ProsidingSeminar ke-5 ReaktorTemperatur Tinggi Yogyakarta, 22 Nopember 2000 ISSN: 0854 -8803 " r;) UNJUK KERJA HELIUM P ADA SISTEM KONVERSI ENE"RGI REAKTOR TEMPERATUR TINGGI INCOGEN S2-'L B.Bandriyana Pusat Pengembangan Sistem Reaktor Maju -Batan Utaja Pusat Pengembangan PerangkatNuklir -Batan ABSTRAK UNJUK KERJA HELIUM PADA SISTEM KONVERSI ENERGI REAKTOR TEMPERATUR TINGGI TIPE INCOGEN. Reaktor Temperatur Tinggi (RTT) lNCOGEN merupakan sistem pembangkit listrik yang menggunakan helium clan turbin gas aksial untuk konversi energi. Analisis unjuk kerja helium untuk konversi energi dilakukan dengan menghitung efisiensi total clan kalor spesifik sebagai fungsi rasio tekanan (compression ratio) clan temperatur masuk turbin. Hasil perhitungan menggunakan helium dibandingkan dengan hasil untuk gas CO2. Harga efisiensi clan kalor spesiflk dihitung berdasar proses termodinamika siklus Brayton dengan menggunakanprogram komputer. Hasil perhitungan untuk helium menunjukkan efisiensi maksimum: 11m = 45 %, yang dicapai pada rasio tekanan: r = 2 dengan kalor spesifik: 'Y = 114,98 kalori/ kg. Untuk gas CO2 efisiensi maksimum dicapai pada rasio tekanan r = 3,2 dengan kalor spesifik y = 23,55 kalori/ kg. Pada rasio tekanan: 1,2 < r < 2, 8 efisiensi helium lebih tinggi dari pada gas CO2, sedangkankalor spesifik helium lebih besar dari gas CO2 untuk seluruh harga rasio tekanan. Penurunan temperatur masuk turbin mengakibatkan penurunan efisiensi clan kalor spesifik maksimum untuk helium clan gas CO2. Dari hasil analisis disimpulkan bahwa untuk konve~si energi RTT -lNCOGEN, unjuk kerja helium lebih baik dibandingkan dengan gas CO2. ABSTRACT PERFORMANCE OF HELIUM IN ENERGY CONVERSION SYSTEM OF HIGH TEMPERATURE REACTOR INCOGEN INCOGEN is a power plant using helium and axial turbine in its energy conversion system. Analysis of the helium performance was performed by calculating its total efficiency and specific heat as a function of compression ratio and turbine inlet temperature. The result was compared with the result of the calculation of efficiency and specific heat for carbon dioxide gas. The calculation was done based on the thermodynamicprocess of the Brayton cycle using a computer program. The calculation result showed that the maximum efficiency of helium, 17m was 45 %, at compressionratio; r equals 2, and the spesific heat, r, 114,98 calori/ kg. The CO2 maximum efficiency was reached at the compression ratio, 3,2 and the spesific heat, r, 23,55 calori/ kg. In the compressionratio range: 1,2 < r < 2,8 the helium efficiency was higher than CO2, and the specific heat was higher than CO2 in all range of pressure ratio. Decreasing of the inlet turbine temperature will decrease the efficiency and specific heatfor helium and CO2. From the analysis, it can be concluded that helium was better than CO2for use in the INCOGEN 103
14
Embed
REAKTOR TEMPERATUR TINGGI INCOGEN Pusat Pengembangan ...
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.
r;)UNJUK KERJA HELIUM P ADA SISTEM KONVERSI ENE"RGI
REAKTOR TEMPERATUR TINGGI INCOGEN
S2-'L
B.BandriyanaPusat Pengembangan Sistem Reaktor Maju -Batan
UtajaPusat Pengembangan Perangkat Nuklir -Batan
ABSTRAKUNJUK KERJA HELIUM PADA SISTEM KONVERSI ENERGI
REAKTOR TEMPERATUR TINGGI TIPE INCOGEN. Reaktor TemperaturTinggi (RTT) lNCOGEN merupakan sistem pembangkit listrik yang menggunakanhelium clan turbin gas aksial untuk konversi energi. Analisis unjuk kerja helium untukkonversi energi dilakukan dengan menghitung efisiensi total clan kalor spesifik sebagaifungsi rasio tekanan (compression ratio) clan temperatur masuk turbin. Hasilperhitungan menggunakan helium dibandingkan dengan hasil untuk gas CO2. Hargaefisiensi clan kalor spesiflk dihitung berdasar proses termodinamika siklus Braytondengan menggunakan program komputer. Hasil perhitungan untuk helium menunjukkanefisiensi maksimum: 11m = 45 %, yang dicapai pada rasio tekanan: r = 2 dengan kalorspesifik: 'Y = 114,98 kalori/ kg. Untuk gas CO2 efisiensi maksimum dicapai pada rasiotekanan r = 3,2 dengan kalor spesifik y = 23,55 kalori/ kg. Pada rasio tekanan: 1,2 < r
< 2, 8 efisiensi helium lebih tinggi dari pada gas CO2, sedangkan kalor spesifik heliumlebih besar dari gas CO2 untuk seluruh harga rasio tekanan. Penurunan temperaturmasuk turbin mengakibatkan penurunan efisiensi clan kalor spesifik maksimum untukhelium clan gas CO2. Dari hasil analisis disimpulkan bahwa untuk konve~si energiRTT -lNCOGEN, unjuk kerja helium lebih baik dibandingkan dengan gas CO2.
ABSTRACTPERFORMANCE OF HELIUM IN ENERGY CONVERSION SYSTEM OF HIGHTEMPERATURE REACTOR INCOGEN INCOGEN is a power plant using heliumand axial turbine in its energy conversion system. Analysis of the helium performancewas performed by calculating its total efficiency and specific heat as a function ofcompression ratio and turbine inlet temperature. The result was compared with theresult of the calculation of efficiency and specific heat for carbon dioxide gas. Thecalculation was done based on the thermodynamic process of the Brayton cycle using acomputer program. The calculation result showed that the maximum efficiency ofhelium, 17m was 45 %, at compression ratio; r equals 2, and the spesific heat, r,114,98 calori/ kg. The CO2 maximum efficiency was reached at the compression ratio,3,2 and the spesific heat, r, 23,55 calori/ kg. In the compression ratio range: 1,2 < r <2,8 the helium efficiency was higher than CO2, and the specific heat was higher thanCO2 in all range of pressure ratio. Decreasing of the inlet turbine temperature willdecrease the efficiency and specific heat for helium and CO2. From the analysis, it canbe concluded that helium was better than CO2for use in the INCOGEN
Dari persamaan (1) sampai dengan (8), harga efisiensi clan kalor spesifik merupakan
fungsi dari banyak variabel. Dari persamaan ini dapat diketahui bahwa efisiensi total
bergantung pada rasio tekanan kompresor, temperatur masuk turbin, temperatur keluar
kompresor clan kalor spesifik gas. Temperatur masuk turbin bergantung pada
karakteristik reaktor yang digunakan, rasio tekanan ditentukan oleh desain tilrbin clan
kompresor sedangkan kalor spesifik tergantung dari gas yang digunakan. Berdasarkan
rumusan dalam teori ini dapat dilakukan kajian clan analisis karakteristik gas helium
sebagai fluida kerja pada reaktor temperatur tinggi INCOGEN.
METODE DAN 1'ATA KERJA
Metode perhitungan
Perhitungan untuk evaluasi unjuk kerja dilakukan dengan menghitung efisiensi
clan kalor spesifik pada proses RTT -INCOGEN berdasar rumus termodinamika seperti
ditunjukkan dalam teori. Proses perhitungan dilakukan dengan program komputer yang
ditulis dalam bahasa BASIC clan dikompilasi dengan Visual Basic 5.0. Penyusunan
program dengan Visual Basic 5.0 ini telah divalidasi dengan hasil perhitungan desain
INCOGEN dengan tingkat kesalahan dibawah 2%.
Perhitungan clan analisis unjuk kerja dilakukan dengan menghitung efisiensi clan
kalor spesifik helium clan gas CO2. Efisiensi clan kalor spesifik dihitung sebagai fungsi
dari rasio tekanan dengan masukan dari datadesain RTT-INCOGEN. Data desain
pokok yang diambir meliputi data temperatur masuk turbin, temperatur keluar
kompresor, tekanan clan efisiensi komponen. Adapun data desain yang menunjukkan
proses dalam RTT-INCOGEN ini ditunjukkan pada sistem konversi energi RTT-
INCOGEN. Untuk mengetahui perubahan efisiensi clan kalor spesifik terhadap
temperatur masuk turbin, dilakukan perhitungan untuk temperatur masuk turbin sebesar
50 °C lebih rendah dari data desain, yaitu temperatur masuk turbin = 750 °c.
Data desain sistem konversi energi RTT-INCOGEN
Konsep desain dalam RTT-INCOGEN adalah mengoptimalkan produk listrik
dari turbin gas dengan menurunkan temperatur masuk kompresor menggunakan
107
Prosiding Seminar ke-5 Reaktor Temperatur TinggiYogyakarla, 22 Nopember 2000
ISSN.. 0854 -8803
pendingin clan menaikkan temperatur masuk ke reaktor dengan regenerator ataurecuperator. /5/ Turbin yang digunakan turbin aksial dengan kompresor yang dikopel
langsung dengan generator. Sistem konversi energi mengikuti siklus Brayton
menggunakan gas helium. Data desain dari RTT-INCOGEN ditunjukkan pada Tabell,
tekanan ditunjukkan dalam diagram prosesBerdasar data RTT -INCOGEN ini dilakukan
perhitungan efisiensi total clan kalor/ clara spesifik untuk helium clan CO2 dengan
variabel rasio tekanan.
Entropi (kal/ kg DC)
1 = Kompresor
4 = Reaktor
2 = Turbin 3 = Regenerator
5 = Pendingin
Gambar 2. Diagram proses clan termodinamika siklus Brayton