Analisa Pengaruh Derajat Superheat Dan Tekanan Inlet Turbin Pada Performa Organic Rankine Cycle Berdasarkan Simulasi ASPEN PLUS V10

Chandra, Albert Christian (2020) Analisa Pengaruh Derajat Superheat Dan Tekanan Inlet Turbin Pada Performa Organic Rankine Cycle Berdasarkan Simulasi ASPEN PLUS V10. Undergraduate thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

[img] Text
02111640000116-Undergraduate_Thesis.pdf - Accepted Version
Restricted to Repository staff only

Download (2MB) | Request a copy

Abstract

Permintaan energi di dunia diprediksikan terus meningkat, sehingga diperlukan sumber energi yang dapat memenuhi kebutuhan tersebut. Selain itu, ada masalah lingkungan lainnya seperti global warming, yang menuntut sumber energi tersebut harus lebih bersih dan ramah lingkungan. Energi panas atau thermal energy merupakan salah satu bentuk energi yang mudah dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan ini. Low-grade thermal energy (<200 oC) adalah salah satu bentuk energi yang sulit dikonversi dikarenakan temperaturnya yang rendah. Bentuk pemanfaatan low-grade thermal energy adalah Organic Rankine Cycle (ORC). ORC merupakan modifikasi dari Rankine Cycle, yang menggunakan fluida organik sebagai fluida kerjanya. ORC terdiri dari 4 komponen utama: evaporator, turbin, pompa, dan kondensor. Dalam simulasi ini dilakukan simulasi Organic Rankine Cycle dengan menggunakan software Aspen Plus V10. Pada simulasi ini, dilakukan pemilihan property method dengan membandingkan hasil simulasi dengan hasil eksperimen sebelumnya. Property method yang digunakan ada 4, yaitu LK-PLOCK, PENG-ROB, REFPROP, dan SRK. Setelah didapatkan property method yang sesuai, dilakukan variasi simulasi menggunakan 4 jenis fluida kerja: R11, R123, R141b dan R245fa. Simulasi ini terbagi menjadi 2 bagian, yang pertama adalah komparasi penggunaan fluida kerja pada variasi tekanan inlet turbin dengan menetapkan temperatur outlet dari evaporator sebesar 100 oC dan temperatur udara 30 oC. Bagian ke-2 adalah komparasi penggunaan fluida kerja pada variasi derajat superheating dari 0 – 10 oC. Hasil yang diperoleh berupa kerja netto, kalor evaporator dan efisiensi sistem berdasarkan simulasi. Setelah melakukan simulasi, akan dilakukan analisa performa dari sistem ORC berdasarkan hasil yang diperoleh dari simulasi. Perbandingan antara hasil simulasi variasi property method dengan hasil eksperimen menunjukkan bahwa property method yang paling cocok adalah REFPROP. Hasil simulasi variasi tekanan inlet turbin menunjukkan kenaikan baik kerja netto dan efisiensi yang dihasilkan. Fluida R141b menghasilkan daya tertinggi pada tekanan inlet turbin 5 bar sebesar 1.437 kW. Kalor evaporator tertinggi dihasilkan oleh fluida R141b sebesar 18.848 kW. Sedangkan efisiensi maksimum dihasilkan oleh fluida R141b sebesar 7.99% diikuti R141b sebesar 7.75%. Hasil simulasi dengan variasi derajat superheating menunjukkan kenaikan kerja netto namun efisiensi yang dihasilkan tidak berubah. R141b menghasilkan daya tertinggi pada derajat superheating sebesar 10oC sebesar 1.42 kW. Kalor evaporator tertinggi dihasilkan oleh fluida R141b sebesar 18.319 kW. Sedangkan efisiensi maksimum dihasilkan oleh fluida R11 sebesar 7.97% diikuti oleh R141b sebesar 7.75%. Berdasarkan hasil tersebut, dipilih fluida R141b sebagai fluida kerja yang dipilih untuk sistem ini, dikarenakan kerja netto yang dihasilkan paling besar dibandingkan fluida lainnya. ================================================================================================================== Global energy needs is expected to rise in the years to come, so sustainable energy is important to fulfill this needs. Other than that, environment problem such as global warming which demand cleaner and environment friendly energy. Thermal energy is one form of energy that can easily utilized to fulfill this needs. Low-grade thermal energy (<200oC) is one form of thermal energy that is difficult to convert because of its low temperature. Some low-grade thermal energy utilization are Organic Rankine Cycle (ORC). ORC is a modification of conventional rankine cycle, which use an organic fluid as its working fluid. ORC consists 4 main component : evaporator, turbine, pump and condenser. In this study, simulation of Organic Rankine Cycle will be carried out using Aspen Plus V10 software. In this simulation, the simulation results and previous experiment result are compared to choose which property method will be used in this study. There are 4 used property methods, LK-PLOCK, PENG-ROB, REFPROP and SRK. After choosing the property method, simulation will be carried out using 4 variation of working fluids, R11, R123, R141b and R245fa. This simulation divided into 2 parts, first part is comparation between working fluid usage and turbine inlet pressure variation from 3 – 5 bar with fixed parameters are evaporator outlet temperature 100oC and air temperatur 30oC. Second part of this simulation is comparation between working fluid usage and degree of superheat from 0 – 10oC. The result that we get are net work, evaporator duty and system thermal efficiency based on simulation. After doing the simulation, ORC system performance analysis will be done based on the result from simulation. Comparation between simulation result and experiment result with property method variation shows that the best property method for this simulation is REFPROP. Simulation result with inlet turbine pressure variation shows that net work and efficiency of system increase as the inlet turbine pressure increases. Fluid R141b produce the highest work at inlet turbine pressure 5 bar with 1.437 KW. Highest evaporator duty is needed by R141b with 18.848 KW. Highest efficiency is produced using R11 with 7.99% followed by R141b with 7.75%. Simulation result with degree of superheat variation shows that increases in net work but no differences in efficiency. R141b produces the highest work at 10oC degree of superheat with 1.42 KW. Highest evaporator duty needed by R141b with 18.319 kW. Highest efficiency produced by R11 with 7.97% followed by R141b with 7.75%. Based on the previous result, fluid R141b is chosen as the working fluid for this system, because fluid R141b produces the highest net work comparing with other working fluid.

Item Type: Thesis (Undergraduate)
Uncontrolled Keywords: Organic Rankine Cycle, low-grade thermal energy, tekanan inlet turbin, derajat superheating, Organic Rankine Cycle, low-grade thermal energy, inlet turbine pressure, degree of superheat
Subjects: T Technology > TJ Mechanical engineering and machinery > TJ164 Power plants--Design and construction
Divisions: Faculty of Industrial Technology > Mechanical Engineering > 21201-(S1) Undergraduate Thesis
Depositing User: Albert Christian Chandra
Date Deposited: 22 Aug 2020 02:13
Last Modified: 22 Aug 2020 02:13
URI: https://repository.its.ac.id/id/eprint/79111

Actions (login required)

View Item View Item