ANALISIS TRANSIEN PARAMETER TERMAL DROPLET DALAM MENARA PENDINGIN PLTN

ABSTRAK
ANALISIS TRANSIEN PARAMETER TERMAL DROPLET DALAM MENARA PENDINGIN
PLTN. Pada Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir (PLTN) yang menggunakan air sungai sebagai pendingin
kondensor, pada umumnya masih memerlukan menara pendingin untuk mengurangi penggunaan air sungai
secara berlebihan yang bisa mengganggu ekosistem di dalamnya. Di dalam menara pendingin, air hangat
dari kondensor dijatuhkan dalam bentuk butiran/droplet dari ketinggian tertentu sehingga terjadi pendinginan
di udara. Proses perpindahan kalor dari droplet ke udara menjadi faktor utama yang menentukan dalam
disain suatu menara pendingin dan sekaligus berpengaruh signifikan terhadap efisiensi PLTN. Ada dua jenis
perpindahan kalor pada menara pendingin, yaitu melalui penguapan (kalor laten) dan perbedaan temperatur
dengan udara (kalor sensibel). Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui secara kuantitatif, pengaruh dari
ukuran droplet dan tinggi jatuhnya terhadap transien fluks kalor dan profil temperatur dalam droplet sebagai
fungsi waktu selama jatuh.. Analisis dilakukan dengan menyusun program perhitungan numerik menggunakan
metode beda hingga dengan skema eksplisit untuk memecahkan persamaan konduksi dalam koordinat bola.
Temperatur udara inlet diasumsikan konstan sebesar 30°C dan perpindahan kalor sensibel berlangsung
secara konveksi yang merupakan fungsi kecepatan jatuh dan radiasi sebagai fungsi temperatur. Sebagai
variabel dalam analisis ini adalah diameter droplet dan ketinggian jatuh. Hasil analisis menunjukkan bahwa
efektivitas perpindahan kalor akan semakin tinggi dengan semakin kecilnya droplet dan semakin tingginya
posisi jatuh. Dari hasil analisis diperoleh transien temperatur sebagai fungsi waktu dan juga fungsi radius
untuk berbagai tinggi jatuh dan diameter droplet. Analisis untuk PLTN 1000 MW dengan tinggi jatuh 20 m
dan diameter droplet 2 mm memberikan temperatur rata-rata droplet yang dihasilkan di saat jatuh sebesar
31,6°C untuk temperatur awal 40°C dan debit pendingin yang diperlukan mencapai 58,3 m3
/detik.
Kata kunci: menara pendingin, PLTN, efektivitas perpindahan kalor, droplet.
ABSTRACT
THERMAL PARAMETER TRANSIENT ANALYSIS OF DROPLETS IN NUCLEAR POWER
PLANT COOLING TOWER. In Nuclear Power Plant using fresh water from river as condenser cooling, a
cooling tower still used for decreasing the amount of fresh water used so that could reduce the negative
impact to the environment. Inside a cooling tower, warm water coming from condenser drops from a certain
level of height in a form of droplet and being cooled by the air. The heat transfer between droplets and the air
determines significantly the effectiveness of cooling tower. The heat transfer process involves latent heat
transfer owing to vaporization of small portion of water and sensible heat transfer owing to difference in
temperature of water and air. The objective of this research is to determine the influence of droplets size and
its fall height to temperature transient during the fall. The analysis is performed explicitly using finite
difference method in spherical coordinate to resolve the transient conduction equation. The air temperature is
supposed constant as 30ºC and the sensible heat transfer is performed by convection and radiation. As
independent variable in this analysis are droplets size and fall height. The result shows that the heat transfer
effectiveness is higher as droplet size is small and fall height is high. For NPP of 1000 MWe, with the fall
height of 20 m and the droplet diameter of 2 mm, the final average temperature of droplets is 31.6°C for 40°C
initially and the volume rate of cooling water is 58.3 m3
/s.
Keywords: cooling tower, NPP, heat transfer effectiveness, droplets.