Analisis Numerik Transien Karateristik Perpindahan Panas Dan Kecepatan Rotasi Optimum Pada Plate Heating Element Rotary Air Preheater Terhadap Variasi Ketebalan Dan Jarak Antar Pelat

Sitorus, Jesly Theonof Andi Lolo (2023) Analisis Numerik Transien Karateristik Perpindahan Panas Dan Kecepatan Rotasi Optimum Pada Plate Heating Element Rotary Air Preheater Terhadap Variasi Ketebalan Dan Jarak Antar Pelat. Other thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 02111840000145-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only until 1 April 2025. Download (3MB) | Request a copy

Abstract

Temperatur udara yang digunakan untuk pembakaran dapat mempengaruhi efisiensi dari boiler. Tempreatur udara yang lebih tinggi saat masuk ke boiler dapat meningkatkan efisiensi boiler. Komponen yang umum digunakan dalam PLTU untuk meningkatkan temperatur udara pembakaran adalah Rotary Air Pre-heater (RAPH). Prinsip kerja dari komponen ini adalah memanfaatkan energi panas dari flue gas sisa pembakaran untuk meningkatkan temperatur primary air tepat sebelum digunakan di dalam ruang bakar menggunakan medium pemindah panas berupa plate heating element yang berputar.
Semakin tinggi kecepatan rotasi rotary air preheater maka aksi perpindahan panas antar fluida menjadi semakin tinggi dikarenakan durasi pemanasan yang cepat menyebabkan perubahan temperatur rata-rata heating plate element menjadi lebih rendah dan beda temperatur antara pelat dan fluida menjadi lebih tinggi. (Heidari-Kaydan, 2014). Oleh karena itu peneliti melakukan penelitian mengenai pengaruh ketebalan dan jarak antar plate heating element dengan berbagai kecepatan rotasi guna mendapatkan bagaimana variasi ketebalan dan jarak antar pelat berpengaruh terhadap perpindahan panas yang terjadi serta bagaimana pengaruhnya terhadap kecepatan rotasi optimum dari Rotary Air Pre-heater dengan tinjauan temperatur rata-rata main plate, perubahan temperatur rata-rata main plate, temperatur outlet, dan pressure drop yang terjadi. Penelitian yang dilakukan menggunakan metode simulasi numerik transien pada software ANSYS FLUENT 2021 R2. Terdapat lima variasi geometri yang diteliti pelat dengan ketebalan 3, 5, dan 8 milimeter serta jarak antar pelat 2, 5, dan 7 milimeter yang di kombiinasikan dan dinotasikan sebagai P3G5, P3G7, P5G5, P8G5, P8G2. Hasil penelitian ini adalah, pada ketebalan pelat yang sama, semakin besar jarak antar pelat maka semkain rendah kecepatan laluan fluegas dan pressure drop yang terjadi dan mengakibatkan nilai koefisien konveksi pada pelat yang menurun dan temperatur outlet flue gas yang lebih tinggi walau pada pelat menyerap energi yang lebih besar. Hal ini dikarenakan nilai energi pada flue gas yang lebih tinggi dibandingkan dengan energi yang diserap pada pelat. Pada jarak antar pelat yang sama, semakin tinggi ketebalan pelat maka kecepatan aliran flue gas dan pressure drop meningkat yang menyebabkan koefisien konveksi dan energi yang terserap pada pelat juga meningkat tetapi menghasilkan temperatur outlet flue gas yang lebih tinggi dibandingkan pada jarak antar pelat yang lebih kecil. Hal ini dikarenakan pada jarak antar pelat yang tinggi, total energi pada flue gas lebih tinggi dibandingkan dengan energi yang diserap. Berdasarkan analisis dengan pertimbangan nilai temperatur outlet, pressure drop, kecepatan rotasi optimum dan nilai penyerapan kalor pada pelat, maka variasi geometri terbaik ada pada variasi P3G5 yang menghasilkan temperatur outlet rata-rata sebesar 290,47°C, pressure drop rata-rata sebesar 126,164 Pascal serta memiliki kecepatan rotasi optimum dengan tinjauan energi yang terserap oleh pelat sebesar 3.6 RPM.
Kata Kunci : Plate Heating Element, Kecepatan Rotasi, Ketebalan, Jarak, Rotary Air Preheater, Perpindahan Panas, Computational Fluid Dynamic
================================================================================================================================
The air temperature used for combustion can affect the efficiency of the boiler. Higher air temperature when entering the boiler can increase boiler efficiency. The component commonly used in PLTU to increase combustion air temperature is the Rotary Air Pre-heater (RAPH). The working principle of this component is to utilize heat energy from the remaining combustion flue gas to increase the primary air temperature right before being used in the combustion chamber using a heat transfer medium in the form of a rotating plate heating element.
The higher the rotational speed of the rotary air preheater, the higher the duration of the heat locking action between the fluids due to the rapid heating causing the average temperature change of the heating plate element to be lower and the temperature difference between the plate and the fluid to be higher. (Heidari-Kaydan, 2014). Therefore, researchers conducted research on the effect of the thickness and spacing between plates of heating elements with various rotational speeds in order to find out how variations in thickness and spacing between plates affect the heat insulation that occurs and how they affect the optimum rotational speed of the Rotary Air Pre-heater with temperature elongation. average main plate, changes in average main plate temperature, outlet temperature, and pressure drop that occurs. The research was conducted using the transient numerical simulation method in the ANSYS FLUENT 2021 R2 software. There are five variations of the geometry studied for plates with thicknesses of 3, 5, and 8 millimeters and plate spacings of 2, 5, and 7 millimeters which are combined and denoted as P3G5, P3G7, P5G5, P8G5, P8G2. The results of this study are, at the same plate thickness, the greater the distance between the plates, the lower the fluegas traffic speed and pressure drop that occurs and results in a decreased convection coefficient value on the plate and a higher exhaust gas outlet temperature even though the plate absorbs bigger energy. This is because the energy value in the exhaust gas is higher than the energy absorbed in the plates. At the same distance between the plates, the higher the thickness of the plates, the velocity of the exhaust gas flow and the pressure drop increases which causes the convection coefficient and energy absorbed by the plates to also increase but produces a higher exhaust temperature than at a smaller distance between the plates. This is because at a high distance between the plates, the total energy in the exhaust gas is higher than the absorbed energy. Based on the analysis taking into account the value of the outlet temperature, pressure drop, optimum rotation speed and heat absorption value on the plate, the best geometry variation is the P3G5 variation which produces an average outlet temperature of 290.47°C, an average pressure drop of 126.164 Pascal also has an optimum rotational speed with a projected energy absorbed by the plates of 3.6 RPM.
Key Words : Plate Heating Element, Rotational Velocity, Thickness, Space, Rotary Air Preheater, Heat Transfer, Computational Fluid Dynamic

Item Type:	Thesis (Other)
Uncontrolled Keywords:	Plate Heating Element, Kecepatan Rotasi, Ketebalan, Jarak, Rotary Air Preheater, Perpindahan Panas, Computational Fluid Dynamic
Subjects:	T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ263 Heat exchangers
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User:	Jesly Theonof Andi Lolo Sitorus
Date Deposited:	16 Feb 2023 02:00
Last Modified:	16 Feb 2023 02:00
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/97316

Actions (login required)

View Item