THE CONDENSING STEAM TURBINE CASE STUDY FOR A 10 MWth EXPERIMENTAL POWER REACTOR

THE CONDENSING STEAM TURBINE CASE STUDY FOR A 10 MWth EXPERIMENTAL
POWER REACTOR. A 10 MWth Experimental Power Reactor (RDE) cooling system
integrates helium blower cycle as primary circuit and steam turbine cycle as secondary
circuit. This system can achieve higher thermal efficiency and mechanical power through
proper utilization of energy by minimizing the energy loss towards a minimum. In this study,
effect of the condensing steam turbine operational load such as steam pressure, condenser
pressure, and turbine inlet temperature on power output and thermal efficiency of RDE is
investigated. Outcome of this study can be utilized in order to simplify RDE’s conceptual
design with preferable values of efficiency and power. A Cycle-Tempo simulation has been
carried out to study effects of the above mentioned parameters on steam turbine cycle.
Various components of primary and secondary circuits are modeled including steam
generator, blower, pump, condenser, turbine and generator. On this paper, turbine types of
SST-60, SST-100, SST-111, SST-300, and SST-600 are used for simulation. Conservation
method is proposed to solve equations of mass, momentum and energy for obtaining flow
properties of helium in blower cycle and water/steam in turbine cycle. For a case of SST-
100, simulation results offer values of turbine efficiency 92.26 %, optimum thermal efficiency
25.5 %, and mechanical power 3650.52 kW under blower speed 3255 rpm. Components
characteristics of steam generator, condenser, and pump are also shown by presenting good
results for attainable performance.
Keywords: 10 MWth RDE, Rankine cycle, steam turbine, condenser, efficiency
ABSTRAK
STUDI KASUS TURBIN UAP KONDENSASI UNTUK REAKTOR DAYA
EKSPERIMENTAL 10 MWth. Sistem pendingin Reaktor Daya Eksperimental (RDE) 10 MWth
mengintegrasikan siklus blower helium sebagai sirkuit primer dan siklus turbin uap sebagai
sirkuit sekunder. Sistem ini dapat mencapai effisiensi termal dan tenaga mekanis yang lebih
tinggi melalui pemanfaatan yang tepat dari energi dengan meminimalkan kehilangan energi
menuju minimum. Dalam penelitian ini, pengaruh beban operasional turbin uap kondensasi
seperti tekanan uap, tekanan kondensor, dan temperatur masuk turbin terhadap keluaran
daya dan efisiensi termal RDE diinvestigasi. Hasil studi ini dapat dimanfaatkan untuk
menyederhanakan desain konsep RDE dengan nilai efisiensi dan tenaga lebih sesuai.
Simulasi Cycle-Tempo telah dilakukan untuk meneliti pengaruh parameter yang disebutkan
di atas pada siklus turbin uap. Berbagai komponen dari sirkuit primer dan sekunder
dimodelkan termasuk generator uap, blower, pompa, kondensor, turbin dan generator. Pada
makalah ini, jenis turbin SST-60, SST-100, SST-111, SST-300, dan SST-600 digunakan
untuk simulasi. Metode konservasi digunakan untuk menyelesaikan persamaan massa,
momentum dan energi untuk memperoleh sifat aliran helium dalam siklus blower dan air/uap
dalam siklus turbin. Untuk kasus SST-100, hasil simulasi memberikan nilai efisiensi turbin
92,26 %, efisiensi termal optimum 25,5 %, dan tenaga mekanis 3650,52 kW pada putaran
blower 3255 rpm. Karakteristika komponen dari generator uap, kondensor, dan pompa juga
ditunjukkan dengan menampilkan hasil yang baik untuk kinerja yang dicapai.
Kata kunci: RDE 10 MWth, siklus Rankine, turbin uap, kondensor, efisiensi