b14877-1

ANALISA PENGARUH TUBE PLUGGING TERHADAP PERFOMANSI LUBE OIL COOLER PADA GAS TURBINE BLOK 1.1 DI PLTGU GRESIK

Nama : Yananda Radyo Harlistyo (2110 038 004)

Progam Studi D3 Teknik Mesin Fakultas Teknologi Industri

Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya

2013

Dosen Pembimbing : Hendro Nurhadi, Dipl, -Eng, Ph.D

LATAR BELAKANG

Gambaran umum PT PJB UP Gresik

Unit unit PT PJB UP Gresik

PLTG PLTU

PLTGU

Gas Turbine 1.1

Gas Turbine 1.2

Gas Turbine 1.3

Gas Turbine 2.1

Gas Turbine 2.2

Gas Turbine 2.3

Gas Turbine 3.1

Gas Turbine 3.2

Gas Turbine 3.3

Steam Turbine 1

Steam Turbine 2

Steam Turbine 3

HRSG 1.1

HRSG 1.2

HRSG 1.3

HRSG 2.1

HRSG 2.2

HRSG 2.3

HRSG 3.1

HRSG 3.2

HRSG 3.3

BLOK 3

BLOK 1

BLOK 2

LATAR BELAKANG

Pembagian unit Gas Turbine dan Steam Turbine pada tiap blok PLTGU Gresik

Lube Oil Cooler

LATAR BELAKANG

Lube Oil Sytem Gas Turbine

Permasalahan yang terjadi di Lube Oil Cooler adalah terjadi kebocoran pada tube

Kebocoran pada tube ditanggulangi dengan di-plug

Plugging tube akan mempengaruhi terhadap perfomansi pada Lube Oil Cooler

Gambar Skema Plugging Tube

LATAR BELAKANG

Latar Belakang

1. Bagaimana pengaruh plugging terhadap perfomansi Lube Oil Cooler

2. Berapa batas plugging optimum yang di izinkan

RUMUSAN MASALAH DAN TUJUAN

Rumusan Masalah

Tujuan 1. Mengetahui perfomansi Lube Oil Cooler dengan pengaruh

plugging

2. Mengetahui batas plugging optimum yang diizinkan

1. Heat exchanger yang dianalisa adalah yang digunakan sebagai Lube Oil Cooler pada Gas Turbine 1.1 di PLTGU Gresik

2. Lube oil cooler merupakan heat exchanger bertipe shell and tube heat exchanger

3. Fluida yang digunakan pada bagian tube adalah cooling water

4. Fluida yang digunakan pada bagian shell adalah lube oil

5. Kondisi operasi diasumsikan steady state

6. Posisi plugging diasumsikan tidak berpengaruh terhadap koefisien perpindahan panas di sisi shell

7. Penempatan plug diasumsikan secara acak

8. Perpindahan panas yang terjadi secara konveksi dan konduksi serta mengabaikan pengaruh perpindahan panas radiasi

9. Perpindahan panas yang terjadi pada tube yang telah di-plug tidak di hitung

10. Analisa ekonomi tidak diperhitungkan

11. Fouling faktor diabaikan (Rf=0)

BATASAN MASALAH

Batasan Masalah

Flowchart Tugas Akhir Mulai

Perumusan Masalah

Pengambilan data

Analisa Perhitungan Teknik

Kesimpulan

Selesai

A

A

Apakah plugging optimum

YA

TIDAK

Studi Literatur

METODOLOGI PENELITIAN

Diameter dalam tube : 14,63 mm Diameter luar tube : 15,88 mm Panjang tube : 3150 mm

Jumlah tube : 984 tube Jumlah laluan tube : 4 pass Material tube : Aluminium Brass

Allowable pressure drop tube : 0,5 kg/cm2 Allowable pressure drop shell : 0,8 kg/cm2

Lube Oil Cooler

METODOLOGI PENELITIAN

Spesifikasi Lube OiL Cooler

ANALISA DATA DAN PEMBAHASAN

Control Volume Lube Oil Cooler

Inlet Cooling Water

Outlet Cooling Water

Outlet Lube Oil

Inlet Lube Oil

,

, ,

,

Cooling water

Kapasitas (Qc) 200 m3/hr

Inlet Temperature (Tc,i) 43 oC

Outlet Temperatur (Tc,o) 49 oC

Lube Oil

Kapasitas (Qh) 186 m3/hr

Inlet Temperature (Th,i) 75 oC

Outlet Temperature(Th,o) 60 oC

Data data yang diketahui


Data data yang diketahui


B

Dimensi

Diameter luar tube (do) 15,88 mm

Diameter dalam tube (di) 14,64 mm

Panjang tube (L) 3150 mm

Jumlah tube (Nt) 984 tube

Jumlah laluan (Np) 4 laluan

Diameter dalam shell (ID) 790 mm

Jarak transversal (ST) 22 mm

Jarak antar baffle (B) 240 mm Dimensi sisi tube

Dimensi tube staggered

ID


Mencari properties lube oil dan cooling water Temperatur rata-rata lube oil :

, = (348 + 333) 02 = 340,5 Temperatur rata-rata cooling water: , = (322 + 316) 2 = 319

Lube Oil

Density (o) 859,6 kg/m3

Specific Heat (Cpo) 2.078,1 J/kg K

Viskositas kinematik (o) 5222,5 x 10-5 Ns/m2

Koefisien konduksi (ko) 139,05 x 10-3 W/m K

Prandlt Number (Pr) 780,65

Cooling Water

Density (c) 989,511 kg/m3

Specific Heat (Cpc) 4.179,8 J/kg K

Viskositas kinematik (c) 587,8 x 10-6 Ns/m2

Koefisien konduksi (kc) 638,8 x 10-3 W/m K

Prandlt Number (Pr) 3,848

Perhitungan variasi plugging 0 30 %


Contoh perhitungan plugging 30 % 1. Mencari jumlah tube yang aktif

= 100% = 100% 30% 984 = 689

Reynold Number

= = 989,511 3 1,916 0,01464 0,0005878

2

= 47.214,964


Perhitungan di sisi tube Kecepatan Cooling water

= 14 2 = 4 0,056314 0,0146422 689 = 1,916 Nusselt Number = 0,0234 5

= 0,023 47.214,9644 5 3,8480,4 = 216,314

Koefisien Konveksi

= = 216,314 0,6388 0,01464 = 9.438,64 2

Dimensi sisi tube


Pressure drop sisi tube Koefisien gesek tube = 0,79 1,64 2 = [0,79 47.214

1,64]2 = 0,0212

Head loss mayor

, = 22 ,= 0,0212 4 3,15 0,01464 1,9162 22(2) 9,81

2

, = 3,42

Head loss minor

. = 22 . = 4(1 + 0,5) 1,9162 222 9,81

2

. = 1,12 Head loss total , = , + , , = (3,42 + 1,12) , = 4,54

Pressure drop tube = , = 4,54 989,511 2 21000 2 = 0,44 2


Perhitungan sisi shell Cross Flow Area

= = 0,79 (0,022 0,01588) 0,39 0,022 = 0,044 Kecepatan lube oil

= = 0,052 30,044 = 1,176

Kecepatan maksimum A1

= = 0,022 0,022 0,01588 1,176 = 3,514

Dimensi Tube Staggered

Menentukan kecepatan di A1 atau A2

A

Perhitungan sisi shell


Nusselt Number

= 1 , 0,36 1 4 = 0,9 918,4120,4 780,650,36 780,651205 1 4 = 136,022

Reynold Number

, = , = 859,6 3 3,514 0,01588 0,052225

2

, = 918,412

Koefisien konveksi

= = 136,022 0,13905 0,01588 = 1.191,049

A

Pressure drop sisi shell


Konversi satuan

,= 68.219,045 2 29,81 210002 ,= 0,695 2

Pressure drop sisi shell

,= 22 ,= 20 0,8 859,6 3 3,5142 222 0,8 ,= 68.219,045 2


Perhitungan Overall heat transfer

Overall heat transfer

= 1

+ 2 + 1 = 10,01588 9.438,64

2 0,01464 + 0,01588 0,01588 0,01464 2 238,845 + 11.191,049 2

= 1.044,692 2


Perhitungan NTU - Effectiveness

Kapasitas panas cooling water = , = , = 989,511 3 0,0563 4179,8 = 229.775,449 Kapasitas panas lube oil = , = , = 859,6 3 0,0523 2078,1 = 92.293,963

Menentukan Cmin Cc > Ch

Maka Cmin = Ch

B

Kapasitas ratio

= = 92.293,963 229.775,449 = 0,402


Perhitungan NTU - Effectiveness

Number of Transfer Unit

=

= 1.044,692 2 14 0,0158822 68992.293,963 = 1,226

Effectiveness

= 2 1 + 1 + 2 1 2 1+ 1+ 1 21 1+ 1 2 1 = 2 1 + 0,402 1 + 0,4022 1 2 1 + 1,226 1 + 0,402 1 21 1,226 1 + 0,402 1 2 1 = 0,467

B


Hasil perhitungan NTU Effectiveness variasi plugging 0 - 30% M Vc

(m/s) hi

(W/m2 K) NTU p,tube

(kg/cm2)

0% 1,341 7.095,579 1,662 0,576 0,23

5% 1,410 7.392,800 1,589 0,560 0,26

10% 1,487 7.719,583 1,515 0,524 0,28

15% 1,573 8.080,769 1,440 0,505 0,32

20% 1,676 8.482,344 1,364 0,484 0,35

25% 1,788 8.931,797 1,287 0,462 0,40

30% 1,916 9.438,640 1,209 0,439 0,45

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0,500

0,700

0,900

1,100

1,300

1,500

1,700

1,900

2,100

0% 10% 20% 30%

pt

ube

(kg/

cm2)

Vtu

be (

m/s

)

Plugging

Pengaruh plugging terhadap Vtube, dan Ptube

kecepatan tube pressure drop tube

0,400

0,420

0,440

0,460

0,480

0,500

0,520

0,540

0,560

0,580

0,600

1,000 1,200 1,400 1,600 1,800

Effe

ctiv

enes

s (

)

NTU

NTU -

NTU - Effectiveness


Grafik hasil perhitungan NTU - Effectiveness

0% plugging


Perhitungan temperatur keluar lube oil dan cooling water Laju perpindahan panas maksimum = , , = 92.293,963 348 316 = 2.953.406,803 Laju perpindahan panas aktual =

= 0,462 2.953.406 = 1.364.337,441

Temperatur keluar cooling water = , , , , = , + , , = 1.364.337,441 54,973 4179,8 + 316 , = 322,598 273 , = 48,94

Temperatur keluar lube oil = , , , , = , , , = 1.565.045,404 44,413 2078,1 + 348 , = 331,04 273 , = 60,22

M Th,o (oC) Tc,o (oC)

0% 56,56 50,46

5% 57,08 50,20

10% 57,63 49,98

15% 58,22 49,74

20% 58,84 49,49

25% 59,51 49,22

30% 60,22 48,94

48,80

49,00

49,20

49,40

49,60

49,80

50,00

50,20

50,40

50,60

56,00

56,50

57,00

57,50

58,00

58,50

59,00

59,50

60,00

60,50

0% 10% 20% 30%

Tc,o

(0C

)

Th,o

(oC

)

Plugging

Pengaruh Plugging terhadap Temperatur Keluar Lube Oil dan Cooling Water

Th out Tc out


Hasil perhitungan temperatur keluar lube oil dan cooling water variasi plugging 0 - 30 %

KESIMPULAN

Kesimpulan

1. Semakin banyak tube yang di-plug maka effectiveness akan semakin menurun sedangkan pressure drop dan kecepatan di sisi tube akan meningkat

2. Batasan optimum plugging sebesar 25% dengan menggunakan analisa perhitungan teknik

1. Menggunakan software Fluent dengan model 3D untuk mendapatkan hasil yang lebih akurat.

2. Referensi (baik manual book maupun jurnal) yang khusus membahas tentang pengaruh tube plugging pada Lube Oil Cooler jumlahnya sangat kurang. Oleh karena itu perlu adanya penelitian lebih lanjut tentang Lube Oil Cooler.

Saran

ANALISA PENGARUH TUBE PLUGGING TERHADAP PERFOMANSI LUBE OIL COOLER PADA GAS TURBINE BLOK 1.1 DI PLTGU GRESIKSlide Number 2Slide Number 3Slide Number 4Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Flowchart Tugas AkhirSlide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 14Slide Number 15Slide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Number 20Slide Number 21Slide Number 22Slide Number 23Slide Number 24Slide Number 25Slide Number 26Slide Number 27Slide Number 28

Documents

b14877-1