasan kalor ke lingkungan dengan tujuan fluida hasil dari pendinginan dapat dimanfaatkan kembali. Terdapat dua pilihan sistem pendingin yang dapat digunakan yaitu sistem pendinginan tertutup dengan penukar kalor dan sistem pendinginan terbuka udara atmosfer. Pada tugas akhir ini dilakukan perancangan sistem pendinginan dengan memanfaatkan udara atmosfer sebagai media pendinginnya yang bertujuan untuk mendinginkan fluida kerja yang ada pada condenser. Sistem pendinginan dengan metode seperti ini dapat disebut dengan spray cooling. Perancangan sistem pendinginan spray cooling pada tugas akhir ini meliputi perancangan pipa, sambungan, dan spray nozzle yang digunakan. Selain itu, perhitungan untuk mengetahui besar head dari pompa juga dilakukan. Perancangan dilakukan berdasarkan suplai kalor yang berasal dari fluida panas bersuhu 45 derajat Celcius dari suatu industri pembangkit panas bumi. Perhitungan performa dilakukan dengan memvariasikan nilai laju aliran massa dan sudut keluaran nozzle. Dari kalor suplai yang masuk sebesar 11 MW diperoleh nilai laju aliran massa yang dibutuhkan sebesar 147,52 kg/s. Desain peralatan hasil perancangan diperoleh luasan minimal spray cooling yang dibutuhkan yaitu sebesar 708,07 m2 dan jumlah spray nozzle yang diperlukan yaitu 91 buah. Sehingga ditentukan ukuran dari panjang x lebar dari spray cooling yaitu 98 x 65 meter dengan susunan 4 header tersusun secara parallel dengan masing masing memiliki spray unit sebanyak 12 buah. Ukuran pipa yang digunakan yaitu memiliki NPS 2", 6", 12", dan 16" dengan SCH 40. Untuk menyalurkan fluida panas ke spray nozzle maka diperlukan pompa dengan besar head yaitu 42,447 m. Dari hasil perhitungan diperoleh performa spray cooling yang dapat mendinginkan fluida panas dari suhu 45 derajat Celcius hingga mencapai 38 derajat Celcius. Dengan memvariasikan nilai laju aliran massa dan sudut keluaran nozzle diketahui juga performa dari spray cooling bahwa suhu hasil pendinginan semakin tinggi apabila nilai laju aliran massa semakin besar, namun suhu hasil pendinginan semakin turun apabila sudut keluaran nozzle semakin besar.

The cooling system is a system that functions in the release of heat to the environment with the aim that the fluid resulting from cooling can be reused. There are two choices of cooling systems that can be used, namely a closed cooling system with heat exchangers and an open-air cooling system. In this final project, a cooling system design is carried out by utilizing atmospheric air as the cooling medium which aims to cool the working fluid in the condenser. This method also known as spray cooling. The design of the spray cooling system in this final project includes the design of pipes, connections, and the spray nozzle used. In addition, calculations to determine the head of the pump are also carried out. The design is carried out based on the heat supply that comes from a hot fluid with a temperature of 45 degree Celcius from a geothermal power plant industry. Performance calculation is done by varying the value of mass flow rate and nozzle outlet angle. From the incoming heat supply of 11 MW, the required mass flow rate is 147.52 kg/s and the discharge is 536.37 m3/h. In the design of the equipment, the minimum required spray cooling area is 708.07 m2 and the number of spray nozzles required is 91 units. So that the size of the length x width of the spray cooling is determined, which is 98 x 65 meters with an arrangement of 4 headers arranged in parallel with each having 12 spray units. The pipe sizes used are NPS 2", 6", 12", and 16" with SCH 40. To distribute hot fluid to the spray nozzle, a pump with a large head of 42.447 m is needed. From the results of the performance calculation, spray cooling performance is obtained which can cool hot fluids from a temperature of 45 degree Celcius to 38 degree Celcius. By varying the value of the mass flow rate and the nozzle outlet angle, the performance of spray cooling is that the cooling temperature is higher when the mass flow rate value is higher. On the other hand, the cooling temperature decreases when the nozzle outlet angle increases.

Kata Kunci : Spray cooling, Perancangan, Pembangkit Panas Bumi