Perpustakaan Digital ITB

Siklus Rankine Organik (SRO) adalah teknologi yang dapat diandalkan dalam pemanfaatan bertemperatur rendah, dan sudah dikembangkan sejak awal abad ke 19 serta memiliki perkembangan yang cepat sejak beberapa dekade terakhir. Ada beberapa metode untuk mengoptimasi SRO, salah satunya adalah dengan pengembangan turboekspander. Tesis ini akan menjelaskan secara detail, metode desain yang digunakan dalam mendesain turboekspander untuk SRO dengan kapasitas 1 kW untuk fluida kerja R-245fa. Laju aliran massa fluida kerja yang digunakan adalah 0,3kg/s dengan tekanan masuk turbin 730 kPa dan tekanan keluar sebesar 560 kPa. Temperatur masuk turbin fluida kerja adalah 368,87 K. Geometri hasil desain kemudian diubah ke dalam bentuk model 3D dengan menggunakan perangkat lunak CAD. Simulasi numerik juga dilakukan dengan ANSYS CFX menggunakan model turbulensi SST K-????, dan persamaan tingkat keadaan Aungier Redlich- Kwong untuk memprediksi properti dari fluida kerja. Hasil analisa CFD menunjukkan bahwa daya tertinggi diproduksi dengan konfigurasi jumlah sudu rotor sebanyak 16 buah, kecepatan putar 20.000 rpm, dan daya sebesar 998,54 Watt dengan efisiensi total-total isentropik sebesar 78,54%. Hasil desain awal ini tidak dapat memenuhi persyaratan minimum produksi daya sebesar 1 kW. Oleh karena itu, dilakukan analisa lebih lanjut dengan konfigurasi yang berbeda. Hasil analisa lanjut menunjukkan bahwa efisiensi tertinggi dicapai dengan konfigurasi laju aliran massa fluida kerja sebesar 0,32 kg/s, jumlah sudu rotor sebanyak 16 buah, dan kecepatan putar rotor 20.000 rpm. Hasil desain dengan parameter diluar desain awal menunjukkan turbin mampu memproduksi daya sebesar 1.382,3 Watt dengan efisiensi total-total isentropik sebesar 76,44% Tesis ini juga akan membahas tentang metode produksi, material, serta pemilihan komponen yang digunakan. Turbin akan menggunakan motor BLDC sebagai pengganti generator. Replika turbin juga diproduksi dengan metode 3D Printing dengan skala 1:1.