Design Separator Indo

40
Dalam mendisain separator (pressure vessel) beberapa faktor dibawah ini harus diperhatikan: 2) Dimensi Dimensi suatu separator tergantung oleh laju fluida uap dan tekenanan dalam separator. 3) Bentuk Untuk menentukan bentuk dari separator, faktor-faktor di bawah ini harus diperhatikan: ./ Rasio maksimum antara volume dan luas permukaan ./ Minimum ./ Fungsi daripada bejana ./ Kemudahan fabrikasi ./ Mengacu standart ./ Biaya minimum 4) Inlet dan outlet 5) Toleransi korosi Secara standart disain, untuk pembangkit listrik thermal adalah 30 tahun., dengan tingkat toleransi korosi untuk separator ada.lah 3 rnm. Tolerasi ditentukan, dimana akan terjadi erosi, khususnya didaerah dimana fasa air merubah laju aliran. Direkomendasikan bahwa toleransi erosi 3 mm diarea, dimana permukaan akan bersentukan dengan Sehingga, total toleransi adalah 6 mm (toleransi korosi dan 6) Kode disain (design code) Pemilihan kode disain (design code) berdasarkan ./ yang diakui agen inspeksi legal ./ Kode yang disiapkan oleh pengguna ./ Kode yang umum digunakan di negera ./ Ketersediaan ./ material dan disain dibawah ini: 36

Transcript of Design Separator Indo

Page 1: Design Separator Indo

Dalam mendisain separator (pressure vessel) beberapa faktor dibawah ini

harus diperhatikan

2) Dimensi

Dimensi suatu separator tergantung oleh laju fluida uap dan tekenanan dalam

separator

3) Bentuk

Untuk menentukan bentuk dari separator faktor-faktor di bawah ini harus

diperhatikan

Rasio maksimum antara volume dan luas permukaan

Minimum

Fungsi daripada bejana

Kemudahan fabrikasi

Mengacu standart

Biaya minimum

4) Inlet dan outlet

5) Toleransi korosi

Secara standart disain untuk pembangkit listrik thermal adalah 30

tahun dengan tingkat toleransi korosi untuk separator adalah 3 rnm Tolerasi

ditentukan dimana akan terjadi erosi khususnya didaerah dimana fasa

air merubah laju aliran Direkomendasikan bahwa toleransi erosi 3

mm diarea dimana permukaan akan bersentukan dengan Sehingga total

toleransi adalah 6 mm (toleransi korosi dan

6) Kode disain (design code)

Pemilihan kode disain (design code) berdasarkan

yang diakui agen inspeksi legal

Kode yang disiapkan oleh pengguna

Kode yang umum digunakan di negera

Ketersediaan

material dan disain

dibawah ini

36

7) Material

Meskipun ASME menyarankan penggunaan plat carbon steel untuk

pembuatan separator nanum berdasarkan pengalaman hanya beberapa plat

carbon steel tersedia dan digunakan Jenis material yang sering digunakan

untuk separator adalah SA-516-70

8) Flange

Flange dapat didisain berdasarkan ASME tetapi akan lebih murah dengan

membeli Flange standart Flange standart berdasarkan ANSI B165 hanya

sampai ukuran 600 mm dan Flange jenis MSS-SP-44 tersedia untuk ukuran

besar beedasarkan ANSI B165 dnb B311 Akan tetapi Flange jenis API 605

disarankan untuk dipakai karena lebih ramping dan membutuhkan lebih

banyak baut ukuran kecil dari pada Flange jenis MSS-SP-44 Flange jenis API

605 terdapat pad a ASME VIII untuk ukuran besar Flange dengan klas 300

diperlukan untuk kondisi disain pada tekanan 10 barg dan suhu 185degC

9) Penentuan tipe dan konfigurasi separator yang akan digunakan

Faktor-faktor yang mernpengaruhi tipe dan kpnfigurasi separator adalah

Biaya awal atau capital

Kehandalan

Required duty off

Biaya operasional konsumsi energi dan perawatan

Kebutuhan ruang dan biaya gedung

Frekuensi dan kompleksitas perawatan

Asumsi dan Prosedur Desain

Suhu dan tekanan fluida yang akan dipisahkan tekanan fluida masuk

separator adalah 7 bar a

Penentuan diameter inlet separator sehingga bisa dilakukan perhitungan

dimensi separator

Vessel Separator untuk aplikasi Geothermal

mempunyai ratio UD hampir sarna dengan 5

mempunyai diameter 3 kali steam outlet

37

mempunyai steam velocity 30 - 50 mls

44 CONDENSER

Kondenser di PL TP digunakan untuk mengkondensasikan uap geothermal yang

telah digunakan oleh turbin untuk memutar poros generator sehingga dapat

menghasilkan listrik Karena dihasilkan dari uap yang mengandung berbagai

bahan pencemar lingkungan dan kondensat akan diinjeksikan kembali ke bumi

maka dipilih kondenser tipe kontak langsung (direct contact condenser) untuk

PLTP ini

Direct contact condenser dirancang agar mampu mengkondensasikan steam dari

outlet turbin dalam kecepaatn yang cukup untuk menjaga kondisi outlet tLirbin

tetap pada tekanan vakum

Metodologi Perhitungan

Untuk merancang sebuah direct contact condenser diperlukan beberapa data

sebagai dasar perhitungan perancangan kondenser Data-data yang diperlukan

diantaranya adalah

Laju alir dan kondisi (tekanan dan temperatur) uap yang akan

dikondensasikan

Jumlah dan komposisi non-condensable gas (NeG) yang terkandung di

dalam uap

Laju alir dan kondisi (temperatur dan tekanan) air pendingin yang tersedia

Persyaratan kondisi operasi di kondenser seperti temperatur kondensat

jumJah kondensat yang dapat ditampung di hotwell dsb

Karakteristik spray nozzle (debit tekanan dan ukuran partikel spray yang

di~asilkan) yang akan digunakan yang tersedia di pasaran

Jenis material konstruksi yang akan digunakan untuk kondenser

Standar-standar yang akan dijadikan acuan untuk perancangan

kondenser

38

Asumsi dan Prosedur

Menyusun ulang neraca massa dan energi di kondenser

Menentukan spray nozzle yang digunakan

Menghitung kecepatan semprotan air keluar nozzle

Menghitung koefisien perpindahan panas rata rata dan holding time yang

diperlukan untuk mencapai perpindahan massadan energi yang diharapkan

Menghitung ketinggian minimum agar terjadi kontak antara uap dengan air

pendingin selama waktu holding time

Menghitung dimensi nosel uap air dari turbin (Standar HEI)

Menghitung dimensi nosel NeG ke gas removal system (Standar HEI)

Menghitung dimensi nosel kondensat (Standar HEI)

Menggarnbar sketsa kondenser untuk memperkirakan diameter ruang yang

diperlukan agar semprotan air pendingin merata

Menetapkan volume yang diperlukan untuk hotweII dan menghitung tinggi

yang diperlukan untuk hotwell

Menentukan tinggi total kondenser dengan menggunakan gambar skema

direct contact condenser

- Menentukan aksesoris yang diperlukan untuk kondenser seperti manhole dan

saluran untuk membersihkan spray nozzle

- Melakukan perhitungan mekanikal untuk menentukan ketebalan dinding

kondenser dan nosel yang diperlukan agar bertahan terhadap tekanan dari

luar

45 GAS REMOVAL SYSTEM

Uap geothermal mengandung kotoran seperti zat padat yang terlarut dan nonshy

condensable gases (NeG) Kandungan NeG di dalam uap geothermal bervariasi

dari hampir nol hingga 15 berat tergantung lokasi dari sumur

39

Pada suatu PLTP setelah diekspansi di dalam turbin uap geothermal

dikondensasi oleh air pendingin di dalam kondensor sementara NeG tetap

dalam kondisi gas Akumulasi dan NeG di dalam kondensor menyebabkan

tekanan kondensor naik yang pada gilirannya mengurangi output power dari

turbin Untuk menjaga tekanan kondensor tetap rendah NeG harus dikeluarkan

secara terus menerus dari kondensor dengan menggunakan gas removal

system Dengan demikian gas removal system merupakan peralatan penting

pada sistem PLTP karena berfungsi untuk mempertahankan kondisi vakum di

dalam kondensor dengan cara mengeluarkan NeG dan kondensor dan

membuangnya lang sung ke atmosfir

Metodologi Perhitungan

Menentukan tipe dan konfigurasi sistem

Menentukan spesifikasi peralatan yang digunakan

Menentukan dimensi detil dan peralatan

Asumsi dan Prosedur

Steam ejector stage 1

Tentukan entrainment ratio untuk gas NeG dan steam dari figure di bawah ini

40

-J bull Lbullbull ~ -

- y amp ~ O-I ImiddotHmiddot J ll - I r c- ~ I oi middot O l r _ 1 It -t( 0 middot I ~ L bullbull

Gambar 47 Grafik penentuan entrainment ratio

-

-

Tentukan total air equivalent untuk NeG dan steam

Hitung ratio kompresi

- Hitung ratio ekspansi steam (steam pressuresuction pressure)

- Dengan melihat Gambar 48 dari harga ratio kompresi dan ratio ekspansi tentukan ratio udarasteam

- Hitung kebutuhan harga U

steam dengan membagi total air equivalent dengan

- Dengan menggunakan cara steam ejector stage kedua

yang sama hitung kebutuhan steam untuk

41

Gambar 48 Grafik penentuan ratio udarasteam

46 PROFIL INDUSTRI MANUFAKTUR NASIONAL

Sejak tahap rehabilitasi ekonomi pada tahun 1967 sampai dengan akhir tahap

pemulihan krisis ekonomi pada tahun 2004 rata-rata pertumbuhan industri

umumnya melebihi rata-rata pertumbuhan ekonomi nasional

Pad a periode rehabilitasi dan stabilisasi ekonomi tahun 1967 - 1972

pertumbuhan rata-rata sektor industri tercatat 91 sedangkan pertumbuhan

ekonomi rata-rata mencapai 68

Pada masa ledakan minyak dunia tahun 1973 - 1981 industri tumbuh rata-rata

13 jauh diatas pertumbuhan ekonomi rata-rata sebesar 76 Hal yang sama

terjadi dalam peri ode penurunan harga minyak dunia tahun 1982 -1996

pertumbuhan rata-rata industri masih tetap tinggi sebesar 103 sementara

pertumbuhan ekonomi mencapai 61

Perubahan yang besar terjadi setelah krisis ekonomi dunia pada tahun 1997 shy

2004 dimana industri tumbuh rata-rata 3 walau pertumbuhan rata-rata

42

ekonomi juga hanya 19 Secara kronologis pertumbuhan industri manufaktur

sejak tahun 1967 sampai tahun 2004 dapat dilihat pada Gambar 49

Gambar tersebut menunjukkan bahwa sebelum krisis ekonomi dari tahun 1967

sampai 1996 sektor industri pengolahan mampu meneatat angka pertumbuhan

dua digit Sementara pertumbuhan ekonomi Indonesia dalam peri ode yang sarna

hanya pad a tahun 1968 dapat mencapai angka pertumbuhan dua digit yaitu

109 Selama tiga puluh tahun sektor industri pengoahan mernbukukan ratashy

rata pertumbuhan 109 sedangkan ekonomi Indonesia tumbuh rata-rata

dengan 67

Gambar 49 Pertumbuhan Industri Manufaktur Dalam Negeri

Secara umum perkembangan industri manufaktur pernbangkit istrik nasional

tidak menggembirakan Sampai saat ini beum ada industri manufaktur nasiona

yang mampu membangun pembangkit listrik skala keeil dengan TKDN 100

Melihat kondisi tersebuf pemerintah melalui departemen terkait teah

menerbitkan peraturan-peraturan yang mendukung peningkatan kemampuan

industri manufaktur pembangkit istrik nasional

43

Kemampuan industri nasional saat ini masih terbatas pada manufaktur

komponen pembangkit listrik boiler turbin skala kecil lt 5 mW ballance of

plant (BOP) casing turbin generator dll Secara garis besar kemampuan industri

manufaktur komponen pembangkit listrik nasional dapat di klasifikasikan sebagai

berikut

Turbin

PT PAL Surabaya mampu membuat komponen casing turbin hingga

kapasitas 600 MW Nusantara Turbin dan Propulsi (PTNTP)

Bandung mampu memproduksi part turbin gas maupun turbin uap

Generator

PT Pindad mampu memproduksi generator dengan kapasitas 5-10 MW

of Plant

PT PAL 8BI dan Barata mempunyai kemampuan dibidang

manufaktur BOP seperti komponen condenser deaerator heater HP

heater dll PT PAL mampu memproduksi hingga kapasitas 600 MW

44

tn CQ

ltCQ

Tabel 51 a Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

stle$itNo I 2 j 4 I 5 6 -7 fi 9 10 lt Jl j

Pressure (bar) 12 75 7 7 65 65 65 01 01 65 65 Temperature (C) 188 1678 165 165 162 162 162 4579 45 162 162 Steam Mass Flow (kgIs) 1247 1247 0 1247 0 1247 1145 1145 0 1028 0267 Gas Mass Flow (kgs) 021199 021199 0 021199 0 021199 019465 019465 0 0017476 0004539 Water Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 0 0 0 0 4306577 0 0

Tabel 51 b Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

SlnamNo 12 13 14 is 16 17 1~ l 20 21 22 -Pressure (bar) 01 1 03162 65 65 1 1 15 1 1 1 Temperature (Cl 4579 30 45 1635 162 30 45 455 30 45 30 Steam Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 07607 0 0 0 0 0 0 Gas Mass Flow (kgIs) 019465 0 0 0 0012932 0 0 0 o 0225053 0 Water Mass Flow (kgIs) 0 3775 10837 0 0 1057 308707 4306577 3011 0 41818

Tabel 51 c Kondisi proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

Stream NQbull 23 i4 l5 26 27 Pressure (barl 1 1 03162 03162 1

Temperature (C) 30 30 975 45 975

Steam Mass fbw (kgs) 0 0 0267 0 07607

Gas Mass Fbw (kgs) 0 0 0199189 0199189 0212121 Water Mass fbw (kgs) 3568 3568 0 0 0

Perhitungan heat amp mass balance dilakukan dengan menetapkan terlebih dahulu

process 11ow diagram (PFD) yang akan menjadi dasar sistem PLTP dengan

teknologi turbin kondensasi Seperti yang ditunjukkan di dalam Gambar 51 tentang

PFD PLTP turbin kondensasi 5 MW fluida panas bumi (dari sumur produksi dengan

asumsi tekanan 12 bara temperatur 188 degC dialirkan masuk ke throtling valve

dalam valve ini fluida panas bumi dicekik sehingga tekanannya berkurang menjadi

75 bara Setelah melalui proses pencekikan di throtling valve f1uida panas bumi

dialirkan ke separator dan demister Dalam separator f1uida panas bumi dipisahkan

antara fraksi uap dan cairnya dengam gaya sentrifugal Brine (air panas bumi) dari

pemisahan tersebut dialirkan untuk dibuang ke condensate pond sedangkan uap

panas buminya dialirkan ke demister untuk membuang droplet-droplet air yang

masih terkandung dalam uap Sehingga diharapkan uap keluar demister dalam

keadaan kering Karena bila masih mengandung droplet-droplet air bisa

mengganggu kerja sudu-sudu turbin sehingga performa turbin menjadi berkurang

46

Uap kering keluar dari demister dialirkan ke turbin Tekanan uap masuk turbin diset

65 bara dan tekanan keluar turbin di set 01 bara Uap ini menggerakan turbin

dimana selanjutnya energinya dikonversi menjadi energi listrik di dalam generator

Daya netto keluar turbin adalah 5 MW

Selanjutnya uap keluar turbin (sudah dalam keadaan dua fasa) dialirkan ke

kondensor Dalam kondensor uap tersebut dikondensasi dengan menggunakan air

pendingin dari cooling tower Kondensor yang digunakan adalah jenis direct contact

condenser Kondensat keluar kondenser yang telah tercampur dengan air pendingin

selanjutnya disirkulasi kembali ke cooling tower untuk selanjutnya digunakan lagi

sebagai air pendingin Sebagian air tersebut diinjeksikan ke sumur reinjeksi

Gas NCG yang terkandung di dalam uap dibuang dalam suatu gas removal system

Gas removal system ini terdiri dari dua stage steam ejector Selanjutnya gas NCG

dibuang melalui vent dalam cooling tower ke atmosfer

52 PIPING amp INSTRUMENTATION DIAGRAM

PampID (Piping and Instrumentation Diagram) dapat diartikan sebagai sebuah alat

bantu untuk menerangkan konsep desain dari suatu proses dan kebutuhan power

plant atau unit produksi yang perlu atau akan dibangun

PampID mencakup process system secara umum yang terlibat utilities yang digunakan

dalam suatu power plant juga pengintegrasian piping dalam unit-unit tersebut dan

offsite Semua equipment dengan tag number tertentu yang digunakan dalam power

plant harus dimasukkan dalam PampID Selain itu semua instrumentasi dan kontrol

yang sudah ada dan yang perfu dibuat pengintegrasian intrumentasi dengan panelshy

panel kontrol dan control room set pressure dari PSV control valves dan posisi

failure-nya juga harus dimasukkan dalam PampIO

Oi dalam PLTP sistem turbin kondensasi 5MW telah didesain beberapa PampIO

sebagai berikut

a Steam gathering system

PampID ini meliputi proses perjalanan fluida panas bum beserta instrumentasinya

dari kepala sumur menuju ke pembangkit

b Steam supply amp venting system

47

PampID ini berisi instrumentasi-instrumentasi yang digunakan dalam separator

demister dan turbin

c Steam return amp condensate system

Setelah melalui turbin steam dikondensasikan dalam suatu direct contact

condenser PampID ini berisikan instrumentasi dan peralatan yang digunakan

dalam proses kondensasi tersebut

d Gas removal system

PampID gas removal system berisi mengenai beberapa peralatan serta

instrumentasi yang digunakan dalam proses gasNCG removal

e Raw water system

PampID raw water system berisikan peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam proses pengambilan raw water dari sumber mata air

f Circulating cooling water system

PampID circulating cooling water system berisi tentang peralatan dan

instrumentasi yang digunakan dalam sirkulasi air pendingin dari cooling tower

g Auxiliary cooling water system

PampID auxiliary cooling water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi

yang digunakan dalam sirkulasi auxiliary cooling water Dimana auxiliary

cooling water system ini digunakan untuk pendingin dalam interafter

condenser

h Water treatment system

PampID water treatment system berisikan peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalan proses treatement raw water yang telah diambil dari sumber

mata air

i Reinjection system

PampID reinjection system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses reinjeksi fluida panas bumi ke sumur reinjeksi

j Chemical dosing system

PampID chemical dosing system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses treatment air secara kimiawi seperti penginjeksian

biocide soda kasutik dan sodium hipoklorit

k Fire water system

PampID fire water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam suatu system pemadam kebakaran

48

I Rock muffler

PampID rock muffler berisi ten tang peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam rock muffler

PampID yang telah disebutkan di atas dapat dilihat di Lampiran

53 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN SEPARATOR

F low rate steam 1247 kgs

Temperatur inlet 165 C

T ekanan inlet 7 bar a

densitas steam

Ukuran Vessel

Ukuran vessel kali flow rate

Flow rate steam

Didapat ukuran vessel

Bentuk Vessel

Dilakukan perhitungan dengan mengambil diameter steam outlet 10 -20 inch

10 02540 005065 11254800 30 07620 04558 1316351 1727495

11 02794 006128 9301487 33 08382 05515 1087893 1297892 12 03048 007293 7815833 36 09144 06564 914133 999707

13 03302 008559 6659645 39 09906 07703 778906 786297 14 03556 009926 5742245 42 10668 08934 671608 629553 15 0381 011395 5002133 45 11430 10256 585045 511850

16 04064 012965 4396406 48 12192 11669 5l42oo 421752

17 04318 014636 3894394 51 12954 13173 455485 351617

18 04572 016409 3473704 54 13716 14768 406281 296210

19 04826 018283 3117673 57 14478 16455 364640 251858

20 05080 020258 2813700 60 15240 18232 329088 215937

Menentukan Head Vessel

Dalam desain ini dipilih head vessel tipe Ellipsoidal Head

49

x

TL

R

o

Menentukan Tebal Head dan Shell

a Tebal Head

Dipilih tipe Head Ellipsoidal

PDi K t=

2SE-o2 P

di mana

P Internal Pressure psi

Ri jari-jari dalam in

S allowable stress psi

E joint efficiency

h tinggi head

sehingga

D vessel

h

D2h

30 75 2

36 9 2

39 975

2

42

105 2

Dari Tabel2 Dennis R Moss halaman 20 didapat K = 09

stress pada head

pad a centre of Head

PR2

cr = -shyx Zth

b Tebal Shell

diambil tipe Longitudinal

t= 2SE+O4P

50

stress pada shell

c Tebal Cone

t= 4cosa(SE+OAP)

stress pada cone

PRm(j = x

2tCDSQ

Data

P operasional 7 bar 10150 psi

P desain 131950 psi

(P desain 13 P operasi) Ref Ludwig vol I p 36

Material yg dipakai SA 6 grade 70

S 22500

E 1 (Full radiography)

cos 30 0866

Perhitungan

51

Dlmensl Vessel Diameter plpa (steam ortlEt) Inch

10 12 13 14

Diameter Vessel Inch 30 36 39 42

m 0762 09144 09906 10668

Panjang Vessel m 123026 85435 72797 62769

Volume Vessel m3 56076 56076 56076 56076 stea m velocity ms 442895 307566 262068 225967

LID ratio 161452 93433 73487 58838 Head

Tebal Head Inch 00792 00951 01030 01109 mm 20121 24145 26157 28169

Stress 2498534 2498534 2498534 2498534 Shell

Tebal Shell inch 00439 00527 00571 00615 mm 11159 13390 14506 15622

Stress 2252639 2252639 2252639 2252639

Cone Tebal Cone Inch 00507 00608 00659 00709

mm 12870 15444 16731 18018 Stress 2255278 2255278 2255278 2255278

diambil Pipa steam outlet dg diameter 14 inch

Corrosive allowance =3mm

serlingga

Diameter pipa steam outlet 14 inch

Diameter Vessel 42 inch

10668 m

Panjang Vessel 62769 m

Volume Vessel 56076 m3 Stea m Velocity 225967 rns LID ratio 58838

Tebal Head 58169 mm

Stress 2498534 psi

Tebal Shell 45622 mm

Stress 2252639 psi

Tebal Cone 48018 mm

Stress 2255278 psi

Note diambil tebal shell head dan cone

Menentukan Berat

Berat Head

Material yg dipakai

Densitas

r Uari-jari vessel)

diambil6 mm

diambil6mm

diambll6 mm

=6 mm

=stell SA 56 grade 70

=7860 kgm3

= 21 inch = 05334 m

52

luas setengah bola 1 79 m2

tebal head =6 mm = 0006 m

volume setengah bola = 001

Berat Head = 8426 kg

Berat Shell

Material yg dipakai stell SA grade 70

Densitas 7860 kgm3

Luas Selubung (keliling v x panjang vessel)

Luas Selubung == 2103

Tebal shell = 6 mm = 0006 m

volume selubung shell 013 m3

berat shell = 991 kg

Material yg dipakai = stell SA 56 grade

Densitas 7860 kgm3

Tebal cone == 6 mm == 0006 m

Dari perhitungan volume cone didapat

volume cone == 0083 m3

Berat Cone == 1 kg

total berat = 172807 kg

Balance of material No Komponen I Unit Quantfty 00 (Inch) PanJa m tina In tellllllmm) Note 1 Head alas pes 1 105 6 Tipe ellipsoidal 2 Slltnder shell pes 1 42 62769 6

3 Conebawah pes 1 105 6 4 PI pe Inlet dan outlet 14 0375 In 5 Noezle steam Inlet - Pipe pes 1 14 0375 In tlpe lOST

- Range pes 1 23 2121n 6 Nozzle steam outlet Pipe pes 1 14 0375 In dlpakal class 300 tlpe slip on

- Flange pes 1 23 2121n 7 Underflow discharge - Pipe pes 1 14 0375 In

- Range pes 1 23 2121n

8 iScreen pes 9 Ufting lug pes 10 Support pes 1m

11 Man Hole I pes 1

53

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 2: Design Separator Indo

7) Material

Meskipun ASME menyarankan penggunaan plat carbon steel untuk

pembuatan separator nanum berdasarkan pengalaman hanya beberapa plat

carbon steel tersedia dan digunakan Jenis material yang sering digunakan

untuk separator adalah SA-516-70

8) Flange

Flange dapat didisain berdasarkan ASME tetapi akan lebih murah dengan

membeli Flange standart Flange standart berdasarkan ANSI B165 hanya

sampai ukuran 600 mm dan Flange jenis MSS-SP-44 tersedia untuk ukuran

besar beedasarkan ANSI B165 dnb B311 Akan tetapi Flange jenis API 605

disarankan untuk dipakai karena lebih ramping dan membutuhkan lebih

banyak baut ukuran kecil dari pada Flange jenis MSS-SP-44 Flange jenis API

605 terdapat pad a ASME VIII untuk ukuran besar Flange dengan klas 300

diperlukan untuk kondisi disain pada tekanan 10 barg dan suhu 185degC

9) Penentuan tipe dan konfigurasi separator yang akan digunakan

Faktor-faktor yang mernpengaruhi tipe dan kpnfigurasi separator adalah

Biaya awal atau capital

Kehandalan

Required duty off

Biaya operasional konsumsi energi dan perawatan

Kebutuhan ruang dan biaya gedung

Frekuensi dan kompleksitas perawatan

Asumsi dan Prosedur Desain

Suhu dan tekanan fluida yang akan dipisahkan tekanan fluida masuk

separator adalah 7 bar a

Penentuan diameter inlet separator sehingga bisa dilakukan perhitungan

dimensi separator

Vessel Separator untuk aplikasi Geothermal

mempunyai ratio UD hampir sarna dengan 5

mempunyai diameter 3 kali steam outlet

37

mempunyai steam velocity 30 - 50 mls

44 CONDENSER

Kondenser di PL TP digunakan untuk mengkondensasikan uap geothermal yang

telah digunakan oleh turbin untuk memutar poros generator sehingga dapat

menghasilkan listrik Karena dihasilkan dari uap yang mengandung berbagai

bahan pencemar lingkungan dan kondensat akan diinjeksikan kembali ke bumi

maka dipilih kondenser tipe kontak langsung (direct contact condenser) untuk

PLTP ini

Direct contact condenser dirancang agar mampu mengkondensasikan steam dari

outlet turbin dalam kecepaatn yang cukup untuk menjaga kondisi outlet tLirbin

tetap pada tekanan vakum

Metodologi Perhitungan

Untuk merancang sebuah direct contact condenser diperlukan beberapa data

sebagai dasar perhitungan perancangan kondenser Data-data yang diperlukan

diantaranya adalah

Laju alir dan kondisi (tekanan dan temperatur) uap yang akan

dikondensasikan

Jumlah dan komposisi non-condensable gas (NeG) yang terkandung di

dalam uap

Laju alir dan kondisi (temperatur dan tekanan) air pendingin yang tersedia

Persyaratan kondisi operasi di kondenser seperti temperatur kondensat

jumJah kondensat yang dapat ditampung di hotwell dsb

Karakteristik spray nozzle (debit tekanan dan ukuran partikel spray yang

di~asilkan) yang akan digunakan yang tersedia di pasaran

Jenis material konstruksi yang akan digunakan untuk kondenser

Standar-standar yang akan dijadikan acuan untuk perancangan

kondenser

38

Asumsi dan Prosedur

Menyusun ulang neraca massa dan energi di kondenser

Menentukan spray nozzle yang digunakan

Menghitung kecepatan semprotan air keluar nozzle

Menghitung koefisien perpindahan panas rata rata dan holding time yang

diperlukan untuk mencapai perpindahan massadan energi yang diharapkan

Menghitung ketinggian minimum agar terjadi kontak antara uap dengan air

pendingin selama waktu holding time

Menghitung dimensi nosel uap air dari turbin (Standar HEI)

Menghitung dimensi nosel NeG ke gas removal system (Standar HEI)

Menghitung dimensi nosel kondensat (Standar HEI)

Menggarnbar sketsa kondenser untuk memperkirakan diameter ruang yang

diperlukan agar semprotan air pendingin merata

Menetapkan volume yang diperlukan untuk hotweII dan menghitung tinggi

yang diperlukan untuk hotwell

Menentukan tinggi total kondenser dengan menggunakan gambar skema

direct contact condenser

- Menentukan aksesoris yang diperlukan untuk kondenser seperti manhole dan

saluran untuk membersihkan spray nozzle

- Melakukan perhitungan mekanikal untuk menentukan ketebalan dinding

kondenser dan nosel yang diperlukan agar bertahan terhadap tekanan dari

luar

45 GAS REMOVAL SYSTEM

Uap geothermal mengandung kotoran seperti zat padat yang terlarut dan nonshy

condensable gases (NeG) Kandungan NeG di dalam uap geothermal bervariasi

dari hampir nol hingga 15 berat tergantung lokasi dari sumur

39

Pada suatu PLTP setelah diekspansi di dalam turbin uap geothermal

dikondensasi oleh air pendingin di dalam kondensor sementara NeG tetap

dalam kondisi gas Akumulasi dan NeG di dalam kondensor menyebabkan

tekanan kondensor naik yang pada gilirannya mengurangi output power dari

turbin Untuk menjaga tekanan kondensor tetap rendah NeG harus dikeluarkan

secara terus menerus dari kondensor dengan menggunakan gas removal

system Dengan demikian gas removal system merupakan peralatan penting

pada sistem PLTP karena berfungsi untuk mempertahankan kondisi vakum di

dalam kondensor dengan cara mengeluarkan NeG dan kondensor dan

membuangnya lang sung ke atmosfir

Metodologi Perhitungan

Menentukan tipe dan konfigurasi sistem

Menentukan spesifikasi peralatan yang digunakan

Menentukan dimensi detil dan peralatan

Asumsi dan Prosedur

Steam ejector stage 1

Tentukan entrainment ratio untuk gas NeG dan steam dari figure di bawah ini

40

-J bull Lbullbull ~ -

- y amp ~ O-I ImiddotHmiddot J ll - I r c- ~ I oi middot O l r _ 1 It -t( 0 middot I ~ L bullbull

Gambar 47 Grafik penentuan entrainment ratio

-

-

Tentukan total air equivalent untuk NeG dan steam

Hitung ratio kompresi

- Hitung ratio ekspansi steam (steam pressuresuction pressure)

- Dengan melihat Gambar 48 dari harga ratio kompresi dan ratio ekspansi tentukan ratio udarasteam

- Hitung kebutuhan harga U

steam dengan membagi total air equivalent dengan

- Dengan menggunakan cara steam ejector stage kedua

yang sama hitung kebutuhan steam untuk

41

Gambar 48 Grafik penentuan ratio udarasteam

46 PROFIL INDUSTRI MANUFAKTUR NASIONAL

Sejak tahap rehabilitasi ekonomi pada tahun 1967 sampai dengan akhir tahap

pemulihan krisis ekonomi pada tahun 2004 rata-rata pertumbuhan industri

umumnya melebihi rata-rata pertumbuhan ekonomi nasional

Pad a periode rehabilitasi dan stabilisasi ekonomi tahun 1967 - 1972

pertumbuhan rata-rata sektor industri tercatat 91 sedangkan pertumbuhan

ekonomi rata-rata mencapai 68

Pada masa ledakan minyak dunia tahun 1973 - 1981 industri tumbuh rata-rata

13 jauh diatas pertumbuhan ekonomi rata-rata sebesar 76 Hal yang sama

terjadi dalam peri ode penurunan harga minyak dunia tahun 1982 -1996

pertumbuhan rata-rata industri masih tetap tinggi sebesar 103 sementara

pertumbuhan ekonomi mencapai 61

Perubahan yang besar terjadi setelah krisis ekonomi dunia pada tahun 1997 shy

2004 dimana industri tumbuh rata-rata 3 walau pertumbuhan rata-rata

42

ekonomi juga hanya 19 Secara kronologis pertumbuhan industri manufaktur

sejak tahun 1967 sampai tahun 2004 dapat dilihat pada Gambar 49

Gambar tersebut menunjukkan bahwa sebelum krisis ekonomi dari tahun 1967

sampai 1996 sektor industri pengolahan mampu meneatat angka pertumbuhan

dua digit Sementara pertumbuhan ekonomi Indonesia dalam peri ode yang sarna

hanya pad a tahun 1968 dapat mencapai angka pertumbuhan dua digit yaitu

109 Selama tiga puluh tahun sektor industri pengoahan mernbukukan ratashy

rata pertumbuhan 109 sedangkan ekonomi Indonesia tumbuh rata-rata

dengan 67

Gambar 49 Pertumbuhan Industri Manufaktur Dalam Negeri

Secara umum perkembangan industri manufaktur pernbangkit istrik nasional

tidak menggembirakan Sampai saat ini beum ada industri manufaktur nasiona

yang mampu membangun pembangkit listrik skala keeil dengan TKDN 100

Melihat kondisi tersebuf pemerintah melalui departemen terkait teah

menerbitkan peraturan-peraturan yang mendukung peningkatan kemampuan

industri manufaktur pembangkit istrik nasional

43

Kemampuan industri nasional saat ini masih terbatas pada manufaktur

komponen pembangkit listrik boiler turbin skala kecil lt 5 mW ballance of

plant (BOP) casing turbin generator dll Secara garis besar kemampuan industri

manufaktur komponen pembangkit listrik nasional dapat di klasifikasikan sebagai

berikut

Turbin

PT PAL Surabaya mampu membuat komponen casing turbin hingga

kapasitas 600 MW Nusantara Turbin dan Propulsi (PTNTP)

Bandung mampu memproduksi part turbin gas maupun turbin uap

Generator

PT Pindad mampu memproduksi generator dengan kapasitas 5-10 MW

of Plant

PT PAL 8BI dan Barata mempunyai kemampuan dibidang

manufaktur BOP seperti komponen condenser deaerator heater HP

heater dll PT PAL mampu memproduksi hingga kapasitas 600 MW

44

tn CQ

ltCQ

Tabel 51 a Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

stle$itNo I 2 j 4 I 5 6 -7 fi 9 10 lt Jl j

Pressure (bar) 12 75 7 7 65 65 65 01 01 65 65 Temperature (C) 188 1678 165 165 162 162 162 4579 45 162 162 Steam Mass Flow (kgIs) 1247 1247 0 1247 0 1247 1145 1145 0 1028 0267 Gas Mass Flow (kgs) 021199 021199 0 021199 0 021199 019465 019465 0 0017476 0004539 Water Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 0 0 0 0 4306577 0 0

Tabel 51 b Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

SlnamNo 12 13 14 is 16 17 1~ l 20 21 22 -Pressure (bar) 01 1 03162 65 65 1 1 15 1 1 1 Temperature (Cl 4579 30 45 1635 162 30 45 455 30 45 30 Steam Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 07607 0 0 0 0 0 0 Gas Mass Flow (kgIs) 019465 0 0 0 0012932 0 0 0 o 0225053 0 Water Mass Flow (kgIs) 0 3775 10837 0 0 1057 308707 4306577 3011 0 41818

Tabel 51 c Kondisi proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

Stream NQbull 23 i4 l5 26 27 Pressure (barl 1 1 03162 03162 1

Temperature (C) 30 30 975 45 975

Steam Mass fbw (kgs) 0 0 0267 0 07607

Gas Mass Fbw (kgs) 0 0 0199189 0199189 0212121 Water Mass fbw (kgs) 3568 3568 0 0 0

Perhitungan heat amp mass balance dilakukan dengan menetapkan terlebih dahulu

process 11ow diagram (PFD) yang akan menjadi dasar sistem PLTP dengan

teknologi turbin kondensasi Seperti yang ditunjukkan di dalam Gambar 51 tentang

PFD PLTP turbin kondensasi 5 MW fluida panas bumi (dari sumur produksi dengan

asumsi tekanan 12 bara temperatur 188 degC dialirkan masuk ke throtling valve

dalam valve ini fluida panas bumi dicekik sehingga tekanannya berkurang menjadi

75 bara Setelah melalui proses pencekikan di throtling valve f1uida panas bumi

dialirkan ke separator dan demister Dalam separator f1uida panas bumi dipisahkan

antara fraksi uap dan cairnya dengam gaya sentrifugal Brine (air panas bumi) dari

pemisahan tersebut dialirkan untuk dibuang ke condensate pond sedangkan uap

panas buminya dialirkan ke demister untuk membuang droplet-droplet air yang

masih terkandung dalam uap Sehingga diharapkan uap keluar demister dalam

keadaan kering Karena bila masih mengandung droplet-droplet air bisa

mengganggu kerja sudu-sudu turbin sehingga performa turbin menjadi berkurang

46

Uap kering keluar dari demister dialirkan ke turbin Tekanan uap masuk turbin diset

65 bara dan tekanan keluar turbin di set 01 bara Uap ini menggerakan turbin

dimana selanjutnya energinya dikonversi menjadi energi listrik di dalam generator

Daya netto keluar turbin adalah 5 MW

Selanjutnya uap keluar turbin (sudah dalam keadaan dua fasa) dialirkan ke

kondensor Dalam kondensor uap tersebut dikondensasi dengan menggunakan air

pendingin dari cooling tower Kondensor yang digunakan adalah jenis direct contact

condenser Kondensat keluar kondenser yang telah tercampur dengan air pendingin

selanjutnya disirkulasi kembali ke cooling tower untuk selanjutnya digunakan lagi

sebagai air pendingin Sebagian air tersebut diinjeksikan ke sumur reinjeksi

Gas NCG yang terkandung di dalam uap dibuang dalam suatu gas removal system

Gas removal system ini terdiri dari dua stage steam ejector Selanjutnya gas NCG

dibuang melalui vent dalam cooling tower ke atmosfer

52 PIPING amp INSTRUMENTATION DIAGRAM

PampID (Piping and Instrumentation Diagram) dapat diartikan sebagai sebuah alat

bantu untuk menerangkan konsep desain dari suatu proses dan kebutuhan power

plant atau unit produksi yang perlu atau akan dibangun

PampID mencakup process system secara umum yang terlibat utilities yang digunakan

dalam suatu power plant juga pengintegrasian piping dalam unit-unit tersebut dan

offsite Semua equipment dengan tag number tertentu yang digunakan dalam power

plant harus dimasukkan dalam PampID Selain itu semua instrumentasi dan kontrol

yang sudah ada dan yang perfu dibuat pengintegrasian intrumentasi dengan panelshy

panel kontrol dan control room set pressure dari PSV control valves dan posisi

failure-nya juga harus dimasukkan dalam PampIO

Oi dalam PLTP sistem turbin kondensasi 5MW telah didesain beberapa PampIO

sebagai berikut

a Steam gathering system

PampID ini meliputi proses perjalanan fluida panas bum beserta instrumentasinya

dari kepala sumur menuju ke pembangkit

b Steam supply amp venting system

47

PampID ini berisi instrumentasi-instrumentasi yang digunakan dalam separator

demister dan turbin

c Steam return amp condensate system

Setelah melalui turbin steam dikondensasikan dalam suatu direct contact

condenser PampID ini berisikan instrumentasi dan peralatan yang digunakan

dalam proses kondensasi tersebut

d Gas removal system

PampID gas removal system berisi mengenai beberapa peralatan serta

instrumentasi yang digunakan dalam proses gasNCG removal

e Raw water system

PampID raw water system berisikan peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam proses pengambilan raw water dari sumber mata air

f Circulating cooling water system

PampID circulating cooling water system berisi tentang peralatan dan

instrumentasi yang digunakan dalam sirkulasi air pendingin dari cooling tower

g Auxiliary cooling water system

PampID auxiliary cooling water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi

yang digunakan dalam sirkulasi auxiliary cooling water Dimana auxiliary

cooling water system ini digunakan untuk pendingin dalam interafter

condenser

h Water treatment system

PampID water treatment system berisikan peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalan proses treatement raw water yang telah diambil dari sumber

mata air

i Reinjection system

PampID reinjection system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses reinjeksi fluida panas bumi ke sumur reinjeksi

j Chemical dosing system

PampID chemical dosing system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses treatment air secara kimiawi seperti penginjeksian

biocide soda kasutik dan sodium hipoklorit

k Fire water system

PampID fire water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam suatu system pemadam kebakaran

48

I Rock muffler

PampID rock muffler berisi ten tang peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam rock muffler

PampID yang telah disebutkan di atas dapat dilihat di Lampiran

53 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN SEPARATOR

F low rate steam 1247 kgs

Temperatur inlet 165 C

T ekanan inlet 7 bar a

densitas steam

Ukuran Vessel

Ukuran vessel kali flow rate

Flow rate steam

Didapat ukuran vessel

Bentuk Vessel

Dilakukan perhitungan dengan mengambil diameter steam outlet 10 -20 inch

10 02540 005065 11254800 30 07620 04558 1316351 1727495

11 02794 006128 9301487 33 08382 05515 1087893 1297892 12 03048 007293 7815833 36 09144 06564 914133 999707

13 03302 008559 6659645 39 09906 07703 778906 786297 14 03556 009926 5742245 42 10668 08934 671608 629553 15 0381 011395 5002133 45 11430 10256 585045 511850

16 04064 012965 4396406 48 12192 11669 5l42oo 421752

17 04318 014636 3894394 51 12954 13173 455485 351617

18 04572 016409 3473704 54 13716 14768 406281 296210

19 04826 018283 3117673 57 14478 16455 364640 251858

20 05080 020258 2813700 60 15240 18232 329088 215937

Menentukan Head Vessel

Dalam desain ini dipilih head vessel tipe Ellipsoidal Head

49

x

TL

R

o

Menentukan Tebal Head dan Shell

a Tebal Head

Dipilih tipe Head Ellipsoidal

PDi K t=

2SE-o2 P

di mana

P Internal Pressure psi

Ri jari-jari dalam in

S allowable stress psi

E joint efficiency

h tinggi head

sehingga

D vessel

h

D2h

30 75 2

36 9 2

39 975

2

42

105 2

Dari Tabel2 Dennis R Moss halaman 20 didapat K = 09

stress pada head

pad a centre of Head

PR2

cr = -shyx Zth

b Tebal Shell

diambil tipe Longitudinal

t= 2SE+O4P

50

stress pada shell

c Tebal Cone

t= 4cosa(SE+OAP)

stress pada cone

PRm(j = x

2tCDSQ

Data

P operasional 7 bar 10150 psi

P desain 131950 psi

(P desain 13 P operasi) Ref Ludwig vol I p 36

Material yg dipakai SA 6 grade 70

S 22500

E 1 (Full radiography)

cos 30 0866

Perhitungan

51

Dlmensl Vessel Diameter plpa (steam ortlEt) Inch

10 12 13 14

Diameter Vessel Inch 30 36 39 42

m 0762 09144 09906 10668

Panjang Vessel m 123026 85435 72797 62769

Volume Vessel m3 56076 56076 56076 56076 stea m velocity ms 442895 307566 262068 225967

LID ratio 161452 93433 73487 58838 Head

Tebal Head Inch 00792 00951 01030 01109 mm 20121 24145 26157 28169

Stress 2498534 2498534 2498534 2498534 Shell

Tebal Shell inch 00439 00527 00571 00615 mm 11159 13390 14506 15622

Stress 2252639 2252639 2252639 2252639

Cone Tebal Cone Inch 00507 00608 00659 00709

mm 12870 15444 16731 18018 Stress 2255278 2255278 2255278 2255278

diambil Pipa steam outlet dg diameter 14 inch

Corrosive allowance =3mm

serlingga

Diameter pipa steam outlet 14 inch

Diameter Vessel 42 inch

10668 m

Panjang Vessel 62769 m

Volume Vessel 56076 m3 Stea m Velocity 225967 rns LID ratio 58838

Tebal Head 58169 mm

Stress 2498534 psi

Tebal Shell 45622 mm

Stress 2252639 psi

Tebal Cone 48018 mm

Stress 2255278 psi

Note diambil tebal shell head dan cone

Menentukan Berat

Berat Head

Material yg dipakai

Densitas

r Uari-jari vessel)

diambil6 mm

diambil6mm

diambll6 mm

=6 mm

=stell SA 56 grade 70

=7860 kgm3

= 21 inch = 05334 m

52

luas setengah bola 1 79 m2

tebal head =6 mm = 0006 m

volume setengah bola = 001

Berat Head = 8426 kg

Berat Shell

Material yg dipakai stell SA grade 70

Densitas 7860 kgm3

Luas Selubung (keliling v x panjang vessel)

Luas Selubung == 2103

Tebal shell = 6 mm = 0006 m

volume selubung shell 013 m3

berat shell = 991 kg

Material yg dipakai = stell SA 56 grade

Densitas 7860 kgm3

Tebal cone == 6 mm == 0006 m

Dari perhitungan volume cone didapat

volume cone == 0083 m3

Berat Cone == 1 kg

total berat = 172807 kg

Balance of material No Komponen I Unit Quantfty 00 (Inch) PanJa m tina In tellllllmm) Note 1 Head alas pes 1 105 6 Tipe ellipsoidal 2 Slltnder shell pes 1 42 62769 6

3 Conebawah pes 1 105 6 4 PI pe Inlet dan outlet 14 0375 In 5 Noezle steam Inlet - Pipe pes 1 14 0375 In tlpe lOST

- Range pes 1 23 2121n 6 Nozzle steam outlet Pipe pes 1 14 0375 In dlpakal class 300 tlpe slip on

- Flange pes 1 23 2121n 7 Underflow discharge - Pipe pes 1 14 0375 In

- Range pes 1 23 2121n

8 iScreen pes 9 Ufting lug pes 10 Support pes 1m

11 Man Hole I pes 1

53

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 3: Design Separator Indo

mempunyai steam velocity 30 - 50 mls

44 CONDENSER

Kondenser di PL TP digunakan untuk mengkondensasikan uap geothermal yang

telah digunakan oleh turbin untuk memutar poros generator sehingga dapat

menghasilkan listrik Karena dihasilkan dari uap yang mengandung berbagai

bahan pencemar lingkungan dan kondensat akan diinjeksikan kembali ke bumi

maka dipilih kondenser tipe kontak langsung (direct contact condenser) untuk

PLTP ini

Direct contact condenser dirancang agar mampu mengkondensasikan steam dari

outlet turbin dalam kecepaatn yang cukup untuk menjaga kondisi outlet tLirbin

tetap pada tekanan vakum

Metodologi Perhitungan

Untuk merancang sebuah direct contact condenser diperlukan beberapa data

sebagai dasar perhitungan perancangan kondenser Data-data yang diperlukan

diantaranya adalah

Laju alir dan kondisi (tekanan dan temperatur) uap yang akan

dikondensasikan

Jumlah dan komposisi non-condensable gas (NeG) yang terkandung di

dalam uap

Laju alir dan kondisi (temperatur dan tekanan) air pendingin yang tersedia

Persyaratan kondisi operasi di kondenser seperti temperatur kondensat

jumJah kondensat yang dapat ditampung di hotwell dsb

Karakteristik spray nozzle (debit tekanan dan ukuran partikel spray yang

di~asilkan) yang akan digunakan yang tersedia di pasaran

Jenis material konstruksi yang akan digunakan untuk kondenser

Standar-standar yang akan dijadikan acuan untuk perancangan

kondenser

38

Asumsi dan Prosedur

Menyusun ulang neraca massa dan energi di kondenser

Menentukan spray nozzle yang digunakan

Menghitung kecepatan semprotan air keluar nozzle

Menghitung koefisien perpindahan panas rata rata dan holding time yang

diperlukan untuk mencapai perpindahan massadan energi yang diharapkan

Menghitung ketinggian minimum agar terjadi kontak antara uap dengan air

pendingin selama waktu holding time

Menghitung dimensi nosel uap air dari turbin (Standar HEI)

Menghitung dimensi nosel NeG ke gas removal system (Standar HEI)

Menghitung dimensi nosel kondensat (Standar HEI)

Menggarnbar sketsa kondenser untuk memperkirakan diameter ruang yang

diperlukan agar semprotan air pendingin merata

Menetapkan volume yang diperlukan untuk hotweII dan menghitung tinggi

yang diperlukan untuk hotwell

Menentukan tinggi total kondenser dengan menggunakan gambar skema

direct contact condenser

- Menentukan aksesoris yang diperlukan untuk kondenser seperti manhole dan

saluran untuk membersihkan spray nozzle

- Melakukan perhitungan mekanikal untuk menentukan ketebalan dinding

kondenser dan nosel yang diperlukan agar bertahan terhadap tekanan dari

luar

45 GAS REMOVAL SYSTEM

Uap geothermal mengandung kotoran seperti zat padat yang terlarut dan nonshy

condensable gases (NeG) Kandungan NeG di dalam uap geothermal bervariasi

dari hampir nol hingga 15 berat tergantung lokasi dari sumur

39

Pada suatu PLTP setelah diekspansi di dalam turbin uap geothermal

dikondensasi oleh air pendingin di dalam kondensor sementara NeG tetap

dalam kondisi gas Akumulasi dan NeG di dalam kondensor menyebabkan

tekanan kondensor naik yang pada gilirannya mengurangi output power dari

turbin Untuk menjaga tekanan kondensor tetap rendah NeG harus dikeluarkan

secara terus menerus dari kondensor dengan menggunakan gas removal

system Dengan demikian gas removal system merupakan peralatan penting

pada sistem PLTP karena berfungsi untuk mempertahankan kondisi vakum di

dalam kondensor dengan cara mengeluarkan NeG dan kondensor dan

membuangnya lang sung ke atmosfir

Metodologi Perhitungan

Menentukan tipe dan konfigurasi sistem

Menentukan spesifikasi peralatan yang digunakan

Menentukan dimensi detil dan peralatan

Asumsi dan Prosedur

Steam ejector stage 1

Tentukan entrainment ratio untuk gas NeG dan steam dari figure di bawah ini

40

-J bull Lbullbull ~ -

- y amp ~ O-I ImiddotHmiddot J ll - I r c- ~ I oi middot O l r _ 1 It -t( 0 middot I ~ L bullbull

Gambar 47 Grafik penentuan entrainment ratio

-

-

Tentukan total air equivalent untuk NeG dan steam

Hitung ratio kompresi

- Hitung ratio ekspansi steam (steam pressuresuction pressure)

- Dengan melihat Gambar 48 dari harga ratio kompresi dan ratio ekspansi tentukan ratio udarasteam

- Hitung kebutuhan harga U

steam dengan membagi total air equivalent dengan

- Dengan menggunakan cara steam ejector stage kedua

yang sama hitung kebutuhan steam untuk

41

Gambar 48 Grafik penentuan ratio udarasteam

46 PROFIL INDUSTRI MANUFAKTUR NASIONAL

Sejak tahap rehabilitasi ekonomi pada tahun 1967 sampai dengan akhir tahap

pemulihan krisis ekonomi pada tahun 2004 rata-rata pertumbuhan industri

umumnya melebihi rata-rata pertumbuhan ekonomi nasional

Pad a periode rehabilitasi dan stabilisasi ekonomi tahun 1967 - 1972

pertumbuhan rata-rata sektor industri tercatat 91 sedangkan pertumbuhan

ekonomi rata-rata mencapai 68

Pada masa ledakan minyak dunia tahun 1973 - 1981 industri tumbuh rata-rata

13 jauh diatas pertumbuhan ekonomi rata-rata sebesar 76 Hal yang sama

terjadi dalam peri ode penurunan harga minyak dunia tahun 1982 -1996

pertumbuhan rata-rata industri masih tetap tinggi sebesar 103 sementara

pertumbuhan ekonomi mencapai 61

Perubahan yang besar terjadi setelah krisis ekonomi dunia pada tahun 1997 shy

2004 dimana industri tumbuh rata-rata 3 walau pertumbuhan rata-rata

42

ekonomi juga hanya 19 Secara kronologis pertumbuhan industri manufaktur

sejak tahun 1967 sampai tahun 2004 dapat dilihat pada Gambar 49

Gambar tersebut menunjukkan bahwa sebelum krisis ekonomi dari tahun 1967

sampai 1996 sektor industri pengolahan mampu meneatat angka pertumbuhan

dua digit Sementara pertumbuhan ekonomi Indonesia dalam peri ode yang sarna

hanya pad a tahun 1968 dapat mencapai angka pertumbuhan dua digit yaitu

109 Selama tiga puluh tahun sektor industri pengoahan mernbukukan ratashy

rata pertumbuhan 109 sedangkan ekonomi Indonesia tumbuh rata-rata

dengan 67

Gambar 49 Pertumbuhan Industri Manufaktur Dalam Negeri

Secara umum perkembangan industri manufaktur pernbangkit istrik nasional

tidak menggembirakan Sampai saat ini beum ada industri manufaktur nasiona

yang mampu membangun pembangkit listrik skala keeil dengan TKDN 100

Melihat kondisi tersebuf pemerintah melalui departemen terkait teah

menerbitkan peraturan-peraturan yang mendukung peningkatan kemampuan

industri manufaktur pembangkit istrik nasional

43

Kemampuan industri nasional saat ini masih terbatas pada manufaktur

komponen pembangkit listrik boiler turbin skala kecil lt 5 mW ballance of

plant (BOP) casing turbin generator dll Secara garis besar kemampuan industri

manufaktur komponen pembangkit listrik nasional dapat di klasifikasikan sebagai

berikut

Turbin

PT PAL Surabaya mampu membuat komponen casing turbin hingga

kapasitas 600 MW Nusantara Turbin dan Propulsi (PTNTP)

Bandung mampu memproduksi part turbin gas maupun turbin uap

Generator

PT Pindad mampu memproduksi generator dengan kapasitas 5-10 MW

of Plant

PT PAL 8BI dan Barata mempunyai kemampuan dibidang

manufaktur BOP seperti komponen condenser deaerator heater HP

heater dll PT PAL mampu memproduksi hingga kapasitas 600 MW

44

tn CQ

ltCQ

Tabel 51 a Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

stle$itNo I 2 j 4 I 5 6 -7 fi 9 10 lt Jl j

Pressure (bar) 12 75 7 7 65 65 65 01 01 65 65 Temperature (C) 188 1678 165 165 162 162 162 4579 45 162 162 Steam Mass Flow (kgIs) 1247 1247 0 1247 0 1247 1145 1145 0 1028 0267 Gas Mass Flow (kgs) 021199 021199 0 021199 0 021199 019465 019465 0 0017476 0004539 Water Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 0 0 0 0 4306577 0 0

Tabel 51 b Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

SlnamNo 12 13 14 is 16 17 1~ l 20 21 22 -Pressure (bar) 01 1 03162 65 65 1 1 15 1 1 1 Temperature (Cl 4579 30 45 1635 162 30 45 455 30 45 30 Steam Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 07607 0 0 0 0 0 0 Gas Mass Flow (kgIs) 019465 0 0 0 0012932 0 0 0 o 0225053 0 Water Mass Flow (kgIs) 0 3775 10837 0 0 1057 308707 4306577 3011 0 41818

Tabel 51 c Kondisi proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

Stream NQbull 23 i4 l5 26 27 Pressure (barl 1 1 03162 03162 1

Temperature (C) 30 30 975 45 975

Steam Mass fbw (kgs) 0 0 0267 0 07607

Gas Mass Fbw (kgs) 0 0 0199189 0199189 0212121 Water Mass fbw (kgs) 3568 3568 0 0 0

Perhitungan heat amp mass balance dilakukan dengan menetapkan terlebih dahulu

process 11ow diagram (PFD) yang akan menjadi dasar sistem PLTP dengan

teknologi turbin kondensasi Seperti yang ditunjukkan di dalam Gambar 51 tentang

PFD PLTP turbin kondensasi 5 MW fluida panas bumi (dari sumur produksi dengan

asumsi tekanan 12 bara temperatur 188 degC dialirkan masuk ke throtling valve

dalam valve ini fluida panas bumi dicekik sehingga tekanannya berkurang menjadi

75 bara Setelah melalui proses pencekikan di throtling valve f1uida panas bumi

dialirkan ke separator dan demister Dalam separator f1uida panas bumi dipisahkan

antara fraksi uap dan cairnya dengam gaya sentrifugal Brine (air panas bumi) dari

pemisahan tersebut dialirkan untuk dibuang ke condensate pond sedangkan uap

panas buminya dialirkan ke demister untuk membuang droplet-droplet air yang

masih terkandung dalam uap Sehingga diharapkan uap keluar demister dalam

keadaan kering Karena bila masih mengandung droplet-droplet air bisa

mengganggu kerja sudu-sudu turbin sehingga performa turbin menjadi berkurang

46

Uap kering keluar dari demister dialirkan ke turbin Tekanan uap masuk turbin diset

65 bara dan tekanan keluar turbin di set 01 bara Uap ini menggerakan turbin

dimana selanjutnya energinya dikonversi menjadi energi listrik di dalam generator

Daya netto keluar turbin adalah 5 MW

Selanjutnya uap keluar turbin (sudah dalam keadaan dua fasa) dialirkan ke

kondensor Dalam kondensor uap tersebut dikondensasi dengan menggunakan air

pendingin dari cooling tower Kondensor yang digunakan adalah jenis direct contact

condenser Kondensat keluar kondenser yang telah tercampur dengan air pendingin

selanjutnya disirkulasi kembali ke cooling tower untuk selanjutnya digunakan lagi

sebagai air pendingin Sebagian air tersebut diinjeksikan ke sumur reinjeksi

Gas NCG yang terkandung di dalam uap dibuang dalam suatu gas removal system

Gas removal system ini terdiri dari dua stage steam ejector Selanjutnya gas NCG

dibuang melalui vent dalam cooling tower ke atmosfer

52 PIPING amp INSTRUMENTATION DIAGRAM

PampID (Piping and Instrumentation Diagram) dapat diartikan sebagai sebuah alat

bantu untuk menerangkan konsep desain dari suatu proses dan kebutuhan power

plant atau unit produksi yang perlu atau akan dibangun

PampID mencakup process system secara umum yang terlibat utilities yang digunakan

dalam suatu power plant juga pengintegrasian piping dalam unit-unit tersebut dan

offsite Semua equipment dengan tag number tertentu yang digunakan dalam power

plant harus dimasukkan dalam PampID Selain itu semua instrumentasi dan kontrol

yang sudah ada dan yang perfu dibuat pengintegrasian intrumentasi dengan panelshy

panel kontrol dan control room set pressure dari PSV control valves dan posisi

failure-nya juga harus dimasukkan dalam PampIO

Oi dalam PLTP sistem turbin kondensasi 5MW telah didesain beberapa PampIO

sebagai berikut

a Steam gathering system

PampID ini meliputi proses perjalanan fluida panas bum beserta instrumentasinya

dari kepala sumur menuju ke pembangkit

b Steam supply amp venting system

47

PampID ini berisi instrumentasi-instrumentasi yang digunakan dalam separator

demister dan turbin

c Steam return amp condensate system

Setelah melalui turbin steam dikondensasikan dalam suatu direct contact

condenser PampID ini berisikan instrumentasi dan peralatan yang digunakan

dalam proses kondensasi tersebut

d Gas removal system

PampID gas removal system berisi mengenai beberapa peralatan serta

instrumentasi yang digunakan dalam proses gasNCG removal

e Raw water system

PampID raw water system berisikan peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam proses pengambilan raw water dari sumber mata air

f Circulating cooling water system

PampID circulating cooling water system berisi tentang peralatan dan

instrumentasi yang digunakan dalam sirkulasi air pendingin dari cooling tower

g Auxiliary cooling water system

PampID auxiliary cooling water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi

yang digunakan dalam sirkulasi auxiliary cooling water Dimana auxiliary

cooling water system ini digunakan untuk pendingin dalam interafter

condenser

h Water treatment system

PampID water treatment system berisikan peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalan proses treatement raw water yang telah diambil dari sumber

mata air

i Reinjection system

PampID reinjection system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses reinjeksi fluida panas bumi ke sumur reinjeksi

j Chemical dosing system

PampID chemical dosing system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses treatment air secara kimiawi seperti penginjeksian

biocide soda kasutik dan sodium hipoklorit

k Fire water system

PampID fire water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam suatu system pemadam kebakaran

48

I Rock muffler

PampID rock muffler berisi ten tang peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam rock muffler

PampID yang telah disebutkan di atas dapat dilihat di Lampiran

53 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN SEPARATOR

F low rate steam 1247 kgs

Temperatur inlet 165 C

T ekanan inlet 7 bar a

densitas steam

Ukuran Vessel

Ukuran vessel kali flow rate

Flow rate steam

Didapat ukuran vessel

Bentuk Vessel

Dilakukan perhitungan dengan mengambil diameter steam outlet 10 -20 inch

10 02540 005065 11254800 30 07620 04558 1316351 1727495

11 02794 006128 9301487 33 08382 05515 1087893 1297892 12 03048 007293 7815833 36 09144 06564 914133 999707

13 03302 008559 6659645 39 09906 07703 778906 786297 14 03556 009926 5742245 42 10668 08934 671608 629553 15 0381 011395 5002133 45 11430 10256 585045 511850

16 04064 012965 4396406 48 12192 11669 5l42oo 421752

17 04318 014636 3894394 51 12954 13173 455485 351617

18 04572 016409 3473704 54 13716 14768 406281 296210

19 04826 018283 3117673 57 14478 16455 364640 251858

20 05080 020258 2813700 60 15240 18232 329088 215937

Menentukan Head Vessel

Dalam desain ini dipilih head vessel tipe Ellipsoidal Head

49

x

TL

R

o

Menentukan Tebal Head dan Shell

a Tebal Head

Dipilih tipe Head Ellipsoidal

PDi K t=

2SE-o2 P

di mana

P Internal Pressure psi

Ri jari-jari dalam in

S allowable stress psi

E joint efficiency

h tinggi head

sehingga

D vessel

h

D2h

30 75 2

36 9 2

39 975

2

42

105 2

Dari Tabel2 Dennis R Moss halaman 20 didapat K = 09

stress pada head

pad a centre of Head

PR2

cr = -shyx Zth

b Tebal Shell

diambil tipe Longitudinal

t= 2SE+O4P

50

stress pada shell

c Tebal Cone

t= 4cosa(SE+OAP)

stress pada cone

PRm(j = x

2tCDSQ

Data

P operasional 7 bar 10150 psi

P desain 131950 psi

(P desain 13 P operasi) Ref Ludwig vol I p 36

Material yg dipakai SA 6 grade 70

S 22500

E 1 (Full radiography)

cos 30 0866

Perhitungan

51

Dlmensl Vessel Diameter plpa (steam ortlEt) Inch

10 12 13 14

Diameter Vessel Inch 30 36 39 42

m 0762 09144 09906 10668

Panjang Vessel m 123026 85435 72797 62769

Volume Vessel m3 56076 56076 56076 56076 stea m velocity ms 442895 307566 262068 225967

LID ratio 161452 93433 73487 58838 Head

Tebal Head Inch 00792 00951 01030 01109 mm 20121 24145 26157 28169

Stress 2498534 2498534 2498534 2498534 Shell

Tebal Shell inch 00439 00527 00571 00615 mm 11159 13390 14506 15622

Stress 2252639 2252639 2252639 2252639

Cone Tebal Cone Inch 00507 00608 00659 00709

mm 12870 15444 16731 18018 Stress 2255278 2255278 2255278 2255278

diambil Pipa steam outlet dg diameter 14 inch

Corrosive allowance =3mm

serlingga

Diameter pipa steam outlet 14 inch

Diameter Vessel 42 inch

10668 m

Panjang Vessel 62769 m

Volume Vessel 56076 m3 Stea m Velocity 225967 rns LID ratio 58838

Tebal Head 58169 mm

Stress 2498534 psi

Tebal Shell 45622 mm

Stress 2252639 psi

Tebal Cone 48018 mm

Stress 2255278 psi

Note diambil tebal shell head dan cone

Menentukan Berat

Berat Head

Material yg dipakai

Densitas

r Uari-jari vessel)

diambil6 mm

diambil6mm

diambll6 mm

=6 mm

=stell SA 56 grade 70

=7860 kgm3

= 21 inch = 05334 m

52

luas setengah bola 1 79 m2

tebal head =6 mm = 0006 m

volume setengah bola = 001

Berat Head = 8426 kg

Berat Shell

Material yg dipakai stell SA grade 70

Densitas 7860 kgm3

Luas Selubung (keliling v x panjang vessel)

Luas Selubung == 2103

Tebal shell = 6 mm = 0006 m

volume selubung shell 013 m3

berat shell = 991 kg

Material yg dipakai = stell SA 56 grade

Densitas 7860 kgm3

Tebal cone == 6 mm == 0006 m

Dari perhitungan volume cone didapat

volume cone == 0083 m3

Berat Cone == 1 kg

total berat = 172807 kg

Balance of material No Komponen I Unit Quantfty 00 (Inch) PanJa m tina In tellllllmm) Note 1 Head alas pes 1 105 6 Tipe ellipsoidal 2 Slltnder shell pes 1 42 62769 6

3 Conebawah pes 1 105 6 4 PI pe Inlet dan outlet 14 0375 In 5 Noezle steam Inlet - Pipe pes 1 14 0375 In tlpe lOST

- Range pes 1 23 2121n 6 Nozzle steam outlet Pipe pes 1 14 0375 In dlpakal class 300 tlpe slip on

- Flange pes 1 23 2121n 7 Underflow discharge - Pipe pes 1 14 0375 In

- Range pes 1 23 2121n

8 iScreen pes 9 Ufting lug pes 10 Support pes 1m

11 Man Hole I pes 1

53

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 4: Design Separator Indo

Asumsi dan Prosedur

Menyusun ulang neraca massa dan energi di kondenser

Menentukan spray nozzle yang digunakan

Menghitung kecepatan semprotan air keluar nozzle

Menghitung koefisien perpindahan panas rata rata dan holding time yang

diperlukan untuk mencapai perpindahan massadan energi yang diharapkan

Menghitung ketinggian minimum agar terjadi kontak antara uap dengan air

pendingin selama waktu holding time

Menghitung dimensi nosel uap air dari turbin (Standar HEI)

Menghitung dimensi nosel NeG ke gas removal system (Standar HEI)

Menghitung dimensi nosel kondensat (Standar HEI)

Menggarnbar sketsa kondenser untuk memperkirakan diameter ruang yang

diperlukan agar semprotan air pendingin merata

Menetapkan volume yang diperlukan untuk hotweII dan menghitung tinggi

yang diperlukan untuk hotwell

Menentukan tinggi total kondenser dengan menggunakan gambar skema

direct contact condenser

- Menentukan aksesoris yang diperlukan untuk kondenser seperti manhole dan

saluran untuk membersihkan spray nozzle

- Melakukan perhitungan mekanikal untuk menentukan ketebalan dinding

kondenser dan nosel yang diperlukan agar bertahan terhadap tekanan dari

luar

45 GAS REMOVAL SYSTEM

Uap geothermal mengandung kotoran seperti zat padat yang terlarut dan nonshy

condensable gases (NeG) Kandungan NeG di dalam uap geothermal bervariasi

dari hampir nol hingga 15 berat tergantung lokasi dari sumur

39

Pada suatu PLTP setelah diekspansi di dalam turbin uap geothermal

dikondensasi oleh air pendingin di dalam kondensor sementara NeG tetap

dalam kondisi gas Akumulasi dan NeG di dalam kondensor menyebabkan

tekanan kondensor naik yang pada gilirannya mengurangi output power dari

turbin Untuk menjaga tekanan kondensor tetap rendah NeG harus dikeluarkan

secara terus menerus dari kondensor dengan menggunakan gas removal

system Dengan demikian gas removal system merupakan peralatan penting

pada sistem PLTP karena berfungsi untuk mempertahankan kondisi vakum di

dalam kondensor dengan cara mengeluarkan NeG dan kondensor dan

membuangnya lang sung ke atmosfir

Metodologi Perhitungan

Menentukan tipe dan konfigurasi sistem

Menentukan spesifikasi peralatan yang digunakan

Menentukan dimensi detil dan peralatan

Asumsi dan Prosedur

Steam ejector stage 1

Tentukan entrainment ratio untuk gas NeG dan steam dari figure di bawah ini

40

-J bull Lbullbull ~ -

- y amp ~ O-I ImiddotHmiddot J ll - I r c- ~ I oi middot O l r _ 1 It -t( 0 middot I ~ L bullbull

Gambar 47 Grafik penentuan entrainment ratio

-

-

Tentukan total air equivalent untuk NeG dan steam

Hitung ratio kompresi

- Hitung ratio ekspansi steam (steam pressuresuction pressure)

- Dengan melihat Gambar 48 dari harga ratio kompresi dan ratio ekspansi tentukan ratio udarasteam

- Hitung kebutuhan harga U

steam dengan membagi total air equivalent dengan

- Dengan menggunakan cara steam ejector stage kedua

yang sama hitung kebutuhan steam untuk

41

Gambar 48 Grafik penentuan ratio udarasteam

46 PROFIL INDUSTRI MANUFAKTUR NASIONAL

Sejak tahap rehabilitasi ekonomi pada tahun 1967 sampai dengan akhir tahap

pemulihan krisis ekonomi pada tahun 2004 rata-rata pertumbuhan industri

umumnya melebihi rata-rata pertumbuhan ekonomi nasional

Pad a periode rehabilitasi dan stabilisasi ekonomi tahun 1967 - 1972

pertumbuhan rata-rata sektor industri tercatat 91 sedangkan pertumbuhan

ekonomi rata-rata mencapai 68

Pada masa ledakan minyak dunia tahun 1973 - 1981 industri tumbuh rata-rata

13 jauh diatas pertumbuhan ekonomi rata-rata sebesar 76 Hal yang sama

terjadi dalam peri ode penurunan harga minyak dunia tahun 1982 -1996

pertumbuhan rata-rata industri masih tetap tinggi sebesar 103 sementara

pertumbuhan ekonomi mencapai 61

Perubahan yang besar terjadi setelah krisis ekonomi dunia pada tahun 1997 shy

2004 dimana industri tumbuh rata-rata 3 walau pertumbuhan rata-rata

42

ekonomi juga hanya 19 Secara kronologis pertumbuhan industri manufaktur

sejak tahun 1967 sampai tahun 2004 dapat dilihat pada Gambar 49

Gambar tersebut menunjukkan bahwa sebelum krisis ekonomi dari tahun 1967

sampai 1996 sektor industri pengolahan mampu meneatat angka pertumbuhan

dua digit Sementara pertumbuhan ekonomi Indonesia dalam peri ode yang sarna

hanya pad a tahun 1968 dapat mencapai angka pertumbuhan dua digit yaitu

109 Selama tiga puluh tahun sektor industri pengoahan mernbukukan ratashy

rata pertumbuhan 109 sedangkan ekonomi Indonesia tumbuh rata-rata

dengan 67

Gambar 49 Pertumbuhan Industri Manufaktur Dalam Negeri

Secara umum perkembangan industri manufaktur pernbangkit istrik nasional

tidak menggembirakan Sampai saat ini beum ada industri manufaktur nasiona

yang mampu membangun pembangkit listrik skala keeil dengan TKDN 100

Melihat kondisi tersebuf pemerintah melalui departemen terkait teah

menerbitkan peraturan-peraturan yang mendukung peningkatan kemampuan

industri manufaktur pembangkit istrik nasional

43

Kemampuan industri nasional saat ini masih terbatas pada manufaktur

komponen pembangkit listrik boiler turbin skala kecil lt 5 mW ballance of

plant (BOP) casing turbin generator dll Secara garis besar kemampuan industri

manufaktur komponen pembangkit listrik nasional dapat di klasifikasikan sebagai

berikut

Turbin

PT PAL Surabaya mampu membuat komponen casing turbin hingga

kapasitas 600 MW Nusantara Turbin dan Propulsi (PTNTP)

Bandung mampu memproduksi part turbin gas maupun turbin uap

Generator

PT Pindad mampu memproduksi generator dengan kapasitas 5-10 MW

of Plant

PT PAL 8BI dan Barata mempunyai kemampuan dibidang

manufaktur BOP seperti komponen condenser deaerator heater HP

heater dll PT PAL mampu memproduksi hingga kapasitas 600 MW

44

tn CQ

ltCQ

Tabel 51 a Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

stle$itNo I 2 j 4 I 5 6 -7 fi 9 10 lt Jl j

Pressure (bar) 12 75 7 7 65 65 65 01 01 65 65 Temperature (C) 188 1678 165 165 162 162 162 4579 45 162 162 Steam Mass Flow (kgIs) 1247 1247 0 1247 0 1247 1145 1145 0 1028 0267 Gas Mass Flow (kgs) 021199 021199 0 021199 0 021199 019465 019465 0 0017476 0004539 Water Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 0 0 0 0 4306577 0 0

Tabel 51 b Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

SlnamNo 12 13 14 is 16 17 1~ l 20 21 22 -Pressure (bar) 01 1 03162 65 65 1 1 15 1 1 1 Temperature (Cl 4579 30 45 1635 162 30 45 455 30 45 30 Steam Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 07607 0 0 0 0 0 0 Gas Mass Flow (kgIs) 019465 0 0 0 0012932 0 0 0 o 0225053 0 Water Mass Flow (kgIs) 0 3775 10837 0 0 1057 308707 4306577 3011 0 41818

Tabel 51 c Kondisi proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

Stream NQbull 23 i4 l5 26 27 Pressure (barl 1 1 03162 03162 1

Temperature (C) 30 30 975 45 975

Steam Mass fbw (kgs) 0 0 0267 0 07607

Gas Mass Fbw (kgs) 0 0 0199189 0199189 0212121 Water Mass fbw (kgs) 3568 3568 0 0 0

Perhitungan heat amp mass balance dilakukan dengan menetapkan terlebih dahulu

process 11ow diagram (PFD) yang akan menjadi dasar sistem PLTP dengan

teknologi turbin kondensasi Seperti yang ditunjukkan di dalam Gambar 51 tentang

PFD PLTP turbin kondensasi 5 MW fluida panas bumi (dari sumur produksi dengan

asumsi tekanan 12 bara temperatur 188 degC dialirkan masuk ke throtling valve

dalam valve ini fluida panas bumi dicekik sehingga tekanannya berkurang menjadi

75 bara Setelah melalui proses pencekikan di throtling valve f1uida panas bumi

dialirkan ke separator dan demister Dalam separator f1uida panas bumi dipisahkan

antara fraksi uap dan cairnya dengam gaya sentrifugal Brine (air panas bumi) dari

pemisahan tersebut dialirkan untuk dibuang ke condensate pond sedangkan uap

panas buminya dialirkan ke demister untuk membuang droplet-droplet air yang

masih terkandung dalam uap Sehingga diharapkan uap keluar demister dalam

keadaan kering Karena bila masih mengandung droplet-droplet air bisa

mengganggu kerja sudu-sudu turbin sehingga performa turbin menjadi berkurang

46

Uap kering keluar dari demister dialirkan ke turbin Tekanan uap masuk turbin diset

65 bara dan tekanan keluar turbin di set 01 bara Uap ini menggerakan turbin

dimana selanjutnya energinya dikonversi menjadi energi listrik di dalam generator

Daya netto keluar turbin adalah 5 MW

Selanjutnya uap keluar turbin (sudah dalam keadaan dua fasa) dialirkan ke

kondensor Dalam kondensor uap tersebut dikondensasi dengan menggunakan air

pendingin dari cooling tower Kondensor yang digunakan adalah jenis direct contact

condenser Kondensat keluar kondenser yang telah tercampur dengan air pendingin

selanjutnya disirkulasi kembali ke cooling tower untuk selanjutnya digunakan lagi

sebagai air pendingin Sebagian air tersebut diinjeksikan ke sumur reinjeksi

Gas NCG yang terkandung di dalam uap dibuang dalam suatu gas removal system

Gas removal system ini terdiri dari dua stage steam ejector Selanjutnya gas NCG

dibuang melalui vent dalam cooling tower ke atmosfer

52 PIPING amp INSTRUMENTATION DIAGRAM

PampID (Piping and Instrumentation Diagram) dapat diartikan sebagai sebuah alat

bantu untuk menerangkan konsep desain dari suatu proses dan kebutuhan power

plant atau unit produksi yang perlu atau akan dibangun

PampID mencakup process system secara umum yang terlibat utilities yang digunakan

dalam suatu power plant juga pengintegrasian piping dalam unit-unit tersebut dan

offsite Semua equipment dengan tag number tertentu yang digunakan dalam power

plant harus dimasukkan dalam PampID Selain itu semua instrumentasi dan kontrol

yang sudah ada dan yang perfu dibuat pengintegrasian intrumentasi dengan panelshy

panel kontrol dan control room set pressure dari PSV control valves dan posisi

failure-nya juga harus dimasukkan dalam PampIO

Oi dalam PLTP sistem turbin kondensasi 5MW telah didesain beberapa PampIO

sebagai berikut

a Steam gathering system

PampID ini meliputi proses perjalanan fluida panas bum beserta instrumentasinya

dari kepala sumur menuju ke pembangkit

b Steam supply amp venting system

47

PampID ini berisi instrumentasi-instrumentasi yang digunakan dalam separator

demister dan turbin

c Steam return amp condensate system

Setelah melalui turbin steam dikondensasikan dalam suatu direct contact

condenser PampID ini berisikan instrumentasi dan peralatan yang digunakan

dalam proses kondensasi tersebut

d Gas removal system

PampID gas removal system berisi mengenai beberapa peralatan serta

instrumentasi yang digunakan dalam proses gasNCG removal

e Raw water system

PampID raw water system berisikan peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam proses pengambilan raw water dari sumber mata air

f Circulating cooling water system

PampID circulating cooling water system berisi tentang peralatan dan

instrumentasi yang digunakan dalam sirkulasi air pendingin dari cooling tower

g Auxiliary cooling water system

PampID auxiliary cooling water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi

yang digunakan dalam sirkulasi auxiliary cooling water Dimana auxiliary

cooling water system ini digunakan untuk pendingin dalam interafter

condenser

h Water treatment system

PampID water treatment system berisikan peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalan proses treatement raw water yang telah diambil dari sumber

mata air

i Reinjection system

PampID reinjection system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses reinjeksi fluida panas bumi ke sumur reinjeksi

j Chemical dosing system

PampID chemical dosing system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses treatment air secara kimiawi seperti penginjeksian

biocide soda kasutik dan sodium hipoklorit

k Fire water system

PampID fire water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam suatu system pemadam kebakaran

48

I Rock muffler

PampID rock muffler berisi ten tang peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam rock muffler

PampID yang telah disebutkan di atas dapat dilihat di Lampiran

53 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN SEPARATOR

F low rate steam 1247 kgs

Temperatur inlet 165 C

T ekanan inlet 7 bar a

densitas steam

Ukuran Vessel

Ukuran vessel kali flow rate

Flow rate steam

Didapat ukuran vessel

Bentuk Vessel

Dilakukan perhitungan dengan mengambil diameter steam outlet 10 -20 inch

10 02540 005065 11254800 30 07620 04558 1316351 1727495

11 02794 006128 9301487 33 08382 05515 1087893 1297892 12 03048 007293 7815833 36 09144 06564 914133 999707

13 03302 008559 6659645 39 09906 07703 778906 786297 14 03556 009926 5742245 42 10668 08934 671608 629553 15 0381 011395 5002133 45 11430 10256 585045 511850

16 04064 012965 4396406 48 12192 11669 5l42oo 421752

17 04318 014636 3894394 51 12954 13173 455485 351617

18 04572 016409 3473704 54 13716 14768 406281 296210

19 04826 018283 3117673 57 14478 16455 364640 251858

20 05080 020258 2813700 60 15240 18232 329088 215937

Menentukan Head Vessel

Dalam desain ini dipilih head vessel tipe Ellipsoidal Head

49

x

TL

R

o

Menentukan Tebal Head dan Shell

a Tebal Head

Dipilih tipe Head Ellipsoidal

PDi K t=

2SE-o2 P

di mana

P Internal Pressure psi

Ri jari-jari dalam in

S allowable stress psi

E joint efficiency

h tinggi head

sehingga

D vessel

h

D2h

30 75 2

36 9 2

39 975

2

42

105 2

Dari Tabel2 Dennis R Moss halaman 20 didapat K = 09

stress pada head

pad a centre of Head

PR2

cr = -shyx Zth

b Tebal Shell

diambil tipe Longitudinal

t= 2SE+O4P

50

stress pada shell

c Tebal Cone

t= 4cosa(SE+OAP)

stress pada cone

PRm(j = x

2tCDSQ

Data

P operasional 7 bar 10150 psi

P desain 131950 psi

(P desain 13 P operasi) Ref Ludwig vol I p 36

Material yg dipakai SA 6 grade 70

S 22500

E 1 (Full radiography)

cos 30 0866

Perhitungan

51

Dlmensl Vessel Diameter plpa (steam ortlEt) Inch

10 12 13 14

Diameter Vessel Inch 30 36 39 42

m 0762 09144 09906 10668

Panjang Vessel m 123026 85435 72797 62769

Volume Vessel m3 56076 56076 56076 56076 stea m velocity ms 442895 307566 262068 225967

LID ratio 161452 93433 73487 58838 Head

Tebal Head Inch 00792 00951 01030 01109 mm 20121 24145 26157 28169

Stress 2498534 2498534 2498534 2498534 Shell

Tebal Shell inch 00439 00527 00571 00615 mm 11159 13390 14506 15622

Stress 2252639 2252639 2252639 2252639

Cone Tebal Cone Inch 00507 00608 00659 00709

mm 12870 15444 16731 18018 Stress 2255278 2255278 2255278 2255278

diambil Pipa steam outlet dg diameter 14 inch

Corrosive allowance =3mm

serlingga

Diameter pipa steam outlet 14 inch

Diameter Vessel 42 inch

10668 m

Panjang Vessel 62769 m

Volume Vessel 56076 m3 Stea m Velocity 225967 rns LID ratio 58838

Tebal Head 58169 mm

Stress 2498534 psi

Tebal Shell 45622 mm

Stress 2252639 psi

Tebal Cone 48018 mm

Stress 2255278 psi

Note diambil tebal shell head dan cone

Menentukan Berat

Berat Head

Material yg dipakai

Densitas

r Uari-jari vessel)

diambil6 mm

diambil6mm

diambll6 mm

=6 mm

=stell SA 56 grade 70

=7860 kgm3

= 21 inch = 05334 m

52

luas setengah bola 1 79 m2

tebal head =6 mm = 0006 m

volume setengah bola = 001

Berat Head = 8426 kg

Berat Shell

Material yg dipakai stell SA grade 70

Densitas 7860 kgm3

Luas Selubung (keliling v x panjang vessel)

Luas Selubung == 2103

Tebal shell = 6 mm = 0006 m

volume selubung shell 013 m3

berat shell = 991 kg

Material yg dipakai = stell SA 56 grade

Densitas 7860 kgm3

Tebal cone == 6 mm == 0006 m

Dari perhitungan volume cone didapat

volume cone == 0083 m3

Berat Cone == 1 kg

total berat = 172807 kg

Balance of material No Komponen I Unit Quantfty 00 (Inch) PanJa m tina In tellllllmm) Note 1 Head alas pes 1 105 6 Tipe ellipsoidal 2 Slltnder shell pes 1 42 62769 6

3 Conebawah pes 1 105 6 4 PI pe Inlet dan outlet 14 0375 In 5 Noezle steam Inlet - Pipe pes 1 14 0375 In tlpe lOST

- Range pes 1 23 2121n 6 Nozzle steam outlet Pipe pes 1 14 0375 In dlpakal class 300 tlpe slip on

- Flange pes 1 23 2121n 7 Underflow discharge - Pipe pes 1 14 0375 In

- Range pes 1 23 2121n

8 iScreen pes 9 Ufting lug pes 10 Support pes 1m

11 Man Hole I pes 1

53

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 5: Design Separator Indo

Pada suatu PLTP setelah diekspansi di dalam turbin uap geothermal

dikondensasi oleh air pendingin di dalam kondensor sementara NeG tetap

dalam kondisi gas Akumulasi dan NeG di dalam kondensor menyebabkan

tekanan kondensor naik yang pada gilirannya mengurangi output power dari

turbin Untuk menjaga tekanan kondensor tetap rendah NeG harus dikeluarkan

secara terus menerus dari kondensor dengan menggunakan gas removal

system Dengan demikian gas removal system merupakan peralatan penting

pada sistem PLTP karena berfungsi untuk mempertahankan kondisi vakum di

dalam kondensor dengan cara mengeluarkan NeG dan kondensor dan

membuangnya lang sung ke atmosfir

Metodologi Perhitungan

Menentukan tipe dan konfigurasi sistem

Menentukan spesifikasi peralatan yang digunakan

Menentukan dimensi detil dan peralatan

Asumsi dan Prosedur

Steam ejector stage 1

Tentukan entrainment ratio untuk gas NeG dan steam dari figure di bawah ini

40

-J bull Lbullbull ~ -

- y amp ~ O-I ImiddotHmiddot J ll - I r c- ~ I oi middot O l r _ 1 It -t( 0 middot I ~ L bullbull

Gambar 47 Grafik penentuan entrainment ratio

-

-

Tentukan total air equivalent untuk NeG dan steam

Hitung ratio kompresi

- Hitung ratio ekspansi steam (steam pressuresuction pressure)

- Dengan melihat Gambar 48 dari harga ratio kompresi dan ratio ekspansi tentukan ratio udarasteam

- Hitung kebutuhan harga U

steam dengan membagi total air equivalent dengan

- Dengan menggunakan cara steam ejector stage kedua

yang sama hitung kebutuhan steam untuk

41

Gambar 48 Grafik penentuan ratio udarasteam

46 PROFIL INDUSTRI MANUFAKTUR NASIONAL

Sejak tahap rehabilitasi ekonomi pada tahun 1967 sampai dengan akhir tahap

pemulihan krisis ekonomi pada tahun 2004 rata-rata pertumbuhan industri

umumnya melebihi rata-rata pertumbuhan ekonomi nasional

Pad a periode rehabilitasi dan stabilisasi ekonomi tahun 1967 - 1972

pertumbuhan rata-rata sektor industri tercatat 91 sedangkan pertumbuhan

ekonomi rata-rata mencapai 68

Pada masa ledakan minyak dunia tahun 1973 - 1981 industri tumbuh rata-rata

13 jauh diatas pertumbuhan ekonomi rata-rata sebesar 76 Hal yang sama

terjadi dalam peri ode penurunan harga minyak dunia tahun 1982 -1996

pertumbuhan rata-rata industri masih tetap tinggi sebesar 103 sementara

pertumbuhan ekonomi mencapai 61

Perubahan yang besar terjadi setelah krisis ekonomi dunia pada tahun 1997 shy

2004 dimana industri tumbuh rata-rata 3 walau pertumbuhan rata-rata

42

ekonomi juga hanya 19 Secara kronologis pertumbuhan industri manufaktur

sejak tahun 1967 sampai tahun 2004 dapat dilihat pada Gambar 49

Gambar tersebut menunjukkan bahwa sebelum krisis ekonomi dari tahun 1967

sampai 1996 sektor industri pengolahan mampu meneatat angka pertumbuhan

dua digit Sementara pertumbuhan ekonomi Indonesia dalam peri ode yang sarna

hanya pad a tahun 1968 dapat mencapai angka pertumbuhan dua digit yaitu

109 Selama tiga puluh tahun sektor industri pengoahan mernbukukan ratashy

rata pertumbuhan 109 sedangkan ekonomi Indonesia tumbuh rata-rata

dengan 67

Gambar 49 Pertumbuhan Industri Manufaktur Dalam Negeri

Secara umum perkembangan industri manufaktur pernbangkit istrik nasional

tidak menggembirakan Sampai saat ini beum ada industri manufaktur nasiona

yang mampu membangun pembangkit listrik skala keeil dengan TKDN 100

Melihat kondisi tersebuf pemerintah melalui departemen terkait teah

menerbitkan peraturan-peraturan yang mendukung peningkatan kemampuan

industri manufaktur pembangkit istrik nasional

43

Kemampuan industri nasional saat ini masih terbatas pada manufaktur

komponen pembangkit listrik boiler turbin skala kecil lt 5 mW ballance of

plant (BOP) casing turbin generator dll Secara garis besar kemampuan industri

manufaktur komponen pembangkit listrik nasional dapat di klasifikasikan sebagai

berikut

Turbin

PT PAL Surabaya mampu membuat komponen casing turbin hingga

kapasitas 600 MW Nusantara Turbin dan Propulsi (PTNTP)

Bandung mampu memproduksi part turbin gas maupun turbin uap

Generator

PT Pindad mampu memproduksi generator dengan kapasitas 5-10 MW

of Plant

PT PAL 8BI dan Barata mempunyai kemampuan dibidang

manufaktur BOP seperti komponen condenser deaerator heater HP

heater dll PT PAL mampu memproduksi hingga kapasitas 600 MW

44

tn CQ

ltCQ

Tabel 51 a Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

stle$itNo I 2 j 4 I 5 6 -7 fi 9 10 lt Jl j

Pressure (bar) 12 75 7 7 65 65 65 01 01 65 65 Temperature (C) 188 1678 165 165 162 162 162 4579 45 162 162 Steam Mass Flow (kgIs) 1247 1247 0 1247 0 1247 1145 1145 0 1028 0267 Gas Mass Flow (kgs) 021199 021199 0 021199 0 021199 019465 019465 0 0017476 0004539 Water Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 0 0 0 0 4306577 0 0

Tabel 51 b Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

SlnamNo 12 13 14 is 16 17 1~ l 20 21 22 -Pressure (bar) 01 1 03162 65 65 1 1 15 1 1 1 Temperature (Cl 4579 30 45 1635 162 30 45 455 30 45 30 Steam Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 07607 0 0 0 0 0 0 Gas Mass Flow (kgIs) 019465 0 0 0 0012932 0 0 0 o 0225053 0 Water Mass Flow (kgIs) 0 3775 10837 0 0 1057 308707 4306577 3011 0 41818

Tabel 51 c Kondisi proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

Stream NQbull 23 i4 l5 26 27 Pressure (barl 1 1 03162 03162 1

Temperature (C) 30 30 975 45 975

Steam Mass fbw (kgs) 0 0 0267 0 07607

Gas Mass Fbw (kgs) 0 0 0199189 0199189 0212121 Water Mass fbw (kgs) 3568 3568 0 0 0

Perhitungan heat amp mass balance dilakukan dengan menetapkan terlebih dahulu

process 11ow diagram (PFD) yang akan menjadi dasar sistem PLTP dengan

teknologi turbin kondensasi Seperti yang ditunjukkan di dalam Gambar 51 tentang

PFD PLTP turbin kondensasi 5 MW fluida panas bumi (dari sumur produksi dengan

asumsi tekanan 12 bara temperatur 188 degC dialirkan masuk ke throtling valve

dalam valve ini fluida panas bumi dicekik sehingga tekanannya berkurang menjadi

75 bara Setelah melalui proses pencekikan di throtling valve f1uida panas bumi

dialirkan ke separator dan demister Dalam separator f1uida panas bumi dipisahkan

antara fraksi uap dan cairnya dengam gaya sentrifugal Brine (air panas bumi) dari

pemisahan tersebut dialirkan untuk dibuang ke condensate pond sedangkan uap

panas buminya dialirkan ke demister untuk membuang droplet-droplet air yang

masih terkandung dalam uap Sehingga diharapkan uap keluar demister dalam

keadaan kering Karena bila masih mengandung droplet-droplet air bisa

mengganggu kerja sudu-sudu turbin sehingga performa turbin menjadi berkurang

46

Uap kering keluar dari demister dialirkan ke turbin Tekanan uap masuk turbin diset

65 bara dan tekanan keluar turbin di set 01 bara Uap ini menggerakan turbin

dimana selanjutnya energinya dikonversi menjadi energi listrik di dalam generator

Daya netto keluar turbin adalah 5 MW

Selanjutnya uap keluar turbin (sudah dalam keadaan dua fasa) dialirkan ke

kondensor Dalam kondensor uap tersebut dikondensasi dengan menggunakan air

pendingin dari cooling tower Kondensor yang digunakan adalah jenis direct contact

condenser Kondensat keluar kondenser yang telah tercampur dengan air pendingin

selanjutnya disirkulasi kembali ke cooling tower untuk selanjutnya digunakan lagi

sebagai air pendingin Sebagian air tersebut diinjeksikan ke sumur reinjeksi

Gas NCG yang terkandung di dalam uap dibuang dalam suatu gas removal system

Gas removal system ini terdiri dari dua stage steam ejector Selanjutnya gas NCG

dibuang melalui vent dalam cooling tower ke atmosfer

52 PIPING amp INSTRUMENTATION DIAGRAM

PampID (Piping and Instrumentation Diagram) dapat diartikan sebagai sebuah alat

bantu untuk menerangkan konsep desain dari suatu proses dan kebutuhan power

plant atau unit produksi yang perlu atau akan dibangun

PampID mencakup process system secara umum yang terlibat utilities yang digunakan

dalam suatu power plant juga pengintegrasian piping dalam unit-unit tersebut dan

offsite Semua equipment dengan tag number tertentu yang digunakan dalam power

plant harus dimasukkan dalam PampID Selain itu semua instrumentasi dan kontrol

yang sudah ada dan yang perfu dibuat pengintegrasian intrumentasi dengan panelshy

panel kontrol dan control room set pressure dari PSV control valves dan posisi

failure-nya juga harus dimasukkan dalam PampIO

Oi dalam PLTP sistem turbin kondensasi 5MW telah didesain beberapa PampIO

sebagai berikut

a Steam gathering system

PampID ini meliputi proses perjalanan fluida panas bum beserta instrumentasinya

dari kepala sumur menuju ke pembangkit

b Steam supply amp venting system

47

PampID ini berisi instrumentasi-instrumentasi yang digunakan dalam separator

demister dan turbin

c Steam return amp condensate system

Setelah melalui turbin steam dikondensasikan dalam suatu direct contact

condenser PampID ini berisikan instrumentasi dan peralatan yang digunakan

dalam proses kondensasi tersebut

d Gas removal system

PampID gas removal system berisi mengenai beberapa peralatan serta

instrumentasi yang digunakan dalam proses gasNCG removal

e Raw water system

PampID raw water system berisikan peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam proses pengambilan raw water dari sumber mata air

f Circulating cooling water system

PampID circulating cooling water system berisi tentang peralatan dan

instrumentasi yang digunakan dalam sirkulasi air pendingin dari cooling tower

g Auxiliary cooling water system

PampID auxiliary cooling water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi

yang digunakan dalam sirkulasi auxiliary cooling water Dimana auxiliary

cooling water system ini digunakan untuk pendingin dalam interafter

condenser

h Water treatment system

PampID water treatment system berisikan peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalan proses treatement raw water yang telah diambil dari sumber

mata air

i Reinjection system

PampID reinjection system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses reinjeksi fluida panas bumi ke sumur reinjeksi

j Chemical dosing system

PampID chemical dosing system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses treatment air secara kimiawi seperti penginjeksian

biocide soda kasutik dan sodium hipoklorit

k Fire water system

PampID fire water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam suatu system pemadam kebakaran

48

I Rock muffler

PampID rock muffler berisi ten tang peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam rock muffler

PampID yang telah disebutkan di atas dapat dilihat di Lampiran

53 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN SEPARATOR

F low rate steam 1247 kgs

Temperatur inlet 165 C

T ekanan inlet 7 bar a

densitas steam

Ukuran Vessel

Ukuran vessel kali flow rate

Flow rate steam

Didapat ukuran vessel

Bentuk Vessel

Dilakukan perhitungan dengan mengambil diameter steam outlet 10 -20 inch

10 02540 005065 11254800 30 07620 04558 1316351 1727495

11 02794 006128 9301487 33 08382 05515 1087893 1297892 12 03048 007293 7815833 36 09144 06564 914133 999707

13 03302 008559 6659645 39 09906 07703 778906 786297 14 03556 009926 5742245 42 10668 08934 671608 629553 15 0381 011395 5002133 45 11430 10256 585045 511850

16 04064 012965 4396406 48 12192 11669 5l42oo 421752

17 04318 014636 3894394 51 12954 13173 455485 351617

18 04572 016409 3473704 54 13716 14768 406281 296210

19 04826 018283 3117673 57 14478 16455 364640 251858

20 05080 020258 2813700 60 15240 18232 329088 215937

Menentukan Head Vessel

Dalam desain ini dipilih head vessel tipe Ellipsoidal Head

49

x

TL

R

o

Menentukan Tebal Head dan Shell

a Tebal Head

Dipilih tipe Head Ellipsoidal

PDi K t=

2SE-o2 P

di mana

P Internal Pressure psi

Ri jari-jari dalam in

S allowable stress psi

E joint efficiency

h tinggi head

sehingga

D vessel

h

D2h

30 75 2

36 9 2

39 975

2

42

105 2

Dari Tabel2 Dennis R Moss halaman 20 didapat K = 09

stress pada head

pad a centre of Head

PR2

cr = -shyx Zth

b Tebal Shell

diambil tipe Longitudinal

t= 2SE+O4P

50

stress pada shell

c Tebal Cone

t= 4cosa(SE+OAP)

stress pada cone

PRm(j = x

2tCDSQ

Data

P operasional 7 bar 10150 psi

P desain 131950 psi

(P desain 13 P operasi) Ref Ludwig vol I p 36

Material yg dipakai SA 6 grade 70

S 22500

E 1 (Full radiography)

cos 30 0866

Perhitungan

51

Dlmensl Vessel Diameter plpa (steam ortlEt) Inch

10 12 13 14

Diameter Vessel Inch 30 36 39 42

m 0762 09144 09906 10668

Panjang Vessel m 123026 85435 72797 62769

Volume Vessel m3 56076 56076 56076 56076 stea m velocity ms 442895 307566 262068 225967

LID ratio 161452 93433 73487 58838 Head

Tebal Head Inch 00792 00951 01030 01109 mm 20121 24145 26157 28169

Stress 2498534 2498534 2498534 2498534 Shell

Tebal Shell inch 00439 00527 00571 00615 mm 11159 13390 14506 15622

Stress 2252639 2252639 2252639 2252639

Cone Tebal Cone Inch 00507 00608 00659 00709

mm 12870 15444 16731 18018 Stress 2255278 2255278 2255278 2255278

diambil Pipa steam outlet dg diameter 14 inch

Corrosive allowance =3mm

serlingga

Diameter pipa steam outlet 14 inch

Diameter Vessel 42 inch

10668 m

Panjang Vessel 62769 m

Volume Vessel 56076 m3 Stea m Velocity 225967 rns LID ratio 58838

Tebal Head 58169 mm

Stress 2498534 psi

Tebal Shell 45622 mm

Stress 2252639 psi

Tebal Cone 48018 mm

Stress 2255278 psi

Note diambil tebal shell head dan cone

Menentukan Berat

Berat Head

Material yg dipakai

Densitas

r Uari-jari vessel)

diambil6 mm

diambil6mm

diambll6 mm

=6 mm

=stell SA 56 grade 70

=7860 kgm3

= 21 inch = 05334 m

52

luas setengah bola 1 79 m2

tebal head =6 mm = 0006 m

volume setengah bola = 001

Berat Head = 8426 kg

Berat Shell

Material yg dipakai stell SA grade 70

Densitas 7860 kgm3

Luas Selubung (keliling v x panjang vessel)

Luas Selubung == 2103

Tebal shell = 6 mm = 0006 m

volume selubung shell 013 m3

berat shell = 991 kg

Material yg dipakai = stell SA 56 grade

Densitas 7860 kgm3

Tebal cone == 6 mm == 0006 m

Dari perhitungan volume cone didapat

volume cone == 0083 m3

Berat Cone == 1 kg

total berat = 172807 kg

Balance of material No Komponen I Unit Quantfty 00 (Inch) PanJa m tina In tellllllmm) Note 1 Head alas pes 1 105 6 Tipe ellipsoidal 2 Slltnder shell pes 1 42 62769 6

3 Conebawah pes 1 105 6 4 PI pe Inlet dan outlet 14 0375 In 5 Noezle steam Inlet - Pipe pes 1 14 0375 In tlpe lOST

- Range pes 1 23 2121n 6 Nozzle steam outlet Pipe pes 1 14 0375 In dlpakal class 300 tlpe slip on

- Flange pes 1 23 2121n 7 Underflow discharge - Pipe pes 1 14 0375 In

- Range pes 1 23 2121n

8 iScreen pes 9 Ufting lug pes 10 Support pes 1m

11 Man Hole I pes 1

53

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 6: Design Separator Indo

-J bull Lbullbull ~ -

- y amp ~ O-I ImiddotHmiddot J ll - I r c- ~ I oi middot O l r _ 1 It -t( 0 middot I ~ L bullbull

Gambar 47 Grafik penentuan entrainment ratio

-

-

Tentukan total air equivalent untuk NeG dan steam

Hitung ratio kompresi

- Hitung ratio ekspansi steam (steam pressuresuction pressure)

- Dengan melihat Gambar 48 dari harga ratio kompresi dan ratio ekspansi tentukan ratio udarasteam

- Hitung kebutuhan harga U

steam dengan membagi total air equivalent dengan

- Dengan menggunakan cara steam ejector stage kedua

yang sama hitung kebutuhan steam untuk

41

Gambar 48 Grafik penentuan ratio udarasteam

46 PROFIL INDUSTRI MANUFAKTUR NASIONAL

Sejak tahap rehabilitasi ekonomi pada tahun 1967 sampai dengan akhir tahap

pemulihan krisis ekonomi pada tahun 2004 rata-rata pertumbuhan industri

umumnya melebihi rata-rata pertumbuhan ekonomi nasional

Pad a periode rehabilitasi dan stabilisasi ekonomi tahun 1967 - 1972

pertumbuhan rata-rata sektor industri tercatat 91 sedangkan pertumbuhan

ekonomi rata-rata mencapai 68

Pada masa ledakan minyak dunia tahun 1973 - 1981 industri tumbuh rata-rata

13 jauh diatas pertumbuhan ekonomi rata-rata sebesar 76 Hal yang sama

terjadi dalam peri ode penurunan harga minyak dunia tahun 1982 -1996

pertumbuhan rata-rata industri masih tetap tinggi sebesar 103 sementara

pertumbuhan ekonomi mencapai 61

Perubahan yang besar terjadi setelah krisis ekonomi dunia pada tahun 1997 shy

2004 dimana industri tumbuh rata-rata 3 walau pertumbuhan rata-rata

42

ekonomi juga hanya 19 Secara kronologis pertumbuhan industri manufaktur

sejak tahun 1967 sampai tahun 2004 dapat dilihat pada Gambar 49

Gambar tersebut menunjukkan bahwa sebelum krisis ekonomi dari tahun 1967

sampai 1996 sektor industri pengolahan mampu meneatat angka pertumbuhan

dua digit Sementara pertumbuhan ekonomi Indonesia dalam peri ode yang sarna

hanya pad a tahun 1968 dapat mencapai angka pertumbuhan dua digit yaitu

109 Selama tiga puluh tahun sektor industri pengoahan mernbukukan ratashy

rata pertumbuhan 109 sedangkan ekonomi Indonesia tumbuh rata-rata

dengan 67

Gambar 49 Pertumbuhan Industri Manufaktur Dalam Negeri

Secara umum perkembangan industri manufaktur pernbangkit istrik nasional

tidak menggembirakan Sampai saat ini beum ada industri manufaktur nasiona

yang mampu membangun pembangkit listrik skala keeil dengan TKDN 100

Melihat kondisi tersebuf pemerintah melalui departemen terkait teah

menerbitkan peraturan-peraturan yang mendukung peningkatan kemampuan

industri manufaktur pembangkit istrik nasional

43

Kemampuan industri nasional saat ini masih terbatas pada manufaktur

komponen pembangkit listrik boiler turbin skala kecil lt 5 mW ballance of

plant (BOP) casing turbin generator dll Secara garis besar kemampuan industri

manufaktur komponen pembangkit listrik nasional dapat di klasifikasikan sebagai

berikut

Turbin

PT PAL Surabaya mampu membuat komponen casing turbin hingga

kapasitas 600 MW Nusantara Turbin dan Propulsi (PTNTP)

Bandung mampu memproduksi part turbin gas maupun turbin uap

Generator

PT Pindad mampu memproduksi generator dengan kapasitas 5-10 MW

of Plant

PT PAL 8BI dan Barata mempunyai kemampuan dibidang

manufaktur BOP seperti komponen condenser deaerator heater HP

heater dll PT PAL mampu memproduksi hingga kapasitas 600 MW

44

tn CQ

ltCQ

Tabel 51 a Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

stle$itNo I 2 j 4 I 5 6 -7 fi 9 10 lt Jl j

Pressure (bar) 12 75 7 7 65 65 65 01 01 65 65 Temperature (C) 188 1678 165 165 162 162 162 4579 45 162 162 Steam Mass Flow (kgIs) 1247 1247 0 1247 0 1247 1145 1145 0 1028 0267 Gas Mass Flow (kgs) 021199 021199 0 021199 0 021199 019465 019465 0 0017476 0004539 Water Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 0 0 0 0 4306577 0 0

Tabel 51 b Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

SlnamNo 12 13 14 is 16 17 1~ l 20 21 22 -Pressure (bar) 01 1 03162 65 65 1 1 15 1 1 1 Temperature (Cl 4579 30 45 1635 162 30 45 455 30 45 30 Steam Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 07607 0 0 0 0 0 0 Gas Mass Flow (kgIs) 019465 0 0 0 0012932 0 0 0 o 0225053 0 Water Mass Flow (kgIs) 0 3775 10837 0 0 1057 308707 4306577 3011 0 41818

Tabel 51 c Kondisi proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

Stream NQbull 23 i4 l5 26 27 Pressure (barl 1 1 03162 03162 1

Temperature (C) 30 30 975 45 975

Steam Mass fbw (kgs) 0 0 0267 0 07607

Gas Mass Fbw (kgs) 0 0 0199189 0199189 0212121 Water Mass fbw (kgs) 3568 3568 0 0 0

Perhitungan heat amp mass balance dilakukan dengan menetapkan terlebih dahulu

process 11ow diagram (PFD) yang akan menjadi dasar sistem PLTP dengan

teknologi turbin kondensasi Seperti yang ditunjukkan di dalam Gambar 51 tentang

PFD PLTP turbin kondensasi 5 MW fluida panas bumi (dari sumur produksi dengan

asumsi tekanan 12 bara temperatur 188 degC dialirkan masuk ke throtling valve

dalam valve ini fluida panas bumi dicekik sehingga tekanannya berkurang menjadi

75 bara Setelah melalui proses pencekikan di throtling valve f1uida panas bumi

dialirkan ke separator dan demister Dalam separator f1uida panas bumi dipisahkan

antara fraksi uap dan cairnya dengam gaya sentrifugal Brine (air panas bumi) dari

pemisahan tersebut dialirkan untuk dibuang ke condensate pond sedangkan uap

panas buminya dialirkan ke demister untuk membuang droplet-droplet air yang

masih terkandung dalam uap Sehingga diharapkan uap keluar demister dalam

keadaan kering Karena bila masih mengandung droplet-droplet air bisa

mengganggu kerja sudu-sudu turbin sehingga performa turbin menjadi berkurang

46

Uap kering keluar dari demister dialirkan ke turbin Tekanan uap masuk turbin diset

65 bara dan tekanan keluar turbin di set 01 bara Uap ini menggerakan turbin

dimana selanjutnya energinya dikonversi menjadi energi listrik di dalam generator

Daya netto keluar turbin adalah 5 MW

Selanjutnya uap keluar turbin (sudah dalam keadaan dua fasa) dialirkan ke

kondensor Dalam kondensor uap tersebut dikondensasi dengan menggunakan air

pendingin dari cooling tower Kondensor yang digunakan adalah jenis direct contact

condenser Kondensat keluar kondenser yang telah tercampur dengan air pendingin

selanjutnya disirkulasi kembali ke cooling tower untuk selanjutnya digunakan lagi

sebagai air pendingin Sebagian air tersebut diinjeksikan ke sumur reinjeksi

Gas NCG yang terkandung di dalam uap dibuang dalam suatu gas removal system

Gas removal system ini terdiri dari dua stage steam ejector Selanjutnya gas NCG

dibuang melalui vent dalam cooling tower ke atmosfer

52 PIPING amp INSTRUMENTATION DIAGRAM

PampID (Piping and Instrumentation Diagram) dapat diartikan sebagai sebuah alat

bantu untuk menerangkan konsep desain dari suatu proses dan kebutuhan power

plant atau unit produksi yang perlu atau akan dibangun

PampID mencakup process system secara umum yang terlibat utilities yang digunakan

dalam suatu power plant juga pengintegrasian piping dalam unit-unit tersebut dan

offsite Semua equipment dengan tag number tertentu yang digunakan dalam power

plant harus dimasukkan dalam PampID Selain itu semua instrumentasi dan kontrol

yang sudah ada dan yang perfu dibuat pengintegrasian intrumentasi dengan panelshy

panel kontrol dan control room set pressure dari PSV control valves dan posisi

failure-nya juga harus dimasukkan dalam PampIO

Oi dalam PLTP sistem turbin kondensasi 5MW telah didesain beberapa PampIO

sebagai berikut

a Steam gathering system

PampID ini meliputi proses perjalanan fluida panas bum beserta instrumentasinya

dari kepala sumur menuju ke pembangkit

b Steam supply amp venting system

47

PampID ini berisi instrumentasi-instrumentasi yang digunakan dalam separator

demister dan turbin

c Steam return amp condensate system

Setelah melalui turbin steam dikondensasikan dalam suatu direct contact

condenser PampID ini berisikan instrumentasi dan peralatan yang digunakan

dalam proses kondensasi tersebut

d Gas removal system

PampID gas removal system berisi mengenai beberapa peralatan serta

instrumentasi yang digunakan dalam proses gasNCG removal

e Raw water system

PampID raw water system berisikan peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam proses pengambilan raw water dari sumber mata air

f Circulating cooling water system

PampID circulating cooling water system berisi tentang peralatan dan

instrumentasi yang digunakan dalam sirkulasi air pendingin dari cooling tower

g Auxiliary cooling water system

PampID auxiliary cooling water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi

yang digunakan dalam sirkulasi auxiliary cooling water Dimana auxiliary

cooling water system ini digunakan untuk pendingin dalam interafter

condenser

h Water treatment system

PampID water treatment system berisikan peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalan proses treatement raw water yang telah diambil dari sumber

mata air

i Reinjection system

PampID reinjection system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses reinjeksi fluida panas bumi ke sumur reinjeksi

j Chemical dosing system

PampID chemical dosing system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses treatment air secara kimiawi seperti penginjeksian

biocide soda kasutik dan sodium hipoklorit

k Fire water system

PampID fire water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam suatu system pemadam kebakaran

48

I Rock muffler

PampID rock muffler berisi ten tang peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam rock muffler

PampID yang telah disebutkan di atas dapat dilihat di Lampiran

53 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN SEPARATOR

F low rate steam 1247 kgs

Temperatur inlet 165 C

T ekanan inlet 7 bar a

densitas steam

Ukuran Vessel

Ukuran vessel kali flow rate

Flow rate steam

Didapat ukuran vessel

Bentuk Vessel

Dilakukan perhitungan dengan mengambil diameter steam outlet 10 -20 inch

10 02540 005065 11254800 30 07620 04558 1316351 1727495

11 02794 006128 9301487 33 08382 05515 1087893 1297892 12 03048 007293 7815833 36 09144 06564 914133 999707

13 03302 008559 6659645 39 09906 07703 778906 786297 14 03556 009926 5742245 42 10668 08934 671608 629553 15 0381 011395 5002133 45 11430 10256 585045 511850

16 04064 012965 4396406 48 12192 11669 5l42oo 421752

17 04318 014636 3894394 51 12954 13173 455485 351617

18 04572 016409 3473704 54 13716 14768 406281 296210

19 04826 018283 3117673 57 14478 16455 364640 251858

20 05080 020258 2813700 60 15240 18232 329088 215937

Menentukan Head Vessel

Dalam desain ini dipilih head vessel tipe Ellipsoidal Head

49

x

TL

R

o

Menentukan Tebal Head dan Shell

a Tebal Head

Dipilih tipe Head Ellipsoidal

PDi K t=

2SE-o2 P

di mana

P Internal Pressure psi

Ri jari-jari dalam in

S allowable stress psi

E joint efficiency

h tinggi head

sehingga

D vessel

h

D2h

30 75 2

36 9 2

39 975

2

42

105 2

Dari Tabel2 Dennis R Moss halaman 20 didapat K = 09

stress pada head

pad a centre of Head

PR2

cr = -shyx Zth

b Tebal Shell

diambil tipe Longitudinal

t= 2SE+O4P

50

stress pada shell

c Tebal Cone

t= 4cosa(SE+OAP)

stress pada cone

PRm(j = x

2tCDSQ

Data

P operasional 7 bar 10150 psi

P desain 131950 psi

(P desain 13 P operasi) Ref Ludwig vol I p 36

Material yg dipakai SA 6 grade 70

S 22500

E 1 (Full radiography)

cos 30 0866

Perhitungan

51

Dlmensl Vessel Diameter plpa (steam ortlEt) Inch

10 12 13 14

Diameter Vessel Inch 30 36 39 42

m 0762 09144 09906 10668

Panjang Vessel m 123026 85435 72797 62769

Volume Vessel m3 56076 56076 56076 56076 stea m velocity ms 442895 307566 262068 225967

LID ratio 161452 93433 73487 58838 Head

Tebal Head Inch 00792 00951 01030 01109 mm 20121 24145 26157 28169

Stress 2498534 2498534 2498534 2498534 Shell

Tebal Shell inch 00439 00527 00571 00615 mm 11159 13390 14506 15622

Stress 2252639 2252639 2252639 2252639

Cone Tebal Cone Inch 00507 00608 00659 00709

mm 12870 15444 16731 18018 Stress 2255278 2255278 2255278 2255278

diambil Pipa steam outlet dg diameter 14 inch

Corrosive allowance =3mm

serlingga

Diameter pipa steam outlet 14 inch

Diameter Vessel 42 inch

10668 m

Panjang Vessel 62769 m

Volume Vessel 56076 m3 Stea m Velocity 225967 rns LID ratio 58838

Tebal Head 58169 mm

Stress 2498534 psi

Tebal Shell 45622 mm

Stress 2252639 psi

Tebal Cone 48018 mm

Stress 2255278 psi

Note diambil tebal shell head dan cone

Menentukan Berat

Berat Head

Material yg dipakai

Densitas

r Uari-jari vessel)

diambil6 mm

diambil6mm

diambll6 mm

=6 mm

=stell SA 56 grade 70

=7860 kgm3

= 21 inch = 05334 m

52

luas setengah bola 1 79 m2

tebal head =6 mm = 0006 m

volume setengah bola = 001

Berat Head = 8426 kg

Berat Shell

Material yg dipakai stell SA grade 70

Densitas 7860 kgm3

Luas Selubung (keliling v x panjang vessel)

Luas Selubung == 2103

Tebal shell = 6 mm = 0006 m

volume selubung shell 013 m3

berat shell = 991 kg

Material yg dipakai = stell SA 56 grade

Densitas 7860 kgm3

Tebal cone == 6 mm == 0006 m

Dari perhitungan volume cone didapat

volume cone == 0083 m3

Berat Cone == 1 kg

total berat = 172807 kg

Balance of material No Komponen I Unit Quantfty 00 (Inch) PanJa m tina In tellllllmm) Note 1 Head alas pes 1 105 6 Tipe ellipsoidal 2 Slltnder shell pes 1 42 62769 6

3 Conebawah pes 1 105 6 4 PI pe Inlet dan outlet 14 0375 In 5 Noezle steam Inlet - Pipe pes 1 14 0375 In tlpe lOST

- Range pes 1 23 2121n 6 Nozzle steam outlet Pipe pes 1 14 0375 In dlpakal class 300 tlpe slip on

- Flange pes 1 23 2121n 7 Underflow discharge - Pipe pes 1 14 0375 In

- Range pes 1 23 2121n

8 iScreen pes 9 Ufting lug pes 10 Support pes 1m

11 Man Hole I pes 1

53

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 7: Design Separator Indo

Gambar 48 Grafik penentuan ratio udarasteam

46 PROFIL INDUSTRI MANUFAKTUR NASIONAL

Sejak tahap rehabilitasi ekonomi pada tahun 1967 sampai dengan akhir tahap

pemulihan krisis ekonomi pada tahun 2004 rata-rata pertumbuhan industri

umumnya melebihi rata-rata pertumbuhan ekonomi nasional

Pad a periode rehabilitasi dan stabilisasi ekonomi tahun 1967 - 1972

pertumbuhan rata-rata sektor industri tercatat 91 sedangkan pertumbuhan

ekonomi rata-rata mencapai 68

Pada masa ledakan minyak dunia tahun 1973 - 1981 industri tumbuh rata-rata

13 jauh diatas pertumbuhan ekonomi rata-rata sebesar 76 Hal yang sama

terjadi dalam peri ode penurunan harga minyak dunia tahun 1982 -1996

pertumbuhan rata-rata industri masih tetap tinggi sebesar 103 sementara

pertumbuhan ekonomi mencapai 61

Perubahan yang besar terjadi setelah krisis ekonomi dunia pada tahun 1997 shy

2004 dimana industri tumbuh rata-rata 3 walau pertumbuhan rata-rata

42

ekonomi juga hanya 19 Secara kronologis pertumbuhan industri manufaktur

sejak tahun 1967 sampai tahun 2004 dapat dilihat pada Gambar 49

Gambar tersebut menunjukkan bahwa sebelum krisis ekonomi dari tahun 1967

sampai 1996 sektor industri pengolahan mampu meneatat angka pertumbuhan

dua digit Sementara pertumbuhan ekonomi Indonesia dalam peri ode yang sarna

hanya pad a tahun 1968 dapat mencapai angka pertumbuhan dua digit yaitu

109 Selama tiga puluh tahun sektor industri pengoahan mernbukukan ratashy

rata pertumbuhan 109 sedangkan ekonomi Indonesia tumbuh rata-rata

dengan 67

Gambar 49 Pertumbuhan Industri Manufaktur Dalam Negeri

Secara umum perkembangan industri manufaktur pernbangkit istrik nasional

tidak menggembirakan Sampai saat ini beum ada industri manufaktur nasiona

yang mampu membangun pembangkit listrik skala keeil dengan TKDN 100

Melihat kondisi tersebuf pemerintah melalui departemen terkait teah

menerbitkan peraturan-peraturan yang mendukung peningkatan kemampuan

industri manufaktur pembangkit istrik nasional

43

Kemampuan industri nasional saat ini masih terbatas pada manufaktur

komponen pembangkit listrik boiler turbin skala kecil lt 5 mW ballance of

plant (BOP) casing turbin generator dll Secara garis besar kemampuan industri

manufaktur komponen pembangkit listrik nasional dapat di klasifikasikan sebagai

berikut

Turbin

PT PAL Surabaya mampu membuat komponen casing turbin hingga

kapasitas 600 MW Nusantara Turbin dan Propulsi (PTNTP)

Bandung mampu memproduksi part turbin gas maupun turbin uap

Generator

PT Pindad mampu memproduksi generator dengan kapasitas 5-10 MW

of Plant

PT PAL 8BI dan Barata mempunyai kemampuan dibidang

manufaktur BOP seperti komponen condenser deaerator heater HP

heater dll PT PAL mampu memproduksi hingga kapasitas 600 MW

44

tn CQ

ltCQ

Tabel 51 a Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

stle$itNo I 2 j 4 I 5 6 -7 fi 9 10 lt Jl j

Pressure (bar) 12 75 7 7 65 65 65 01 01 65 65 Temperature (C) 188 1678 165 165 162 162 162 4579 45 162 162 Steam Mass Flow (kgIs) 1247 1247 0 1247 0 1247 1145 1145 0 1028 0267 Gas Mass Flow (kgs) 021199 021199 0 021199 0 021199 019465 019465 0 0017476 0004539 Water Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 0 0 0 0 4306577 0 0

Tabel 51 b Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

SlnamNo 12 13 14 is 16 17 1~ l 20 21 22 -Pressure (bar) 01 1 03162 65 65 1 1 15 1 1 1 Temperature (Cl 4579 30 45 1635 162 30 45 455 30 45 30 Steam Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 07607 0 0 0 0 0 0 Gas Mass Flow (kgIs) 019465 0 0 0 0012932 0 0 0 o 0225053 0 Water Mass Flow (kgIs) 0 3775 10837 0 0 1057 308707 4306577 3011 0 41818

Tabel 51 c Kondisi proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

Stream NQbull 23 i4 l5 26 27 Pressure (barl 1 1 03162 03162 1

Temperature (C) 30 30 975 45 975

Steam Mass fbw (kgs) 0 0 0267 0 07607

Gas Mass Fbw (kgs) 0 0 0199189 0199189 0212121 Water Mass fbw (kgs) 3568 3568 0 0 0

Perhitungan heat amp mass balance dilakukan dengan menetapkan terlebih dahulu

process 11ow diagram (PFD) yang akan menjadi dasar sistem PLTP dengan

teknologi turbin kondensasi Seperti yang ditunjukkan di dalam Gambar 51 tentang

PFD PLTP turbin kondensasi 5 MW fluida panas bumi (dari sumur produksi dengan

asumsi tekanan 12 bara temperatur 188 degC dialirkan masuk ke throtling valve

dalam valve ini fluida panas bumi dicekik sehingga tekanannya berkurang menjadi

75 bara Setelah melalui proses pencekikan di throtling valve f1uida panas bumi

dialirkan ke separator dan demister Dalam separator f1uida panas bumi dipisahkan

antara fraksi uap dan cairnya dengam gaya sentrifugal Brine (air panas bumi) dari

pemisahan tersebut dialirkan untuk dibuang ke condensate pond sedangkan uap

panas buminya dialirkan ke demister untuk membuang droplet-droplet air yang

masih terkandung dalam uap Sehingga diharapkan uap keluar demister dalam

keadaan kering Karena bila masih mengandung droplet-droplet air bisa

mengganggu kerja sudu-sudu turbin sehingga performa turbin menjadi berkurang

46

Uap kering keluar dari demister dialirkan ke turbin Tekanan uap masuk turbin diset

65 bara dan tekanan keluar turbin di set 01 bara Uap ini menggerakan turbin

dimana selanjutnya energinya dikonversi menjadi energi listrik di dalam generator

Daya netto keluar turbin adalah 5 MW

Selanjutnya uap keluar turbin (sudah dalam keadaan dua fasa) dialirkan ke

kondensor Dalam kondensor uap tersebut dikondensasi dengan menggunakan air

pendingin dari cooling tower Kondensor yang digunakan adalah jenis direct contact

condenser Kondensat keluar kondenser yang telah tercampur dengan air pendingin

selanjutnya disirkulasi kembali ke cooling tower untuk selanjutnya digunakan lagi

sebagai air pendingin Sebagian air tersebut diinjeksikan ke sumur reinjeksi

Gas NCG yang terkandung di dalam uap dibuang dalam suatu gas removal system

Gas removal system ini terdiri dari dua stage steam ejector Selanjutnya gas NCG

dibuang melalui vent dalam cooling tower ke atmosfer

52 PIPING amp INSTRUMENTATION DIAGRAM

PampID (Piping and Instrumentation Diagram) dapat diartikan sebagai sebuah alat

bantu untuk menerangkan konsep desain dari suatu proses dan kebutuhan power

plant atau unit produksi yang perlu atau akan dibangun

PampID mencakup process system secara umum yang terlibat utilities yang digunakan

dalam suatu power plant juga pengintegrasian piping dalam unit-unit tersebut dan

offsite Semua equipment dengan tag number tertentu yang digunakan dalam power

plant harus dimasukkan dalam PampID Selain itu semua instrumentasi dan kontrol

yang sudah ada dan yang perfu dibuat pengintegrasian intrumentasi dengan panelshy

panel kontrol dan control room set pressure dari PSV control valves dan posisi

failure-nya juga harus dimasukkan dalam PampIO

Oi dalam PLTP sistem turbin kondensasi 5MW telah didesain beberapa PampIO

sebagai berikut

a Steam gathering system

PampID ini meliputi proses perjalanan fluida panas bum beserta instrumentasinya

dari kepala sumur menuju ke pembangkit

b Steam supply amp venting system

47

PampID ini berisi instrumentasi-instrumentasi yang digunakan dalam separator

demister dan turbin

c Steam return amp condensate system

Setelah melalui turbin steam dikondensasikan dalam suatu direct contact

condenser PampID ini berisikan instrumentasi dan peralatan yang digunakan

dalam proses kondensasi tersebut

d Gas removal system

PampID gas removal system berisi mengenai beberapa peralatan serta

instrumentasi yang digunakan dalam proses gasNCG removal

e Raw water system

PampID raw water system berisikan peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam proses pengambilan raw water dari sumber mata air

f Circulating cooling water system

PampID circulating cooling water system berisi tentang peralatan dan

instrumentasi yang digunakan dalam sirkulasi air pendingin dari cooling tower

g Auxiliary cooling water system

PampID auxiliary cooling water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi

yang digunakan dalam sirkulasi auxiliary cooling water Dimana auxiliary

cooling water system ini digunakan untuk pendingin dalam interafter

condenser

h Water treatment system

PampID water treatment system berisikan peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalan proses treatement raw water yang telah diambil dari sumber

mata air

i Reinjection system

PampID reinjection system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses reinjeksi fluida panas bumi ke sumur reinjeksi

j Chemical dosing system

PampID chemical dosing system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses treatment air secara kimiawi seperti penginjeksian

biocide soda kasutik dan sodium hipoklorit

k Fire water system

PampID fire water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam suatu system pemadam kebakaran

48

I Rock muffler

PampID rock muffler berisi ten tang peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam rock muffler

PampID yang telah disebutkan di atas dapat dilihat di Lampiran

53 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN SEPARATOR

F low rate steam 1247 kgs

Temperatur inlet 165 C

T ekanan inlet 7 bar a

densitas steam

Ukuran Vessel

Ukuran vessel kali flow rate

Flow rate steam

Didapat ukuran vessel

Bentuk Vessel

Dilakukan perhitungan dengan mengambil diameter steam outlet 10 -20 inch

10 02540 005065 11254800 30 07620 04558 1316351 1727495

11 02794 006128 9301487 33 08382 05515 1087893 1297892 12 03048 007293 7815833 36 09144 06564 914133 999707

13 03302 008559 6659645 39 09906 07703 778906 786297 14 03556 009926 5742245 42 10668 08934 671608 629553 15 0381 011395 5002133 45 11430 10256 585045 511850

16 04064 012965 4396406 48 12192 11669 5l42oo 421752

17 04318 014636 3894394 51 12954 13173 455485 351617

18 04572 016409 3473704 54 13716 14768 406281 296210

19 04826 018283 3117673 57 14478 16455 364640 251858

20 05080 020258 2813700 60 15240 18232 329088 215937

Menentukan Head Vessel

Dalam desain ini dipilih head vessel tipe Ellipsoidal Head

49

x

TL

R

o

Menentukan Tebal Head dan Shell

a Tebal Head

Dipilih tipe Head Ellipsoidal

PDi K t=

2SE-o2 P

di mana

P Internal Pressure psi

Ri jari-jari dalam in

S allowable stress psi

E joint efficiency

h tinggi head

sehingga

D vessel

h

D2h

30 75 2

36 9 2

39 975

2

42

105 2

Dari Tabel2 Dennis R Moss halaman 20 didapat K = 09

stress pada head

pad a centre of Head

PR2

cr = -shyx Zth

b Tebal Shell

diambil tipe Longitudinal

t= 2SE+O4P

50

stress pada shell

c Tebal Cone

t= 4cosa(SE+OAP)

stress pada cone

PRm(j = x

2tCDSQ

Data

P operasional 7 bar 10150 psi

P desain 131950 psi

(P desain 13 P operasi) Ref Ludwig vol I p 36

Material yg dipakai SA 6 grade 70

S 22500

E 1 (Full radiography)

cos 30 0866

Perhitungan

51

Dlmensl Vessel Diameter plpa (steam ortlEt) Inch

10 12 13 14

Diameter Vessel Inch 30 36 39 42

m 0762 09144 09906 10668

Panjang Vessel m 123026 85435 72797 62769

Volume Vessel m3 56076 56076 56076 56076 stea m velocity ms 442895 307566 262068 225967

LID ratio 161452 93433 73487 58838 Head

Tebal Head Inch 00792 00951 01030 01109 mm 20121 24145 26157 28169

Stress 2498534 2498534 2498534 2498534 Shell

Tebal Shell inch 00439 00527 00571 00615 mm 11159 13390 14506 15622

Stress 2252639 2252639 2252639 2252639

Cone Tebal Cone Inch 00507 00608 00659 00709

mm 12870 15444 16731 18018 Stress 2255278 2255278 2255278 2255278

diambil Pipa steam outlet dg diameter 14 inch

Corrosive allowance =3mm

serlingga

Diameter pipa steam outlet 14 inch

Diameter Vessel 42 inch

10668 m

Panjang Vessel 62769 m

Volume Vessel 56076 m3 Stea m Velocity 225967 rns LID ratio 58838

Tebal Head 58169 mm

Stress 2498534 psi

Tebal Shell 45622 mm

Stress 2252639 psi

Tebal Cone 48018 mm

Stress 2255278 psi

Note diambil tebal shell head dan cone

Menentukan Berat

Berat Head

Material yg dipakai

Densitas

r Uari-jari vessel)

diambil6 mm

diambil6mm

diambll6 mm

=6 mm

=stell SA 56 grade 70

=7860 kgm3

= 21 inch = 05334 m

52

luas setengah bola 1 79 m2

tebal head =6 mm = 0006 m

volume setengah bola = 001

Berat Head = 8426 kg

Berat Shell

Material yg dipakai stell SA grade 70

Densitas 7860 kgm3

Luas Selubung (keliling v x panjang vessel)

Luas Selubung == 2103

Tebal shell = 6 mm = 0006 m

volume selubung shell 013 m3

berat shell = 991 kg

Material yg dipakai = stell SA 56 grade

Densitas 7860 kgm3

Tebal cone == 6 mm == 0006 m

Dari perhitungan volume cone didapat

volume cone == 0083 m3

Berat Cone == 1 kg

total berat = 172807 kg

Balance of material No Komponen I Unit Quantfty 00 (Inch) PanJa m tina In tellllllmm) Note 1 Head alas pes 1 105 6 Tipe ellipsoidal 2 Slltnder shell pes 1 42 62769 6

3 Conebawah pes 1 105 6 4 PI pe Inlet dan outlet 14 0375 In 5 Noezle steam Inlet - Pipe pes 1 14 0375 In tlpe lOST

- Range pes 1 23 2121n 6 Nozzle steam outlet Pipe pes 1 14 0375 In dlpakal class 300 tlpe slip on

- Flange pes 1 23 2121n 7 Underflow discharge - Pipe pes 1 14 0375 In

- Range pes 1 23 2121n

8 iScreen pes 9 Ufting lug pes 10 Support pes 1m

11 Man Hole I pes 1

53

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 8: Design Separator Indo

ekonomi juga hanya 19 Secara kronologis pertumbuhan industri manufaktur

sejak tahun 1967 sampai tahun 2004 dapat dilihat pada Gambar 49

Gambar tersebut menunjukkan bahwa sebelum krisis ekonomi dari tahun 1967

sampai 1996 sektor industri pengolahan mampu meneatat angka pertumbuhan

dua digit Sementara pertumbuhan ekonomi Indonesia dalam peri ode yang sarna

hanya pad a tahun 1968 dapat mencapai angka pertumbuhan dua digit yaitu

109 Selama tiga puluh tahun sektor industri pengoahan mernbukukan ratashy

rata pertumbuhan 109 sedangkan ekonomi Indonesia tumbuh rata-rata

dengan 67

Gambar 49 Pertumbuhan Industri Manufaktur Dalam Negeri

Secara umum perkembangan industri manufaktur pernbangkit istrik nasional

tidak menggembirakan Sampai saat ini beum ada industri manufaktur nasiona

yang mampu membangun pembangkit listrik skala keeil dengan TKDN 100

Melihat kondisi tersebuf pemerintah melalui departemen terkait teah

menerbitkan peraturan-peraturan yang mendukung peningkatan kemampuan

industri manufaktur pembangkit istrik nasional

43

Kemampuan industri nasional saat ini masih terbatas pada manufaktur

komponen pembangkit listrik boiler turbin skala kecil lt 5 mW ballance of

plant (BOP) casing turbin generator dll Secara garis besar kemampuan industri

manufaktur komponen pembangkit listrik nasional dapat di klasifikasikan sebagai

berikut

Turbin

PT PAL Surabaya mampu membuat komponen casing turbin hingga

kapasitas 600 MW Nusantara Turbin dan Propulsi (PTNTP)

Bandung mampu memproduksi part turbin gas maupun turbin uap

Generator

PT Pindad mampu memproduksi generator dengan kapasitas 5-10 MW

of Plant

PT PAL 8BI dan Barata mempunyai kemampuan dibidang

manufaktur BOP seperti komponen condenser deaerator heater HP

heater dll PT PAL mampu memproduksi hingga kapasitas 600 MW

44

tn CQ

ltCQ

Tabel 51 a Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

stle$itNo I 2 j 4 I 5 6 -7 fi 9 10 lt Jl j

Pressure (bar) 12 75 7 7 65 65 65 01 01 65 65 Temperature (C) 188 1678 165 165 162 162 162 4579 45 162 162 Steam Mass Flow (kgIs) 1247 1247 0 1247 0 1247 1145 1145 0 1028 0267 Gas Mass Flow (kgs) 021199 021199 0 021199 0 021199 019465 019465 0 0017476 0004539 Water Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 0 0 0 0 4306577 0 0

Tabel 51 b Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

SlnamNo 12 13 14 is 16 17 1~ l 20 21 22 -Pressure (bar) 01 1 03162 65 65 1 1 15 1 1 1 Temperature (Cl 4579 30 45 1635 162 30 45 455 30 45 30 Steam Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 07607 0 0 0 0 0 0 Gas Mass Flow (kgIs) 019465 0 0 0 0012932 0 0 0 o 0225053 0 Water Mass Flow (kgIs) 0 3775 10837 0 0 1057 308707 4306577 3011 0 41818

Tabel 51 c Kondisi proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

Stream NQbull 23 i4 l5 26 27 Pressure (barl 1 1 03162 03162 1

Temperature (C) 30 30 975 45 975

Steam Mass fbw (kgs) 0 0 0267 0 07607

Gas Mass Fbw (kgs) 0 0 0199189 0199189 0212121 Water Mass fbw (kgs) 3568 3568 0 0 0

Perhitungan heat amp mass balance dilakukan dengan menetapkan terlebih dahulu

process 11ow diagram (PFD) yang akan menjadi dasar sistem PLTP dengan

teknologi turbin kondensasi Seperti yang ditunjukkan di dalam Gambar 51 tentang

PFD PLTP turbin kondensasi 5 MW fluida panas bumi (dari sumur produksi dengan

asumsi tekanan 12 bara temperatur 188 degC dialirkan masuk ke throtling valve

dalam valve ini fluida panas bumi dicekik sehingga tekanannya berkurang menjadi

75 bara Setelah melalui proses pencekikan di throtling valve f1uida panas bumi

dialirkan ke separator dan demister Dalam separator f1uida panas bumi dipisahkan

antara fraksi uap dan cairnya dengam gaya sentrifugal Brine (air panas bumi) dari

pemisahan tersebut dialirkan untuk dibuang ke condensate pond sedangkan uap

panas buminya dialirkan ke demister untuk membuang droplet-droplet air yang

masih terkandung dalam uap Sehingga diharapkan uap keluar demister dalam

keadaan kering Karena bila masih mengandung droplet-droplet air bisa

mengganggu kerja sudu-sudu turbin sehingga performa turbin menjadi berkurang

46

Uap kering keluar dari demister dialirkan ke turbin Tekanan uap masuk turbin diset

65 bara dan tekanan keluar turbin di set 01 bara Uap ini menggerakan turbin

dimana selanjutnya energinya dikonversi menjadi energi listrik di dalam generator

Daya netto keluar turbin adalah 5 MW

Selanjutnya uap keluar turbin (sudah dalam keadaan dua fasa) dialirkan ke

kondensor Dalam kondensor uap tersebut dikondensasi dengan menggunakan air

pendingin dari cooling tower Kondensor yang digunakan adalah jenis direct contact

condenser Kondensat keluar kondenser yang telah tercampur dengan air pendingin

selanjutnya disirkulasi kembali ke cooling tower untuk selanjutnya digunakan lagi

sebagai air pendingin Sebagian air tersebut diinjeksikan ke sumur reinjeksi

Gas NCG yang terkandung di dalam uap dibuang dalam suatu gas removal system

Gas removal system ini terdiri dari dua stage steam ejector Selanjutnya gas NCG

dibuang melalui vent dalam cooling tower ke atmosfer

52 PIPING amp INSTRUMENTATION DIAGRAM

PampID (Piping and Instrumentation Diagram) dapat diartikan sebagai sebuah alat

bantu untuk menerangkan konsep desain dari suatu proses dan kebutuhan power

plant atau unit produksi yang perlu atau akan dibangun

PampID mencakup process system secara umum yang terlibat utilities yang digunakan

dalam suatu power plant juga pengintegrasian piping dalam unit-unit tersebut dan

offsite Semua equipment dengan tag number tertentu yang digunakan dalam power

plant harus dimasukkan dalam PampID Selain itu semua instrumentasi dan kontrol

yang sudah ada dan yang perfu dibuat pengintegrasian intrumentasi dengan panelshy

panel kontrol dan control room set pressure dari PSV control valves dan posisi

failure-nya juga harus dimasukkan dalam PampIO

Oi dalam PLTP sistem turbin kondensasi 5MW telah didesain beberapa PampIO

sebagai berikut

a Steam gathering system

PampID ini meliputi proses perjalanan fluida panas bum beserta instrumentasinya

dari kepala sumur menuju ke pembangkit

b Steam supply amp venting system

47

PampID ini berisi instrumentasi-instrumentasi yang digunakan dalam separator

demister dan turbin

c Steam return amp condensate system

Setelah melalui turbin steam dikondensasikan dalam suatu direct contact

condenser PampID ini berisikan instrumentasi dan peralatan yang digunakan

dalam proses kondensasi tersebut

d Gas removal system

PampID gas removal system berisi mengenai beberapa peralatan serta

instrumentasi yang digunakan dalam proses gasNCG removal

e Raw water system

PampID raw water system berisikan peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam proses pengambilan raw water dari sumber mata air

f Circulating cooling water system

PampID circulating cooling water system berisi tentang peralatan dan

instrumentasi yang digunakan dalam sirkulasi air pendingin dari cooling tower

g Auxiliary cooling water system

PampID auxiliary cooling water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi

yang digunakan dalam sirkulasi auxiliary cooling water Dimana auxiliary

cooling water system ini digunakan untuk pendingin dalam interafter

condenser

h Water treatment system

PampID water treatment system berisikan peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalan proses treatement raw water yang telah diambil dari sumber

mata air

i Reinjection system

PampID reinjection system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses reinjeksi fluida panas bumi ke sumur reinjeksi

j Chemical dosing system

PampID chemical dosing system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses treatment air secara kimiawi seperti penginjeksian

biocide soda kasutik dan sodium hipoklorit

k Fire water system

PampID fire water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam suatu system pemadam kebakaran

48

I Rock muffler

PampID rock muffler berisi ten tang peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam rock muffler

PampID yang telah disebutkan di atas dapat dilihat di Lampiran

53 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN SEPARATOR

F low rate steam 1247 kgs

Temperatur inlet 165 C

T ekanan inlet 7 bar a

densitas steam

Ukuran Vessel

Ukuran vessel kali flow rate

Flow rate steam

Didapat ukuran vessel

Bentuk Vessel

Dilakukan perhitungan dengan mengambil diameter steam outlet 10 -20 inch

10 02540 005065 11254800 30 07620 04558 1316351 1727495

11 02794 006128 9301487 33 08382 05515 1087893 1297892 12 03048 007293 7815833 36 09144 06564 914133 999707

13 03302 008559 6659645 39 09906 07703 778906 786297 14 03556 009926 5742245 42 10668 08934 671608 629553 15 0381 011395 5002133 45 11430 10256 585045 511850

16 04064 012965 4396406 48 12192 11669 5l42oo 421752

17 04318 014636 3894394 51 12954 13173 455485 351617

18 04572 016409 3473704 54 13716 14768 406281 296210

19 04826 018283 3117673 57 14478 16455 364640 251858

20 05080 020258 2813700 60 15240 18232 329088 215937

Menentukan Head Vessel

Dalam desain ini dipilih head vessel tipe Ellipsoidal Head

49

x

TL

R

o

Menentukan Tebal Head dan Shell

a Tebal Head

Dipilih tipe Head Ellipsoidal

PDi K t=

2SE-o2 P

di mana

P Internal Pressure psi

Ri jari-jari dalam in

S allowable stress psi

E joint efficiency

h tinggi head

sehingga

D vessel

h

D2h

30 75 2

36 9 2

39 975

2

42

105 2

Dari Tabel2 Dennis R Moss halaman 20 didapat K = 09

stress pada head

pad a centre of Head

PR2

cr = -shyx Zth

b Tebal Shell

diambil tipe Longitudinal

t= 2SE+O4P

50

stress pada shell

c Tebal Cone

t= 4cosa(SE+OAP)

stress pada cone

PRm(j = x

2tCDSQ

Data

P operasional 7 bar 10150 psi

P desain 131950 psi

(P desain 13 P operasi) Ref Ludwig vol I p 36

Material yg dipakai SA 6 grade 70

S 22500

E 1 (Full radiography)

cos 30 0866

Perhitungan

51

Dlmensl Vessel Diameter plpa (steam ortlEt) Inch

10 12 13 14

Diameter Vessel Inch 30 36 39 42

m 0762 09144 09906 10668

Panjang Vessel m 123026 85435 72797 62769

Volume Vessel m3 56076 56076 56076 56076 stea m velocity ms 442895 307566 262068 225967

LID ratio 161452 93433 73487 58838 Head

Tebal Head Inch 00792 00951 01030 01109 mm 20121 24145 26157 28169

Stress 2498534 2498534 2498534 2498534 Shell

Tebal Shell inch 00439 00527 00571 00615 mm 11159 13390 14506 15622

Stress 2252639 2252639 2252639 2252639

Cone Tebal Cone Inch 00507 00608 00659 00709

mm 12870 15444 16731 18018 Stress 2255278 2255278 2255278 2255278

diambil Pipa steam outlet dg diameter 14 inch

Corrosive allowance =3mm

serlingga

Diameter pipa steam outlet 14 inch

Diameter Vessel 42 inch

10668 m

Panjang Vessel 62769 m

Volume Vessel 56076 m3 Stea m Velocity 225967 rns LID ratio 58838

Tebal Head 58169 mm

Stress 2498534 psi

Tebal Shell 45622 mm

Stress 2252639 psi

Tebal Cone 48018 mm

Stress 2255278 psi

Note diambil tebal shell head dan cone

Menentukan Berat

Berat Head

Material yg dipakai

Densitas

r Uari-jari vessel)

diambil6 mm

diambil6mm

diambll6 mm

=6 mm

=stell SA 56 grade 70

=7860 kgm3

= 21 inch = 05334 m

52

luas setengah bola 1 79 m2

tebal head =6 mm = 0006 m

volume setengah bola = 001

Berat Head = 8426 kg

Berat Shell

Material yg dipakai stell SA grade 70

Densitas 7860 kgm3

Luas Selubung (keliling v x panjang vessel)

Luas Selubung == 2103

Tebal shell = 6 mm = 0006 m

volume selubung shell 013 m3

berat shell = 991 kg

Material yg dipakai = stell SA 56 grade

Densitas 7860 kgm3

Tebal cone == 6 mm == 0006 m

Dari perhitungan volume cone didapat

volume cone == 0083 m3

Berat Cone == 1 kg

total berat = 172807 kg

Balance of material No Komponen I Unit Quantfty 00 (Inch) PanJa m tina In tellllllmm) Note 1 Head alas pes 1 105 6 Tipe ellipsoidal 2 Slltnder shell pes 1 42 62769 6

3 Conebawah pes 1 105 6 4 PI pe Inlet dan outlet 14 0375 In 5 Noezle steam Inlet - Pipe pes 1 14 0375 In tlpe lOST

- Range pes 1 23 2121n 6 Nozzle steam outlet Pipe pes 1 14 0375 In dlpakal class 300 tlpe slip on

- Flange pes 1 23 2121n 7 Underflow discharge - Pipe pes 1 14 0375 In

- Range pes 1 23 2121n

8 iScreen pes 9 Ufting lug pes 10 Support pes 1m

11 Man Hole I pes 1

53

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 9: Design Separator Indo

Kemampuan industri nasional saat ini masih terbatas pada manufaktur

komponen pembangkit listrik boiler turbin skala kecil lt 5 mW ballance of

plant (BOP) casing turbin generator dll Secara garis besar kemampuan industri

manufaktur komponen pembangkit listrik nasional dapat di klasifikasikan sebagai

berikut

Turbin

PT PAL Surabaya mampu membuat komponen casing turbin hingga

kapasitas 600 MW Nusantara Turbin dan Propulsi (PTNTP)

Bandung mampu memproduksi part turbin gas maupun turbin uap

Generator

PT Pindad mampu memproduksi generator dengan kapasitas 5-10 MW

of Plant

PT PAL 8BI dan Barata mempunyai kemampuan dibidang

manufaktur BOP seperti komponen condenser deaerator heater HP

heater dll PT PAL mampu memproduksi hingga kapasitas 600 MW

44

tn CQ

ltCQ

Tabel 51 a Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

stle$itNo I 2 j 4 I 5 6 -7 fi 9 10 lt Jl j

Pressure (bar) 12 75 7 7 65 65 65 01 01 65 65 Temperature (C) 188 1678 165 165 162 162 162 4579 45 162 162 Steam Mass Flow (kgIs) 1247 1247 0 1247 0 1247 1145 1145 0 1028 0267 Gas Mass Flow (kgs) 021199 021199 0 021199 0 021199 019465 019465 0 0017476 0004539 Water Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 0 0 0 0 4306577 0 0

Tabel 51 b Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

SlnamNo 12 13 14 is 16 17 1~ l 20 21 22 -Pressure (bar) 01 1 03162 65 65 1 1 15 1 1 1 Temperature (Cl 4579 30 45 1635 162 30 45 455 30 45 30 Steam Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 07607 0 0 0 0 0 0 Gas Mass Flow (kgIs) 019465 0 0 0 0012932 0 0 0 o 0225053 0 Water Mass Flow (kgIs) 0 3775 10837 0 0 1057 308707 4306577 3011 0 41818

Tabel 51 c Kondisi proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

Stream NQbull 23 i4 l5 26 27 Pressure (barl 1 1 03162 03162 1

Temperature (C) 30 30 975 45 975

Steam Mass fbw (kgs) 0 0 0267 0 07607

Gas Mass Fbw (kgs) 0 0 0199189 0199189 0212121 Water Mass fbw (kgs) 3568 3568 0 0 0

Perhitungan heat amp mass balance dilakukan dengan menetapkan terlebih dahulu

process 11ow diagram (PFD) yang akan menjadi dasar sistem PLTP dengan

teknologi turbin kondensasi Seperti yang ditunjukkan di dalam Gambar 51 tentang

PFD PLTP turbin kondensasi 5 MW fluida panas bumi (dari sumur produksi dengan

asumsi tekanan 12 bara temperatur 188 degC dialirkan masuk ke throtling valve

dalam valve ini fluida panas bumi dicekik sehingga tekanannya berkurang menjadi

75 bara Setelah melalui proses pencekikan di throtling valve f1uida panas bumi

dialirkan ke separator dan demister Dalam separator f1uida panas bumi dipisahkan

antara fraksi uap dan cairnya dengam gaya sentrifugal Brine (air panas bumi) dari

pemisahan tersebut dialirkan untuk dibuang ke condensate pond sedangkan uap

panas buminya dialirkan ke demister untuk membuang droplet-droplet air yang

masih terkandung dalam uap Sehingga diharapkan uap keluar demister dalam

keadaan kering Karena bila masih mengandung droplet-droplet air bisa

mengganggu kerja sudu-sudu turbin sehingga performa turbin menjadi berkurang

46

Uap kering keluar dari demister dialirkan ke turbin Tekanan uap masuk turbin diset

65 bara dan tekanan keluar turbin di set 01 bara Uap ini menggerakan turbin

dimana selanjutnya energinya dikonversi menjadi energi listrik di dalam generator

Daya netto keluar turbin adalah 5 MW

Selanjutnya uap keluar turbin (sudah dalam keadaan dua fasa) dialirkan ke

kondensor Dalam kondensor uap tersebut dikondensasi dengan menggunakan air

pendingin dari cooling tower Kondensor yang digunakan adalah jenis direct contact

condenser Kondensat keluar kondenser yang telah tercampur dengan air pendingin

selanjutnya disirkulasi kembali ke cooling tower untuk selanjutnya digunakan lagi

sebagai air pendingin Sebagian air tersebut diinjeksikan ke sumur reinjeksi

Gas NCG yang terkandung di dalam uap dibuang dalam suatu gas removal system

Gas removal system ini terdiri dari dua stage steam ejector Selanjutnya gas NCG

dibuang melalui vent dalam cooling tower ke atmosfer

52 PIPING amp INSTRUMENTATION DIAGRAM

PampID (Piping and Instrumentation Diagram) dapat diartikan sebagai sebuah alat

bantu untuk menerangkan konsep desain dari suatu proses dan kebutuhan power

plant atau unit produksi yang perlu atau akan dibangun

PampID mencakup process system secara umum yang terlibat utilities yang digunakan

dalam suatu power plant juga pengintegrasian piping dalam unit-unit tersebut dan

offsite Semua equipment dengan tag number tertentu yang digunakan dalam power

plant harus dimasukkan dalam PampID Selain itu semua instrumentasi dan kontrol

yang sudah ada dan yang perfu dibuat pengintegrasian intrumentasi dengan panelshy

panel kontrol dan control room set pressure dari PSV control valves dan posisi

failure-nya juga harus dimasukkan dalam PampIO

Oi dalam PLTP sistem turbin kondensasi 5MW telah didesain beberapa PampIO

sebagai berikut

a Steam gathering system

PampID ini meliputi proses perjalanan fluida panas bum beserta instrumentasinya

dari kepala sumur menuju ke pembangkit

b Steam supply amp venting system

47

PampID ini berisi instrumentasi-instrumentasi yang digunakan dalam separator

demister dan turbin

c Steam return amp condensate system

Setelah melalui turbin steam dikondensasikan dalam suatu direct contact

condenser PampID ini berisikan instrumentasi dan peralatan yang digunakan

dalam proses kondensasi tersebut

d Gas removal system

PampID gas removal system berisi mengenai beberapa peralatan serta

instrumentasi yang digunakan dalam proses gasNCG removal

e Raw water system

PampID raw water system berisikan peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam proses pengambilan raw water dari sumber mata air

f Circulating cooling water system

PampID circulating cooling water system berisi tentang peralatan dan

instrumentasi yang digunakan dalam sirkulasi air pendingin dari cooling tower

g Auxiliary cooling water system

PampID auxiliary cooling water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi

yang digunakan dalam sirkulasi auxiliary cooling water Dimana auxiliary

cooling water system ini digunakan untuk pendingin dalam interafter

condenser

h Water treatment system

PampID water treatment system berisikan peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalan proses treatement raw water yang telah diambil dari sumber

mata air

i Reinjection system

PampID reinjection system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses reinjeksi fluida panas bumi ke sumur reinjeksi

j Chemical dosing system

PampID chemical dosing system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses treatment air secara kimiawi seperti penginjeksian

biocide soda kasutik dan sodium hipoklorit

k Fire water system

PampID fire water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam suatu system pemadam kebakaran

48

I Rock muffler

PampID rock muffler berisi ten tang peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam rock muffler

PampID yang telah disebutkan di atas dapat dilihat di Lampiran

53 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN SEPARATOR

F low rate steam 1247 kgs

Temperatur inlet 165 C

T ekanan inlet 7 bar a

densitas steam

Ukuran Vessel

Ukuran vessel kali flow rate

Flow rate steam

Didapat ukuran vessel

Bentuk Vessel

Dilakukan perhitungan dengan mengambil diameter steam outlet 10 -20 inch

10 02540 005065 11254800 30 07620 04558 1316351 1727495

11 02794 006128 9301487 33 08382 05515 1087893 1297892 12 03048 007293 7815833 36 09144 06564 914133 999707

13 03302 008559 6659645 39 09906 07703 778906 786297 14 03556 009926 5742245 42 10668 08934 671608 629553 15 0381 011395 5002133 45 11430 10256 585045 511850

16 04064 012965 4396406 48 12192 11669 5l42oo 421752

17 04318 014636 3894394 51 12954 13173 455485 351617

18 04572 016409 3473704 54 13716 14768 406281 296210

19 04826 018283 3117673 57 14478 16455 364640 251858

20 05080 020258 2813700 60 15240 18232 329088 215937

Menentukan Head Vessel

Dalam desain ini dipilih head vessel tipe Ellipsoidal Head

49

x

TL

R

o

Menentukan Tebal Head dan Shell

a Tebal Head

Dipilih tipe Head Ellipsoidal

PDi K t=

2SE-o2 P

di mana

P Internal Pressure psi

Ri jari-jari dalam in

S allowable stress psi

E joint efficiency

h tinggi head

sehingga

D vessel

h

D2h

30 75 2

36 9 2

39 975

2

42

105 2

Dari Tabel2 Dennis R Moss halaman 20 didapat K = 09

stress pada head

pad a centre of Head

PR2

cr = -shyx Zth

b Tebal Shell

diambil tipe Longitudinal

t= 2SE+O4P

50

stress pada shell

c Tebal Cone

t= 4cosa(SE+OAP)

stress pada cone

PRm(j = x

2tCDSQ

Data

P operasional 7 bar 10150 psi

P desain 131950 psi

(P desain 13 P operasi) Ref Ludwig vol I p 36

Material yg dipakai SA 6 grade 70

S 22500

E 1 (Full radiography)

cos 30 0866

Perhitungan

51

Dlmensl Vessel Diameter plpa (steam ortlEt) Inch

10 12 13 14

Diameter Vessel Inch 30 36 39 42

m 0762 09144 09906 10668

Panjang Vessel m 123026 85435 72797 62769

Volume Vessel m3 56076 56076 56076 56076 stea m velocity ms 442895 307566 262068 225967

LID ratio 161452 93433 73487 58838 Head

Tebal Head Inch 00792 00951 01030 01109 mm 20121 24145 26157 28169

Stress 2498534 2498534 2498534 2498534 Shell

Tebal Shell inch 00439 00527 00571 00615 mm 11159 13390 14506 15622

Stress 2252639 2252639 2252639 2252639

Cone Tebal Cone Inch 00507 00608 00659 00709

mm 12870 15444 16731 18018 Stress 2255278 2255278 2255278 2255278

diambil Pipa steam outlet dg diameter 14 inch

Corrosive allowance =3mm

serlingga

Diameter pipa steam outlet 14 inch

Diameter Vessel 42 inch

10668 m

Panjang Vessel 62769 m

Volume Vessel 56076 m3 Stea m Velocity 225967 rns LID ratio 58838

Tebal Head 58169 mm

Stress 2498534 psi

Tebal Shell 45622 mm

Stress 2252639 psi

Tebal Cone 48018 mm

Stress 2255278 psi

Note diambil tebal shell head dan cone

Menentukan Berat

Berat Head

Material yg dipakai

Densitas

r Uari-jari vessel)

diambil6 mm

diambil6mm

diambll6 mm

=6 mm

=stell SA 56 grade 70

=7860 kgm3

= 21 inch = 05334 m

52

luas setengah bola 1 79 m2

tebal head =6 mm = 0006 m

volume setengah bola = 001

Berat Head = 8426 kg

Berat Shell

Material yg dipakai stell SA grade 70

Densitas 7860 kgm3

Luas Selubung (keliling v x panjang vessel)

Luas Selubung == 2103

Tebal shell = 6 mm = 0006 m

volume selubung shell 013 m3

berat shell = 991 kg

Material yg dipakai = stell SA 56 grade

Densitas 7860 kgm3

Tebal cone == 6 mm == 0006 m

Dari perhitungan volume cone didapat

volume cone == 0083 m3

Berat Cone == 1 kg

total berat = 172807 kg

Balance of material No Komponen I Unit Quantfty 00 (Inch) PanJa m tina In tellllllmm) Note 1 Head alas pes 1 105 6 Tipe ellipsoidal 2 Slltnder shell pes 1 42 62769 6

3 Conebawah pes 1 105 6 4 PI pe Inlet dan outlet 14 0375 In 5 Noezle steam Inlet - Pipe pes 1 14 0375 In tlpe lOST

- Range pes 1 23 2121n 6 Nozzle steam outlet Pipe pes 1 14 0375 In dlpakal class 300 tlpe slip on

- Flange pes 1 23 2121n 7 Underflow discharge - Pipe pes 1 14 0375 In

- Range pes 1 23 2121n

8 iScreen pes 9 Ufting lug pes 10 Support pes 1m

11 Man Hole I pes 1

53

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 10: Design Separator Indo

tn CQ

ltCQ

Tabel 51 a Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

stle$itNo I 2 j 4 I 5 6 -7 fi 9 10 lt Jl j

Pressure (bar) 12 75 7 7 65 65 65 01 01 65 65 Temperature (C) 188 1678 165 165 162 162 162 4579 45 162 162 Steam Mass Flow (kgIs) 1247 1247 0 1247 0 1247 1145 1145 0 1028 0267 Gas Mass Flow (kgs) 021199 021199 0 021199 0 021199 019465 019465 0 0017476 0004539 Water Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 0 0 0 0 4306577 0 0

Tabel 51 b Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

SlnamNo 12 13 14 is 16 17 1~ l 20 21 22 -Pressure (bar) 01 1 03162 65 65 1 1 15 1 1 1 Temperature (Cl 4579 30 45 1635 162 30 45 455 30 45 30 Steam Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 07607 0 0 0 0 0 0 Gas Mass Flow (kgIs) 019465 0 0 0 0012932 0 0 0 o 0225053 0 Water Mass Flow (kgIs) 0 3775 10837 0 0 1057 308707 4306577 3011 0 41818

Tabel 51 c Kondisi proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

Stream NQbull 23 i4 l5 26 27 Pressure (barl 1 1 03162 03162 1

Temperature (C) 30 30 975 45 975

Steam Mass fbw (kgs) 0 0 0267 0 07607

Gas Mass Fbw (kgs) 0 0 0199189 0199189 0212121 Water Mass fbw (kgs) 3568 3568 0 0 0

Perhitungan heat amp mass balance dilakukan dengan menetapkan terlebih dahulu

process 11ow diagram (PFD) yang akan menjadi dasar sistem PLTP dengan

teknologi turbin kondensasi Seperti yang ditunjukkan di dalam Gambar 51 tentang

PFD PLTP turbin kondensasi 5 MW fluida panas bumi (dari sumur produksi dengan

asumsi tekanan 12 bara temperatur 188 degC dialirkan masuk ke throtling valve

dalam valve ini fluida panas bumi dicekik sehingga tekanannya berkurang menjadi

75 bara Setelah melalui proses pencekikan di throtling valve f1uida panas bumi

dialirkan ke separator dan demister Dalam separator f1uida panas bumi dipisahkan

antara fraksi uap dan cairnya dengam gaya sentrifugal Brine (air panas bumi) dari

pemisahan tersebut dialirkan untuk dibuang ke condensate pond sedangkan uap

panas buminya dialirkan ke demister untuk membuang droplet-droplet air yang

masih terkandung dalam uap Sehingga diharapkan uap keluar demister dalam

keadaan kering Karena bila masih mengandung droplet-droplet air bisa

mengganggu kerja sudu-sudu turbin sehingga performa turbin menjadi berkurang

46

Uap kering keluar dari demister dialirkan ke turbin Tekanan uap masuk turbin diset

65 bara dan tekanan keluar turbin di set 01 bara Uap ini menggerakan turbin

dimana selanjutnya energinya dikonversi menjadi energi listrik di dalam generator

Daya netto keluar turbin adalah 5 MW

Selanjutnya uap keluar turbin (sudah dalam keadaan dua fasa) dialirkan ke

kondensor Dalam kondensor uap tersebut dikondensasi dengan menggunakan air

pendingin dari cooling tower Kondensor yang digunakan adalah jenis direct contact

condenser Kondensat keluar kondenser yang telah tercampur dengan air pendingin

selanjutnya disirkulasi kembali ke cooling tower untuk selanjutnya digunakan lagi

sebagai air pendingin Sebagian air tersebut diinjeksikan ke sumur reinjeksi

Gas NCG yang terkandung di dalam uap dibuang dalam suatu gas removal system

Gas removal system ini terdiri dari dua stage steam ejector Selanjutnya gas NCG

dibuang melalui vent dalam cooling tower ke atmosfer

52 PIPING amp INSTRUMENTATION DIAGRAM

PampID (Piping and Instrumentation Diagram) dapat diartikan sebagai sebuah alat

bantu untuk menerangkan konsep desain dari suatu proses dan kebutuhan power

plant atau unit produksi yang perlu atau akan dibangun

PampID mencakup process system secara umum yang terlibat utilities yang digunakan

dalam suatu power plant juga pengintegrasian piping dalam unit-unit tersebut dan

offsite Semua equipment dengan tag number tertentu yang digunakan dalam power

plant harus dimasukkan dalam PampID Selain itu semua instrumentasi dan kontrol

yang sudah ada dan yang perfu dibuat pengintegrasian intrumentasi dengan panelshy

panel kontrol dan control room set pressure dari PSV control valves dan posisi

failure-nya juga harus dimasukkan dalam PampIO

Oi dalam PLTP sistem turbin kondensasi 5MW telah didesain beberapa PampIO

sebagai berikut

a Steam gathering system

PampID ini meliputi proses perjalanan fluida panas bum beserta instrumentasinya

dari kepala sumur menuju ke pembangkit

b Steam supply amp venting system

47

PampID ini berisi instrumentasi-instrumentasi yang digunakan dalam separator

demister dan turbin

c Steam return amp condensate system

Setelah melalui turbin steam dikondensasikan dalam suatu direct contact

condenser PampID ini berisikan instrumentasi dan peralatan yang digunakan

dalam proses kondensasi tersebut

d Gas removal system

PampID gas removal system berisi mengenai beberapa peralatan serta

instrumentasi yang digunakan dalam proses gasNCG removal

e Raw water system

PampID raw water system berisikan peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam proses pengambilan raw water dari sumber mata air

f Circulating cooling water system

PampID circulating cooling water system berisi tentang peralatan dan

instrumentasi yang digunakan dalam sirkulasi air pendingin dari cooling tower

g Auxiliary cooling water system

PampID auxiliary cooling water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi

yang digunakan dalam sirkulasi auxiliary cooling water Dimana auxiliary

cooling water system ini digunakan untuk pendingin dalam interafter

condenser

h Water treatment system

PampID water treatment system berisikan peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalan proses treatement raw water yang telah diambil dari sumber

mata air

i Reinjection system

PampID reinjection system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses reinjeksi fluida panas bumi ke sumur reinjeksi

j Chemical dosing system

PampID chemical dosing system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses treatment air secara kimiawi seperti penginjeksian

biocide soda kasutik dan sodium hipoklorit

k Fire water system

PampID fire water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam suatu system pemadam kebakaran

48

I Rock muffler

PampID rock muffler berisi ten tang peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam rock muffler

PampID yang telah disebutkan di atas dapat dilihat di Lampiran

53 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN SEPARATOR

F low rate steam 1247 kgs

Temperatur inlet 165 C

T ekanan inlet 7 bar a

densitas steam

Ukuran Vessel

Ukuran vessel kali flow rate

Flow rate steam

Didapat ukuran vessel

Bentuk Vessel

Dilakukan perhitungan dengan mengambil diameter steam outlet 10 -20 inch

10 02540 005065 11254800 30 07620 04558 1316351 1727495

11 02794 006128 9301487 33 08382 05515 1087893 1297892 12 03048 007293 7815833 36 09144 06564 914133 999707

13 03302 008559 6659645 39 09906 07703 778906 786297 14 03556 009926 5742245 42 10668 08934 671608 629553 15 0381 011395 5002133 45 11430 10256 585045 511850

16 04064 012965 4396406 48 12192 11669 5l42oo 421752

17 04318 014636 3894394 51 12954 13173 455485 351617

18 04572 016409 3473704 54 13716 14768 406281 296210

19 04826 018283 3117673 57 14478 16455 364640 251858

20 05080 020258 2813700 60 15240 18232 329088 215937

Menentukan Head Vessel

Dalam desain ini dipilih head vessel tipe Ellipsoidal Head

49

x

TL

R

o

Menentukan Tebal Head dan Shell

a Tebal Head

Dipilih tipe Head Ellipsoidal

PDi K t=

2SE-o2 P

di mana

P Internal Pressure psi

Ri jari-jari dalam in

S allowable stress psi

E joint efficiency

h tinggi head

sehingga

D vessel

h

D2h

30 75 2

36 9 2

39 975

2

42

105 2

Dari Tabel2 Dennis R Moss halaman 20 didapat K = 09

stress pada head

pad a centre of Head

PR2

cr = -shyx Zth

b Tebal Shell

diambil tipe Longitudinal

t= 2SE+O4P

50

stress pada shell

c Tebal Cone

t= 4cosa(SE+OAP)

stress pada cone

PRm(j = x

2tCDSQ

Data

P operasional 7 bar 10150 psi

P desain 131950 psi

(P desain 13 P operasi) Ref Ludwig vol I p 36

Material yg dipakai SA 6 grade 70

S 22500

E 1 (Full radiography)

cos 30 0866

Perhitungan

51

Dlmensl Vessel Diameter plpa (steam ortlEt) Inch

10 12 13 14

Diameter Vessel Inch 30 36 39 42

m 0762 09144 09906 10668

Panjang Vessel m 123026 85435 72797 62769

Volume Vessel m3 56076 56076 56076 56076 stea m velocity ms 442895 307566 262068 225967

LID ratio 161452 93433 73487 58838 Head

Tebal Head Inch 00792 00951 01030 01109 mm 20121 24145 26157 28169

Stress 2498534 2498534 2498534 2498534 Shell

Tebal Shell inch 00439 00527 00571 00615 mm 11159 13390 14506 15622

Stress 2252639 2252639 2252639 2252639

Cone Tebal Cone Inch 00507 00608 00659 00709

mm 12870 15444 16731 18018 Stress 2255278 2255278 2255278 2255278

diambil Pipa steam outlet dg diameter 14 inch

Corrosive allowance =3mm

serlingga

Diameter pipa steam outlet 14 inch

Diameter Vessel 42 inch

10668 m

Panjang Vessel 62769 m

Volume Vessel 56076 m3 Stea m Velocity 225967 rns LID ratio 58838

Tebal Head 58169 mm

Stress 2498534 psi

Tebal Shell 45622 mm

Stress 2252639 psi

Tebal Cone 48018 mm

Stress 2255278 psi

Note diambil tebal shell head dan cone

Menentukan Berat

Berat Head

Material yg dipakai

Densitas

r Uari-jari vessel)

diambil6 mm

diambil6mm

diambll6 mm

=6 mm

=stell SA 56 grade 70

=7860 kgm3

= 21 inch = 05334 m

52

luas setengah bola 1 79 m2

tebal head =6 mm = 0006 m

volume setengah bola = 001

Berat Head = 8426 kg

Berat Shell

Material yg dipakai stell SA grade 70

Densitas 7860 kgm3

Luas Selubung (keliling v x panjang vessel)

Luas Selubung == 2103

Tebal shell = 6 mm = 0006 m

volume selubung shell 013 m3

berat shell = 991 kg

Material yg dipakai = stell SA 56 grade

Densitas 7860 kgm3

Tebal cone == 6 mm == 0006 m

Dari perhitungan volume cone didapat

volume cone == 0083 m3

Berat Cone == 1 kg

total berat = 172807 kg

Balance of material No Komponen I Unit Quantfty 00 (Inch) PanJa m tina In tellllllmm) Note 1 Head alas pes 1 105 6 Tipe ellipsoidal 2 Slltnder shell pes 1 42 62769 6

3 Conebawah pes 1 105 6 4 PI pe Inlet dan outlet 14 0375 In 5 Noezle steam Inlet - Pipe pes 1 14 0375 In tlpe lOST

- Range pes 1 23 2121n 6 Nozzle steam outlet Pipe pes 1 14 0375 In dlpakal class 300 tlpe slip on

- Flange pes 1 23 2121n 7 Underflow discharge - Pipe pes 1 14 0375 In

- Range pes 1 23 2121n

8 iScreen pes 9 Ufting lug pes 10 Support pes 1m

11 Man Hole I pes 1

53

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 11: Design Separator Indo

Tabel 51 a Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

stle$itNo I 2 j 4 I 5 6 -7 fi 9 10 lt Jl j

Pressure (bar) 12 75 7 7 65 65 65 01 01 65 65 Temperature (C) 188 1678 165 165 162 162 162 4579 45 162 162 Steam Mass Flow (kgIs) 1247 1247 0 1247 0 1247 1145 1145 0 1028 0267 Gas Mass Flow (kgs) 021199 021199 0 021199 0 021199 019465 019465 0 0017476 0004539 Water Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 0 0 0 0 4306577 0 0

Tabel 51 b Kondisi Proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

SlnamNo 12 13 14 is 16 17 1~ l 20 21 22 -Pressure (bar) 01 1 03162 65 65 1 1 15 1 1 1 Temperature (Cl 4579 30 45 1635 162 30 45 455 30 45 30 Steam Mass Flow (kgs) 0 0 0 0 07607 0 0 0 0 0 0 Gas Mass Flow (kgIs) 019465 0 0 0 0012932 0 0 0 o 0225053 0 Water Mass Flow (kgIs) 0 3775 10837 0 0 1057 308707 4306577 3011 0 41818

Tabel 51 c Kondisi proses PLTP 5 MW Sistem Turbin Kondensasi

Stream NQbull 23 i4 l5 26 27 Pressure (barl 1 1 03162 03162 1

Temperature (C) 30 30 975 45 975

Steam Mass fbw (kgs) 0 0 0267 0 07607

Gas Mass Fbw (kgs) 0 0 0199189 0199189 0212121 Water Mass fbw (kgs) 3568 3568 0 0 0

Perhitungan heat amp mass balance dilakukan dengan menetapkan terlebih dahulu

process 11ow diagram (PFD) yang akan menjadi dasar sistem PLTP dengan

teknologi turbin kondensasi Seperti yang ditunjukkan di dalam Gambar 51 tentang

PFD PLTP turbin kondensasi 5 MW fluida panas bumi (dari sumur produksi dengan

asumsi tekanan 12 bara temperatur 188 degC dialirkan masuk ke throtling valve

dalam valve ini fluida panas bumi dicekik sehingga tekanannya berkurang menjadi

75 bara Setelah melalui proses pencekikan di throtling valve f1uida panas bumi

dialirkan ke separator dan demister Dalam separator f1uida panas bumi dipisahkan

antara fraksi uap dan cairnya dengam gaya sentrifugal Brine (air panas bumi) dari

pemisahan tersebut dialirkan untuk dibuang ke condensate pond sedangkan uap

panas buminya dialirkan ke demister untuk membuang droplet-droplet air yang

masih terkandung dalam uap Sehingga diharapkan uap keluar demister dalam

keadaan kering Karena bila masih mengandung droplet-droplet air bisa

mengganggu kerja sudu-sudu turbin sehingga performa turbin menjadi berkurang

46

Uap kering keluar dari demister dialirkan ke turbin Tekanan uap masuk turbin diset

65 bara dan tekanan keluar turbin di set 01 bara Uap ini menggerakan turbin

dimana selanjutnya energinya dikonversi menjadi energi listrik di dalam generator

Daya netto keluar turbin adalah 5 MW

Selanjutnya uap keluar turbin (sudah dalam keadaan dua fasa) dialirkan ke

kondensor Dalam kondensor uap tersebut dikondensasi dengan menggunakan air

pendingin dari cooling tower Kondensor yang digunakan adalah jenis direct contact

condenser Kondensat keluar kondenser yang telah tercampur dengan air pendingin

selanjutnya disirkulasi kembali ke cooling tower untuk selanjutnya digunakan lagi

sebagai air pendingin Sebagian air tersebut diinjeksikan ke sumur reinjeksi

Gas NCG yang terkandung di dalam uap dibuang dalam suatu gas removal system

Gas removal system ini terdiri dari dua stage steam ejector Selanjutnya gas NCG

dibuang melalui vent dalam cooling tower ke atmosfer

52 PIPING amp INSTRUMENTATION DIAGRAM

PampID (Piping and Instrumentation Diagram) dapat diartikan sebagai sebuah alat

bantu untuk menerangkan konsep desain dari suatu proses dan kebutuhan power

plant atau unit produksi yang perlu atau akan dibangun

PampID mencakup process system secara umum yang terlibat utilities yang digunakan

dalam suatu power plant juga pengintegrasian piping dalam unit-unit tersebut dan

offsite Semua equipment dengan tag number tertentu yang digunakan dalam power

plant harus dimasukkan dalam PampID Selain itu semua instrumentasi dan kontrol

yang sudah ada dan yang perfu dibuat pengintegrasian intrumentasi dengan panelshy

panel kontrol dan control room set pressure dari PSV control valves dan posisi

failure-nya juga harus dimasukkan dalam PampIO

Oi dalam PLTP sistem turbin kondensasi 5MW telah didesain beberapa PampIO

sebagai berikut

a Steam gathering system

PampID ini meliputi proses perjalanan fluida panas bum beserta instrumentasinya

dari kepala sumur menuju ke pembangkit

b Steam supply amp venting system

47

PampID ini berisi instrumentasi-instrumentasi yang digunakan dalam separator

demister dan turbin

c Steam return amp condensate system

Setelah melalui turbin steam dikondensasikan dalam suatu direct contact

condenser PampID ini berisikan instrumentasi dan peralatan yang digunakan

dalam proses kondensasi tersebut

d Gas removal system

PampID gas removal system berisi mengenai beberapa peralatan serta

instrumentasi yang digunakan dalam proses gasNCG removal

e Raw water system

PampID raw water system berisikan peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam proses pengambilan raw water dari sumber mata air

f Circulating cooling water system

PampID circulating cooling water system berisi tentang peralatan dan

instrumentasi yang digunakan dalam sirkulasi air pendingin dari cooling tower

g Auxiliary cooling water system

PampID auxiliary cooling water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi

yang digunakan dalam sirkulasi auxiliary cooling water Dimana auxiliary

cooling water system ini digunakan untuk pendingin dalam interafter

condenser

h Water treatment system

PampID water treatment system berisikan peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalan proses treatement raw water yang telah diambil dari sumber

mata air

i Reinjection system

PampID reinjection system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses reinjeksi fluida panas bumi ke sumur reinjeksi

j Chemical dosing system

PampID chemical dosing system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses treatment air secara kimiawi seperti penginjeksian

biocide soda kasutik dan sodium hipoklorit

k Fire water system

PampID fire water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam suatu system pemadam kebakaran

48

I Rock muffler

PampID rock muffler berisi ten tang peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam rock muffler

PampID yang telah disebutkan di atas dapat dilihat di Lampiran

53 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN SEPARATOR

F low rate steam 1247 kgs

Temperatur inlet 165 C

T ekanan inlet 7 bar a

densitas steam

Ukuran Vessel

Ukuran vessel kali flow rate

Flow rate steam

Didapat ukuran vessel

Bentuk Vessel

Dilakukan perhitungan dengan mengambil diameter steam outlet 10 -20 inch

10 02540 005065 11254800 30 07620 04558 1316351 1727495

11 02794 006128 9301487 33 08382 05515 1087893 1297892 12 03048 007293 7815833 36 09144 06564 914133 999707

13 03302 008559 6659645 39 09906 07703 778906 786297 14 03556 009926 5742245 42 10668 08934 671608 629553 15 0381 011395 5002133 45 11430 10256 585045 511850

16 04064 012965 4396406 48 12192 11669 5l42oo 421752

17 04318 014636 3894394 51 12954 13173 455485 351617

18 04572 016409 3473704 54 13716 14768 406281 296210

19 04826 018283 3117673 57 14478 16455 364640 251858

20 05080 020258 2813700 60 15240 18232 329088 215937

Menentukan Head Vessel

Dalam desain ini dipilih head vessel tipe Ellipsoidal Head

49

x

TL

R

o

Menentukan Tebal Head dan Shell

a Tebal Head

Dipilih tipe Head Ellipsoidal

PDi K t=

2SE-o2 P

di mana

P Internal Pressure psi

Ri jari-jari dalam in

S allowable stress psi

E joint efficiency

h tinggi head

sehingga

D vessel

h

D2h

30 75 2

36 9 2

39 975

2

42

105 2

Dari Tabel2 Dennis R Moss halaman 20 didapat K = 09

stress pada head

pad a centre of Head

PR2

cr = -shyx Zth

b Tebal Shell

diambil tipe Longitudinal

t= 2SE+O4P

50

stress pada shell

c Tebal Cone

t= 4cosa(SE+OAP)

stress pada cone

PRm(j = x

2tCDSQ

Data

P operasional 7 bar 10150 psi

P desain 131950 psi

(P desain 13 P operasi) Ref Ludwig vol I p 36

Material yg dipakai SA 6 grade 70

S 22500

E 1 (Full radiography)

cos 30 0866

Perhitungan

51

Dlmensl Vessel Diameter plpa (steam ortlEt) Inch

10 12 13 14

Diameter Vessel Inch 30 36 39 42

m 0762 09144 09906 10668

Panjang Vessel m 123026 85435 72797 62769

Volume Vessel m3 56076 56076 56076 56076 stea m velocity ms 442895 307566 262068 225967

LID ratio 161452 93433 73487 58838 Head

Tebal Head Inch 00792 00951 01030 01109 mm 20121 24145 26157 28169

Stress 2498534 2498534 2498534 2498534 Shell

Tebal Shell inch 00439 00527 00571 00615 mm 11159 13390 14506 15622

Stress 2252639 2252639 2252639 2252639

Cone Tebal Cone Inch 00507 00608 00659 00709

mm 12870 15444 16731 18018 Stress 2255278 2255278 2255278 2255278

diambil Pipa steam outlet dg diameter 14 inch

Corrosive allowance =3mm

serlingga

Diameter pipa steam outlet 14 inch

Diameter Vessel 42 inch

10668 m

Panjang Vessel 62769 m

Volume Vessel 56076 m3 Stea m Velocity 225967 rns LID ratio 58838

Tebal Head 58169 mm

Stress 2498534 psi

Tebal Shell 45622 mm

Stress 2252639 psi

Tebal Cone 48018 mm

Stress 2255278 psi

Note diambil tebal shell head dan cone

Menentukan Berat

Berat Head

Material yg dipakai

Densitas

r Uari-jari vessel)

diambil6 mm

diambil6mm

diambll6 mm

=6 mm

=stell SA 56 grade 70

=7860 kgm3

= 21 inch = 05334 m

52

luas setengah bola 1 79 m2

tebal head =6 mm = 0006 m

volume setengah bola = 001

Berat Head = 8426 kg

Berat Shell

Material yg dipakai stell SA grade 70

Densitas 7860 kgm3

Luas Selubung (keliling v x panjang vessel)

Luas Selubung == 2103

Tebal shell = 6 mm = 0006 m

volume selubung shell 013 m3

berat shell = 991 kg

Material yg dipakai = stell SA 56 grade

Densitas 7860 kgm3

Tebal cone == 6 mm == 0006 m

Dari perhitungan volume cone didapat

volume cone == 0083 m3

Berat Cone == 1 kg

total berat = 172807 kg

Balance of material No Komponen I Unit Quantfty 00 (Inch) PanJa m tina In tellllllmm) Note 1 Head alas pes 1 105 6 Tipe ellipsoidal 2 Slltnder shell pes 1 42 62769 6

3 Conebawah pes 1 105 6 4 PI pe Inlet dan outlet 14 0375 In 5 Noezle steam Inlet - Pipe pes 1 14 0375 In tlpe lOST

- Range pes 1 23 2121n 6 Nozzle steam outlet Pipe pes 1 14 0375 In dlpakal class 300 tlpe slip on

- Flange pes 1 23 2121n 7 Underflow discharge - Pipe pes 1 14 0375 In

- Range pes 1 23 2121n

8 iScreen pes 9 Ufting lug pes 10 Support pes 1m

11 Man Hole I pes 1

53

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 12: Design Separator Indo

Uap kering keluar dari demister dialirkan ke turbin Tekanan uap masuk turbin diset

65 bara dan tekanan keluar turbin di set 01 bara Uap ini menggerakan turbin

dimana selanjutnya energinya dikonversi menjadi energi listrik di dalam generator

Daya netto keluar turbin adalah 5 MW

Selanjutnya uap keluar turbin (sudah dalam keadaan dua fasa) dialirkan ke

kondensor Dalam kondensor uap tersebut dikondensasi dengan menggunakan air

pendingin dari cooling tower Kondensor yang digunakan adalah jenis direct contact

condenser Kondensat keluar kondenser yang telah tercampur dengan air pendingin

selanjutnya disirkulasi kembali ke cooling tower untuk selanjutnya digunakan lagi

sebagai air pendingin Sebagian air tersebut diinjeksikan ke sumur reinjeksi

Gas NCG yang terkandung di dalam uap dibuang dalam suatu gas removal system

Gas removal system ini terdiri dari dua stage steam ejector Selanjutnya gas NCG

dibuang melalui vent dalam cooling tower ke atmosfer

52 PIPING amp INSTRUMENTATION DIAGRAM

PampID (Piping and Instrumentation Diagram) dapat diartikan sebagai sebuah alat

bantu untuk menerangkan konsep desain dari suatu proses dan kebutuhan power

plant atau unit produksi yang perlu atau akan dibangun

PampID mencakup process system secara umum yang terlibat utilities yang digunakan

dalam suatu power plant juga pengintegrasian piping dalam unit-unit tersebut dan

offsite Semua equipment dengan tag number tertentu yang digunakan dalam power

plant harus dimasukkan dalam PampID Selain itu semua instrumentasi dan kontrol

yang sudah ada dan yang perfu dibuat pengintegrasian intrumentasi dengan panelshy

panel kontrol dan control room set pressure dari PSV control valves dan posisi

failure-nya juga harus dimasukkan dalam PampIO

Oi dalam PLTP sistem turbin kondensasi 5MW telah didesain beberapa PampIO

sebagai berikut

a Steam gathering system

PampID ini meliputi proses perjalanan fluida panas bum beserta instrumentasinya

dari kepala sumur menuju ke pembangkit

b Steam supply amp venting system

47

PampID ini berisi instrumentasi-instrumentasi yang digunakan dalam separator

demister dan turbin

c Steam return amp condensate system

Setelah melalui turbin steam dikondensasikan dalam suatu direct contact

condenser PampID ini berisikan instrumentasi dan peralatan yang digunakan

dalam proses kondensasi tersebut

d Gas removal system

PampID gas removal system berisi mengenai beberapa peralatan serta

instrumentasi yang digunakan dalam proses gasNCG removal

e Raw water system

PampID raw water system berisikan peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam proses pengambilan raw water dari sumber mata air

f Circulating cooling water system

PampID circulating cooling water system berisi tentang peralatan dan

instrumentasi yang digunakan dalam sirkulasi air pendingin dari cooling tower

g Auxiliary cooling water system

PampID auxiliary cooling water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi

yang digunakan dalam sirkulasi auxiliary cooling water Dimana auxiliary

cooling water system ini digunakan untuk pendingin dalam interafter

condenser

h Water treatment system

PampID water treatment system berisikan peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalan proses treatement raw water yang telah diambil dari sumber

mata air

i Reinjection system

PampID reinjection system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses reinjeksi fluida panas bumi ke sumur reinjeksi

j Chemical dosing system

PampID chemical dosing system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses treatment air secara kimiawi seperti penginjeksian

biocide soda kasutik dan sodium hipoklorit

k Fire water system

PampID fire water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam suatu system pemadam kebakaran

48

I Rock muffler

PampID rock muffler berisi ten tang peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam rock muffler

PampID yang telah disebutkan di atas dapat dilihat di Lampiran

53 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN SEPARATOR

F low rate steam 1247 kgs

Temperatur inlet 165 C

T ekanan inlet 7 bar a

densitas steam

Ukuran Vessel

Ukuran vessel kali flow rate

Flow rate steam

Didapat ukuran vessel

Bentuk Vessel

Dilakukan perhitungan dengan mengambil diameter steam outlet 10 -20 inch

10 02540 005065 11254800 30 07620 04558 1316351 1727495

11 02794 006128 9301487 33 08382 05515 1087893 1297892 12 03048 007293 7815833 36 09144 06564 914133 999707

13 03302 008559 6659645 39 09906 07703 778906 786297 14 03556 009926 5742245 42 10668 08934 671608 629553 15 0381 011395 5002133 45 11430 10256 585045 511850

16 04064 012965 4396406 48 12192 11669 5l42oo 421752

17 04318 014636 3894394 51 12954 13173 455485 351617

18 04572 016409 3473704 54 13716 14768 406281 296210

19 04826 018283 3117673 57 14478 16455 364640 251858

20 05080 020258 2813700 60 15240 18232 329088 215937

Menentukan Head Vessel

Dalam desain ini dipilih head vessel tipe Ellipsoidal Head

49

x

TL

R

o

Menentukan Tebal Head dan Shell

a Tebal Head

Dipilih tipe Head Ellipsoidal

PDi K t=

2SE-o2 P

di mana

P Internal Pressure psi

Ri jari-jari dalam in

S allowable stress psi

E joint efficiency

h tinggi head

sehingga

D vessel

h

D2h

30 75 2

36 9 2

39 975

2

42

105 2

Dari Tabel2 Dennis R Moss halaman 20 didapat K = 09

stress pada head

pad a centre of Head

PR2

cr = -shyx Zth

b Tebal Shell

diambil tipe Longitudinal

t= 2SE+O4P

50

stress pada shell

c Tebal Cone

t= 4cosa(SE+OAP)

stress pada cone

PRm(j = x

2tCDSQ

Data

P operasional 7 bar 10150 psi

P desain 131950 psi

(P desain 13 P operasi) Ref Ludwig vol I p 36

Material yg dipakai SA 6 grade 70

S 22500

E 1 (Full radiography)

cos 30 0866

Perhitungan

51

Dlmensl Vessel Diameter plpa (steam ortlEt) Inch

10 12 13 14

Diameter Vessel Inch 30 36 39 42

m 0762 09144 09906 10668

Panjang Vessel m 123026 85435 72797 62769

Volume Vessel m3 56076 56076 56076 56076 stea m velocity ms 442895 307566 262068 225967

LID ratio 161452 93433 73487 58838 Head

Tebal Head Inch 00792 00951 01030 01109 mm 20121 24145 26157 28169

Stress 2498534 2498534 2498534 2498534 Shell

Tebal Shell inch 00439 00527 00571 00615 mm 11159 13390 14506 15622

Stress 2252639 2252639 2252639 2252639

Cone Tebal Cone Inch 00507 00608 00659 00709

mm 12870 15444 16731 18018 Stress 2255278 2255278 2255278 2255278

diambil Pipa steam outlet dg diameter 14 inch

Corrosive allowance =3mm

serlingga

Diameter pipa steam outlet 14 inch

Diameter Vessel 42 inch

10668 m

Panjang Vessel 62769 m

Volume Vessel 56076 m3 Stea m Velocity 225967 rns LID ratio 58838

Tebal Head 58169 mm

Stress 2498534 psi

Tebal Shell 45622 mm

Stress 2252639 psi

Tebal Cone 48018 mm

Stress 2255278 psi

Note diambil tebal shell head dan cone

Menentukan Berat

Berat Head

Material yg dipakai

Densitas

r Uari-jari vessel)

diambil6 mm

diambil6mm

diambll6 mm

=6 mm

=stell SA 56 grade 70

=7860 kgm3

= 21 inch = 05334 m

52

luas setengah bola 1 79 m2

tebal head =6 mm = 0006 m

volume setengah bola = 001

Berat Head = 8426 kg

Berat Shell

Material yg dipakai stell SA grade 70

Densitas 7860 kgm3

Luas Selubung (keliling v x panjang vessel)

Luas Selubung == 2103

Tebal shell = 6 mm = 0006 m

volume selubung shell 013 m3

berat shell = 991 kg

Material yg dipakai = stell SA 56 grade

Densitas 7860 kgm3

Tebal cone == 6 mm == 0006 m

Dari perhitungan volume cone didapat

volume cone == 0083 m3

Berat Cone == 1 kg

total berat = 172807 kg

Balance of material No Komponen I Unit Quantfty 00 (Inch) PanJa m tina In tellllllmm) Note 1 Head alas pes 1 105 6 Tipe ellipsoidal 2 Slltnder shell pes 1 42 62769 6

3 Conebawah pes 1 105 6 4 PI pe Inlet dan outlet 14 0375 In 5 Noezle steam Inlet - Pipe pes 1 14 0375 In tlpe lOST

- Range pes 1 23 2121n 6 Nozzle steam outlet Pipe pes 1 14 0375 In dlpakal class 300 tlpe slip on

- Flange pes 1 23 2121n 7 Underflow discharge - Pipe pes 1 14 0375 In

- Range pes 1 23 2121n

8 iScreen pes 9 Ufting lug pes 10 Support pes 1m

11 Man Hole I pes 1

53

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 13: Design Separator Indo

PampID ini berisi instrumentasi-instrumentasi yang digunakan dalam separator

demister dan turbin

c Steam return amp condensate system

Setelah melalui turbin steam dikondensasikan dalam suatu direct contact

condenser PampID ini berisikan instrumentasi dan peralatan yang digunakan

dalam proses kondensasi tersebut

d Gas removal system

PampID gas removal system berisi mengenai beberapa peralatan serta

instrumentasi yang digunakan dalam proses gasNCG removal

e Raw water system

PampID raw water system berisikan peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam proses pengambilan raw water dari sumber mata air

f Circulating cooling water system

PampID circulating cooling water system berisi tentang peralatan dan

instrumentasi yang digunakan dalam sirkulasi air pendingin dari cooling tower

g Auxiliary cooling water system

PampID auxiliary cooling water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi

yang digunakan dalam sirkulasi auxiliary cooling water Dimana auxiliary

cooling water system ini digunakan untuk pendingin dalam interafter

condenser

h Water treatment system

PampID water treatment system berisikan peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalan proses treatement raw water yang telah diambil dari sumber

mata air

i Reinjection system

PampID reinjection system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses reinjeksi fluida panas bumi ke sumur reinjeksi

j Chemical dosing system

PampID chemical dosing system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam proses treatment air secara kimiawi seperti penginjeksian

biocide soda kasutik dan sodium hipoklorit

k Fire water system

PampID fire water system berisi tentang peralatan dan instrumentasi yang

digunakan dalam suatu system pemadam kebakaran

48

I Rock muffler

PampID rock muffler berisi ten tang peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam rock muffler

PampID yang telah disebutkan di atas dapat dilihat di Lampiran

53 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN SEPARATOR

F low rate steam 1247 kgs

Temperatur inlet 165 C

T ekanan inlet 7 bar a

densitas steam

Ukuran Vessel

Ukuran vessel kali flow rate

Flow rate steam

Didapat ukuran vessel

Bentuk Vessel

Dilakukan perhitungan dengan mengambil diameter steam outlet 10 -20 inch

10 02540 005065 11254800 30 07620 04558 1316351 1727495

11 02794 006128 9301487 33 08382 05515 1087893 1297892 12 03048 007293 7815833 36 09144 06564 914133 999707

13 03302 008559 6659645 39 09906 07703 778906 786297 14 03556 009926 5742245 42 10668 08934 671608 629553 15 0381 011395 5002133 45 11430 10256 585045 511850

16 04064 012965 4396406 48 12192 11669 5l42oo 421752

17 04318 014636 3894394 51 12954 13173 455485 351617

18 04572 016409 3473704 54 13716 14768 406281 296210

19 04826 018283 3117673 57 14478 16455 364640 251858

20 05080 020258 2813700 60 15240 18232 329088 215937

Menentukan Head Vessel

Dalam desain ini dipilih head vessel tipe Ellipsoidal Head

49

x

TL

R

o

Menentukan Tebal Head dan Shell

a Tebal Head

Dipilih tipe Head Ellipsoidal

PDi K t=

2SE-o2 P

di mana

P Internal Pressure psi

Ri jari-jari dalam in

S allowable stress psi

E joint efficiency

h tinggi head

sehingga

D vessel

h

D2h

30 75 2

36 9 2

39 975

2

42

105 2

Dari Tabel2 Dennis R Moss halaman 20 didapat K = 09

stress pada head

pad a centre of Head

PR2

cr = -shyx Zth

b Tebal Shell

diambil tipe Longitudinal

t= 2SE+O4P

50

stress pada shell

c Tebal Cone

t= 4cosa(SE+OAP)

stress pada cone

PRm(j = x

2tCDSQ

Data

P operasional 7 bar 10150 psi

P desain 131950 psi

(P desain 13 P operasi) Ref Ludwig vol I p 36

Material yg dipakai SA 6 grade 70

S 22500

E 1 (Full radiography)

cos 30 0866

Perhitungan

51

Dlmensl Vessel Diameter plpa (steam ortlEt) Inch

10 12 13 14

Diameter Vessel Inch 30 36 39 42

m 0762 09144 09906 10668

Panjang Vessel m 123026 85435 72797 62769

Volume Vessel m3 56076 56076 56076 56076 stea m velocity ms 442895 307566 262068 225967

LID ratio 161452 93433 73487 58838 Head

Tebal Head Inch 00792 00951 01030 01109 mm 20121 24145 26157 28169

Stress 2498534 2498534 2498534 2498534 Shell

Tebal Shell inch 00439 00527 00571 00615 mm 11159 13390 14506 15622

Stress 2252639 2252639 2252639 2252639

Cone Tebal Cone Inch 00507 00608 00659 00709

mm 12870 15444 16731 18018 Stress 2255278 2255278 2255278 2255278

diambil Pipa steam outlet dg diameter 14 inch

Corrosive allowance =3mm

serlingga

Diameter pipa steam outlet 14 inch

Diameter Vessel 42 inch

10668 m

Panjang Vessel 62769 m

Volume Vessel 56076 m3 Stea m Velocity 225967 rns LID ratio 58838

Tebal Head 58169 mm

Stress 2498534 psi

Tebal Shell 45622 mm

Stress 2252639 psi

Tebal Cone 48018 mm

Stress 2255278 psi

Note diambil tebal shell head dan cone

Menentukan Berat

Berat Head

Material yg dipakai

Densitas

r Uari-jari vessel)

diambil6 mm

diambil6mm

diambll6 mm

=6 mm

=stell SA 56 grade 70

=7860 kgm3

= 21 inch = 05334 m

52

luas setengah bola 1 79 m2

tebal head =6 mm = 0006 m

volume setengah bola = 001

Berat Head = 8426 kg

Berat Shell

Material yg dipakai stell SA grade 70

Densitas 7860 kgm3

Luas Selubung (keliling v x panjang vessel)

Luas Selubung == 2103

Tebal shell = 6 mm = 0006 m

volume selubung shell 013 m3

berat shell = 991 kg

Material yg dipakai = stell SA 56 grade

Densitas 7860 kgm3

Tebal cone == 6 mm == 0006 m

Dari perhitungan volume cone didapat

volume cone == 0083 m3

Berat Cone == 1 kg

total berat = 172807 kg

Balance of material No Komponen I Unit Quantfty 00 (Inch) PanJa m tina In tellllllmm) Note 1 Head alas pes 1 105 6 Tipe ellipsoidal 2 Slltnder shell pes 1 42 62769 6

3 Conebawah pes 1 105 6 4 PI pe Inlet dan outlet 14 0375 In 5 Noezle steam Inlet - Pipe pes 1 14 0375 In tlpe lOST

- Range pes 1 23 2121n 6 Nozzle steam outlet Pipe pes 1 14 0375 In dlpakal class 300 tlpe slip on

- Flange pes 1 23 2121n 7 Underflow discharge - Pipe pes 1 14 0375 In

- Range pes 1 23 2121n

8 iScreen pes 9 Ufting lug pes 10 Support pes 1m

11 Man Hole I pes 1

53

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 14: Design Separator Indo

I Rock muffler

PampID rock muffler berisi ten tang peralatan dan instrumentasi yang digunakan

dalam rock muffler

PampID yang telah disebutkan di atas dapat dilihat di Lampiran

53 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN SEPARATOR

F low rate steam 1247 kgs

Temperatur inlet 165 C

T ekanan inlet 7 bar a

densitas steam

Ukuran Vessel

Ukuran vessel kali flow rate

Flow rate steam

Didapat ukuran vessel

Bentuk Vessel

Dilakukan perhitungan dengan mengambil diameter steam outlet 10 -20 inch

10 02540 005065 11254800 30 07620 04558 1316351 1727495

11 02794 006128 9301487 33 08382 05515 1087893 1297892 12 03048 007293 7815833 36 09144 06564 914133 999707

13 03302 008559 6659645 39 09906 07703 778906 786297 14 03556 009926 5742245 42 10668 08934 671608 629553 15 0381 011395 5002133 45 11430 10256 585045 511850

16 04064 012965 4396406 48 12192 11669 5l42oo 421752

17 04318 014636 3894394 51 12954 13173 455485 351617

18 04572 016409 3473704 54 13716 14768 406281 296210

19 04826 018283 3117673 57 14478 16455 364640 251858

20 05080 020258 2813700 60 15240 18232 329088 215937

Menentukan Head Vessel

Dalam desain ini dipilih head vessel tipe Ellipsoidal Head

49

x

TL

R

o

Menentukan Tebal Head dan Shell

a Tebal Head

Dipilih tipe Head Ellipsoidal

PDi K t=

2SE-o2 P

di mana

P Internal Pressure psi

Ri jari-jari dalam in

S allowable stress psi

E joint efficiency

h tinggi head

sehingga

D vessel

h

D2h

30 75 2

36 9 2

39 975

2

42

105 2

Dari Tabel2 Dennis R Moss halaman 20 didapat K = 09

stress pada head

pad a centre of Head

PR2

cr = -shyx Zth

b Tebal Shell

diambil tipe Longitudinal

t= 2SE+O4P

50

stress pada shell

c Tebal Cone

t= 4cosa(SE+OAP)

stress pada cone

PRm(j = x

2tCDSQ

Data

P operasional 7 bar 10150 psi

P desain 131950 psi

(P desain 13 P operasi) Ref Ludwig vol I p 36

Material yg dipakai SA 6 grade 70

S 22500

E 1 (Full radiography)

cos 30 0866

Perhitungan

51

Dlmensl Vessel Diameter plpa (steam ortlEt) Inch

10 12 13 14

Diameter Vessel Inch 30 36 39 42

m 0762 09144 09906 10668

Panjang Vessel m 123026 85435 72797 62769

Volume Vessel m3 56076 56076 56076 56076 stea m velocity ms 442895 307566 262068 225967

LID ratio 161452 93433 73487 58838 Head

Tebal Head Inch 00792 00951 01030 01109 mm 20121 24145 26157 28169

Stress 2498534 2498534 2498534 2498534 Shell

Tebal Shell inch 00439 00527 00571 00615 mm 11159 13390 14506 15622

Stress 2252639 2252639 2252639 2252639

Cone Tebal Cone Inch 00507 00608 00659 00709

mm 12870 15444 16731 18018 Stress 2255278 2255278 2255278 2255278

diambil Pipa steam outlet dg diameter 14 inch

Corrosive allowance =3mm

serlingga

Diameter pipa steam outlet 14 inch

Diameter Vessel 42 inch

10668 m

Panjang Vessel 62769 m

Volume Vessel 56076 m3 Stea m Velocity 225967 rns LID ratio 58838

Tebal Head 58169 mm

Stress 2498534 psi

Tebal Shell 45622 mm

Stress 2252639 psi

Tebal Cone 48018 mm

Stress 2255278 psi

Note diambil tebal shell head dan cone

Menentukan Berat

Berat Head

Material yg dipakai

Densitas

r Uari-jari vessel)

diambil6 mm

diambil6mm

diambll6 mm

=6 mm

=stell SA 56 grade 70

=7860 kgm3

= 21 inch = 05334 m

52

luas setengah bola 1 79 m2

tebal head =6 mm = 0006 m

volume setengah bola = 001

Berat Head = 8426 kg

Berat Shell

Material yg dipakai stell SA grade 70

Densitas 7860 kgm3

Luas Selubung (keliling v x panjang vessel)

Luas Selubung == 2103

Tebal shell = 6 mm = 0006 m

volume selubung shell 013 m3

berat shell = 991 kg

Material yg dipakai = stell SA 56 grade

Densitas 7860 kgm3

Tebal cone == 6 mm == 0006 m

Dari perhitungan volume cone didapat

volume cone == 0083 m3

Berat Cone == 1 kg

total berat = 172807 kg

Balance of material No Komponen I Unit Quantfty 00 (Inch) PanJa m tina In tellllllmm) Note 1 Head alas pes 1 105 6 Tipe ellipsoidal 2 Slltnder shell pes 1 42 62769 6

3 Conebawah pes 1 105 6 4 PI pe Inlet dan outlet 14 0375 In 5 Noezle steam Inlet - Pipe pes 1 14 0375 In tlpe lOST

- Range pes 1 23 2121n 6 Nozzle steam outlet Pipe pes 1 14 0375 In dlpakal class 300 tlpe slip on

- Flange pes 1 23 2121n 7 Underflow discharge - Pipe pes 1 14 0375 In

- Range pes 1 23 2121n

8 iScreen pes 9 Ufting lug pes 10 Support pes 1m

11 Man Hole I pes 1

53

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 15: Design Separator Indo

x

TL

R

o

Menentukan Tebal Head dan Shell

a Tebal Head

Dipilih tipe Head Ellipsoidal

PDi K t=

2SE-o2 P

di mana

P Internal Pressure psi

Ri jari-jari dalam in

S allowable stress psi

E joint efficiency

h tinggi head

sehingga

D vessel

h

D2h

30 75 2

36 9 2

39 975

2

42

105 2

Dari Tabel2 Dennis R Moss halaman 20 didapat K = 09

stress pada head

pad a centre of Head

PR2

cr = -shyx Zth

b Tebal Shell

diambil tipe Longitudinal

t= 2SE+O4P

50

stress pada shell

c Tebal Cone

t= 4cosa(SE+OAP)

stress pada cone

PRm(j = x

2tCDSQ

Data

P operasional 7 bar 10150 psi

P desain 131950 psi

(P desain 13 P operasi) Ref Ludwig vol I p 36

Material yg dipakai SA 6 grade 70

S 22500

E 1 (Full radiography)

cos 30 0866

Perhitungan

51

Dlmensl Vessel Diameter plpa (steam ortlEt) Inch

10 12 13 14

Diameter Vessel Inch 30 36 39 42

m 0762 09144 09906 10668

Panjang Vessel m 123026 85435 72797 62769

Volume Vessel m3 56076 56076 56076 56076 stea m velocity ms 442895 307566 262068 225967

LID ratio 161452 93433 73487 58838 Head

Tebal Head Inch 00792 00951 01030 01109 mm 20121 24145 26157 28169

Stress 2498534 2498534 2498534 2498534 Shell

Tebal Shell inch 00439 00527 00571 00615 mm 11159 13390 14506 15622

Stress 2252639 2252639 2252639 2252639

Cone Tebal Cone Inch 00507 00608 00659 00709

mm 12870 15444 16731 18018 Stress 2255278 2255278 2255278 2255278

diambil Pipa steam outlet dg diameter 14 inch

Corrosive allowance =3mm

serlingga

Diameter pipa steam outlet 14 inch

Diameter Vessel 42 inch

10668 m

Panjang Vessel 62769 m

Volume Vessel 56076 m3 Stea m Velocity 225967 rns LID ratio 58838

Tebal Head 58169 mm

Stress 2498534 psi

Tebal Shell 45622 mm

Stress 2252639 psi

Tebal Cone 48018 mm

Stress 2255278 psi

Note diambil tebal shell head dan cone

Menentukan Berat

Berat Head

Material yg dipakai

Densitas

r Uari-jari vessel)

diambil6 mm

diambil6mm

diambll6 mm

=6 mm

=stell SA 56 grade 70

=7860 kgm3

= 21 inch = 05334 m

52

luas setengah bola 1 79 m2

tebal head =6 mm = 0006 m

volume setengah bola = 001

Berat Head = 8426 kg

Berat Shell

Material yg dipakai stell SA grade 70

Densitas 7860 kgm3

Luas Selubung (keliling v x panjang vessel)

Luas Selubung == 2103

Tebal shell = 6 mm = 0006 m

volume selubung shell 013 m3

berat shell = 991 kg

Material yg dipakai = stell SA 56 grade

Densitas 7860 kgm3

Tebal cone == 6 mm == 0006 m

Dari perhitungan volume cone didapat

volume cone == 0083 m3

Berat Cone == 1 kg

total berat = 172807 kg

Balance of material No Komponen I Unit Quantfty 00 (Inch) PanJa m tina In tellllllmm) Note 1 Head alas pes 1 105 6 Tipe ellipsoidal 2 Slltnder shell pes 1 42 62769 6

3 Conebawah pes 1 105 6 4 PI pe Inlet dan outlet 14 0375 In 5 Noezle steam Inlet - Pipe pes 1 14 0375 In tlpe lOST

- Range pes 1 23 2121n 6 Nozzle steam outlet Pipe pes 1 14 0375 In dlpakal class 300 tlpe slip on

- Flange pes 1 23 2121n 7 Underflow discharge - Pipe pes 1 14 0375 In

- Range pes 1 23 2121n

8 iScreen pes 9 Ufting lug pes 10 Support pes 1m

11 Man Hole I pes 1

53

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 16: Design Separator Indo

stress pada shell

c Tebal Cone

t= 4cosa(SE+OAP)

stress pada cone

PRm(j = x

2tCDSQ

Data

P operasional 7 bar 10150 psi

P desain 131950 psi

(P desain 13 P operasi) Ref Ludwig vol I p 36

Material yg dipakai SA 6 grade 70

S 22500

E 1 (Full radiography)

cos 30 0866

Perhitungan

51

Dlmensl Vessel Diameter plpa (steam ortlEt) Inch

10 12 13 14

Diameter Vessel Inch 30 36 39 42

m 0762 09144 09906 10668

Panjang Vessel m 123026 85435 72797 62769

Volume Vessel m3 56076 56076 56076 56076 stea m velocity ms 442895 307566 262068 225967

LID ratio 161452 93433 73487 58838 Head

Tebal Head Inch 00792 00951 01030 01109 mm 20121 24145 26157 28169

Stress 2498534 2498534 2498534 2498534 Shell

Tebal Shell inch 00439 00527 00571 00615 mm 11159 13390 14506 15622

Stress 2252639 2252639 2252639 2252639

Cone Tebal Cone Inch 00507 00608 00659 00709

mm 12870 15444 16731 18018 Stress 2255278 2255278 2255278 2255278

diambil Pipa steam outlet dg diameter 14 inch

Corrosive allowance =3mm

serlingga

Diameter pipa steam outlet 14 inch

Diameter Vessel 42 inch

10668 m

Panjang Vessel 62769 m

Volume Vessel 56076 m3 Stea m Velocity 225967 rns LID ratio 58838

Tebal Head 58169 mm

Stress 2498534 psi

Tebal Shell 45622 mm

Stress 2252639 psi

Tebal Cone 48018 mm

Stress 2255278 psi

Note diambil tebal shell head dan cone

Menentukan Berat

Berat Head

Material yg dipakai

Densitas

r Uari-jari vessel)

diambil6 mm

diambil6mm

diambll6 mm

=6 mm

=stell SA 56 grade 70

=7860 kgm3

= 21 inch = 05334 m

52

luas setengah bola 1 79 m2

tebal head =6 mm = 0006 m

volume setengah bola = 001

Berat Head = 8426 kg

Berat Shell

Material yg dipakai stell SA grade 70

Densitas 7860 kgm3

Luas Selubung (keliling v x panjang vessel)

Luas Selubung == 2103

Tebal shell = 6 mm = 0006 m

volume selubung shell 013 m3

berat shell = 991 kg

Material yg dipakai = stell SA 56 grade

Densitas 7860 kgm3

Tebal cone == 6 mm == 0006 m

Dari perhitungan volume cone didapat

volume cone == 0083 m3

Berat Cone == 1 kg

total berat = 172807 kg

Balance of material No Komponen I Unit Quantfty 00 (Inch) PanJa m tina In tellllllmm) Note 1 Head alas pes 1 105 6 Tipe ellipsoidal 2 Slltnder shell pes 1 42 62769 6

3 Conebawah pes 1 105 6 4 PI pe Inlet dan outlet 14 0375 In 5 Noezle steam Inlet - Pipe pes 1 14 0375 In tlpe lOST

- Range pes 1 23 2121n 6 Nozzle steam outlet Pipe pes 1 14 0375 In dlpakal class 300 tlpe slip on

- Flange pes 1 23 2121n 7 Underflow discharge - Pipe pes 1 14 0375 In

- Range pes 1 23 2121n

8 iScreen pes 9 Ufting lug pes 10 Support pes 1m

11 Man Hole I pes 1

53

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 17: Design Separator Indo

Dlmensl Vessel Diameter plpa (steam ortlEt) Inch

10 12 13 14

Diameter Vessel Inch 30 36 39 42

m 0762 09144 09906 10668

Panjang Vessel m 123026 85435 72797 62769

Volume Vessel m3 56076 56076 56076 56076 stea m velocity ms 442895 307566 262068 225967

LID ratio 161452 93433 73487 58838 Head

Tebal Head Inch 00792 00951 01030 01109 mm 20121 24145 26157 28169

Stress 2498534 2498534 2498534 2498534 Shell

Tebal Shell inch 00439 00527 00571 00615 mm 11159 13390 14506 15622

Stress 2252639 2252639 2252639 2252639

Cone Tebal Cone Inch 00507 00608 00659 00709

mm 12870 15444 16731 18018 Stress 2255278 2255278 2255278 2255278

diambil Pipa steam outlet dg diameter 14 inch

Corrosive allowance =3mm

serlingga

Diameter pipa steam outlet 14 inch

Diameter Vessel 42 inch

10668 m

Panjang Vessel 62769 m

Volume Vessel 56076 m3 Stea m Velocity 225967 rns LID ratio 58838

Tebal Head 58169 mm

Stress 2498534 psi

Tebal Shell 45622 mm

Stress 2252639 psi

Tebal Cone 48018 mm

Stress 2255278 psi

Note diambil tebal shell head dan cone

Menentukan Berat

Berat Head

Material yg dipakai

Densitas

r Uari-jari vessel)

diambil6 mm

diambil6mm

diambll6 mm

=6 mm

=stell SA 56 grade 70

=7860 kgm3

= 21 inch = 05334 m

52

luas setengah bola 1 79 m2

tebal head =6 mm = 0006 m

volume setengah bola = 001

Berat Head = 8426 kg

Berat Shell

Material yg dipakai stell SA grade 70

Densitas 7860 kgm3

Luas Selubung (keliling v x panjang vessel)

Luas Selubung == 2103

Tebal shell = 6 mm = 0006 m

volume selubung shell 013 m3

berat shell = 991 kg

Material yg dipakai = stell SA 56 grade

Densitas 7860 kgm3

Tebal cone == 6 mm == 0006 m

Dari perhitungan volume cone didapat

volume cone == 0083 m3

Berat Cone == 1 kg

total berat = 172807 kg

Balance of material No Komponen I Unit Quantfty 00 (Inch) PanJa m tina In tellllllmm) Note 1 Head alas pes 1 105 6 Tipe ellipsoidal 2 Slltnder shell pes 1 42 62769 6

3 Conebawah pes 1 105 6 4 PI pe Inlet dan outlet 14 0375 In 5 Noezle steam Inlet - Pipe pes 1 14 0375 In tlpe lOST

- Range pes 1 23 2121n 6 Nozzle steam outlet Pipe pes 1 14 0375 In dlpakal class 300 tlpe slip on

- Flange pes 1 23 2121n 7 Underflow discharge - Pipe pes 1 14 0375 In

- Range pes 1 23 2121n

8 iScreen pes 9 Ufting lug pes 10 Support pes 1m

11 Man Hole I pes 1

53

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 18: Design Separator Indo

luas setengah bola 1 79 m2

tebal head =6 mm = 0006 m

volume setengah bola = 001

Berat Head = 8426 kg

Berat Shell

Material yg dipakai stell SA grade 70

Densitas 7860 kgm3

Luas Selubung (keliling v x panjang vessel)

Luas Selubung == 2103

Tebal shell = 6 mm = 0006 m

volume selubung shell 013 m3

berat shell = 991 kg

Material yg dipakai = stell SA 56 grade

Densitas 7860 kgm3

Tebal cone == 6 mm == 0006 m

Dari perhitungan volume cone didapat

volume cone == 0083 m3

Berat Cone == 1 kg

total berat = 172807 kg

Balance of material No Komponen I Unit Quantfty 00 (Inch) PanJa m tina In tellllllmm) Note 1 Head alas pes 1 105 6 Tipe ellipsoidal 2 Slltnder shell pes 1 42 62769 6

3 Conebawah pes 1 105 6 4 PI pe Inlet dan outlet 14 0375 In 5 Noezle steam Inlet - Pipe pes 1 14 0375 In tlpe lOST

- Range pes 1 23 2121n 6 Nozzle steam outlet Pipe pes 1 14 0375 In dlpakal class 300 tlpe slip on

- Flange pes 1 23 2121n 7 Underflow discharge - Pipe pes 1 14 0375 In

- Range pes 1 23 2121n

8 iScreen pes 9 Ufting lug pes 10 Support pes 1m

11 Man Hole I pes 1

53

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 19: Design Separator Indo

54 EQUIPMENT DESIGN KOMPONEN CONDENSER

Uap dari turbin air pendingin

Laju alir steam total 11 kgs

Laju alir air pendingin 3775 kgs

NCG = 0195 kgs

Temperatur inlet 30 C

Steam 1145 kgs

Tekanan = 01 bar a

Temperatur 4579 C

Temperatur outlet =45 C

a Air leakage allowance for turbine table 1)

Max steam yang dikondensasikan 78905 kgs 6262375 Ibjam

Air leakage allowance 35 Ibfjam udara kering

000441 kgs

b Air leakage allowance for process service (HEI grafik 5)

Tekanan condenser = 015 bar a 443 inHg

Volume sistem 165908 cuff

Air leakage allowance 271 Ibjam udara kering

= 000342 kgs

c Udara yang dilepas oleh condensing water (HE I grafik 6)

Temperatur inlet condensing water = 30degC = 86 F

Laju alir condensing water = 2825 kgs

Asumsi massa jenis air kgm3

Maka debit condensing water = 028374 m3s

= 749549 gals

= 449729 gpm

Berdasarkan grafik 6

Udara yang dilepas pendingin 1015 Ibjam udara kering1000 gpm

condensing water

54

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 20: Design Separator Indo

Total udara yang dilepas air =456 Ibjam udara kering

= 0005744 kgs

d Uap air dalam NCG outlet (HEI Standard hal 5-12)

NCG dari sumber uap = 01365 kgs

=10830151bjam

Total NCG =119071bjam

Asumsi NCG terdiri dari

C02 = 1083 Ibjam = 2461 Ibmol

Udara = 10771bjam = 37341bmol

= 283481bmol

BM CO2 =44

BM Udara = 2884

BM NCG =42

Asumsi temperature NCG keluar condenser 5F di atas temperature air

pendingin inlet =91 F =328 C

Berdasarkan grafik 7 HEI untuk Tcamp = 91 F tekanan = 4429 inHg

Maka Ib uapllb udara kering = 031

Total uap air bersama NCG =36912 Ibjam

=004651 kgIs

Neraca Massa dan Energi

Asumsi Temperatur udara lingkungan =28degC

No Kondlsl Flow rate (kgls) TemperaturJdeg C) Tekanan DHv Cp

In Out In Out (bar a) kJlkg kJIkgC 1 Saturated steam dan turbln 78905 7524 o 15 2358 41844 2 NCG dari sumber (CO2) 01365 01365 7524 32 778 039 08937 3 Udara kebocoran turbin 00044 00044 28 32 778 1 10056 4 Udara kebocoran dan proses 00034 00034 28 32778 1 10056 5 Udara dilepas air pendingin 00057 00057 30 32 778 1 10056 6 Air pendingin masuk 282 5 30 1 41844 7 Uap keluar bersama NeG 004651 32778 09085 8 Kondensat + air gtendingin keluar 290344 46 584 41844

Total 290541 290541 NCG keluar kondenser 09085

Jumiah panas masuk = Jumlah panas keluar =

388320 kJls 388320 kJs

Secara skemats data di atas dapat disusun menjadi gambar berikut

55

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 21: Design Separator Indo

Uap dan Turbin Air Penlingi n dart CT Laju allr steam to LaJu allr air pendlngln 2825 kgs

NCG Temperatur Inlet 30 llC Steam

Udara Inftltrall dart turbin

dart proses dari air penlingin

Temperatur

tal 8027 kgs 01385 kgls 78905 kgls

anTekan Temperatur 7524 11C

00136 kgI 00044 kgls 00034 kgs 00057 kgls

015 bara

IIgt

i 28 OC NCG ke jet ejector

LSiIu allr total 01965 kgs uap 00485 kgs

udara 01500 kgs

Temperatur 3278C

Kondensat LSilu aUr 29034 kgI

Temperatur 4658 OC

Massa jenis air pendingin 995647 kgm3

Q air pendingin 0283735 m3s

1702411 litermenit

Jumlah spray nosel yang akan digunakan 7 unit

Q tiap nosel litermenit 642 GPM

Pin 05 bar 725 psi

Digunakan nozzle tipe 8 TJJX 5000 S316

Q litermenit pada 05 bar

700 GPM

Mean diameter 3200 micron

Sudut 85 deg

Kecepatan Spray (Kakac p613)

DP 725 psi 50000 Pa

Density 995647 kgm3

Asumsi K 08

U1 (2DPrhol)1I05

56

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 22: Design Separator Indo

= 1002184 mls

Holding Time

(Tout - Tin)(Tsat - Tin) = 0366585

Density = 995647 kgm3

Cp = 4184374 JkgK

k = 06172

DvO5 = 00032

SMD droplet = 0002560 m

hdk = 2189

h = 5278578 Wm2K

tc = 0105172 s

Tinggi zone kontak minimal yang diperlukan

A =9 =98 mls2

S efektif =Vot +12 =1108216 m

Toleransi =10

S req = 1219 m

Tg =328 C =3058 K

R =8314 m3PamolK

BM rata2 =42 grmol

P =015 bar a =15000 Pa

V = 01695 m3mol

=4035 m3kg

Densitas = 0247 kg1m3

Diasumsikan =viskositas C02 karena dominan

Viskositas = 1522E-05 Pas

Viskositas kinematik =614E-05 m 2s

u2 = 811

L = 0863 m

Dari hasil metode perhitungan di atas disimpulkan untuk keamanan disain tinggi

minimal zone kontak adalah 15 m

Dimensi nosel uap inlet condenser

57

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 23: Design Separator Indo

Kondisi uap inlet

Laju alir

P

T

8027 kgs

015 bar a 15000 Pa

752 C 34839 K

Perhitungan massa jenis uap (asumsi 100 uap dan gas sebagai gas ideal)

R

BM air

V

Massa jenis uap

Debit uap inlet condenser (0)

Tekanan suction (039 bar)

Maximum inlet velocity at vapor inlet

Rekomendasi HEI v2 rho

v

Luas penampang yang diperlukan

Diameter pipa

Dipilih pipa nominal size

00

Tebal

10

A

V

Laju alir NCG

Dipilih pressure drop

8314 JKmol

18 grmol

0193 m3mol 1073 m3kg

00932 kgm3 00058 Ibrnlcuft

8611 m3s

443 inHg

260 ftldet

400

2621738 ftldet 7991 rnldet

1077608

1171347 m 4611602 in

48 in

=48 in

0375 in 9525 mm

= in 120015 mm 1 m

=1131256 m2

7612096 rnldet =2497407 ftldet

0393 kgs 311967 Ibrnljam

3 100 ft pipe

Berdasarkan grafik gr12 HEI diperoleh Diameter Pipa 12 in

Dipilih pipa dengan Nominal 12 in SchAO

00 =1 =32585 mm

Thickness 0375 in 9525 mm

00 12 in 3048 mm

58

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 24: Design Separator Indo

Perhitungan Diameter Nose Kondensat

Laju alir kondensat = 29034 kgs

Kecepatan yang direkomendasikan oleh referensi ( Ludwig Vol 1 p85 )

1 sId 5 fps untuk pump suction lines

Dipilih kecepatan =3 fps =09144 mls

Massa jenis Kondensat = 995647 kgm3

Debit ( Q ) Kondensat = 0291613 m3s

Luas penampang pipa diperlukan = 0318912 m2

Diameter pipa diperlukan =0637222 m =2508748

Dipilih Pipa nominal

size =24 in

00 =24 in

Tebal =0687 in =174498 mm

10 =226in =5747 mm =057 m

A = 0259402 m2

v = 112 mls = 369 ftls

Dasar kondenser berbentuk cone dengan ID besar =28 m dan ID keci = 05747 m

Jika ditentukan Panjang Selubung Cone = 3 m

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm ( tebal dari 3 sId 12 mm )

Diameter besar = 28 m

Diameter kecil = 0575 m

Tinggi t1 = 2786 m

Tinggi cone kecil t2 = 0718 m

Tinggi total t1 + t2 = 3504 m

Volume cone besar = 13 ttotal A alas =7191985 m3

Volume cone kecil =13 t2 Aalas = 0062148 m3

Vol cone condenser (Vcone besar - Vcone kecil) = 7 13 m3

Volume kondensat yang harus ditampung =17497 m 3

Kekurangan Vol Hotwell = 10367 m 3

Tinggi Hotwell pada tabung condenser = 1683627 m

59

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 25: Design Separator Indo

2800 mm

Perhitungan Panjang Silinder Kondenser yang diperlukan dan Oaya Tampung

Hotwell

Head atas menggunakan head rd =diadengan tebal 10 mm

Untuk D =2800 =110 in maka ICR = 1882 in =478 mm

SF =100 mm

Panjang keliling silinder shell =8796459 m

Tinggi ruang Spray nozzle =1191 mm

Tinggi bag head yang masuk ke ruang spray nosel = 442 mm

Tinggi silinder untuk ruang nosel = 749

Tinggi ruang kotak =1500 mm

Tinggi Hotwell pada silinder = 1684 mm

Jika digunakan pelat ukuran 3000 mm x 1500 mm (tebal dari 3 sId 12rnm )

Maka diperlukan 3 sheet kesamping ( panjang total 3x 3000mm =9000 mm )

Dan 3 sheet ke bawah ( 3 x 1500 mm = 4500 mm )

Tinggi silinder yang tersedia = 4500 mm

Tinggi untuk Hotwell yang tersedia = 1068 mm

Volume kondensat yg dapat ditampung di hotwell bagian silinder = 6573935 m3

Total volume hotwell tersedia =1370377 m3

Jumlah tersebut mencukupi untuk = 4699294 detik operasi atau menit operasi

60

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 26: Design Separator Indo

Gambar skematis direct contact condenser

Coveloge 7 unit Nozzle

r-----~f===l===+------3 0

I 7jS

f----lt-80 [----i

0~=-=E==tlt 0 L-_-- I

lOll 189

I ~ L-----t-t--tshy

61

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 27: Design Separator Indo

55 EQUIPMENT DESIGNJET EJECTOR

P03 dihitung dari rumus P03 = Pint=sqrt(PatmP2)P2

Patm = 1 bar

P2 = 039 bar

P03 = sqrt(1039)039

P03 = 160039

P03 = 06245 bar

POb = 039 bar

Max compression ratio = 06245039 = 16

Expansion ratio poJP oa

POb = 039 bar

Poa = 65 bar

poJPoa = 03965 = 006

Dengan menggunakan grafik pada Garnbar 10-102 (Perry ih Ed) diperoleh Area

ratio = A2At = 25 dan

Entrainment ratio WrNVa = 125

Entrainment ratio yang dikoreksi dihitung dengan persamaan

WNJa = WbNJasqrt(ToaMbfTobMa)

WNJa = 12517287

WNJa = 216

W=Wa216

Kebutuhan motive steam Wa = W2 16

W=Wb= Laju alir massa suction fluid = 01635 kgs

Kebutuhan motive steam Wa = 01635216 = 008 kgs

Dengan menggunakan nilai WNJa = 216 dan menggunakan grafik pada Gambar

10-102 diperoleh area ratio koreksi A2At = 37

Perhitungan Luas Penampang Leher Nozzle At

Kecepatan motive steam dihitung dengan menggunakan asumsi Mach Number

M=Vc=1 aliran critical atau sonic V=c= sqrt(kRTMw) di mana k = 14 R= 8314

JlkgmolK T=435 Mw = 18

c = 5303681 mls

Volume spesifik motive steam pada kondisi jenuh tekanan 65 bara = 0292 m3lkg

62

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 28: Design Separator Indo

Laju alir massa motive steam = 008 kgs

Laju alir volume motive steam =0080292 m3s 0022 m3s

Keeepatan motive steam =530 mls

Luas penampang leher nozzle = Laju alir volume motive steamlkeeepatan motive

steam 0022530=042 em2

Dari grafik telah diperoleh A2At 37 2At I =deg42 em

Dt =073 em

A2 37042 em2 1542 em2

02 443 em

At Luas penampang leher nozzle

Dt Diameter leher nozzle

A2 Luas penampang constant area mixing section (diffuser throat)

02 Diameter constant area mixing section (diffuser throat)

63

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 29: Design Separator Indo

BAB 6 KESIMPULAN DAN SARAN

61 KESIMPULAN

a Percepatan pemanfaatan potensi sumber panas bumi di Indonesia yang

sangat besar ini dapat dilakukan melalui penerapan PLTP skala kecil

dimana seluruh proses engineering design sistem pembangkit equipment

design komponen-komponen utama pembangkit dilakukan oleh BPPT

sedangkan manufaktur komponen-komponennya dapat dilakukan oleh

industri di dalam negeri dalam rangka membina kemandirian industri

nasional di bidang ketenagalistrikan

b Lapangan-Iapangan panas bumi di Indonesia seperti Sibayak Lahendong

dan Wayang Windu mempunyai sumur produksi skala kecil dengan

kapasitas kurang dari 10 MW yang dapat dimanfaatkan sebagai sumber

produksi uap untuk PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW

c Engineering design sistem PLTP tipe turbin kondensasi 5 MW dan

equipment design komponen-komponen utamanya telah dilakukan

berdasarkan sumber panas bumi dengan karakteristik fluida 2 fasa yang

sangat banyak terdapat di lapangan panas bumi di Indonesia Dari

peke~aan engineering design telah dihasilkan 1 gambar PFD 14 gambar

PampID dan 3 gambar komponen PLTP

62 SARAN

a Sebagai tindak lanjut pekerjaan rancang bangun PLTP tipe turbin

kondensasi 5 MW perlu dilakukan pekerjaan detailed engineering design

dan equipment design komponen terpenting PLTP yaitu turbin dan

generator sehingga PLTP 5 MW ini dapat dibangun dan diwujudkan

sebagai pilot plant yang akan menjadi produk PLTP dalam negeri dengan

TKDN yang sangat tinggi Pilot plant ini sangat diperlukan untuk

64

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 30: Design Separator Indo

rv~QQ pengguna seperti PT PLN bahwa industri nasional

mampu membangun

b ukung kemandirian industri nasional perlu

dikeluarkan peraturan yang dapat memberikan insentif bagi industri di

dalam negeri misalnya keringanan bea masuk bahan baku yang

digunakan untuk pembuatan komponen-komponen PLTP

c Kebijakan tentang listrik dari sumber energi panas bumi yang

saat ini adalah cllmiddotrnc~n NO32 tahun 2010 dimana harga tertinggi

yang telah ditetapkan 97 sen dolar Amerika per kWh Supaya QUCUQI

PLTP skala ked I dapat rnllnn dengan ekonomis Pemerintah perlu

mengeluarkan peraturan harga listrik dan PLTP skala kedl

dengan harga yang lebih tinggi memasukkan ketentuan besaran

TKDN yang harus al~mal industn mengembangkan energi panas

bumi dengan PL TP skala

65

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 31: Design Separator Indo

DAFTAR PUSTAKA

Laporan Akhir Penyusunan System Design Pilot Plant Pembangkit Listrik Tenaga

Panas Bumi Siklus biner - BPPT 2008

NAW PLTP Mini BPPT Berhasil Diuji Coba Harian Kompas Senin 17 November

2008

R DiPlppo Geothermal Power Plants Principles Applications Case Studies and

Environmental Impact Elsevier 2007

Yunus A Cengel amp Afshin J Ghajar Heat and Mass Transfer Fundamentals and

Applications 4th Edition McGraw-Hili ScienceEngineeringMath February

222010

Yogesh Jaluria Design and Optimization of Thermal System 2nd Edition CRC

Press 2008

Karl Jousten Handbook of Vacuum Technology Wiley-VCH Verlag GmBH amp Co

KgaA 2008

Paola Bombarda amp Ennio Macchi Optimum Cycles for Geothermal Power Plants

Proceedings World Geothermal Congress 1995 Florence-Italy 18-21 May

1995

Taufan Surana dan Widyawati Penerapan Teknologi Combined Cycle pada

Pembangkit Tenaga Listrik Panas Bumi untuk Pemanfaatan Sumur LHD-5

Konferensi ESDAL97 PKA-BPPT 11-12 Maret 1997

66

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 32: Design Separator Indo

LAMPIRAN

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 33: Design Separator Indo

PERHITUNGAN HEAT AND MASS BALANCE DENGAN MENGGUNAKAN PROGRAM EES (ENGINEERING EQUA TION SOLVER)

function Ifmass(pqr)

If (p gt q) Then

a = r

a = p r

Ifmass = a

End Ifmass

function Ifdem(xyz)

If (x gt y) Then

b = z

b = x z

Ifdem = b

End Ifdem

function lfinject(def)

If (d gt e) Then

c = 0

c = (1 - d) f

lfinject = c

End lfinject

mS3 = Ifmass (X3 1 mS2 )

mSS = Ifdem (Xs 1 mS3 )

m12 = Ifinject ( Xs 1 mS3 )I

P1 = 12

h1 = h ( Steam P =P 1 I X=1 )

T1 = T ( Steam P =P 1 I X=1 )

Fraksisteam = 099

Flowrate = 50

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 34: Design Separator Indo

mS1 =

S1 =

T2 =

OP1 =

=P2

hf2 =

hg2 =

X2 ==

mS2 =

OP2 =

=

hf3 ==

hg3

h3 =

x3 =

S3 ==

=

OP3 =

=

=

h5 =

hf5 =

h =

aFlowrate Fraksisteam

S ( Steam P = P1 x = 1 )

T ( Steam P = P 2 X = 1 ) I

P1 - oP1

h ( Steam P = P2 x= a ) I

h (Steam P=P2 X= 1 )

h1 - hf2

hg2 - hf2

mS1

05

P2 - OP2

h (Steam P=P3 x= 0)

h (Steam P==P3 x=1)

h1

h3 - hf3 ---- shyhg3 - hf3

S (Steam P==P3 x= 1 )

T (Steam P==P3 x= 1 )

05

T ( Steam I P = P 5 X = 1 )

P3 - OP3

h3

h ( Steam P = P5 x= a ) I

h ( Steam bull P = P5 bull X = 1 )

kgs

tonlhr

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 35: Design Separator Indo

mss mS6 + ms

T6 = T (Steam P=P6 x= 1 )

Sg6 = S (

h = h ( Steam I P X = 1 )

P 7 = 01

T7 = T(SteamP= h=h7 )

5f7 = s ( Steam p P7 x= 0 )

5 97 S ( Steam P P 7 X = 1 )

5 - 5f7

s - Sf7

hf7 = h ( Steam P = P7 X 0 )

hg7 h (Steam P=P7 x= 1 )

h7i hf7 + X7i (h hf7)

W mS6 (hg6 - h7i) llturbin

llturbin = tvfN

0001Wturbin W kW

W

h 7 - hf7 = ---- shyh - hf7

Wetness = 1 - X7ac

30

hci h (Water T=Tci x 0)

Ts

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 36: Design Separator Indo

ha = h(WaterT=Tax=O)

Pa = 1

= 0001 kW

8Pa = 05

Paa = Pa + 8Pa

Taa = Ta + 8Pa

v88 = v(SteamP=PaaT=Taa )

11 pump = 065

Tinggihead = 12

Tinggihead ( mS 6 + mew + mcwintcd + mSejector + m cwaftcd) 980665 1000

(Paa - Ps ) middot 100000 Nbmar2 I] Imow + m cWintcd + ms ejector ) 1068 10 001 kWW 1 + Phead T]pump

Pcp

Pew = 2

mew = mS6 [ h7 ha l ha - hei

Aw = p ( Water T = Tei P =Pew )

mewtot = mew + mewinted + mewafted

m eWtot m3hour volewtot = 3600

m3sAw

totHead = 25

11 motor = 095

m13 = mS6 + mSejector - (000085 18 (mew + mewinted + mcwafted) (T8 - Tel))

totHead Piwp = m iw 980665

11 pump 11 motor 1000

Patmosferik = 1

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 37: Design Separator Indo

Tapproach = 3

NCG = 0017

mwg = 44

mwa = 29

mNCG = NCG mS6

ma = 005

entg = 119

entv = 11

Tgas 1 = Tci + Tapproach

Ppv1 = P ( Steam I T =Tgas1 I x= 1 )

vg1 = v (Steam P=Ppv1 X= 1)

Ppga1 = P7 - Ppv1

3 mNCG + ~ TgaS1 + 27315 )] 10 x 10-6 - shyVol1 = 8314472 m cm 3 I[ ( mwg mwa j ( Ppga1

Vol1 mv1 =

vg1

mNCG mv1 stg1 = + -- + ma

entg entv

Patmosf erik Pint = P7

P7

Pint gcr1 = - shy

P7

P6ser1 =

P7

U1 = 08

stg1ms1stg =

U1

Tcond = 45

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 38: Design Separator Indo

h cond h ( Water T x 0 )

2

hsteam1 h ( Steam T x 1 )

Qintcd ms1 ( h steam1 hcond )

h steam 1 - h cond 1 m cWintcd ms 1 stg hcond - hci

3T ineo

m NCGextra ms NeG

mNCG2 mNCG + m

= Tci +

Ppv2 P ( Steam T x 1 )

vg2 V ( m p Ppv2 x 1 )

Pint Ppv2

3+ 27315 rn(rnNCG2 rna --- + 8314472 10 x 10-6 Vol2

Ppga2 rnwg rnwa

Vol2 m

vg2

mNCG2 mv2 stg2 ---+ --+ ma

entv

P atmosf erik gcr2

Pint

Pint

U2 03

ms2stg U2

ms ms 1 stg + ms2stg

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 39: Design Separator Indo

= 2

h steam2 = h ( Steam T =Teject2 X = 1 )

Qaftcd = ms2stgmiddot (hsteam2 - hcond )

_h_s_te_am_2___h cond 1 m cWaftcd = ms2stg

h cond hci

11 generator = 095

llmekanik = 099

Pparasitic Pcp + PiP=

=Pturbinnet Wturbin 1000

=SPout mss

1000

SPout

MN 0001Q ev = ( (mss + mSejector ) ( h 1 - h 8raquo

kW

T lingk = 30

Plingk 1

Slingk = S ( Air T =Tlingk P = Plingk )

T wet bulb = 25

exergy = h 1 - (Tlingk T wet bulb ) 8 s

1000 11NTE = Pturbinnet ( + 100

ms 6 ms ejector ) exergy

P generator = P turbin net 11 generator 11mekanik (1 - NeG 00059)

P aux 01 P generator

=

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn

Page 40: Design Separator Indo

1NTE = 1629 [00]

NeG = 0017

Wetness = 01362

P5 =65

mS5 =12A7

Ps =

mS6=11A5 Flowrate =50 [tonlhr]

T7=4579

P7 = 2877 [kgs]

P1 =12 P2 =75

h1 =2784

mS1 = 12A7

65

Ts = 162

01

Pa =1

Ts = 45 =818[kW]

CcdlngPuTlp

mlw=2B77 [kgs]

CcrQNPcrdruTlP

m12 = 0

Piwp = 1142 [kW]w

CCIIctlnsapnd

fhlrlecDCIIwn