HEAT PUMP DAN HEAT ENGINE PENEMPATAN HEAT PUMP DAN HEAT ENGINE

HEAT ENGINE

KEGUNAAN HEAT ENGINE Pembangkit tenaga Memasok panas Combined Heat and Power System (CHP) Pengintegrasian heat engine dengan proses akan memberikan lebih meningkatkan efisiensi energi.

Penempatan heat engine yang tidak layak

Penempatan heat engine yang layak

Penempatan heat engine yang layak C

TIGA MACAM HEAT ENGINE STEAM TURBINE (SIKLUS RANKINE) Steam tekanan tinggi dibangkitkan dalam boiler. Steam ini digunakan untuk menggerakkan turbin sehingga dihasilkan kerja (W). Steam yang keluar dari turbin akan turun, baik tekanan maupun temperaturnya. Steam tersebut masih dapat dimanfaatkan untuk membangkitkan kerja di turbin level lebih rendah atau dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan panas dalam proses.

Siklus Rankine untuk steam

GAS TURBINE (SIKLUS RANKINE) Gas (biasanya gas alam) dibakar dalam furnace menggunakan udara bertekanan. Gas hasil pembakaran dengan tekanan dan temperatur tinggi (1000C) dilewatkan ke turbin untuk membangkitkan tenaga. Gas keluar dari turbin pada temperatur 450 – 550C. Gas tersebut dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan panas dalam proses; biasanya untuk membangkitkan steam dalam WHB.

Simple gas turbine with heat exchanger

RECIPROCATING ENGINE Mesin ini terdiri dari rangkaian piston dan crankshaft. Bahan bakar (minyak diesel atau gas alam) dibakar dalam internal combustion engine sehingga dihasilkan tenaga. Gas yang keluar dari turbin pada temperatur 300 – 400C dapat dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan panas dalam proses. Silinder mesin memerlukan pendinginan, biasanya menggunakan air pendingin pada 70 – 95C.

Reciprocating engine

Rentang temperatur pemanasan (C) Pemilihan sistem CHP Sistem CHP Rasio Power/Heat Ukuran (MW) Rentang temperatur pemanasan (C) Steam turbine < 0,2 3,0 – 50,0 100 – 200 Gas turbine 0,67 – 0,2 2,0 – 30,0 100 – 500 Diesel/gas engine 1,25 – 0,5 0,2 – 5,0 100 – 300 < 80

Checklist sederhana untuk pemilihan Sistem CHP Berapa kebutuhan daya? < 1 MW : reciprocating engines > 5 MW : gas turbine dan steam turbine Heat-to-power ratio : reciprocating engine dan gas turbine lebih dipilih daripada steam turbines. Bandingkan profil temperatur-panas yang dilepaskan oleh sistem CHP dengan GCC di atas pinch untuk mendapatkan penjodohan yang paling baik.

Jika utilitas panas diperlukan pada temperatur > 200°C, maka yang dipilih adalah gas turbine dan reciprocating engine. Jika temperatur pinch > 70°C, maka jangan gunakan reciprocating engines. Jika utilitas panas diperlukan pada temperatur di bawah 100°C, maka yang dipilih adalah reciprocating engines.

Diagram Sankey untuk Steam turbine

Diagram Sankey untuk Gas turbine

Diagram Sankey untuk Diesel engine

HEAT PUMP

Inappropriate placement

Appropriate placement

TIPE HEAT PUMP 1. CLOSED-CYCLE HEAP PUMP A working fluid (typically ammonia, a hydrocarbon-based refrigerant or – in the past – a fluorocarbon) takes in heat and evaporates, is compressed and then condensed to give out heat at a higher temperature, and returned to the evaporator via a letdown valve.

CLOSED-CYCLE HEAP PUMP

2. Mechanical vapour recompression (MVR): A compressor is driven by electricity or the output from a plant turbine, and compresses some process vapour to a higher pressure and temperature. 3. Thermal vapour recompression (TVR): High-pressure steam is passed into a venturi-type thermocompressor, and mixes with lower-pressure steam to give a larger flow at an intermediate temperature and pressure. This also includes ejectors, mainly used for drawing a vacuum.

4. Absorption refrigeration cycles These take in some high-grade heat (or above ambient waste heat) and extract some below-ambient heat from the process, rejecting all the heat at a median temperature close to ambient. 5. Heat transformers These take in waste heat, upgrade some of it to a useful temperature and cool the rest, thus acting as “heat splitters”. They are in effect a reversed absorption refrigeration cycle working entirely above-ambient temperature.

ABSORPTION REFRIGERATION CYCLE

Summary of different heat pump types