• Tidak ada hasil yang ditemukan

ANALISIS DAN PERHITUNGAN BEBAN SISTEM PENDINGIN TIPE PLAT (PRE) REAKTOR KARTINI PADA DAYA250 kw

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

Membagikan "ANALISIS DAN PERHITUNGAN BEBAN SISTEM PENDINGIN TIPE PLAT (PRE) REAKTOR KARTINI PADA DAYA250 kw"

Copied!
6
0
0

Teks penuh

(1)

ANALISIS

DAN

PERHITUNGAN

BEBAN

SISTEM

PENDINGIN TIPE PLAT (PRE) REAKTOR KARTINI PADA

DAYA250 kW

Suyam~o, Maksum Ischaq, Soeleman

Pusal Penelilian dan Pengembangan Teknologi Maju Yogyakarla

ABSTRAK

ANALISIS DAN PERHITUNGAN BEBAN SISTEM PENDINGIN TIPE PLAT (PHE) REAKTOR KARTINI PADA DA YA 250 klV Dalam rangka peningkatan daya reaktor dari 100 kW menjadi 250 k~ telah dilakukan analisis perhifungan beban sistem pendingin tipe plat (P HE). Perhitungan didasarkan pada kondisi dan kinerja PHE saat ini dan suhu ATR maksimum yang diijinkan T11 = 41°C Kinerja PHE dapat diketahui dengan mengoperasikan reaktor pada daya 100 kll/sampai kondisi tunak. Dari beberapa kali pengtljian PHE yang dilakltkan di mana reaktor dioperasikan pada daya 100 kW selama 6 jam atau lebih pada kondisi tunak, diketahui bahwa suhu air pendingin rata-rata.. T11 = 37 °C, T 01 = 33,71 °C, T/1 = 28,84 °C dan Tnl = 29,64 °C. sehingga efektivitas PHE c = 0.394. Untuk menganalisis beban pendinginan PHE pada daya 250 kfV diesfimasikan suhu air pendingin sekunder masuk ke PHE T/1 = 28,84 °C. Dari perhitungan diperoleh debit pompa primer 196,4 gpm dengan daya 13 kW dan diameter pipa 3 inchi. Sedangkan debit pompa sekunder 254.4 gpm dengan daya 17.34 kW dan diameter pipa 4 inchi. SelDin itu juga diperoleh suhu air pendingin primer dan sekunder keluar dari PHE masing-masing T 01 = 36,13 °c dan

T"l = 32, 4°C.

ABSTRACT

ANALYSIS AND DETERMINATION OF PUTE HEAT EXCHANGER'S (PHE) COOLING LOAD OF KARTINI REAKTOR BASED ON 250 KW OPERATION. On behalf of increasing reactor power from 100 kW to 250 kW have been carried out the analysis and determination of the Plate type Heat Exchanger's (PHE) cooling load. The analysis was carried out based on the present PHE's performances and the maximum water temperature allowed i.e T" = 41°C. From the experiment where reaktor operated at 100 kW for 6 hours or more at the steady state condition. was known that temperature of cooling water are.. Tll = 37 °C, T 01 = 33,71 DC, T12 -28,84 °C and T 02 = 29,64 °C, so that PHE's efectivity is I: = 0,394. To analyse PHE's cooling load at 250 kWwas estimated secondary input water temperature T'l: 28,64 DC. The result shown that at reactor power level of 250 kif' or 215 10' kcal/hr the flux mass of primary pump is 196,4 gpm wich related to pumping power 13 kW and the pipe diameter of 3 inch While for secondary side.. flux .mass is 254,4 gpm. pumping power 17,34 kW and the pipe diameter 4 inch. In this case also known that water temperature out from PHE are TOI = 36, 13°Cfor primary and TO1 = 32,4°Cfor secondary respectively.

PENDAHULUAN

D

alam operasinya pada clara 100 kW, reaktor

Kartini menggunakan alat penukar kalor atau Heat Exchanger (HE) tipe cangkang clan pipa (Shell and Tube Heat Exchanger, STHE) clan HE tipe plat ( Plate Heat Exchanger, PHE), masing-masing mempunyai kapasitas pendinginan desain sebesar 250 kW. Dalam rangka peningkatan clara reaktor daTi 100 kW menjadi 250 kW, harus dilakukan analisis clan perhitungan ulang beban pendinginan terhadap ke dua HE tersebut.

Karena unjuk kerja HE selalu berubah sesuai

dengan waktu pemakaian clan pengotoran yang

terjadi, maka langkah awal yang harus dilakukan adalah menganalisis unjuk kerja HE saat ini. Analisis clan perhitungan tersebut barn dapat dilakukan terhadap PHE, sedangkan untuk STHE akan dilakukan pada tahun 2000.

Untuk lebih menjamin keakuratan hasil analisis, sebelumnya dilakukan kalibrasi flow meter pimer maupun sekunder. Disamping itu suhu air tangki reaktor (A TR) maksimum yang diijinkan juga ditentukan sesuai dengan persyaratan yaitu

sebesar 41°C.

Untuk menganalisis beban pendinginan pacta 250 kW, diasumsikan bahwa suhu air pendingin

sekunder masuk ke PHE sarna dengan yang diperoleh dati pengujian PHE pacta daya 100 kW dalam kondisi tunak.

Pacta makalah ini juga dibahas rencana perubahan dan penaikan debit, daya pompa dan diameter pipa baik untuk primer maupun sekunder hila reaktor dioperasikan pacta daya 250 kW.

n_,- -',-,

(2)

DASARTEORI

Pada umumnya evaluasi unjuk kerja suatu PHE yang sudah lama dipakai, ditujukan untuk mengetahui efektivitas c, kemampuannya dalam memindahkan panas NTU (Number of Transfer Unit) dan koefisien perpindahan panas U. Besaran-besaran tersebut dapat dihitung hila diketahui besamya suhu masuk dan keluar PHE baik untuk sisi primer maupun sekunder, di mana efektivitas PHE £ adalah

Dimana :

BHP : Break Horse Power atau daya pompa (HP) G : debit air pendingin (m/dt)

y: beratjenis air pendingin (kg/mJ) H : PHEad loss atau rugi ketinggian (m) 11 : efisiensi motor pompa

Sedangkan besarnya ukuran pipa dapat ditentukan dari debitnya

E = (Til- Tou/(Til- Tiv

(1)

Untuk menganalisis beban pendinginan PHE pacta 250 kW digunakan rumus 2 berikut.

QI =:= (MC). (~T1) = (MC). (Ti." Tot>

Q2 = (MC)2 (dTV = (MC)2 (Til- ToV Q3 = E (MC)I (AT) = (MC)I (Til- Ti2)

Q4= A U (LMTD)

(2)

Dimana

Q : panas yang dipindahkan (W)

M : laju aliran air pendindin (kg/dt)

C : kalor jenis air pendingin (kcal/kg °C)

T : suhu air pendingin (oC)

U : koefisien perpindahan kalor (W/m K)

A : luas permukaan perpindahan kalor (m)

LMTD : Logarithmic Mean Temperature

Difference (OC),

(lndek I untuk primer, 2 untuk sekunder, i masuk ke PHE dan 0 keluar dari PH E), dan

(LMTD) = {(Til- ToV -(To2- Tiv}/ln

{(Til- Tov/(To2- Tiv} (3)

Bila reaktor dioperasikan pada daya 250 kW, maka panas lang harus dipindahkan oleh PHE adalah 215 10 kcaVjam dengan asumsi hilang panas ke dinding tangki reaktor dan di pipa diabaikan. Agar kenaikan suhu A TR tersebut masih dalam batas yang diijinkan, maka hal pokok yang harus diperhatikan adalah perubahan laju aliran air pendindin primer maupun sekunder, lihat rumus 2.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Sebelum dilakukan pengujian terhadap PHE lebih dulu dilakukan kalibrasi flow meter dimana hasilnya adalah 01 = 428,77 liter/menit dan 02= 555,5 liter/menit .

Untuk evaluasi PHE, reaktor dioperasikan pada daya 250 kW sampai kondisi tunak yaitu selIma 6 jam.atau lebih sehingga suhu A TR sudah stabil. Kemudian diamati suhu air pendingin masuk dan keluar PHE. Hasilnya ditunjukkan pada tabel I.

Dari data-data suhu pada tabel I, maka besamya efektivitas PHE saat ini dapat dihitung dari

rum us I yaitu £ = (Til" T or)/(Til -Tiv = 0,394

Besamya efektivitas terse but di atas hanya berubah hila kondisi PHE semakin jelek karena terjadi pengotoran yang semakin banyak. Dengan mengambil harga efektivitas & saat ini sebesar 0,394, maka dapat dihitung besamya suhu air pendingin keluar dari PHE T 01, hila reaktor dioperasikan pada daya 250 kW dengan suhu ATR maksimum 41 °c dan suhu air pendingin sekunder masuk ke PHE 28,64 °c. Jadi:

(Til- Tor)/(TI' " Tiv = 0,394 (41 -To 1)/(4 1 -28,64) = 0,394

To' = 36,13 °C

Untuk menghitung besamya suhu air

pendingin sekunder keluar dari PHE di pakai rumus 2, di mana Q. = Q2 atau (MC), (6T,) = (MCh

(6 T V sehingga, °.

(6Tv/(6Tr) = (MC)./(MC)2

(6Tv=(6Tr) {(MC)I/(MC)2}

Dengan mengambil harga perbandingan debit air pendingin primer dan sekunder seperti pacta saat ini, maka (MC)I/(MC)2 = (428,77)/555,5 = 0,772 sehingga (6Tv = (6Tr) {(MC)I/(MCh}=

°

(41- 36,13XO,772) = 3,76 C ° Dan, To2=28,64 +3,76 =32,4 C

Profil suhu air pendingin primer dan

sekunder baik untuk daya 100 kW maupun 250 kW

ditunjukkan pacta gambar 1.

PERENCANAANPOMPA

PHE yang diinstal adalah tipe ENER-CHANGER, jenis plat and frame Heat exchanger, nomor kode ECT-O75-lm dengan kapasitas 250 kW.

Dengan melihat rum us 2 maka jika reaktor

dioperasikan pad a daya 250 KW perlu dilakukan penaikan debit air pendingin. Rumusan untuk menghitung besarnya daya motor pompa dengan

debit tertentu adalah

(3)

Tabell. Suhu air pendingin (OC) pada operasi reaktor 100 kW

lama operas!

~~l

No

Iit

To,

Ti2 To2

38

38

38

36

36

36

37

34

35 35 33 33 32 34

29

29

29

28

28

28

29,5

30

30

30

29

29

29

30,5

12 25 11

6

6

6

48

2

3

4

5

6

7

Rata-2a

37

33,71

28,64

29,64

Dengan melihat instalasi pemipaan saat ini (lihat gambar 2) serta kemungkinan adanya percabangan dan peralatan yang lebih banyak, diperkirakan Head losses pada rumus 2 adalah HI = 59 meter clan H2 = 61 meter sehingga bila diambil efisiensi motor pompa 11 = 0,75, maka daya pompa

adalah "

a. Pompa primer: BHP1 = (G 1YI

HJ!(75. 11) = 1.3 HP

b. Pompa sekunder : BHP1 = (G 2Y2

Hv!(75. 11) = 1. 7,344 HP

Hasi\ analisis beban pendinginan PHE untuk daya 250 kW ditunjukkan pada tabe\ 2.

Dari besar suhu air pendingin maka dapat ditentukan besarnya konstanta air pendingin primer dan sekunder pada daya 250 kW sebagai berikut.

T1r = 38,57 °C T2r= 31,82°C

11 = 992,7 kg/m3 12 = 995,5 kg/m3

C1 = 0,997 kcal/kg °C C2 = 0,997 kcal/kg °c i

Bila reaktor dioperasikan pada daya 250 kW .,

atau 215 103 kcaVjam, 6T1 = 4,87 °c dan 6T2= 3,76 °c, maka dari rumus 2 akan diperoleh debit air pendingin pimer dan sekunder, masing-masing adalah 196,4 gpm dan 254,4 gpm.

Dari "data pipa"(9) dapat ditentukan besarnya diamctcr cfcktif pipa primer dan sckunder yaitu masing-masing 3 inchi dan 4 inchi.

Tabel 2. Hasil analisis beban pendinginan PHE pada daya 250 kW

Untuk pendinginan suhu A TR jika reaktor

dioperasikan pad a daya 250 kW perlu

dilakukan penaikkan debit air pendingin pimer menjadi 196,4 gpm dan debit air pendingin

2.

KESIMPULAN

(4)

sekunder 256,4 gpm

Daya motor pompa yang sesuai untuk keperluan tersebut adalah 13 HP dan 17,344 HP masing-masing untuk primer dan sekunder.

3.

TANYAJAWAB

UCAP AN TERIMA KASIH

Dengan telah selesainya penelitian ini kami

ucapkan terima kasih kepada seluruh star di

Bidang Reaktor atas partisipasi dan bantuannya

dalam pengoperasian reaktor untuk pengamatan suhu PHE.

Syarip

-Berapa efektivitas Berapa efektivitas HE yang

diinginkan untuk operasi 250 kW.

-Apakah bisa dicapai efektivitas HE diats 90%

Suyamto

-Efektivitas

harus setinggi mungkin mendekati

spesifikasi

debit HE.

-Bisa

asal debitnya dinaikkan denganlperlu

perhitungan lebih lanjut.

DAFTARACUAN

I. UTAJA, HERU SUPRAPTO dan HARI

SUDIRJO, Transicn Suhu Dalam Penuknr Panas, Buku Pcnelitian Bahan Mumi dan Instrumentasi Jilid Illnstrumentasi, 1984

2. UTAJA, HERU SUPRAPTO dan HARI

SUDIRJO, Pendingin Primer Untuk Daya Reaktor 250 KWatt, Buku Penelitian Bahan Mumi dan Instrumentasi Jilid II Instrumentasi,

1984

UT AJA, BAMBANG SETIADJI, menentukan Harga Air Reaktor Kartini, Prosiding Prosiding Pertemuan dan Presentasi Ilmiah, Penelitian Dasar Ilmu Pengetahuan daD Teknologi Nuklir , Yogyakarta, 5 -7 Mei 1986

.HTRI DESIGN MANUAL, Desain manual

PHE -Constructional and Operation Manual,

Fotocopy, tanpa pengarang

.SUY AMTO, Analisis dan Evaluasi Unjuk Kerja

Alat Penukar Kalor (APK) Tipe Cangkang daD Pipa, Presentasi Peneliti Muda, Nopember 1994 di PPNY

6. SUY AMTO, SUPRAPTO, Analisis dan

Evaluasi Kinerja Alat Penukar Kalor Tipe Plat Reaktor Kartini, Prosiding Pertemuan daD

Presentasi Ilmiah, Penelitian Dasar Ilmu

Pengetahuan dan Teknologi Nuklir ,

Yogyakarta 8 -10 Juli 1997

7. GENERAL ATOMIC Division of GENERAL

DYNAMIC, 250 KW Triga Mark II Ractor

Mechanical Maintenance and Operating

Manual, Chapter 4.10, Agustus 1962.

8. GENERAL ATOMIC -San Diego, Ca,

Mechanical Spesification Baltimore Aircoil Ener-changer Plate and Frame Heat Exchanger.

9. Flow of Fluids Through Valves, Fittings and

Pipe, By the Engineering Department CRANE,

Technical Paper No. 410, Twenty Fifth

Printing, 1991 Crane Co, Chicago,

USA.

Djati Gunawan

-Untuk meningkatkan debit air langkah yang

dilakukan apakah menaikan tekanan/flow

mohon penjelasan ?

3.

4

5

Suyamto

-Dengan

menaikan flow yang terkait dengan

penaikan daya motor pompa.

-Bila

presure yang dinaikan justru menaikkan

daya motor pompa don friksi aliran pada pipa

menjadi tinggi don tidak ekonomis.

Sudardjo

.Mengapa setiap bulan bergantian STHE dan

PHE jika terus menerus PHE saja, mana yang lebih baik ?

-Berapa efektivitas STHE sekarang? apa sudah

dihitung ?

Suyamto

-Untuk

mengetahui

bahwa ke 2 HE selalu siap

dioperasikan

sebagai redundan. agar umur HE

panjang.

-Efektivitas

HE Plat saat ini 0.394 dihitung

berdasarkan

pengamatan

suhu in-out.

t"""~'/\"It£ ~t"lO

(5)

LAMPIRAN 1

PI-IE dEi"lgal1 d~btt Pr = 11~ 7i!'l C~PM Sk"' 14G7~GGPfv' ru1..33.41 Tu2.: 29.64 PHE dcllgan dcl)l! I-'r=113.:!i~(.;I-'M Sk-,1'1G.i56 GPIA

£*

PHE uell!:lCflllk-!LJil Pr = 1Qfi4 ~PM Sk.: 2;J6,4 GPM 41

""""""'--'

(b) .16.1.1 32.4

Gambar 1. Prom suhu air pendingin reaktor pada daya 100 kW dan 250 kW

~.

...

(6)

LAP

IRAN

2

G) DI 3 0- !! t'J :;-

~

DI Dr

~.

VI,

~

(1) 3 "0 (1) :I a. 5. 10 5'

~

DI

~

A DI

~

2:

I' ~:. I'. n ti

l

l I) I. II :: .") ~1 Gambar 2. lnstalasi sistem pendingin reaktor Kartini

~mm~~~~

.111 r.:\' I I I I I

~

I~ IJ j 'd Id IV ~ ~C: I:;' ~ 0 fJ B (1) \fI

~.

I\)

'm

,~

,~

r:..

c"

"

f.. I, ca 'd 'd t1 ~1 fIj,u~'jfj()

1

~..B

§

M'

~.

I~

IdfiSp.I1~~rb ~ ~ (1) If (,1 '1 U' t"' Ii 11 't! Ib N r~ 1""g!?;,~IlP;

l

ii'

~

~.

~

~

3

.t10 .

f

) I~

~

rl

1 "

.,

.

"

\.

I",

~-~~.

.

'1 ~'I

~

1

:IIff

-""/

I

1-:--1- --I-,

I

~ \ I , I /\ '\'l

\1

"""

'

l-'~

I , ., "J '\:"

~~

-!"\ r

~

-t

'"

.."

,

-"") (, -I rc

t'~---~~~

-:..~

J

I

,

~~

r~-:>

~

, --:

-.~

.-~t

"~I .'

':.

II

"

II

II,

.U~'

~

/

,

I -.t'il~~rti :~~ I

~

--~.

(~

-

--;:-. ..~ ()

r~~.,~

i

,

:~'..""\) II

J

.-

"

\.

,

""

"

'\

"1 'Ii!

-'

ItJ (I) 'I\)

'V VI I.,

((!

Gambar

Tabel 2.  Hasil analisis beban pendinginan PHE pada daya 250 kW
Gambar  1.  Prom suhu  air pendingin  reaktor  pada  daya  100  kW dan  250  kW

Referensi

Dokumen terkait

- Dalam hal hari besar nasional atau keagamaan dimana karyawan pihak pertama harus masuk kerja maka pihak kedua wajib menyediakan kendaraan angkutan bus untuk tetap

Bank Rakyat Indonesia (BBRI) mengincar pertumbuhan dana dari pihak ketiga (DPK) pada 2014 sebesar Rp 25 triliun, meningkat 38,89% dibandingkan dengan proyeksi tahun sebelumnya yang

Sementara risiko sepsis onset dini neonatus yang terpapar demam intrapartum dengan ataupun tanpa disertai ketuban pecah dini meningkat secara bermakna baik pada kelompok berat

cara yang digunakan untuk memperoleh data yang benar sesuai dengan.. kegunaan dan

Berdasarkan hasil pengujian menunjukkan bahwa perusahaan dengan large negative book-tax differences tidak terdapat persistensi laba yang lebih rendah dari perusahaan dengan

Di antara mudharat yang timbul jika seseorang tidak minta izin kepada penghuni rumah adalah bahwa hal itu akan menimbulkan kecurigaan dari tuan rumah, bahkan bisa-bisa

Pelaksanaan: (1) Kecerobohan pekerja di lapangan menyebabkan terjadi kesalahan dalam pelaksana- an sehingga pekerjaan perlu dibongkar atau diperbaiki; (2) Melakukan pekerjaan

Berdasarkan uraian diatas maka perlu dilakukan suatu penelitian tentang pengaruh aliran informasi, aliran material, dan aliran finansial rantai pasok konstruksi terhadap