Consultancy, Research & Design Consultancy, Research & Design.
Design Separator Indo
-
Upload
rudy423522658 -
Category
Documents
-
view
236 -
download
2
Transcript of 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
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
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
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
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
-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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
= 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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
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
= 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
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