Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Penelitian Sains dan Teknologi Menuju Era Tinggal Landas Bandung, 8- 10 Oktober 1991 PPTN - BATAN EVALUASI KONDISI KERJAH.E. SETELAH BEROPERASI LIMA TAHUNPADAREAKTOR TRIGAMARKII P.P.T.N.BANDUNG. Masri Zulfikar Y., B. Soekodijat, Dudung A.R, Heddy K.S. Pusat Penelitian Teknik Nuklir - Badan Tenaga Atom Nasional ABSTRAK EVALUASI KONDISI KERJA H.E. SETELAH BEROPERASI LIMA TAHUN PADA REAKTOR TRIGA MARK II P.P.T.N. BANDUNG. 'fujuan penelitian adalah untuk mening- katkan daya reaktor menjadi 1 Mw. Oleh karena itu perlu di evaluasi dari beberapa faktor yang menyangkut dan menunjang dalam mengoperasikan reaktor. Salah satu adalah menge- nai Heat Exchanger (H.E) bekas Rusia yang terpasang sekarang yang telah di gunakan untuk operasi reaktor lebih kurang 5 tahun. Metode yang dipergunakan untuk menghitung kemam- puan H.E adalah dengan beda suhu rata-rata logaritmis ( log mean temperature difference ) /1 TLMTD . Sehingga kita dapat mengetahui penurun daya penukar panas (H.E). Penurunan daya ini disebabkan karena adanya pengerakan pada tube H.E sehingga terjadi penyempitan atau pengecilan diameter dalam dari tube H.E tersebut. Ini mengakibatkan daya reaktor akan turun sesuai dengan penurunan daya serap panas dari H.E. ABSTRACT EVALUATION OF HEAT EXCHANGER PERFORMANCE AFTER FIVE YEARS OPERATION ATTRIGAMARKII PPTNBANDUNG. The reasonofthis research is to upgrade the reactor power to 1 MW. Therefore, it is necessary to evaluate from some factors which involve and support in operating the reactor. One of them is Heat Exchanger ex USSR which has been operate during last 5 years. The method used to calculate the HE capability is Logarithmic Mean Temperature Difference /1 TLMTDso the decreasing ofthe HE power is known. This decreasing is caused by encrustation in HE tubes which cause diminution of the tube inner diameter. It results the power reactor will be decreased proportional to the decreasing of the heat absorbtion of HE. PJB:NDAHULUAN Di dalam suatu reaktor, baik itu reaktor daya maupun reaktor riset terjadi reaksi pembe- lahan berantai dari bahan fisi. Salah satu akibat dari pembelahan tersebut yaitu timbulnya pa- nas di dalam reaktor. Dengan demikian untuk menghindari panas yang berlebihan di dalam reaktor dibutuhkan suatu sistem pendingin yang berfungsi untuk memindahkan panas dari reaktor ke lingkungan. Air pendingin di dalam reaktor ini dipompakan oleh sistem primer ke si:3tempenukar kalor (HE). Dalam HE ini panas tersebut diserap (dipindahkan) ke pendingin siatem sekunder, dan panas ini dibuang ke lingkungan oleh menara pendingin (cooling tower). Laju perpindahan kalornya merupakan gabungan dari proses konduksi dan konveksi yang dinyatakan dengan koefisien perpindahan kEllor. Penggunaan H.E ex Serpong pada reaktor TRIGA MARK II diharapkan dapat menurun- kan temperatur air pendingin reaktor sehingga dapat stabil pada batas ambang temperatur yang diizinkan. Pada kenyataannya H.E. terse- but tidak dapat memenuhi seperti yang diha- 30 rapkan sehingga mengakibatkan reaktor tidak dapat mencapai daya maksimum untukjangka waktu yang lama, pada hal sebenarnya H.E ini dirancang untuk memindahkan panas sebesar 2 MWt. Dalam penelitian ini dicoba untuk me- neliti perpindahan panas pada H.E dengan mengetahui beda temperatur sesudah dan sebe- lum dibersihkan kita dapat mengetahui efek- tivitas H.E untuk unjuk keIja selama lima tahun di reaktor TRIGA MARK II Bandung. Dengan mengetahui hal tersebut diatas maka dapat diketahui apakah H.E tersebut bisa atau tidak digunakan untuk memindahkan kalor da- ri reaktor sebesar 1 MWt sehingga bisa diharap- kan reaktor dapat beroperasi seperti yang diren- canakan. Sistim H.E yang dipergunakan Untuk Reaktor Triga Mark II di Bandung, sistem H.E yang di gunakan adalah seperti pada Gambar 1 (lihat halaman berikut). .Jika ditelusuri bentuk geometri heat ex- changer ex Serpong adalah seperti pada Gam- bar 2, sedangkan spesifikasinya dapat dilihat dalam Tabell.
4
Embed
EVALUASI KONDISI KERJAH.E. SETELAH …digilib.batan.go.id/e-prosiding/File Prosiding/Energi/PPTN_91/Reak... · .Jika ditelusuri bentuk geometri heat ex changer ex Serpong adalah seperti
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Penelitian Sainsdan Teknologi Menuju Era Tinggal Landas
Bandung, 8- 10 Oktober 1991PPTN - BATAN
EVALUASI KONDISI KERJAH.E. SETELAH BEROPERASI LIMATAHUNPADAREAKTOR TRIGAMARKII P.P.T.N.BANDUNG.
Masri Zulfikar Y., B. Soekodijat, Dudung A.R, Heddy K.S.Pusat Penelitian Teknik Nuklir - Badan Tenaga Atom Nasional
ABSTRAKEVALUASI KONDISI KERJA H.E. SETELAH BEROPERASI LIMA TAHUN PADA
REAKTOR TRIGA MARK II P.P.T.N.BANDUNG. 'fujuan penelitian adalah untuk meningkatkan daya reaktor menjadi 1 Mw. Oleh karena itu perlu di evaluasi dari beberapa faktoryang menyangkut dan menunjang dalam mengoperasikan reaktor. Salah satu adalah mengenai Heat Exchanger (H.E)bekas Rusia yang terpasang sekarang yang telah di gunakan untukoperasi reaktor lebih kurang 5 tahun. Metode yang dipergunakan untuk menghitung kemampuan H.E adalah dengan beda suhu rata-rata logaritmis ( log mean temperature difference )/1 TLMTD. Sehingga kita dapat mengetahui penurun daya penukar panas (H.E). Penurunandaya ini disebabkan karena adanya pengerakan pada tube H.E sehingga terjadi penyempitanatau pengecilan diameter dalam dari tube H.E tersebut. Ini mengakibatkan daya reaktor akanturun sesuai dengan penurunan daya serap panas dari H.E.
ABSTRACTEVALUATION OF HEAT EXCHANGER PERFORMANCE AFTER FIVE YEARS
OPERATION ATTRIGAMARKII PPTNBANDUNG. The reasonofthis research is to upgradethe reactor power to 1 MW.Therefore, it is necessary to evaluate from some factors whichinvolve and support in operating the reactor. One of them is Heat Exchanger ex USSR whichhas been operate during last 5 years. The method used to calculate the HE capability isLogarithmic Mean Temperature Difference /1 TLMTDso the decreasing of the HE power isknown. This decreasing is caused by encrustation in HE tubes which cause diminution of thetube inner diameter. It results the power reactor will be decreased proportional to thedecreasing of the heat absorbtion of HE.
PJB:NDAHULUAN
Di dalam suatu reaktor, baik itu reaktordaya maupun reaktor riset terjadi reaksi pembelahan berantai dari bahan fisi. Salah satu akibatdari pembelahan tersebut yaitu timbulnya panas di dalam reaktor. Dengan demikian untukmenghindari panas yang berlebihan di dalamreaktor dibutuhkan suatu sistem pendinginyang berfungsi untuk memindahkan panas darireaktor ke lingkungan. Air pendingin di dalamreaktor ini dipompakan oleh sistem primer kesi:3tempenukar kalor (HE). Dalam HE ini panastersebut diserap (dipindahkan) ke pendinginsiatem sekunder, dan panas ini dibuang kelingkungan oleh menara pendingin (coolingtower). Laju perpindahan kalornya merupakangabungan dari proses konduksi dan konveksiyang dinyatakan dengan koefisien perpindahankEllor.
Penggunaan H.E ex Serpong pada reaktorTRIGA MARK II diharapkan dapat menurunkan temperatur air pendingin reaktor sehinggadapat stabil pada batas ambang temperaturyang diizinkan. Pada kenyataannya H.E. tersebut tidak dapat memenuhi seperti yang diha-
30
rapkan sehingga mengakibatkan reaktor tidakdapat mencapai daya maksimum untukjangkawaktu yang lama, pada hal sebenarnya H.E inidirancang untuk memindahkan panas sebesar2 MWt. Dalam penelitian ini dicoba untuk meneliti perpindahan panas pada H.E denganmengetahui beda temperatur sesudah dan sebelum dibersihkan kita dapat mengetahui efektivitas H.E untuk unjuk keIja selama limatahun di reaktor TRIGA MARK II Bandung.Dengan mengetahui hal tersebut diatas makadapat diketahui apakah H.E tersebut bisa atautidak digunakan untuk memindahkan kalor dari reaktor sebesar 1 MWtsehingga bisa diharapkan reaktor dapat beroperasi seperti yang direncanakan.
Sistim H.E yang dipergunakanUntuk Reaktor Triga Mark II di Bandung,
sistem H.Eyang di gunakan adalah seperti padaGambar 1 (lihat halaman berikut).
.Jika ditelusuri bentuk geometri heat exchanger ex Serpong adalah seperti pada Gambar 2, sedangkan spesifikasinya dapat dilihatdalam Tabell.
Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Pelwlitian Sainsdun Teknologi Menuju Era Tinggal Lundas
Bundung, 8 -10 Oktober 19mPPTN - BATAN
COOl r~G TOWER
Gambar 1. Sistem H.E.
i.-- ..•...-.'.:.-J-l · T,o ~
1. : :1I '\I II '
T EFlAS! I I : " AI R
A'''TOAI T.A :HEI \ CT )'ENDINGIN
It l~JY• I L--.--JToo
!::..T 1mtd = beda suhu rata-rata logaritmis
Perhitungan untuk Q tanpa pengerakanKoefisien perpindahan kalor total U diper
oleh dari persamaan :
11 Ai In( r /r i )- +------+
hi 23tkml
U=
Teori Heat Exchanger.Laju alir perpindahan kalor Q, pada H.K
double pipe sebagai hasil gabungan antara airyang dingin dan panas maka didapat :
Q = U A F!::..T 1mtd (1)
U = koefisien perpindahan panasF = faktor koreksi untuk H.EA = luas penampang perpindahan panas
( A = 2 3t rl)
Untuk koefisien perpindahan kalor dalampipa h untuk aliran turbulen (primer) di perolehdari persamaan sebagai berikut:
h.D ~+= 0,027 (NIW) 08 Pr Y3 (~) 0,14 (·1)~w
123&04
"'lAHUL/.A
IIIIIIIII II.
\".:~/
,OUT
0,0
Gambar 2. Bentuk sederhana heat exchangerex Serpong.
(6)
Tabel1. Spesifikasi H.E ex Serpong.
No.Besaran 'lUbeShell
1
Panjang 477em477em2
Panjang x tebal 1908em-(4 x 477) 3
Diameter dalam 2,2 em-4
Diameter luar 2,5 em-5
Diameter lingkaran -81,2 em
6Tebal 0,15 em-
7Suhu air masuk 30,5 em45°C
8Debit air 700gpm350 gpm
9Suhu air keluar 36°C34 °C
Air suling (aquades) dengan temperaturtinggi masuk ke shell, kemudian didalam shellmengeluarkan kalor sehingga keluar dengantemperatur rendah, sedangkan pada tube-tubemengalir air yang ber lawanan arah dengan aliran aquades didalam shell (counter flow). Temperatur air masukan ke tiap tube-tube rendah dansetelah menyerap kalor keluar dengan temperatur tinggi.
Sedangkan untuk transisi (seeunder) adalahsebagai berikut:
h D ~b
Ok ° = 0,36 (NIW) 0,55 Pr Y3 (-) 0,14 (~5)~w
Do-=hk °
dimanaA
Do = diameter equivalent = 4 pC
dimana
Ac = luas penampang dari shellP = keliling yang di basahi aliran
Untuk perhitungan ini kita mempergunakan suhu rata-rata logaritmis maka dalam halini kita dapat tuliskan untuk!::.. T lmtd adalah :
31
Tabel 2. SpesifIkasi H.E sekarang (dengan(9) deposit)
Proceedings Seminar Reaktor Nuklir dalam Penelitian Sainsdan Tekrwlogi MenuJu Era Tinggal Landas
, (Till - Teo) (Tho - Tci)
LlTlmtd= (T . _ T )Ln hi co
(Tho-Tci)
PE~rhitungan un/uk Q dengan pengerakanUntuk H.E. yang telah beroperasi eukup
lama, maka H.E. tersebut tentu telah terjadipengerakan, maka perlu dihitung U dengan penl~erakan. Sehingga akan diperoleh total koefmien perpindahan kalor U° adalah :
(10)
Bandung, 8 - 10 Oktober 1991PPTN - BATAN
No.BesaranTubeShell
1
Panjang 477em477 em2
Panjang x tebal 1908em-(4 x 477) 3
Diameter dalam 1,6 em-4
Diameter luar 2,5 em-5
Diameter lingkaran -81,2 em6
Tebal 0,15 em-7
Suhu air masuk 40,5 em50°C8
Debit air 700gpm350 gpm9
Suhu air keluar 35,9 °c39,5 °c
Tabel 3. Besaran fIsis air.
(11)
(12)
besaran fIsis T = 38.2 °cT,=44,750C
K air' watt/em °c
6,3110-36,39 10-3
I-lb
' gram/em det0,006780,00609P
, gram/em30,992460,9894
Cp , wattdet/grOC4,1744,174
Tabel 4. Hasil perhitungan.(13)
KoefIsien perpindahan panas total dengandeposit atau pengerakan dapat dihitung, makaenergi panas total dengan pengerakan sebagaiberikut:
q=UAFLlT1mtd (14)Dengan diketahui energi panas total tanpa
dun dengan deposit atau pengerakan, maka kitadupat mengalisis kondisi keIja H.E. tersebut.
PerhitunganDari hasil penelitian yang dilakukan un
tuk daya max 700 kW maka di buat Tabel 2.Berdasarkan dari Tabel 2 dan persamaan
(1)sampai dengan (14)dan besaran fIsisyang diperoleh dari Tabel 3 , maka dapat di hitunguntuk besaran - besaran yang lainnya Reynold, Prandtl, Nusselt serta koefIsien perpindahanpanas yang hasilnya dapat dilihat pada Tabel4.hasil perhitungan.
Kemudian dengan memasukkan datadari ref 1 dengan faktor deposit yaitu :hdd = 2000 Btu /hr ft2 of = 1,136 watt/em °chdo = 1000 Btu /hr ft2 of = 5,678 watt/em °cmemasukan ke dalam persamaan ( 14 )
U = 0,108 watt/em °c
TubeShell
NRe
38391,432tur-12850,12bulen
transNpr
4,544,02Nu
209,45102,89h, watt/em °C
0,5280,288
Dengan memasukkan harga U ke dalampers ( 15 ) maka diperoleh bahwa laju perpindahan panas total adalah sebagai berikut :
qtotal= 0,9 MwJika di bandingkan dengan perhitungan
awal maka terlihat disini teIjadi penurunan daya serap kalor oleh H.E. sebesar 25 %.
KESIMPULAN
Dari hasil pengukuran yang dilakukan menunjukkan bahwasuhu air pendingin, untuk daya 700 kW bila dioperasikan lebih dari 3 jam,suhu akan naik melebihi ambang batas yang diizinkan. lni disebabkan karena adanya pengerakan pada bagian dalam pipa. Penurunan inibisa juga disebabkan :- Terjadinya pengerakan pada H.E.