ANALISIS KARAKTERISTIK TERMAL INTERMEDIATE HEAT EXCHANGER PADA RGTT200K

Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir V, 2012 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional

ANALISIS KARAKTERISTIK TERMAL INTERMEDIATE HEAT EXCHANGER PADA RGTT200K Ign. Djoko Irianto Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir (PTRKN) - BATAN Kawasan Puspiptek, Serpong, Tangerang 15310 Telp./Fax: 021-7560912, Email: [email protected]

ABSTRAK ANALISIS KARAKTERISTIK TERMAL INTERMEDIATE HEAT EXCHANGER PADA RGTT200K. RGTT200K adalah Reaktor berpendingin Gas Temperatur Tinggi (RGTT) berdaya termal 200 MW. Reaktor ini berpendingin helium dengan temperatur outlet reaktor 950 oC dan bertekanan 5,0 MPa. Reaktor ini didesain dengan konsep kogenerasi untuk pembangkit listrik, produksi hidrogen dan desalinasi air laut. Sistem konversi energi RGTT200K didesain dalam siklus langsung dimana seluruh komponen utama termasuk Intermediate Heat Exchanger (IHX) berada dalam satu lintasan aliran pendingin. IHX digunakan untuk memindahkan energi termal dari sistem pendingin reaktor ke instalasi produksi gas hidrogen. Untuk mendukung desain IHX, beberapa parameter yang mempengaruhi kinerja IHX antara lain efektivitas, laju perpindahan panas dan karakteristik termal perlu dihitung dan dianalisis. Dalam makalah ini dilakukan perhitungan dan analisis karakteristik termal IHX pada RGTT200K menggunakan paket program komputer ChemCAD. IHX ini didesain bertipe shell and tube dengan modifikasi sisi tube yang dibentuk secara helical. Luas perpindahan panas yang meliputi seluruh tube dalam shell adalah 1448 m 2. Jumlah keseluruhan tube dalam shell adalah 724 dengan diameter luar tube 45 mm dan ketebalan tube 5 mm. Hasil perhitungan karakteristik termal IHX menunjukkan bahwa beda temperatur tertinggi terjadi antara inlet pada sisi shell dan inlet pada sisi tube sebesar 192,8 oC. Perbedaan temperatur yang tinggi ini dapat menyebabkan ketegangan pada material sehingga menimbulkan permasalahan pada kinerja IHX. Kata kunci : RGTT200K, IHX, ChemCAD, karakteristik termal.

ABSTRACT ANALYSIS OF THERMAL CHARACTERISTICS ON INTERMEDIATE HEAT EXCHANGER OF RGTT200K. RGTT200K is High Temperature Gas-cooled Reactor (HTGR) with 200 MW thermal power generation. This reactor employs helium-gas coolant with 5.0 MPa operating pressure and 950 oC outlet temperature. This reactor is designed with cogeneration concept for electrical generation, hydrogen production and sea water desalination. Energy conversion system of RGTT200K is designed in direct cycle in which all major components including the Intermediate Heat Exchanger (IHX) located in a coolant flow path. IHX is used to transfer thermal energy from the reactor coolant system to the installation of hydrogen gas production. To support the design of IHX, several parameters affecting the performance of IHX, among others, the effectiveness, the total rate of heat transfer and thermal characteristics should be calculated and analyzed. In this paper the calculation and analysis of thermal characteristics of IHX in RGTT200K is done by using ChemCAD computer code. The IHX has been designed as shell and tube type with a modification of the helical tube is formed. Area of heat transfer over the whole tube in a shell is 1448 m 2. The total number of tubes in the shell is 724 with the outer tube diameter is 45 mm and the thickness of tube is 5 mm. The calculation results of IHX thermal characteristics shows that the highest temperature difference occurred between the inlet side of the shell and of tube side is equal to 192,8 oC. High temperature difference will cause stress in the material giving rise to problems in the performance of IHX. Keywords: RGTT200K, IHX, CHEMCAD, thermal characteristics.

ISSN 1979-1208

242


1.

PENDAHULUAN

Konsumsi energi untuk keperluan industri, transportasi dan rumah tangga semakin meningkat seiring dengan pertumbuhan perekonomian dewasa ini. Di sisi lain, akibat eksploitasi besar-besaran di berbagai negara penghasil minyak, cadangan minyak bumi dan bahan bakar fosil lainnya semakin menipis. Sementara itu sumber-sumber energi baru dan terbarukan yang telah ada belum cukup untuk memasok kebutuhan energi yang semakin meningkat. Untuk mengantisipasi peningkatan konsumsi energi, perlu terus dipacu usahausaha penelitian dan pengembangan untuk menemukan sumber-sumber energi baru dan terbarukan dan mengoptimalkan sumber-sumber energi yang ada, termasuk opsi pemanfaatan energi nuklir. Pemanfaatan energi nuklir senantiasa dikembangkan selain sebagai pembangkit listrik juga sebagai penyedia energi termal untuk proses industri lainnya. Upaya pengembangan pemanfaatan energi nuklir dipengaruhi oleh kegiatan penelitian dan pengembangan di bidang teknologi reaktor dan sistem konversi energi. Pengembangan sistem konversi energi dilakukan dengan penerapan konsep kogenerasi untuk pembangkit listrik dan produksi gas hidrogen atau aplikasi industri lainnya. Dalam Peraturan Presiden RI Nomor 5 Tahun 2010 tentang Rencana Pembangunan Jangka Menengah Nasional (RPJMN) 2010-2014[1], telah ditetapkan bahwa salah satu keluaran kegiatan litbang nuklir dalam bidang energi adalah penyelesaian desain konseptual sistem konversi energi dan sistem keselamatan reaktor daya maju kogenerasi. Peraturan Presiden RI Nomor 5 Tahun 2010 tersebut ditindak-lanjuti dengan Renstra Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN) tahun 2010-2014 yang menegaskan bahwa keluaran pada tahun 2014 adalah diperolehnya desain konseptual reaktor riset inovatif; desain konseptual reaktor daya maju kogenerasi serta evaluasi teknologi. Salah satu tipe reaktor daya maju yang dikembangkan dalam rangka pemenuhan energi di Indonesia adalah Reaktor berpendingin Gas Temperatur Tinggi (RGTT)[2]. RGTT dipilih karena reaktor ini merupakan konsep reaktor daya maju yang dianggap paling siap untuk diaplikasikan di masa depan khususnya untuk aplikasi sistem kogenerasi. Reaktor ini memiliki keluaran energi termal dengan temperatur yang sangat tinggi sekitar 950 oC sehingga memungkinkan aplikasi sistem kogenerasi untuk pembangkit listrik, produksi gas hidrogen dan untuk proses desalinasi air laut. Dalam rangka pelaksanaan Renstra Badan Tenaga Nuklir Nasional (BATAN) tahun 2010-2014, Pusat Teknologi Reaktor dan Keselamatan Nuklir (PTRKN) – BATAN telah melakukan pengembangan sistem energi nuklir berbasis RGTT dengan konsep kogenerasi yang dikenal dengan nama RGTT200K[2,3]. Konsep kogenerasi RGTT200K ditujukan untuk pembangkit listrik, produksi hidrogen dan proses desalinasi air laut. Sistem konversi energi pada RGTT200K didesain menerapkan siklus langsung dimana turbin sebagai pembangkit daya listrik ditempatkan dalam siklus pendingin primer. RGTT200K ini berpendingin helium dengan temperatur outlet kurang lebih 950 oC dan bertekanan 5,0 MPa[3]. Dalam rangka penyiapan desain konseptual RGTT200K secara lengkap, diperlukan desain konseptual unit reaktor sebagai pembangkit energi termal dan sistem konversi energi RGTT200K. Beberapa komponen utama sistem konversi energi RGTT200K yang menerapkan siklus langsung adalah Intermediate Heat Exchanger (IHX), turbin, kompresor, rekuperator, intercooler, dan unit pemurnian gas helium. IHX merupakan komponen utama dalam sistem konversi energi karena melalui IHX energi termal dipindahkan dari sistem reaktor ke instalasi produksi gas hidrogen. Untuk mendukung penyusunan rancangan IHX secara konseptual, berbagai faktor yang mempengaruhi kinerja IHX terutama IHX untuk temperatur tinggi harus diteliti, dihitung dan dianalisis. Beberapa parameter penting yang mempengaruhi kinerja IHX antara lain efektivitas, laju perpindahan panas total dan

ISSN 1979-1208

243

Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir V, 2012 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional karakteristik termal. Pada penelitian sebelumnya telah dilakukan perhitungan efektivitas IHX menggunakan metode -NTU (Number of Transfer Unit) dan laju perpindahan panas total pada IHX[3]. Dalam makalah ini dilakukan analisis karakteristik termal IHX pada RGTT200K menggunakan paket program komputer ChemCAD[4]. ChemCAD adalah perangkat lunak komputer yang dapat digunakan untuk simulasi perhitungan termodinamika dan rekayasa proses (process engineering). Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh gambaran distribusi temperatur pada IHX untuk kondisi operasi normal. Data distribusi temperatur pada IHX sangat diperlukan dalam proses desain rinci maupun dalam desain material IHX.

2.

METODOLOGI

2.1.

Konfigurasi Sistem Konversi Energi RGTT200K Sistem konversi energi pada RGTT200K didesain dengan konfigurasi siklus langsung dimana semua komponen utama yaitu : intermediate heat exchanger (IHX), turbin gas, rekuperator, precooler, dan kompresor berada dalam satu alur siklus aliran pendingin seperti pada Gambar 1. IHX adalah unit penukar panas yang digunakan sebagai penyedia energi termal untuk proses produksi gas hidrogen. Dalam desain konseptual RGTT200K, sebagai penyedia energi termal untuk proses produksi gas hidrogen, IHX harus mampu menyediakan energi termal dengan temperatur tinggi yaitu sekitar 900 oC. Karena itu IHX dipasang langsung pada outlet reaktor agar memperoleh temperatur tertinggi. IHX untuk RGTT200K didesain dengan tipe shell and tube dengan modifikasi sisi tube yang dibentuk secara helical. Dimensi pada model desain IHX RGTT200K mengacu pada desain IHX untuk GTHTR300C[5]. Precooler yang dipasang pada inlet kompresor selain berfungsi untuk menurunkan temperatur inlet pada kompresor, juga berfungsi untuk menyediakan energi termal pada proses desalinasi.

Gambar 1. Diagram Alir Desain Konseptual Sistem Konversi Energi RGTT200K [2,3] Dalam desain konseptual sistem konversi energi pada RGTT200K seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1, sebagai sumber energi termal adalah reaktor gas temperatur tinggi (RGTT) berdaya 200 MWt dengan temperatur outlet 950 oC dan tekanan outlet 5 MPa. Gas helium sebagai pendingin primer mengalir dari reaktor membawa energi termal melalui intermediate heat exchanger (IHX), turbin gas, rekuperator, precooler, kompresor dan kembali ke reaktor. Instalasi produksi gas hidrogen menerima energi termal dari unit konversi daya kogenerasi melalui IHX. Untuk keperluan produksi gas hidrogen dengan proses daur sulfuriodine diperlukan energi termal dengan temperatur minimal 900 oC. Sedangkan untuk

ISSN 1979-1208

244

Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir V, 2012 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional keperluan instalasi desalinasi air laut mengambil energi termal dari unit konversi daya melalui precooler yang dipasang pada inlet kompresor. 2.2.

Pemodelan Sistem Konversi Energi Menggunakan ChemCAD Diagram alir sistem konversi energi RGTT200K seperti yang ditunjukkan pada Gambar 1 dimodelkan menggunakan paket program komputer ChemCAD pada Gambar 2. Unit reaktor sebagai penyedia energi termal dimodelkan sebagai reaktor Gibbs. Dalam program komputer ChemCAD, reaktor Gibbs digunakan untuk simulasi neraca massa dan neraca energi. Komposisi, produk dan kondisi termal keluaran reaktor dihitung dengan minimisasi energi bebas Gibbs. Fluida kerja untuk sistem konversi energi termasuk unit reaktor dispesifikasikan sebagai gas inert, dalam hal ini gas helium. Sebagai input dalam pemodelan ini yaitu 4 parameter reaktor yang telah ditetapkan yaitu daya reaktor, laju alir massa fluida pendingin, tekanan dan temperatur outlet reaktor. Model IHX ditetapkan tipe shell and tube dengan mengacu pada desain konseptual IHX GTHTR300C [5]. Ukuran dimensi model IHX mengadopsi dimensi IHX pada GTHTR300C. Demikian pula model rekuperator dan model precooler juga memakai pendekatan penukar panas tipe shell and tube. Pressure drop pada sisi shell untuk ketiga penukar panas diasumsikan sebesar 0,04 MPa sedangkan pressure drop pada sisi tube sebesar 0,08 MPa. Model turbin gas dan kompresor dipasang satu poros memakai tipe aksial dengan masing-masing memiliki efisiensi politropik sebesar 0,97. Pressure drop pada reaktor diasumsikan sebesar 0,12 MPa. 8

PBM R 1 2

IHX T 900.0 P 4.92 W 84.1

2

T 950.0 P 5.00 W 120.0

4

Produksi H2

9

T 850.0 P 4.96 W 120.0

3

6

3

T 630.1 P 2.82 W 120.0

T 757.2 P 5.00 W 84.1

4

Com pressor

Turbin

T 123.9 P 5.20 W 120.0

7

6

T 30.0 P 2.70 W 120.0

Recuperator

1

T 629.9 P 5.12 W 120.0

5

Heat Sink

5

T 124.0 P 2.76 W 120.0

Precooler

Gambar 2. Model Sistem Konversi Energi RGTT200K Menggunakan ChemCAD. Gambar 2 menunjukkan pemodelan sistem konversi energi dengan distribusi temperatur dan tekanan hasil perhitungan menggunakan program computer ChemCAD. Model desain konseptual IHX pada RGTT200K mengacu pada desain konseptual IHX GTHTR300C[5] seperti pada Gambar 3. Desain konseptual IHX ini adalah IHX tipe shell and tube dengan modifikasi sisi tube yang dibentuk secara helical. Luas perpindahan panas yang meliputi seluruh tube dalam shell adalah 1448 m2 dengan tinggi keseluruhan IHX adalah 22 m. Tinggi IHX secara keseluruhan adalah 22 m. Jumlah keseluruhan tube dalam shell adalah 724 dengan diameter luar tube 45 mm dan ketebalan tube 5 mm.

ISSN 1979-1208

245


Gambar 3. Desain konseptual IHX RGTT200K yang mengacu pada IHX GTHTR300C [5]

3.

PEMBAHASAN

Desain konseptual sistem konversi energi dengan turbin gas untuk RGTT200K menerapkan siklus langsung. Fluida pendingin reaktor dalam hal ini gas helium yang juga digunakan sebagai penggerak turbin. Sistem konversi energi RGTT200K didesain dengan konsep kogenerasi untuk pembangkit listrik, produksi gas hidrogen dan proses desalinasi air laut. Sebagai sumber energi termal untuk sistem konversi energi adalah sistem reaktor tipe RGTT berdaya termal 200 MW. Aliran pendingin pada bagian outlet reaktor memiliki tekanan 5,0 MPa dengan temperatur 950 oC. Unit produksi gas hidrogen mengambil daya termal dari sisi sekunder IHX yang memiliki outlet temperatur sebesar 900 oC. Turbin gas dikopel satu poros dengan kompresor yang juga digunakan untuk memutar generator sebagai pembangkit listrik. 3.1.

Validasi Model Proses Termodinamika Untuk menganalisis model sistem konversi energi dan model IHX pada RGTT200K yang dibuat menggunakan program komputer ChemCAD, perlu dilakukan validasi terhadap model tersebut. Sebagai acuan untuk validasi model adalah model proses termodinamika GTHTR300[6] seperti yang ditunjukkan pada Gambar 4. Diagram alir pada Gambar 4 dimodelkan dengan menggunakan paket program komputer ChemCAD seperti pada Gambar 5. GTHTR300 adalah model RGTT yang telah dikembangkan oleh Japan Atomic Energy Agency (JAEA)[6]. GTHTR300 berdaya termal 600 MW dengan laju alir massa pendingin 439 kg/s dan temperatur keluaran dari reaktor sebesar 850 oC. Ketiga parameter tersebut digunakan sebagai data masukan untuk pemodelan dengan ChemCAD.

ISSN 1979-1208

246


Gambar 4. Desain konseptual sistem GTHTR300 [6] 1

2

T 850.00 P 6.85 W 439.00

Reaktor

2

T 619.71 P 3.64 W 439.00

5

3 5

Turbin 3

T 136.38 P 7.08 W 439.00

Recuperator

T 27.90 P 3.54 W 439.00

Compressor 6

1

T 587.82 P 6.97 W 439.00

4

Heat Sink

4

T 168.10 P 3.57 W 439.00

Precooler

Gambar 5. Model sistem GTHTR300 menggunakan ChemCAD. Untuk keperluan validasi model siklus termodinamika menggunakan ChemCAD, diagram alir sistem GTHTR300 pada Gambar 4 dan model siklus pada Gambar 5 dibagi menjadi 6 titik pengamatan. Setiap titik pengamatan ditempatkan sebelum dan sesudah perangkat/komponen utama sistem konversi energi yang terdiri dari unit reaktor, IHX, turbin gas, rekuperator, precooler dan kompresor. Dalam model ini, turbin gas dan kompresor dipilih tipe aksial dan dipasang dalam satu poros. Setiap titik pengamatan dihitung distribusi temperatur dan tekanannya. Sedangkan setiap perangkat/komponen utama dihitung besarnya daya yang diperlukan ataupun yang dihasilkan. Perbandingan hasil perhitungan untuk siklus GTHTR300 dengan model yang telah dibuat ditampilkan pada Tabel 1. Pada model sistem GTHTR300 ini, turbin gas dan kompresor dipilih tipe aksial dengan poros tunggal, sedangkan penukar panas (recuperator dan precooler) dipilih tipe shell and tube. Sebagai data input pada model GTHTR300 ini, pressure drop pada sisi shell untuk kedua penukar panas diasumsikan sebesar 0,04 MPa, sedangkan pressure drop pada sisi tube sebesar 0,08 MPa. Efisiensi politropik model turbin gas dan kompresor ditetapkan sebesar 0,97. Pressure drop pada unit reaktor diasumsikan sebesar 0,12 MPa.

ISSN 1979-1208

247

Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir V, 2012 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional Tabel 1. Perbandingan Parameter Keadaan (T dan P) antara GTHTR300[6] dan Model Menggunakan ChemCAD Nilai Parameter Kesalahan Parameter Satuan GTHTR300[6] Model relatif (%) o Temperatur pada inlet reaktor (T1) C 587,00 587,82 0,13 Tekanan pada inlet reaktor (P1) MPa 6,96 6,97 0,14 o Temperatur pada outlet reaktor (T2) C 850,00 850,00 0,00 Tekanan pada outlet reaktor (P2) MPa 6,84 6,85 0,15 oC Temperatur pada outlet turbin (T3) 618,00 619,71 0,28 Tekanan pada outlet turbin (P3) MPa 3,63 3,64 0,28 oC Temperatur pada inlet precooler (T4) 167,00 168,10 0,66 Tekanan pada inlet precooler (P4) MPa 3,54 3,57 0,85 o Temperatur pada inlet kompresor (T5) C 28,00 27,90 0,36 Tekanan pada inlet kompresor (P5) MPa 3,50 3,54 1,14 o Temperatur pada outlet kompresor (T6) C 135,00 136,38 1,02 Tekanan pada outlet kompresor (P6) MPa 7,00 7,08 1,14 Laju alir masa pendingin helium kg/s 439,00 439,00 0,00 Dari hasil perhitungan menggunakan ChemCAD untuk keperluan validasi model termodinamika terhadap data GTHTR300 seperti yang ditunjukkan pada Tabel 2, terlihat bahwa kesalahan relatif terbesar adalah 1,14%. Kesalahan terbesar tersebut terjadi di seputar kompresor. Hal ini disebabkan oleh penetapan karakteristik kompresor yang digunakan sebagai data masukan. Namun demikian, dengan nilai kesalahan yang relatif kecil yaitu sebesar 1,14% menunjukkan bahwa pemodelan tersebut dapat diterima. Dari hasil validasi model, dapat disimpulkan bahwa model siklus Brayton – Turbin gas menggunakan paket program ChemCAD cukup memadai dan valid. Dengan cara yang sama, digunakan dalam analisis termodinamika sistem konversi energi RGTT200K maupun untuk perhitungan distribusi temperatur IHX pada operasi normal. 3.2.

Analisis Karakteristik Termal IHX Analisis karakteristik termal IHX pada RGTT200K dilakukan pada simulasi operasi normal sistem konversi energi RGTT200K seperti pada Gambar 2. Parameter reaktor yang digunakan sebagai data input untuk model sistem konversi energi RGTT200K yang menggunakan ChemCAD ditunjukkan pada Tabel 2. Dalam simulasi ini semua penukar panas yang terdiri dari IHX, rekupertor dan precooler dimodelkan bertipe shell and tube. Untuk penyederhanaan pemodelan, pressure drop pada rekuperator dan precooler diasumsikan sama seperti pada IHX. Data input pada model ini, pressure drop pada sisi shell untuk ketiga penukar panas diasumsikan sebesar 0,04 MPa, sedangkan pressure drop pada sisi tube sebesar 0,08 MPa. Model turbin gas dan kompresor dipasang satu poros memakai tipe aksial dengan masing-masing ditetapkan memiliki efisiensi politropik sebesar 0,97. Pressure drop pada unit reaktor diasumsikan sebesar 0,12 MPa. Tabel 2. Data input model sistem konversi energi RGTT200K menggunakan ChemCAD Parameter Daya termal reaktor Temperatur outlet reaktor Tekanan outlet reaktor Laju alir massa helium

ISSN 1979-1208

Nilai 200 MW 950 oC 5,0 MPa 120 kg/s

248

Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir V, 2012 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional Hasil perhitungan distribusi temperatur menggunakan program komputer ChemCAD untuk semua komponen utama sistem konversi energi RGTT200K ditampilkan pada Tabel 3. Tabel 3. Distribusi temperatur pada sistem konversi energi RGTT200K Komponen Parameter Nilai Reaktor Temperatur inlet 629,9 oC Temperatur outlet 950,0 oC IHX Temperatur inlet sisi shell 950,0 oC Temperatur outlet sisi shell 850,0 oC Temperatur inlet sisi tube 757,2 oC Temperatur outlet sisi tube 900,0 oC Turbin gas Temperatur inlet 850,0 oC Temperatur outlet 630,1 oC Kompresor Temperatur inlet 30,0 oC Temperatur outlet 123,9 oC Rekuperator Temperatur inlet sisi shell 123,9 oC Temperatur outlet sisi shell 629,9 oC Temperatur inlet sisi tube 630,1 oC Temperatur outlet sisi tube 124,0 oC Precooler Temperatur inlet sisi shell 124,0 oC Temperatur outlet sisi shell 30,0 oC Temperatur inlet sisi tube 28,0 oC Temperatur outlet sisi tube 122,0 oC Hasil perhitungan karakteristik termal IHX menggunakan ChemCAD ditampilkan dalam bentuk grafik distribusi temperatur pada Gambar 6. Prosentase panjang IHX pada Gambar 6 menunjukkan panjang efektif IHX yaitu daerah kontak antara sisi shell dan sisi tube. Dalam desain IHX pada GTHTR300C, panjang efektif IHX adalah 12 m [5]. Pada Gambar 6 terlihat bahwa beda temperatur tertinggi terjadi antara inlet pada sisi shell dan inlet pada sisi tube yaitu sebesar 192,8oC. Perbedaan temperatur yang tinggi akan menimbulkan ketegangan (stress) pada material IHX sehingga bisa menimbulkan permasalahan pada kinerja IHX[9] jika melampaui ambang batas. Karena berbagai material memiliki toleransi stress yang berbeda[9], maka untuk desain material IHX harus juga mempertimbangkan beda temperatur yang tinggi ini.

Gambar 6. Distribusi temperatur IHX pada sisi shell dan sisi tube

ISSN 1979-1208

249


UCAPAN TERIMA KASIH Ucapan terimakasih kami sampaikan kepada Ir. Marliyadi Pancoko, M.Eng. dari Pusat Rekayasa Perangkat Nuklir – Badan Tenaga Nuklir Nasional (PRPN – BATAN) atas kesediaannya meluangkan waktu untuk berdiskusi dalam penyeleasian penelitian ini, terutama dalam pengoperasian program komputer ChemCAD.

4.

KESIMPULAN

Analisis karakteristik termal IHX pada sistem konversi energi RGTT200K telah dilakukan menggunakan program komputer ChemCAD. IHX bertipe shell and tube dengan tinggi 22 m dan luas perpindahan panas sebesar 1448 m2. Jumlah keseluruhan tube dalam shell adalah 724 dengan diameter luar tube 45 mm dan ketebalan tube 5 mm. Hasil perhitungan menunjukkan bahwa beda temperatur tertinggi sebesar 192,8 oC terjadi pada inlet sisi shell dan tube. Perbedaan temperatur yang tinggi ini dapat menyebabkan ketegangan pada material sehingga menimbulkan permasalahan pada kinerja IHX.

DAFTAR PUSTAKA [1]

[2]

[3]

[4] [5]

[6] [7]

[8] [9]

BAPPENAS, “Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2010 tentang Rencana Pembangunan Jangka Menengah Nasional (RPJMN) 2010-2014”, Jakarta, 2010. M. DHANDHANG PURWADI, “Desain Konseptual Sistem Reaktor Daya Maju Kogenerasi Berbasis RGTT”, Prosiding Seminar Nasional ke-16 Teknologi dan Keselamatan PLTN serta Fasilitas Nuklir, Surabaya, 28 Juli 2010. IGN. DJOKO IRIANTO, ”Perhitungan Efektivitas IHX Dalam Sistem Kogenerasi RGTT”, Prosiding Seminar Nasional ke-16 Teknologi dan Keselamatan PLTN Serta Fasilitas Nuklir, Surabaya, 28 Juli 2010. PT. INGENIOUS, “ChemCAD Process Simulation : Software Training”, BATAN – Serpong, 2011. KAZUHIKO KUNITOMI, et al., “JAEA’S VHTR For Hydrogen And Electricity Cogeneration : GTHTR300C”, Nuclear Engineering and Technology, Vol.39 No.1., February 2007. KAZUHIKO KUNITOMI, et al., “Research and Development for Gas Turbine System in GTHTR300”, JSME International Journal, Series B, Vol.47, No.2, 2004. CHANG H. OH, et al., “Design Option of Heat Exchanger For The Next Generation Nuclear Plant”, Proceedings of the 4th International Topical Meeting on High Temperature Reactor Technology, Washington, DC USA, September 28 – October 1, 2008. DANIEL R. LEWIN, “Lecture Seven: Heat Exchanger Design”, Department of Chemical Engineering Technion, Haifa, Israel, 2004. STEPHEN JOHN DEWSON, et.al., “Selection Criteria for the High Temperature Reactor Intermediate Heat Exchanger”, Proceedings of ICAPP’05, Seoul, Korea, May 15-19, 2005.

DISKUSI 1. Pertanyaan dari Sdr. Erlan Dewita (PPEN-BATAN) Pada dasarnya terdapat beberapa jenis heat exchanger, alasan apa yang menjadi dasar untuk memilih heat exchanger tipe shell and tube?

ISSN 1979-1208

250

Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Energi Nuklir V, 2012 Pusat Pengembangan Energi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional Jawaban: Memang benar ada banyak tipe/jenis heat exchanger misalnya tipe: double pipe, shell and tube, plate fin exchanger dan lain-lain. Dari sekian banyak tipe heat exchanger, heat exchanger tipe shell and tube yang paling banyak digunakan dalam berbagai instalasi pembangkit daya (power generation). Pemilihan heat exchanger tipe shell and tube didasarkan atas beberapa alasan, antara lain :  bentuk silinder pada sisi shell dan sisi tube memungkinkan untuk beroperasi pada beda tekanan maupun temperatur yang relatif besar karena mampu menahan stress maupun strain,  relatif mudah untuk dikonstruksi atau dibentuk dari berbagai material sesuai dengan persyaratan desain,  mudah dalam pengoperasian maupun perawatan,  memiliki luasan perpindahan panas yang tinggi sehingga dapat meningkatkan efektifitas kinerja penukar panas. 2.

Pertanyaan dari Sdr. B. Bandriyana (PTBIN-BATAN) Apa saja yang merupakan persyaratan desain IHX untuk RGTT200K? Jawaban: Untuk desain IHX pada RGTT200K harus memenuhi persyaratan sebagai berikut :  Mampu beroperasi pada tekanan dan temperatur outlet reaktor gas temperatur tinggi (RGTT200K), yaitu : temperatur 950 oC dan tekanan 5 MPa.  Memiliki efisiensi dan efektivitas yang baik

3.

Pertanyaan dari Sdr. Sahala M. Lumbanraja (PPEN-BATAN) Apakah RGTT200K itu PLTN jenis reaktor gas temperatur tinggi, dan apa yang dimaksud dengan 200K? Jawaban: Benar RGTT200K adalah reaktor berpendingin gas temperatur tinggi. Maksud angka 200K adalah bahwa reaktor ini didesain berdaya termal 200 MW dengan konsep kogenerasi. Konsep kogenerasi pada RGTT200K ditujukan untuk pembangkit listrik, produksi hidrogen dan proses desalinasi air laut.

ISSN 1979-1208

251

ANALISIS KARAKTERISTIK TERMAL INTERMEDIATE HEAT EXCHANGER PADA RGTT200K

Recommend Documents