Cooling Tower Pltp Gn Salak

(1)

COOLING TOWER PEMBANGKIT

LISTRIK TENAGA PANAS BUMI (PLTP)

GUNUNG SALAK

(2)

FLOW DIAGRAM PLTP GUNUNG SALAK

INDONESIA

(3)

Dasar Teori

1. Perhitungan Cooling Tower :

• Persamaan energi :

• Mw3h3 + Ma1ha1 + Mw1hw1 = Mw4h4 + Ma2ha2 + Mw2hw2 [1]) • Keterangan :

• [1]. C.Reynolds,William, C.Perkins,Henry(Alih Bahasa: DR.Ir.Filino Harahap,M.Sc).1989.Termodinamika Teknik.Jakarta: Erlangga: 371.

Mw3 = Laju aliran air masuk cooling tower [ ton/h ] H3 = Enthalpy air masuk cooling tower [ kj/kg ]

Ma1 = Laju aliran udara masuk cooling tower [ ton/h ] Ha1 = Enthalpy udara masuk cooling tower [ kj/kg ]

Mw1 = Laju aliran air ( pavour ) masuk cooling tower [ ton/h ] Hw1 = Enthalpy air ( pavour ) masuk cooling tower [ kj/jg ] Mw4 = Laju aliran air keluar cooling tower [ ton/h ]

H4 = Enthalpy air keluar cooling tower [ kj/kg ]

Ma2 = Laju aliran udara keluar cooling tower [ ton/h ] Ha2 = Enthalpy udara keluar cooling tower [ kj/kg ]

Mw2 = Laju aliran air ( pavour ) keluar cooling tower [ ton/h ] Hw2 = Enthalpy air ( pavour ) keluar cooling tower [ kj/kg ]

(4)

•

Energi masuk = Energi keluar

• Keterangan :

• Mw : Laju aliran air [ ton/h ]

• Ma : Laju aliran udara [ ton/h ]

• h1 : Enthalpy udara masuk cooling tower [ kj/kg ]

• h2 : Enthalpy udara keluar cooling tower [ kj/kg ]

• h3 : Enthalpy air masuk cooling tower [ kj/kg ]

• h4 : Enthalpy air keluar cooling tower [ kj/kg ]

•

[2]. C.Reynolds,William, C.Perkins,Henry(Alih Bahasa: DR.Ir.Filino Harahap,M.Sc).1989.Termodinamika Teknik.Jakarta: Erlangga: 371.

Ma Mw

Mw

(5)

2. Perhitungan Motor Cooling Tower

Untuk daya motor :

P = 1,73 VL .IL.Cos φ [1])

atau :

KW = (3)1/2_{. V. I . Cosφ . E – LL [2])}

• Keterangan :

• V = Tegangan Bus-bar.

• I = Arus yang diterima Motor ( rata-rata untuk 3 phase ).

• Cosφ = Power factor yang diberikan dari pabrik.

• LL = Line losses antara motor dan test point

Untuk daya shaft motor :

• [3] Ir.Fachruddin, MT .2005.(Buku Ajar) Bernoulli,Energy,and Momentum Equations,chapter 11:451.

• [1] Energia s.p.a,Ansaldo . 1997.Cooling Tower Operation and Maintenance Manual. Book C.06.1:19-07

[2]. C.Lister,Eugene ( Alih Bahasa: Ir. Drs. Hanapi Gunawan ).1988.Mesin Dan Rangkaian Listrik.Jakarta: Erlangga: 165.

 _mech,fan = ∆_Émech,fluid

W_shaft,in = mV

2 / 2

(6)

Convertion

Steam table

(7)

-30 -25 -20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 105 110 115 120 125 130 135 140 145 150 155 160 165 170 175 180 DRY BULB TEMPERATURE - °F

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170 180 190 200 210 220 230 240 250 260 270 280 290 300 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 75 80 80 85 85 90 90 95 E N T H A L P Y B T U P E R P O U N D O F D R Y A IR -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 EN TH ALP Y BT U P ER PO UN D O F D RY AIR SA TU RA TIO N T EM PE RA TU RE - ° F -25 -20 -15 -10 -5 0 0 5 5 10 10 15 15 20 20 25 25 30 30 35 35 40 40 45 45 ₅₀ 50 ₅₅ 55 60 60 65 65 70 70 75 75 80 80 85 85 90 90 95 W ET BU LB TE MP_ER AT_UR E - _°F 95 100 10% RELATI VE HUMIDIT Y 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 12 .0 13 .0 14 .0 15 .0 S P_E C IF IC V_O LU_M E ft³_/lb O F D R_Y A IR 16_.0 17 .0 H U M ID IT Y R A T IO G R A IN S O F M O IS T U R E P E R P O U N D O F D R Y A IR PSYCHROMETRIC CHART Sea Level

BAROMETRIC PRESSURE 29.921 inches of Mercury

Linric Company Psychrometric Chart, www.linric.com

.1 .2 .3 .4 .5 .6 .7 .8 .9 1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 V A P O R P R E S S U R E I N C H E S O F M E R C U R Y -40 0 10 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 D E W P O IN T ° F

Psycalculation

(8)

CONTOH DATA

Data-data sebelum up-rating:

Pada Beban 55 MW dengan sudut Fan 9,9°

Cold Water Flow (m2) : 12200 ton/h (12,2 x 106 kg/h) Cold Water Temperature (t2) : 27,7°C

Hot Water Temperature (t1) : 44,2°C Humidity Air Input ( in) ∅ : 40 % Humidity Air Output ( out) ∅ : 80 % Cold Air Temperature (t3) : 26°C Hot Air Temperature (t4) : 36°C Kecepatan Udara ( v ) : 11,69 m/s Arus input Motor : 236 Ampere Tegangan input Motor : 380 Volt

(9)

Pada Beban 58 MW dengan sudut Fan 9,9°

Hot Water Temperature (t1) : 48,2°C Humidity Air Input ( in) ∅ : 55 % Humidity Air Output ( out) ∅ : 85 % Cold Air Temperature (t3) : 26,5°C Hot Air Temperature (t4) : 38°C Kecepatan Udara ( v ) : 11,67 m/s Arus input Motor : 236 Ampere Tegangan input Motor : 380 Volt

(10)

(11)

Pada Beban 60 MW dengan sudut Fan 11,5°

(12)

ANALISA

DATA

Analisa Perhitungan Cooling Tower dengan sudut Fan Blade 9,9° Analisa Perhitungan Cooling Tower dengan sudut Fan Blade 9,9°

Perhitungan pada beban 55 MW :Perhitungan pada beban 55 MW :

• Assumsi:Assumsi:

• Cooling Tower Beroperasi secara tetap.Cooling Tower Beroperasi secara tetap.

• Perpindahan panas dengan udara sekitar diabaikan.Perpindahan panas dengan udara sekitar diabaikan.

• Perubahan energi kinetik dan energi potensial diabaikan.Perubahan energi kinetik dan energi potensial diabaikan. • Tekanan udara sekitar dianggap konstan.Tekanan udara sekitar dianggap konstan.

∅ ∅80% 80% 36 36°°CC 44,2°c ∅ 40% 26°c 12,2 x 106 _kg/h 27,7° C

(13)

•

Dari diagram psikrometrik pada temp.26°C,RH 40% didapat T1WB: 17°CDari diagram psikrometrik pada temp.26°C,RH 40% didapat T1WB: 17°C

•

Maka penghampiran (approach) adalah 27,7 – 17 = 10,7°C, dan Kisaran Maka penghampiran (approach) adalah 27,7 – 17 = 10,7°C, dan Kisaran

(range) adalah 44,2 – 27,7 = 16,5 °C

•

Pada temperatur udara 26°C dan kelembaban 40 % didapat h1 : 48 [ kj/kg ]Pada temperatur udara 26°C dan kelembaban 40 % didapat h1 : 48 [ kj/kg ]

•

Pada temperatur udara 36°C dan kelembaban 80 % didapat h2 : 115 [ kj/kg ] Pada temperatur udara 36°C dan kelembaban 80 % didapat h2 : 115 [ kj/kg ]

•

Pada temperatur air 27,7°C didapat h4 : 116,17[ kj/kg ]Pada temperatur air 27,7°C didapat h4 : 116,17[ kj/kg ]

•

Pada temperatur air 44,2°C didapat h3 : 184,26 [ kj/kg ] Pada temperatur air 44,2°C didapat h3 : 184,26 [ kj/kg ]

•

Berdasarkan rumus :Berdasarkan rumus :

Maka : Maka : Mw Ma ( h3 – h4 ) = ( h2 – h1 ) Mw Ma ( 184,26 - 116,17 ) = ( 115 - 48 ) Mw Ma ( 68,09 ) = ( 67 ) 12200 [ ton/h ] Ma = ( 0,9839 )

(14)

•

Sehingga laju aliran udara: Sehingga laju aliran udara:

•

Ma = 12200 : 0,9839 =12399,6 [ ton /h ]Ma = 12200 : 0,9839 =12399,6 [ ton /h ]

•

= 3444,34 [ kg/s ]= 3444,34 [ kg/s ]

•

Masing-masing cell laju aliran udaranya adalah:Masing-masing cell laju aliran udaranya adalah:

•

m = 3444,34 [ kg/s ] : 4 = 861,08 [ kg/s ]m = 3444,34 [ kg/s ] : 4 = 861,08 [ kg/s ]

•

Volume Flow = 861,08 : 1,0879 = 791,5 [Volume Flow = 861,08 : 1,0879 = 791,5 [m3/sm3/s]]

•

Kecepatan Udara hasil pengukuran keluar Fan Stack (v) = 11,69 [Kecepatan Udara hasil pengukuran keluar Fan Stack (v) = 11,69 [m/sm/s].].

•

Fan Shaft Power:Fan Shaft Power:

•

Eff Fan = 0,51Eff Fan = 0,51

•

W shaft = W shaft = m x vm x v22

•

2 x eff2 x eff

•

= 861,08 x (11,69)= 861,08 x (11,69)22_[_[_kg/s_kg/s_][_][_m/s_m/s_]_]22

•

2 x 0,51 2 x 0,51

(15)

•

Daya Motor:Daya Motor:

•

Dari hasil pencatatan dilapangan didapat, Dari hasil pencatatan dilapangan didapat,

•

Arus Input Motor = 236 [ Arus Input Motor = 236 [ Ampere Ampere ]]

•

Tegangan = 380 [ Tegangan = 380 [ Volt Volt ]]

•

Cos φ = 0,85Cos φ = 0,85

•

Sehingga Daya Motor dapat dihitung dengan Rumus:Sehingga Daya Motor dapat dihitung dengan Rumus:

•

P = V x I x P = V x I x √√3 x Cos φ3 x Cos φ

•

P = 380 x 236 x P = 380 x 236 x √√3 x 0,853 x 0,85

•

PP = 132,03 = 132,03 [[KWKW]]

55 MW / 11,5°

58 MW / 9,9°

60 MW / 11,5°

(16)

Beban

[MW]

Sudut

[°]

udara [ kg/s]

Laju aliran

Daya

shaft

[kw]

Daya

motor

[kw]

Temp.

In

[°C]

Temp.

Out

[°C]

55 9,9

861,08

115,36

132,03

44,2

27,7

58 9,9

864,92

115,48

132,03

48,2

29,5

55 11,5

881,1

121,7

135,95

43,4

26,6

60 11,5

880,42

122,64

135,95

46 27,6

Design

10,1

28 max

132

160 44,1

27,6

Tabel 4.1 Data dan hasil perhitungan Cooling Tower

(17)

Gambar 4.20 Grafik Perbandingan Daya yang dibangkitkan dengan Daya yang digunakan

5000 15.68 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 [ K W ] PERBANDINGAN DAYA

Penambahan Daya Generator Kerugian pada Motor Cooling Tower

(18)

Perbedaan Daya Generator yang dibangkitkan :

∆Pgen = 60000 [ KW ] – 55000 [ KW ] = 5000 [ KW ]

Perbedaan Daya Motor tiap Cell :

∆Pmot = 135,95 – 132,03 = 3,92 [ KW ]

Total perbedaan Daya Motor :

4 x 3,92 [ KW ] = 15,68 [ KW ]

Perbandingan Daya yang dihasilkan dengan Daya yang

digunakan :

15,68

(19)

160 132.03 135.95 0 50 100 150 200 K W

Design Sudut 9,9° Sudut 11,5°

Perbedaan Daya Motor

Daya Motor Cooling Tower

(20)

Kesimpulan

1.Pada sudut Fan Blade yang sama ,laju aliran air sama dan Beban Pembangkitan berbeda maka: 1.Pada sudut Fan Blade yang sama ,laju aliran air sama dan Beban Pembangkitan berbeda maka:

- Beban motor cooling tower sama- Beban motor cooling tower sama

- Laju aliran udara relatif sama- Laju aliran udara relatif sama

- Temperatur air pendingin ( masuk dan keluar ) akan berbeda pada beban yang berbeda- Temperatur air pendingin ( masuk dan keluar ) akan berbeda pada beban yang berbeda

2.Pada sudut Fan Blade yang berbeda,laju aliran air sama maka :2.Pada sudut Fan Blade yang berbeda,laju aliran air sama maka :

- Beban motor cooling tower berbeda- Beban motor cooling tower berbeda

- Laju aliran udara berbeda- Laju aliran udara berbeda

- Temperatur air pendingin ( masuk dan keluar ) akan berbeda - Temperatur air pendingin ( masuk dan keluar ) akan berbeda

3.Dengan merubah sudut Fan Blade dari 9,9° ke 11,5° maka beban motor masih dibawah beban yang 3.Dengan merubah sudut Fan Blade dari 9,9° ke 11,5° maka beban motor masih dibawah beban yang diijinkan, sehingga motor masih bekerja dalam kondisi batas aman.

(21)