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.

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:	https://repotest.untar.ac.id/id/eprint/33241

Actions (login required)

View Item