PERANCANGAN DAN ANALISA PERFORMANSI SISTEM “KOMPRESI” PENDINGIN ABSORPSI DENGAN MEMANFAATKAN PANAS GAS BUANG MESIN DIESEL PADA KAPAL NELAYAN IKAN MENGGUNAKAN REFRIGERANT AMMONIA-WATER (NH3-H2O)
DOSEN PEMBIMBING : PROF. Dr. Ir. DJATMKO INCHANI ,M.Eng oleh: GALUH CANDRA PERMANA. 2108.100.616
LATAR BELAKANG • PEMANFAATAN SUMBER ENERGI PANAS EXHAUST GAS MESIN KAPAL IKAN •PENDINGIN ABSORPSI UNTUK IKAN •DESAIN SISTEM “KOMPRESI” REFRIGERAS ABSORPSI •ANALISA PERFORMANSI SISTEM “KOMPRESI” REFRIGERAS ABSORPSI
TUJUAN • Menganalisa panas gas buang yang tersedia dari mesin diesel penggerak kapal. •Mendesain absorber, regenerator dan generator refrigerasi absorpsi memanfaatkan panas exhaust gas •Mendapatkan dimensi absorber, regenerator dan generator •Mengkaji unjuk kerja dan efisiensi siklus pada absorber, regenerator dan generator yang didesain.
MANFAAT Mengetahui cara mendesain absorber, regenerator, dan generator yang optimal dengan perhitungan thermodinamika dan perpindahan panas agar dapat memanfaatkan sumber panas yang terbuang dari mesin diesel
PENELITIAN TERDAHULU S.G. Wang (2004), Recent developments of refrigeration technology in fishing vessels Dalam penelitiannya pengembangan sistem refrigerasi untuk kapal nelayan penangkap ikan yang dikembangkan sekarang ini meliputi: 1. Sistem pendingin kompresi uap untuk kapal nelayan ikan tuna: Refrigerant yang digunakan adalah amonia Suhu refrigerasi -12oC Ukuran cold 50-106 m3
PENELITIAN TERDAHULU 2. Sistem pendingin absorpsi Memanfaatkan panas gas buang Temperatur gas buang 350- 420 OC Mesin yang digunakan adalah mesin desel 4-stroke 3. Daya yang dihasilkan 700-1200 KW. 3. Pembuatan es dengan menggunakan exhaust gas (DY icemaker) : Dirancang untuk kapal nelayan dengan tonase 100ton Mesin ini menggunakan regrigerant amoniak Memenanfaatkan panas exhaust gas. Kapasitas pembikinan es ketebalan 1.5-2 mm = 33-38 kg/h Temperatur es -15 OC.
Refrigerasi Absorpsi Ammonia-Water
Sistem absorpsi ammonia-water
Generator Gererator yang dirancang merupakan penukar kalor tertutup dengan dipilih konstruksi shell and tube, atas pertimbangan fluida yang digunakan pada refrigerant adalah Ammonia-Water (NH3-H2O) dan tekanan yang digunakan sekitar 14 bar.
Tube side
Shell side
Th in Th out Tc in Tc out (poor solution)
Exhaust gas 300 oC 200 oC Ammonia-water 85 oC 180
oC
573 K 473 K 358 K 453 K
Data Temperatur pada Perancangan Generator
Absorber Absorber yang dirancang merupakan penukar kalor tertutup, dengan konstruksi shell and tube. Di dalam absorber terjadi perpindahan kalor dari refrigerant (ammonia) dan absorben (water) yang terdapat pada sisi shell kepada coolingwater di dalam tube
Absorber inlet
oulet
Ammonia (10) Ta,in = 268 K
Water (4) Tw, in = 363 K
Ammonia-Water (1) Tmix, out = 308 K
m10 = 0.109 kg/s
m4
= 0.144 kg/s
m1
= 0.253 kg/s
hg
hwater
= 376
hmix
= -70 kJ/kg
= 1455 kJ/kg
kJ/kg
Data Absorber
Regenerator Temperatur sisi Tube
Temperatur sisi shell
Mixture Tm in Tm out
week solution
35
oC
308
K
85
oC
358
K
Properties Fluida Temp. bulk sisi tube
Tw in
180
oC
453
K
Tw out
90
oC
363
K
Properties Fluida Temp. Bulk sisi shell
Prandtl numb (Pr)
=
4.180411585
Viskositas (µ)
=
0.000316425
Ns/m2
panas spesifik (cp)
=
5.2
J/kgK
Massa jenis (ρ)
=
570.5
kg/m3
Konduktivitas (k)
=
0.3936
W/mK
Enthalpy in (hm-in)
=
-90
kJ/kg
Enthalpy out (hm-out)
=
170
kJ/kg
volume spesifik (vl)
=
0.0010771
panas spesifik (cpl)
=
4.2543
viskositas (µl)
=
0.000219
Ns/m2
konduktivitas thermal (kl)
=
0.6878
W/mK
prandtl number (Pr)
=
1.236
m3/kg kJ/kgK
Perancangan Thermal Absorber Item
satuan
Nusselt number, shell
shell-side coefficient (ho)
W/m2K
Nusselt number, tube
Condensing
Generator Cooling
Heating
Evaporating Regenerator
113.798
49.585
27.42
63.24
29.53
1930.156
510.236
366.49
1250.54
647.35
41.976
36.541
71.29
59.51
64.88
tube-side coefficient (hi)
W/m2K
1221.818
1024.804
99.31
104.66
1534.22
Clean Surface [UC]
W/m2K
582.688
295.949
60.53
72.00
398.60
oC
68.915
16.831
98.69
100.71
73.19
Ao [c] m2
3.439
23.050
24.19
11.12
2.38
Panjang tube, L m
0.191
1.283
1.17
0.54
0.77
Press. Drop shell Pa
1.137
537.037
62.23
0.24
9.44
Press. Drop tube Pa
372.429
959.574
1684.09
2177.55
902.43
∆Tlm
KESIMPULAN • •
Panas gas buang yang tersedia dari mesin diesel penggerak kapal 300oC pada keadaan steady daya yang dihasilkan sebesar 225KW. Daya yang dibutuhkan dalam perancangan sistem refrigerasi absorpsi dapat dijelaskan pada tabel dibawah ini DAYA Generator Absorber Regenerator
•
•
225 KW 230 KW 55.7 KW
Perancangan thermal dari absorber, regenerator dan generator refrigerasi absorpsi dapat dilihat pada tabel perancangan thermal diatas Laju massa evaporator yang dapat dilepas dari generator dan panas yang dilepas absorber dipengaruhi oleh panas yang diterima generator dari exhaust gas diesel.
TERIMA KASIH
MOHON KRITIK DAN SARAN YANG MEMBANGUN DEMI KESEMPURNAAN TUGAS AKHIR INI
