Analisis Numerik Aliran Dua Fase Di Dalam Separator Pressure Vessel Geothermal

Rusdinur, Muhammad Luthfi (2021) Analisis Numerik Aliran Dua Fase Di Dalam Separator Pressure Vessel Geothermal. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111740000073-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 October 2023. Download (4MB) | Request a copy

Abstract

Indonesia merupakan negara yang terletak diatas garis seismik “Ring of Fire”. Di sepanjang jalur ini, aktivitas seismik sering terjadi yang dapat berupa gempa bumi yang memicu magma bergerak menuju permukaan bumi. Magma ini kemudian menjadi sumber panas bagi air yang terperangkap jauh dibawah permukaan bumi yang disebut geothermal (panas bumi). Oleh karena itu, keberadaan Indonesia diatas lempeng Ring of Fire menjadikan Indonesia sebagai negara dengan potensi energi panas bumi yang besar. Separator uap-air adalah satu dari beberapa komponen penting pada Pembangkit Listrik Tenaga Panas Bumi (PLTP) yang mempunyai jenis sumur dominan air. Separator memungkinkan adanya pemisahan antara uap dengan air dari campuran dua fase uap panas bumi. Sehingga didapatkan hasil berupa uap kering yang digunakan untuk memutar turbin dan menghasillkan listrik.
Liquid carryover adalah masalah yang sering terjadi di PLTP dimana air yang dalam bentuk fase cair ikut masuk terbawa bersama aliran uap ke dalam outlet dari gas sehingga ikut terbawa bersama uap kering menuju turbin pembangkit listrik. Meskipun lapangan geotermal memiliki moisture removal system (MRS), seringkali uap yang memasuki turbin mengandung air dalam jumlah yang banyak. Penelitian ini menggunakan Computational Fluid Dynamics (CFD) yang ditujukan untuk mensimulasikan aliran di dalam separator beserta propertiesnya. Hal ini dilakukan karena kondisi yang sebenarnya terjadi di dalam separator tidak dapat diperhatikan secara langsung sehingga dibutuhkan CFD untuk dapat menggambarkan kondisi yang terjadi di dalam separator termasuk fenomena liquid carryover. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui apakah terjadi liquid carryover pada separator PLTP perusahaan X dengan menggunakan CFD.
Dari hasil simulasi pada kontur tekanan memperlihatkan, distribusi tekanan tinggi berada pada daerah dekat dinding separator dan bagian dalam separator mempunyai tekanan yang lebih rendah. Sedangkan hasil dari kontur kecepatan tangensial menunjukkan bahwa dalam proses separasi, kecepatan tangensial di dalam separator dipengaruhi oleh gaya sentrifugal. Gaya ini terjadi lebih besar pada partikel yang mempunyai massa jenis lebih besar, sehingga membuat partikel-partikel dengan massa yang lebih berat bergerak ke arah luar dan berputar di bagian luar dari separator, dan massa yang lebih ringan akan bergerak kearah tengah dari separator. Pada kontur kecepatan aksial terlihat bahwa kecepatan ini sangat dipengaruhi oleh gaya gravitasi, dimana gaya yang bekerja pada setiap partikel terjadi dengan besar yang sama dan hampir merata pada seluruh bdi dalam separator. Hasil dari efisiensi separator menunjukkan variabel pertama dengan mass flow terbanyak mempunyai efisiensi tertinggi dengan 97,93%, kemudian untuk variabel kedua dengan mass flow terbanyak kedua mempunyai efisiensi separator sebesar 95,5%, dan variabel ketiga dengan mass flow yang paling sedikit mempunyai efisiensi separator sebesar 96,28%.
======================================================================================================
Indonesia is loacated in the seismic line of “Ring of Fire”. Along this line, seismic activities often occurs, including earthquake that triggers magma to move to the earth’s surface. This magma becomes the heat source for water that is trapped deep inside the earth. The heat coming off the magma can be used as a source of energy termed geothermal energy. Because of that, Indonesia become a country that have a big potential of geothermal energy.
Steam-water separator is one of the important components in liquid-dominant geothermal power plant. Separator allows the separation of steam and water from two phases of geothermal liquid. This process results in dry stream that used to rotate the turbine to produce elelctricity.
Liquid carryover is a common problem in geothermal power plant where the water being brought by the steam and come out from the gas outlet. Although in geothermal field there are equipped with moisture removal system, frequently, the steam that enter turbine still contains large amount of water. This research aims to simulate the separation flow inside the separator that cannot be observed directly, so instead using computational fluid dynamic (CFD). CFD can simulate the processes that occur inside the separator including the liquid carryover phenomenon. This goal of the research is to predict the liquid carryover phenomenon and steam-water flow separation process inside the pressure vessel separator in a geothermal power plant of company X using CFD
Simulation of the contour pressure shows that the high-pressure distribution occurs near the wall region while the center of the separator shows low pressure distribution. Tangential and axial velocity contour results show that the separation process is mostly affected by the tangential velocity caused by the centrifugal force. High density particles have bigger centrifugal force than low density particles, causing the particles with higher density move to the outer region of the separator. Meanwhile, the lighter particles move to the center of the separator. The axial velocity is the results of the gravitational force which affect all particles equally. The efficiency simulation shows that the first variabel with the highest mass flow has a 97,93% efficiency, the second variable with the second highest mass flow has a 95,5% efficiency, while the last variable with least mass flow has a 96,28% efficiency.

Item Type:	Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords:	Liquid Carryover, Separator Geotermal, Pressure Vessel, Computational Fluid Dynamics (CFD), Fluent.
Subjects:	T Technology > TA Engineering (General). Civil engineering (General) > TA357 Computational fluid dynamics. Fluid Mechanics T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ808 Renewable energy sources. Energy harvesting. T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ935 Pipe--Fluid dynamics. Tubes--Fluid dynamics T Technology > TK Electrical engineering. Electronics Nuclear engineering > TK1318 Geothermal Power Plants
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Muhammad Luthfi Rusdinur
Date Deposited:	13 Aug 2021 03:14
Last Modified:	13 Aug 2021 03:14
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/85830

Actions (login required)

View Item