Preliminary Design Rotor Turbin Radial pada Sistem Siklus Rankine Organik dengan Memanfaatkan Gas Buang Turbin

Abstrak

Abstrak
Siklus Rankine Organik merupakan modifikasi Siklus Rankine Konvensional untuk memanfaatkan sumber panas bertemperatur rendah. Sebuah sistem pembangkit daya memiliki gas buang sistem dengan spesifikasi temperatur sebesar ±496,327°C dan bertekanan ±3638,267 kPa yang mana spesifikasi tersebut tergolong potensial pada sistem Siklus Rankine Organik. Berdasar pada hal tersebut, pada penelitian ini dilakukan studi perancangan preliminary design suatu rotor turbin berdasarkan spesifikasi gas buang tersebut dan dilakukan pengujian dengan memvariasikan fluida kerja yang digunakan dengan pendekatan simulasi Computational Fluid Dynamics untuk mengetahui daya keluaran dan efisiensi yang dihasilkan oleh rotor turbin beserta profil kecepatan aliran fluida dan distribusi tekanan yang terjadi sepanjang permukaan blade. Rotor turbin radial yang dirancang memiliki radius 59,82 mm dengan jumlah blade sebanyak 10 buah. Simulasi Computational Fluid Dynamics dengan variasi fluida kerja uap air, R134a, dan R143a pada kecepatan putaran 25.000 RPM menghasilkan daya keluaran berturut – turut sebesar 314,37 kW, 59,70 kW, 63,00 kW dengan efisiensi berturut – turut sebesar 72,14% ; 63,78% ; 65,00%. Pengamatan terhadap profil kecepatan aliran fluida menunjukkan bahwa terjadi peningkatan kecepatan dari daerah inlet hingga outlet rotor, sementara itu profil distribusi tekanan menunjukkan bahwa terjadi penurunan tekanan dari daerah inlet hingga outlet rotor, yang mengindikasikan bahwa telah terjadi proses ekspansi pada rotor.
Kata kunci : preliminary design, rotor, CFD
Abstract
Organic Rankine Cycle is modification of Conventional Rankine Cycle to utilize low-temperature heat source. A power generation system has exhausting gas system with a temperature of ±496,327°C and a pressure of ±3638,267 kPa which is a potential specification for the Organic Rankine Cycle System. In this research concluded study of preliminary design of turbine rotor study based on the specification of the exhaust gas and the trial was done by varying working fluids with Computational Fluid Dynamics simulation approach to determine the power output and efficiency which was produced by turbine rotor, and fluid flow velocity profile and pressure distribution along the blade surface. With 10 blades and a radius of 59,82 mm the radial turbine rotor was designed. The Computational Fluid Dynamics simulation with variation of working fluids of water vapor, R134a, and R143a at a rotation speed of 25.000 RPM produced power output of 314,37 kW, 59,70 kW, 63,00 kW with efficiency of 72,14% ; 63,78% ; 65,00%. Based on the observation, fluid flow velocity profile shows an increased in speed from inlet to outlet of the rotor. Meanwhile the pressure distribution profile shows that there was decreased in pressure from inlet to outlet of the rotor, which was indicated that there has been an expansion processed in the rotor.
Keywords : preliminary design, rotor, CFD