VERIFIKASI NUMERIK DISTRIBUSI TEMPERATUR PADA SUATU TANGKI PENYIMPAN ENERGI TERMAL STRATIFIKASI
YOGI UNGGUL WICAKSONO, Sugiyono, S.T., M.T., Ph.D
2015 | Skripsi | S1 TEKNIK MESINTangki penyimpan energi termal (tangki PET) merupakan alat yang dapat menyimpan energi termal pada saat beban pemanasan/pendinginan rendah, dan menggunakannya saat beban pemanasan/pendinginan tinggi. Tangki tersebut biasanya digunakan pada cogeneration plant untuk meningkatkan efisiensi total dari turbin gas, karena dapat memanfaatkan energi panas yang terbuang. Sejauh ini, banyak penelitian secara eksperimen terkait tangki PET stratifikasi yang menggunakan pengukur suhu pada titik-titik tertentu di dalam tangki mengasumsikan bahwa temperatur pada satu titik di ketinggian tertentu di dalam tangki telah mewakili temperatur secara radialnya. Untuk memverifikasi hal tersebut, pada penelitian ini, dilakukan simulasi numerik menggunakan software CFD Fluent untuk membandingkan distribusi temperatur yang didapat dengan distribusi temperatur hasil eksperimen. Analisis terhadap fenomena-fenomena yang terjadi di dalam tangki juga dibahas untuk mendukung verifikasi tersebut. Selain itu, beberapa model turbulensi diterapkan dalam simulasi untuk mengetahui model turbulensi mana yang memberikan hasil kesesuaian yang paling tinggi untuk kasus ini. Hasil penelitian menunjukkan bahwa distribusi temperatur secara radial pada ketinggian-ketinggian tertentu di dalam tangki tidak 100% uniform. Terdapat selisih perbedaan temperatur pada titik pengukuran dan temperatur rata-rata secara radial hingga 1,9% pada awal proses pengisian tangki. Namun selisih tersebut semakin mengecil seiring berjalannya waktu. Selain itu, metode penggunaan CFD sangat tepat digunakan untuk mensimulasikan distribusi temperatur maupun parameter-parameter lain di dalam tangki PET, akan tetapi tingkat kesesuaian dalam validasi bergantung kepada model turbulensi yang digunakan. Dalam penelitian ini, model turbulensi k-�µ RNG menghasilkan tingkat kesesuaian yang relatif lebih baik dibandingkan model turbulensi k-�µ Standard dan Realizable.
Thermal energy storage tank (TES tank) is a device that can save thermal energy during low heating/cooling load, so that it can be used during high heating/cooling load. The tank mainly used in cogeneration plant to increase the total efficiency of the gas turbine, because it can utilize wasted heat energy that come out of the turbine. So far, many of the experimental study about stratified TES tank that used temperature sensors at certain points inside the tank assumed that the temperature at a point on a certain height inside the tank had represented the radial temperature. To verified that, numerical simulations with CFD program, Fluent, used in this study to compare the temperature distribution with the data obtained from experimental study. Analysis of phenomenons inside the tank is also presented to support the verification. Furthermore, three turbulence models is used in the simulations to find out which turbulence model gives highest accuracy in this case. The result of the study shows that radial temperature distribution on certain heights inside the tank is not 100% uniform. There is a discrepancy between the temperature at the measurement point and the radial average temperature up to 1,9% at the beginning of the charging process. However, the discrepancy is decreasing as the time goes. In addition, the use of CFD program to simulate temperature or other parameters inside the tank is very appropriate, but, the accuracy of the validation is depended on the turbulence model. In this tudy, the RNG k-�µ model gives the highest accuracy than the Standard and Realizable k-�µ model.
Kata Kunci : Tangki Penyimpan Energi Termal Stratifikasi, Distribusi Temperatur, Verifikasi, Simulasi Numerik, Model Turbulensi
