Perpustakaan Digital ITB

Sistem PLTSa skala komunitas memerlukan perangkat konversi daya yang sederhana, mudah dirawat, dan dapat diterapkan pada skala kecil. Penelitian ini mengkaji mesin uap torak skala mikro hasil modifikasi kompresor udara Fetch 1/4 HP sebagai alternatif ekspander untuk aplikasi PLTSa mini. Tujuan penelitian adalah mengevaluasi kinerja termodinamika, karakteristik aliran transien di dalam silinder, serta keluaran listrik hasil pengujian dengan menggunakan batas sistem perbandingan yang konsisten. Model termodinamika siklus tekanan penuh dikembangkan untuk variasi tekanan suplai 1–4 barg pada putaran 590 rpm. Simulasi CFD transien menggunakan domain tiga dimensi setengah simetri, model uap gas ideal, turbulensi Realizable k–?, dynamic mesh layering, dan kondisi batas periodik. Pengujian dilakukan menggunakan test rig yang terdiri atas boiler berbahan bakar LPG, alternator otomotif yang digerakkan melalui transmisi sabuk, dan beban lampu halogen untuk mengukur tekanan boiler, putaran, tegangan, arus, dan daya beban. Model analitis menghasilkan daya indikator 76,33–305,33 W dan ISSC menurun dari 46,41 menjadi 29,39 kg/kWh. CFD menghasilkan daya indikator 75,20–298,65 W dengan deviasi 1,48–2,19% terhadap model analitis, serta menunjukkan keterlambatan respons tekanan, kecepatan lokal tinggi di sekitar port, dan penurunan temperatur transien selama pembuangan. Pengujian menghasilkan daya beban sebesar 3,17 dan 7,03 W pada 1,422 dan 2,059 barg, sedangkan estimasi daya indikator ekuivalennya sekitar 24–25% dari prediksi analitis. Penyimpangan terutama dipengaruhi oleh ketidakstabilan suplai uap, kebocoran katup buang, akumulasi kondensat, dan rugi mekanis yang tidak terukur. Penelitian ini memberikan kontribusi berupa kerangka evaluasi terpadu model–CFD–eksperimen untuk pengembangan ekspander uap berbiaya rendah.