PENGEMBANGAN MODEL TURBUULEN RNG k-ε UNTUK APLIKASI CFD PADA RUNNER CROSS-FLOW DALAM KOMPONEN TURBIN GAS MIKRO BIOENERGI PROTO X-2a

Darmawan, Steven (2015) PENGEMBANGAN MODEL TURBUULEN RNG k-ε UNTUK APLIKASI CFD PADA RUNNER CROSS-FLOW DALAM KOMPONEN TURBIN GAS MIKRO BIOENERGI PROTO X-2a. Doctoral thesis, Universitas Tarumanagara.

[img] Text
Disertasi Steven_D-full_version-compressed.pdf

Download (5MB)

Abstract

Kebutuhan akan energi yang semakin meningkat menjadikan turbin gas mikro berkembang menjadi alternatif pembangkit daya yang dapat digunakan. Turbin gas Mikro Proto X-2a merupakan turbin gas mikro dengan satu-tingkat kompresor- turbin dimana pembangkitan daya dilakukan melalui aplikasi sebuah runner crossflow yang dihubungkan ke generator. Runner cross-flow ini digerakkan oleh udara pada sisi masuk kompresor. Pada operasinya, vorteks resirkulasi terbentuk pada bagian dalam runner cross-flow. Karena besaran vorteks ini mempengaruhi unjuk kerja dari runner cross-flow, analisis yang lebih baik diperlukan, yang juga dapat digunakan dan sebagai dasar pengembangan. Perilaku vorteks resirkulasi direpresentasikan lebih detail, dengan menggunakan metode CFD dengan menggunakan model turbulen RNG k-ε. Karakteristik vorteks resirkulasi yang diiringi dengan penurunan temperatur pada bagian dalam runner cross-flow tersebut sesuai untuk penggunaan model turbulen RNG k-ε. Perubahan temperatur tersebut mempengaruhi aliran resirkulasi yang terjadi secara molekular, selain secara konvektif. Pada kondisi ini, analogi Reynolds tidak lagi sesuai untuk digunakan. Oleh karena itu, pemilihan bilangan turbulen Prandtl turbulen – inverse (α) yang mampu merepresentasikan fenomena aliran tersebut menjadi penting. Berdasarkan konsep difusivitas pada aliran turbulen, konsep rasio viskositas molekukar dan turbulen pada model turbulen RNG k-ε, pada penelitian ini, nilai α divariasikan menjadi 1; 1,1; 1,2 dan 1;3. Simulasi CFD pada runner cross-flow dilakukan secara tiga-dimensi dengan menggunakan CFDSOF. Jumlah mesh optimum 300 x 147 x 3 dari hasil uji ketergantungan mesh digunakan dengan jenis mesh Body-fitted-coordinate (curved-linear). Eksperimen dilakukan pada sistem turbin gas mikro Bioenergi Proto X-2a yang telah dihubungkan dengan runner cross-flow dan sebuah alternator DC. Parameter karakteristik turbin gas mikro didapatkan, bersama dengan kecepatan poros dan beda temperatur pada casing runner cross-flow. Data hasil eksperimen (data_1, data_2 dan data_3) secara berturut -turut menghasilkan kecepatan poros runner (N ) dan beda temperatur pada sisi masuk dan keluar (∆T CR ) sebesar 1330 rpm (∆T vii 3 CR1 = 0,424 o C) , 604 rpm (∆T C) dan 659 rpm (∆T CR3 = 0,936 C). Ketiga data ini dianalisis secara lebih detail dengan CFD. Hasil eksperimen dengan data_3 dengan ∆T o paling besar menunjukkan bahwa pada kondisi tersebut runner sudah terbebani oleh generator listrik, sistem CR turbin gas mikro sudah menghasilkan daya listrik 0,54 kWh. Kondisi ini dicapai pada kecepatan kompresor (N1) 78.890 rpm dengan rasio tekanan 1,4 pada efisiensi kompresor 67% dan laju bahan bakar Diesel 2,314 g/s, dengan daya termal yang dihasilkan runner cross-flow sebesar 230 Watt. Secara umum, hasil simulasi CFD

Item Type: Thesis (Doctoral)
Uncontrolled Keywords: Turbin Gas Mikro Bioenergi Proto X-2a, runner cross-flow, vorteks resirkulasi, CFD, model turbulen RNG k-ε, bilangan Prandtl turbulen - inverse (α)
Subjects: Disertasi
Divisions: Fakultas Teknik > Teknik Mesin
Depositing User: Puskom untar untar
Date Deposited: 23 Dec 2021 11:22
Last Modified: 23 Dec 2021 11:22
URI: http://repository.untar.ac.id/id/eprint/33241

Actions (login required)

View Item View Item