Perpustakaan Digital ITB

Salah satu metoda terbaik dalam pemanfaatan sumber energi panas baru dan terbarukan bertemperatur rendah hingga menengah yang masih kurang aplikasinya di Indonesia adalah dengan menggunakan Siklus Rankine Organik (SRO). Untuk itu upaya penelitian turbin radial yang menjadi komponen penting dalam efisiensi keseluruhan SRO perlu dilakukan di Indonesia. Tesis ini membahas algoritma perancangan komponen volute, nozzle, dan rotor pada turbin radial aliran masuk dengan fluida kerja Propana dengan kondisi masuk laju aliran masuk sebesar 10 kg/s, tekanan masuk sebesar 3 MPa dan temperatur masuk 90 °C dengan target daya keluaran sebesar 250 kW yang disusun lebih terstruktur, sederhana, dan mudah dilakukan dengan mengacu pada literatur yang menjadi referensi penulis. Kebanyakan metode yang digunakan dalam perhitungan bersifat iteratif dalam mencari nilai suatu parameter perancangan yang akan digunakan untuk membentuk gambar rancangan. Selain metode iterasi, nilai beberapa parameter seperti koefisien untuk menghitung tebal sudu, jari-jari hub, dan jari-jari shroud, dapat dipilih bebas. Dalam tesis ini tidak dibahas pengaruh pemilihan nilai parameter tersebut terhadap hasil rancangan. Setelah perhitungan selesai, hasil perhitungan diwujudkan dalam bentuk gambar CAD (Computer Aided Design) komponen volute, nozzle, dan rotor. Setelah geometri rotor turbin didapatkan, untuk memperoleh prediksi performansi turbin radial dilakukan analisis menggunakan simulasi Computational Fluid Dynamics (CFD) ANSYS CFX dengan melakukan simulasi hanya pada bagian rotor turbin radial aliran masuk Simulasi yang dilakukan menggunakan model gas nyata Redlich-Kwong dan model turbulensi Shear Stress Transport (SST). Berdasarkan hasil simulasi yang telah dilakukan, dari sekian banyak variasi maka disarankan pada desain digunakan parameter laju aliran massa 19 kg/s, jumlah sudu rotor sebanyak 20 buah, kecepatan putar rotor sebesar 20.000 rpm, dengan daya keluaran sebesar 261,16 kW atau lebih rendah 1,06% dari daya referensi, dan efisiensi sebesar 62% atau lebih rendah 4% dari efisiensi referensi yang digunakan. Hal ini tidak sesuai dengan perkiraan performansi pada desain awal turbin karena nozzle dan volute tidak dimodelkan di simulasi dimana pada turbin radial aliran masuk nozzle dan volute berfungsi untuk mengarahkan sudut serang aliran fluida masuk rotor sehingga dapat meningkatkan efisiensi total terhadap total turbin radial. Hal ini lah yang membuat efisiensi rotor turbin tidak sesuai dengan desain awal akan tetapi sudah cukup mewakili fenomena yang terjadi di dalam turbin radial aliran masuk.