AFT085 Probe Geotermal dengan Prinsip Pipa Panas — Peralatan Laboratorium Termal, Peralatan Pendidikan, Peralatan Pengajaran1 Deskripsi
Dalam pembangkitan energi panas bumi dangkal, energi termal yang tersimpan di bawah permukaan bumi dimanfaatkan untuk keperluan pemanasan.
Alat ini mendemonstrasikan cara kerja sebuah probe panas bumi yang berprinsip pada pipa panas (*heat pipe*). Rangkaian eksperimen yang transparan ini memberikan gambaran mendalam mengenai sirkuit tertutup perpindahan panas: alat ini memungkinkan pengamatan yang jelas terhadap proses penguapan di dalam pipa panas, kondensasi di kepala probe, serta aliran balik (*reflux*) media perpindahan panas di sepanjang dinding bagian dalam pipa panas tersebut. Rangkaian ini juga memungkinkan pengamatan lebih dekat terhadap metode-metode dasar yang diterapkan untuk menentukan konduktivitas termal tanah di sekeliling probe panas bumi.
Pipa panas—yang perilaku operasionalnya sedang diteliti—merupakan elemen inti dari alat pelatihan ini. Pipa panas tersebut berisi media perpindahan panas yang memiliki titik didih rendah. Masukan panas dari tanah disimulasikan melalui sebuah jaket pengatur suhu yang dilengkapi sirkuit pemanas. Panas dari media perpindahan panas tersebut kemudian ditransfer ke media kerja yang berada di dalam kepala probe. Sensor-sensor mendeteksi suhu dan laju aliran media kerja di dalam penukar panas (*heat exchanger*). Nilai-nilai terukur ini digunakan untuk menghitung daya termal yang ditransfer. Perangkat lunak yang tersedia menggunakan nilai-nilai terukur tersebut untuk mensimulasikan neraca energi dari sebuah pompa panas yang terhubung.
Salah satu metode untuk menentukan konduktivitas termal tanah di sekeliling probe adalah metode yang dikenal sebagai *thermal response test* (uji respons termal). Sebuah pompa mengalirkan air yang dipanaskan secara terus-menerus melalui probe panas bumi berbentuk pipa-U yang telah ditanam di dalam media pasir.
Selama proses ini berlangsung, suhu pada saluran masuk (*inlet*) dan saluran keluar (*outlet*), laju aliran, serta daya pemanasan dari probe panas bumi tersebut dicatat. Nilai-nilai terukur ini kemudian digunakan untuk menghitung konduktivitas termalnya.
Dalam eksperimen lainnya, sebuah silinder pasir dipanaskan menggunakan sumber panas berbentuk silinder. Profil suhu termal yang menyebar secara radial di dalam sampel pasir tersebut dideteksi dan digunakan untuk menghitung konduktivitas termal di dalam sampel pasir tersebut. Hasil dari kedua metode ini kemudian akan dibandingkan. Nilai-nilai terukur tersebut ditransmisikan secara langsung ke sebuah komputer (PC) melalui koneksi USB, di mana data-data tersebut dapat dianalisis menggunakan perangkat lunak yang telah disertakan.
2 Spesifikasi
Demonstrasi pengoperasian probe geotermal dengan prinsip pipa panas (heat pipe); pipa panas terbuat dari kaca dengan jaket pengatur suhu yang transparan; air digunakan sebagai media kerja untuk disipasi panas di dalam penukar panas; pasokan media kerja melalui jaringan laboratorium atau melalui chiller air WL 110.20 untuk memastikan suhu air maksimum 16°C; simulasi neraca energi pompa panas menggunakan perangkat lunak; refrigeran R1233zd, GWP: 1; perangkat lunak untuk akuisisi data melalui USB pada sistem operasi Windows 8.1 dan 10.
3 Data Teknis
Panjang pipa panas: sekitar 1000 mm; Ø luar pipa panas: sekitar 56 mm; Ø luar jaket pengatur suhu: sekitar 80 mm; Pemanas pada sirkuit pemanas, daya keluaran: 2 kW; Pompa pada sirkuit pemanas, laju aliran maks.: 1,9 m³/jam; konsumsi daya: 58 W; Probe geotermal tabung-U (U-tube) terbuat dari tembaga, panjang: sekitar 1000 mm; Pompa pada uji respons termal, laju aliran: 4,8…28,2 L/jam; konsumsi daya: maks. 60 W; Elemen pemanas di dalam tangki air, daya keluaran: 100 W; Elemen pemanas di dalam wadah pasir, daya keluaran: 50 W; Refrigeran: R1233zd, GWP: 1;
Volume pengisian: 2,3 kg; Ekuivalen CO2: 0 ton; Rentang pengukuran suhu elemen pemanas pada sampel pasir: 0…250°C; laju aliran: 0,4…6 L/menit; 230 V, 50 Hz, 1 fase; 230 V, 60 Hz, 1 fase; 120 V, 60 Hz, 1 fase; UL/CSA (opsional).
