I nte rna t io na l J o urna l o f   Appl ied P o wer   E ng i neer ing   ( I J AP E )   Vo l.  1 4 ,   No .   2 ,   J u n 2 0 2 5 ,   p p .   467 ~ 4 7 8   I SS N:  2 2 5 2 - 8 7 9 2 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /ijap e. v 1 4 . i2 . p p 467 - 478          467     J o ur na l ho m ep a g e :   h ttp : //ij a p e. ia esco r e. co m   G enera tor a na ly sis  and co mpa riso n of working   flui ds in th o rg a nic  Ra nkine   cy cle f o r biom a ss   po wer plants  usin g   Aspen  Plus   so ft wa re       Yulia nta   Sireg a r 1 ,   Wa hy u F ra ncis cus   Sih o t a ng 1 ,   Nur  Na bil a   M o ha m ed 2   1 D e p a r t me n t   o f   El e c t r i c a l   En g i n e e r i n g ,   F a c u l t y   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t a S u ma t e r a   U t a r a ,   M e d a n ,   I n d o n e si a   2 S c h o o l   o f   E l e c t r i c a l   E n g i n e e r i n g ,   C o l l e g e   o f   E n g i n e e r i n g ,   U n i v e r si t y   Te c h n o l o g y   M A R A ,   S h a h   A l a m,  M a l a y si a       Art icle  I nfo     AB S T RAC T   A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   J u l 2 1 ,   2 0 2 4   R ev is ed   Dec   1 ,   2 0 2 4   Acc ep ted   J an   1 9 ,   2 0 2 5       Th e   o rg a n ic  Ra n k in e   c y c le u ti li z e lo w - tem p e ra tu re   h e a (f lu e   h e a t)   in   p o we p lan ts  t o   p ro d u c e   e lec tri c a p o w e r.   S e v e ra fa c to rs,   in c l u d i n g   th e   wo rk i n g   flu id ' tem p e ra tu re   a n d   p re ss u r e ,   in flu e n c e   th e   e fficie n c y   o a n   o r g a n ic  Ra n k in e   c y c le.  T h is  re se a rc h   m e th o d   in c l u d e c a lcu lati o n s   u sin g   t h e   g a sifica ti o n   m e th o d   i n   c a lcu lati n g   e lec tri c a e n e rg y   i n   P LT BM   a n d   c a lcu latin g   th e   e x p e rime n tal  re su l ts  o a   se ri e o o rg a n ic  Ra n k i n e   c y c les   b y   t a k in g   i n to   a c c o u n th e   tem p e ra tu re   a n d   p re ss u re   o f   th e   wo r k in g   f lu i d   u sin g   A sp e n   P lu s   S o ftwa re ,   wh ich   is an a l y z e d   u sin g   sta ti stica m e th o d s.   T h e   re su lt s   o re se a rc h   u sin g   t h e   g a sifica ti o n   m e th o d   in   P LT BM   fu e l   p r o d u c e d   p o we o 2 7 , 2 7 9 . 3 8   M W /y e a fo c o c o n u sh e ll s,  6 , 4 8 9 . 6 6   M W /y e a fo rice   h u sk s,  a n d   5 3 2 . 6 2   M W /y e a f o c o rn   c o b s.   F o t h e   o rg a n ic  Ra n k in e   c y c le  se ries ,   rice   h u sk   wa ste   p ro d u c e th e   larg e st  p o we o 8 , 3 3 6 . 6 7   k W,   f o c o c o n u t   sh e ll o 5 6 9 , 7 2 3 . 9 5   k W.   F o r   c o rn   c o b s   o f   3 5 8 , 6 3 9 . 6 3   with   a n   e fficie n c y   v a lu e   o o rg a n i c   wo rk i n g   flu id   i n   R - 2 2   o 2 5 . 3 7 %   a n d   t h e   R - 3 2   o r g a n ic  wo r k in g   flu i d   o 1 1 . 9 2 %   a a   tem p e ra tu re   o 1 2 5   °C  in   c o c o n u sh e ll   wa ste ,   it   c a n   b e   c o n c lu d e d   th a t   th e   tem p e ra tu re   o t h e   wo r k in g   f lu i d   h a m o re   in f lu e n c e   o n   th e   e fficie n c y   o t h e   o rg a n ic Ra n k i n e   c y c le t h a n   th e   p r e ss u re   o th e   w o rk i n g   f lu i d .   K ey w o r d s :   B io m ass   wa s te   Gasific atio n   Or g an ic  R an k in e   c y cle   Or g an ic  wo r k i n g   f l u id   SR ef f icien cy   T h is i a n   o p e n   a c c e ss   a rticle   u n d e r th e   CC B Y - SA   li c e n se .     C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Yu lian ta  Sire g ar   Dep ar tm en t o f   E lectr ical  E n g i n ee r in g ,   Facu lty   o f   E n g in ee r in g ,   Un iv er s itas   Su m ater Utar a   Me d an ,   I n d o n esia   E m ail: ju lian ta_ s r g @ u s u . ac . id       1.   I NT RO D UCT I O N   T h lev el  o f   en er g y   d em a n d   in   I n d o n esia  is   in cr ea s in g   alo n g   with   th r ap id   d ev el o p m en o f   tech n o lo g y ,   w h ich   is   also   co n c er n ed   with   elec tr ical  a n d   o th er   en er g y .   E lectr icity   is   a   b asic  n ee d   in   life   a n d   h as  v er y   im p o r tan r o le  in   s o cie ty .   R eg ar d in g   th e   p r o v is io n   o f   elec tr icity   to   th c o m m u n ity ,   in   I n d o n esia,  th p er ce n tag lev el  o f   elec tr icity   s u p p ly   s till   n ee d s   to   b 1 0 0   p er ce n t.  W h er th s o u r ce   o f   el ec tr ical  en er g y   ca n   b o b tain ed   f r o m   p o wer   p la n ts ,   wh ich   g en er ally   in   I n d o n esia   u s co n v en tio n al  p o wer   p la n t s   p o wer ed   b y   f o s s il   f u els,  co n tin u o u s   u s o f   f o s s il  f u els  ca n   r esu lt  in   r ed u c tio n   in   av ailab le  f o s s il  co n te n t,  r esu ltin g   in   th e   em er g en ce   o f   b io m ass   p o wer   p lan ts   f u eled   b y   o r g an ic   an d   n o n - o r g an ic   waste  p r o d u cts.  I n   o b tain in g   elec tr ical   en er g y   f r o m   t h g en e r ato r ,   t h elec tr ical  en er g y   s o u r ce   at  t h p o wer   p lan p r o d u ce s   waste  h ea t,  wh ich   ca n   g en er ally   b u s ed   to   p r o d u ce   e lectr ical  en er g y   ev en   th o u g h   it   h as  v er y   litt le  elec tr ical  ef f ici en cy .   T h r esid u al   r esu lts   f r o m   waste  h ea in   b io m ass   p o wer   p lan ts   p r o d u ce   ele ctr ical  en er g y   k n o wn   as  th o r g an ic   R an k in cy cle  ( OR C ) .   OR C   is   cy cle  th at  co n v er ts   lo w - tem p e r atu r h ea s o u r ce   in to   elec tr ical  en e r g y   [ 1 ] - [ 3 ] .   Acc o r d in g   to   e ar lier   r esear c h   o n   th e   o r ig i n al  d esig n   o f   th e   R an k in o r g a n ic  cy cle   s y s tem   u s i n g   b u r n i n g   co r n   co b   b io m ass   waste  as  h ea s o u r ce ,   th p o ten tial  p o wer   g en er ated   b y   b u r n in g   m aize   co b s   m ig h b u tili ze d   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N:  2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.  1 4 ,   No .   2 ,   J u n 2 0 2 5 467 - 4 78   468   as  lo w - tem p er atu r h ea s o u r ce   to   g en e r ate  elec tr ical  en er g y .   Acc o r d in g   to   OR C ,   th m ax im u m   th eo r etica tu r b in p o wer   is   8 . 5   k W ,   th er m al  ef f icien c y   is   1 0 . 3 %,   an d   1 0 1 . 1   h ec tar es  o f   m aize   m u s b p lan te d     an n u ally   [ 4 ] .   I n   t h m ea n tim e,   o th er   ea r lier   s tu d ies u s ed   th e   Asp en   Ad v an ce d   Sy s tem   f o r   Pro ce s s   E n g in ee r in g   Plu s   s o f twar to   co m p u te  th e   th er m o d y n am ic  p r o p er ties   o f   th o r g a n ic  wo r k in g   f lu id   a n d   s im u late  th cy cle   p r o p er ties   to   d is cu s s   th e   r ec o v er y   o f   waste  h ea i n   th e   o r g an ic   R an k in c y cle  a n d   t h f ea tu r e s   o f   lo w - tem p er atu r waste  h ea r ec o v er y   f r o m   t h th e r m o d y n am ic  s y s tem   o f   p o wer   p lan t.   T h e   im p ac o f   th e   h ea t   s o u r ce   in p u tem p e r atu r e,   f lo r ate,   n et  p o wer   o u tp u t,  an d   ev ap o r ato r   o u t p u tem p er at u r o n   th e   th er m al   ef f icien cy   an d   n et  p o wer   o u tp u ca n   b d eter m in e d   b y   co m p ar in g   th th er m al  p r o p e r ties   o f   th h ea s o u r ce   s id an d   th e   f ix e d   o r g a n ic  wo r k in g   f lu id   s id b ased   o n   v ar io u s   h ea s o u r ce   p ar am eter s   [ 5 ] .   Pre v io u s   r esear ch   f u r th e r   co n ce r n s   id e n tify in g   an d   an al y zin g   r ef r ig er an ts   as  wo r k in g   f l u id s   f o r   th o r g a n ic  R an k in c y cle  f o r   ap p licatio n s   in   I n d o n esia.  T h r esear c h   ca r r ied   o u th s elec tio n   o f   r e f r ig er an as  an   OR C   f lu id   with   lo w - p r ess u r o p er atin g   p ar am eter s   an d   lo w - tem p e r atu r h ea s o u r ce   ca p ab le  o f   p r o v id in g   ef f icien c y   v alu es  th at  ar n o m u ch   d if f er en f r o m   m ed iu m   p r ess u r e,   n am el y   2 0   b ar   in   OR C   a p p licatio n s ,   wh ile  b ased   o n   t h cr iter ia,   th b est  s p ec if ic  p o wer   was  o b tain ed   f r o m   R - 2 3 6 f with   o p er atin g   p a r am eter s ,   p r ess u r 1 0   b ar ,   ev a p o r ato r   tem p e r atu r e   90  C   with   v alu o f   1 1 , 3 9 6   KJ/ k g   [ 6 ] .   Oth er   ea r lier   s tu d ies  f o cu s ed   o n   f lat  p late  s o lar   co llecto r s   u s ed   in   o r g a n ic  R an k in cy cle  ( O R C )   p o wer   p lan ts .   I t d is cu s s es th o r g a n ic  R an k in cy cle   ( OR C )   s y s tem ,   n o v el  p o wer   p lan t.   T h OR C   g en er ato r   s y s te m   u s es o p er atin g   f lu id s   a n d   s o lar   en er g y   s o u r ce s .   T h e   h ea tin g   f lu id ,   wh ich   is   wate r ,   is   h ea ted   b y   s o lar   p o wer   an d   is   r esp o n s ib le  f o r   ev a p o r atin g   th wo r k i n g   f lu id ,   wh ich   ca n   ev ap o r ate   at  h ig h   p r ess u r an d   lo tem p er atu r es .   I n   o r d e r   f o r   it  to   tu r n   th tu r b i n s h af t,  g en er ato r   is   u s ed   to   g en er ate  p o wer .   T h OR C   g e n er ato r ' s   o u tp u f o r   th wo r k in g   f l u id   s y s tem   d esi g n   was 1 3 . 6 1   k W   an d   6 - b ar   p u m p ' s   lo west p o wer   b y   p u m p   o u tlet p r ess u r e   was  5 . 0 3   k W .   T h g en e r atin g   s y s tem   d esig n   s im u latio n   p r o d u ce s   p o wer   ap p r o ac h in g   1 0   k W   with   p u m p   o u tlet   p r ess u r o f   1 1 . 3 8   k W   an d   5 - b ar   p u m p .   T h f lat  co llecto r   o f   th s o lar   p late  s y s tem   g ets  1 9 1 . 9 2   W   o f   en er g y   an d   an   ef f icien c y   o f   9 . 8 % [ 7 ] .   Acc o r d in g   to   o th er   ea r lier   s tu d ies o n   th g eo th er m al  o r g an ic  R an k in cy cle,   t h e   u s o f   t h cy cle   to   g en er ate  e lectr icity   was  f ir s ex am in ed   f r o m   g eo th e r m al  s o u r ce s ,   wh er th s elec tio n   o f   o r g an ic  f lu i d s   an d   g eo th er m al   en er g y   s o u r ce s   was  ex am in e d   f o r   v ar i o u s   OR C   co n f ig u r atio n s   an d   o p er atin g   co n d itio n s .   Ma in tain in g   th e   lo n g - ter m   e f f ec tiv en ess   o f   g eo th er m al  au g m e n tatio n   in   r eser v o ir   s y s tem s   th r o u g h   th u s o f   h y b r i d   o p tim izati o n   tech n iq u e ,   a n d   r e v iewin g   e n er g y   e f f icien cy   a n d   e n er g y   e x er g y ,   co n s id er in g   ec o n o m ic  in d ices a n d   lev elize d   elec tr icity   co s ts   [ 8 ] .   B ased   o n   th b ac k g r o u n d   o f   p r ev io u s   r esear ch   th at  h as  b ee n   ex p lain ed ,   th co n tr ib u t io n   o f   th is   r esear ch   is   an aly zin g   th e   co m p ar is o n   o f   th e   o r g an ic  R an k in cy cle   ( SR O)   in   p o wer   p lan ts   f u eled   b y   c o r n ,   co co n u t,   an d   r ice  p lan waste.   T h r esear ch e r   aim s   to   f in d   th ef f icien cy   v alu o f   th wo r k in g   f lu id   u s in g   r ef r ig er a n ty p es  R - 2 2   an d   R - 3 2 .   I is   also   im p o r tan to   f in d   th v alu o f   elec tr ical  p o ten tial  an d   th m o s ef f icien ty p e   o f   r ef r ig er an t   an d   ca r r y   o u Asp en   Plu s   s o f twar s im u latio n s   to   d eter m in e   th p er ce n ta g v al u e   o f   th wo r k in g   f lu id   u s ed .   T h e   p o ten tial e lectr icity   p r o d u ce d   an d   th s p ec if icatio n s   o f   th g en er ato r   u s ed .       2.   M E T H O D   T h is   r esear ch   was  ca r r ied   o u i n   s ev er al  s tag es,  as   s ee n   in   F ig u r 1 .   T h is   r esear ch   co m p ar es  t h r ee   ty p es  o f   f u el,   n a m ely   r ice   waste  [ 9 ] - [ 1 3 ] ,   co co n u waste  [ 1 4 ] - [ 1 6 ] ,   an d   co r n   waste  [ 1 7 ] - [ 1 9 ] ,   as  well  as  th e   tem p er atu r o f   t h ev a p o r ato r   h ea tin g   wate r   ( 5 0   C 1 2 5   C ) .   Nex t,  g et  th v alu o f   th e   c y cle  ef f icien cy   an d   p o wer   p r o d u ce d   b y   th f u el  u s in g   th g asifica tio n   m eth o d .   C o r n ,   r ice,   an d   co co n u tr ash   ar th f u el  b i o m ass   em p lo y ed   i n   th is   s im u latio n   o f   th o r g an ic  R an k in c y cle  s y s tem   f o r   p o wer   g e n er atio n .   T h b io m ass   f u e l   co m p o s itio n   d ata  u tili ze d   in   t h s tu d y   ar s h o wn   in   T a b le   1 .   Asp en   Plu s   s o f twar is   u s ed   to   s im u late  th e   co m b u s tio n   o f   s o lid   b io m ass   f u el  [ 2 0 ] - [ 2 3 ] .   T h en ,   th e   h ig h e r   h ea tin g   v alu e   ( HHV)   [ 2 4 ] - [ 2 6 ]   an d   lo wer   h ea tin g   v alu ( L HV)   [ 2 7 ] ,   [ 2 8 ]   v al u es  ar u s ed   in   th is   r esear ch ,   a n d   th en   th f u el  d ata  is   in p u ( p r o x im ate,   u ltima te,   an d   h e atin g   v alu e) ,   as  d escr ib ed   in   T ab le  2 .   Me an w h ile,   th e   o r g a n ic  R an k in e   s y s tem   r elie s   h ea v ily   o n   t h u s e   an d   c h o ice  o f   an   a p p r o p r iate   wo r k in g   f lu i d ,   a n d   its   ch ar ac ter i s tics   also   in f lu en ce   h o it   is   u s ed .   I n   th is   r esear ch ,   th wo r k in g   f lu id s   u s ed   an d   co m p ar ed   we r R - 2 2   ( c h lo r o d if lu o r o m eth an e/d if l o r o m o n o ch lo r o m eth a n e )   an d     R - 3 2   ( d if lu o r o m eth a n e ) .   Fre o n   r ef r ig e r an ts - 3 2   h av l o wer   co ld   n u m b er   in d ex   t h an   r ef r ig e r an t - 22 .     T ab le  3   p r o v id es d etailed   w o r k in g   f lu i d   s p ec if icatio n s .   Or g an ic  R an k in cy cle  p u m p   s p ec if icatio n s   v ar y   d ep e n d in g   o n   th ap p licatio n   an d   wo r k i n g   f lu id   u s ed .   Ho wev er ,   th e y   a r g en er ally   b ased   o n   v o l u m f lo r ate,   o p er atin g   p r ess u r e,   to tal  h ea d ,   an d   ef f icien cy .   Or g an ic   R an k in cy cle  p u m p s   ar u s u ally   m ad o f   s teel   o r   alu m in u m .   T h ey   ca n   also   h av ad d itio n al  f ea tu r es  lik a   d r iv m o t o r ,   c o n tr o v alv e,   an d   f ilter .   T h p u m p   s p ec if icatio n s   th at  ar g en e r ally   u s ed   ar e   s h o wn   in   T a b le  4 .   T u r b in e   s p ec if icatio n s   in   t h o r g an ic  R an k in e   cy cle  v ar y   d ep en d in g   o n   th a p p licatio n ,   d esire d   p o wer ,   an d   av ailab le  h ea s o u r ce s .   B e ca u s th tu r b in e   is   o n o f   th m o s im p o r tan c o m p o n en ts   in   th o r g a n ic  R an k in e   cy cle,   it  f u n ctio n s   in   th ex p a n s io n   s y s tem ,   wh er th tu r b i n is   u s u ally   co n n ec ted   to   g en er ato r   to   p r o d u ce   elec tr icity .   T h er ef o r e,   th tu r b in h as  s ev er al  r elev an s p ec if icatio n s ,   as  s h o wn   in   T ab le  5 .   T h tu r b in in let   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:  2 2 5 2 - 8 7 9 2       Gen era to r   a n a lysi s   a n d   co m p a r is o n   o f wo r kin g   flu id s   in   th e   o r g a n ic  R a n kin cy cle  …  ( Yu lia n ta   S ir eg a r )   469   p r ess u r v alu f o r   r ef r i g er an R 2 2   an d   r ef r ig e r an R 3 2   v ar ie s   d ep en d in g   o n   th e   s y s tem   o p er atin g   co n d itio n s .   Gen er ally ,   th tu r b in in let  p r e s s u r s h o u ld   b 2 0 0 - 3 0 0   p s ig   ( 1 3 7 9 - 2 0 6 8   k Pa)   f o r   R 2 2   r e f r ig er an an d   2 2 0 - 2 8 0   p s ig   ( 1 5 1 6 - 1 9 3 0   k Pa)   f o r   R 3 2   r ef r ig er a n t.  T u r b in in let  p r ess u r th at  is   to o   lo ca n   ca u s th tu r b in to   o p er ate  b ey o n d   its   d esig n ,   wh ic h   ca n   ca u s d am a g e.   h ig h   t u r b in in let  p r ess u r ca n   ca u s th tu r b in to   l o s ef f icien cy .   T ab le  6   p r o v id es  r ec o m m en d ed   tu r b i n in let  p r ess u r v alu es   f o r   d if f er en o p er atin g   co n d itio n s .   Facto r s   s u ch   as  t u r b in e   d esig n ,   s p ee d ,   an d   r e f r ig er a n p r o p e r ties   ca n   also   in f lu en ce   th e   tu r b in in let   p r ess u r e   v alu e.   T u r b in e   m a n u f ac tu r er s   u s u ally   p r o v id s p ec if ic   r ec o m m en d atio n s   f o r   p a r ticu lar   o p er atin g   co n d itio n s .   Fo r   s t an d ar d   r ef r i g er atio n   s y s tem ,   th R 2 2   tu r b in in let  p r e s s u r is   ty p ically   ar o u n d   1 8 0   p s ig   ( 1 2 4 0   k Pa) ,   an d   th R 3 2   tu r b in in let  p r ess u r is   ty p ically   ar o u n d   2 5 0   p s ig   ( 1 7 2 3   k Pa) .   T h is   p r ess u r is   h ig h   en o u g h   t o   en s u r e   th tu r b in o p er ates a t g o o d   e f f icien cy ,   b u t n o t so   h ig h   t h at  it c au s es it to   lo s ef f icien cy .   C o n d en s er   s p ec if icatio n s   in   a n   o r g an ic   R an k in cy cle  v ar y   d ep en d in g   o n   th ap p licatio n   an d   s p ec if ic  wo r k in g   c o n d itio n s .   T h co n d en s er   r em o v es  h ea f r o m   th o r g an ic  wo r k in g   f lu id ,   wh i ch   is   ex p er ien cin g   ex p an s io n   in   th e   tu r b in e ,   s o   th at  th f lu i d   ca n   b e   co n d en s ed   b ac k   in t o   liq u i d   f o r m   t o   b e   r e h ea ted   in   t h o r g an ic   R an k in cy cle,   wh er d eter m in in g   th s p ec if icatio n s   ca n   b s ee n   in   T a b le  7 .   Me a n wh ile,   e v ap o r ato r   s p ec if icatio n s   in   an   o r g an ic  R an k in cy cle  v a r y   d ep e n d in g   o n   th ap p licatio n   an d   s p ec if ic  wo r k in g   c o n d itio n s .   Ho wev er ,   s o m g e n er al  s p ec if icatio n s   ar r elev an t,  as in   T ab le  8 .   I n   th is   s im u latio n ,   g e n er ato r   is   u s ed   to   p r o d u ce   elec tr ical  e n er g y .   T h elec tr ical  en er g y   p r o d u ce d   b y   th is   g en er ato r   is   u s ed   as  a   r ef e r en ce   f o r   ca lc u latin g   th e   p o we r   p r o d u ce d   b y   th e   tu r b in its elf .   T ab le   9   p r esen ts   th e   g en er ato r   s p ec if icatio n s .   T h en ,   th is   s im u latio n   is   ca r r i ed   o u t   b y   p h y s ical  m o d elin g ,   wh er th e   o r g an ic  R an k in cy cle  is   cr ea ted   in   its   in itial  co n d itio n   with   its   r esp ec tiv f u n ctio n .   T h m o d el  s p ec if icatio n s   f o r   th e   SR s y s tem   s er ie s   ar in   T ab l 1 0 .   T ab l 1 0   s h o ws  th co m p o n en t   ty p es  in   As p en   Plu s .   T h o r g an ic  R an k in e   cy cle  d esig n   m o d el   u s ed   f o r   th ap p licatio n   is   th SR m o d el  f o r   b io m ass   b u r n in g   ap p licatio n s .   T h h ea t   s o u r ce   f r o m   b u r n in g   B io m ass   is   ap p lied   u s in g   Asp en   Plu s   s o f twar e,   an d   th en   t h SR s y s t em   d esig n   m o d el  in   th Asp en   Plu s   s o f twar is   th o r g an ic  R an k in cy cle  s y s tem .   I n   Fig u r 2 ,   th SR s y s t em   is   d esig n ed   f o r   b io m ass - b u r n in g   ap p licatio n s .           Fig u r 1 .   2 4   b u s   eq u iv alen t   E HV  I n d ian   p o wer   s y s tem   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N:  2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.  1 4 ,   No .   2 ,   J u n 2 0 2 5 467 - 4 78   470   T ab le  1 .   Data   f r o m   b i o m ass   f u el  co m p o s itio n   P r o p e r t i e s   R i c e   h u sk   C o c o n u t   s h e l l   C o r n c o b   U l t i m a t e   a n a l y si s   ( d r y )   C a r b o n   ( %)   38   4 6 . 5 3   4 9 . 0   H y d r o g e n   ( %)   4 . 5 5   6 . 3 4   6 . 0   O x y g e n   ( %)   3 2 . 4   3 4 . 9 3   4 4 . 7   N i t r o g e n   ( %)   0 . 6 9   0 . 1 5   0 . 3   S u l f u r   ( %)   0 . 1 1   0   0 . 0 8   A sh   ( %)    14   0 . 2 2   3 . 1   P r o x i ma t e   a n a l y si s   ( d r y )   V o l a t i l e   ma t t e r   ( %)   5 5 . 6   6 9 . 1 8   6 . 5 0   F i x e d   c a r b o n   ( %)   2 0 . 1   1 8 . 7 7   1 6 . 7   A sh   ( %)   14   0 . 2 2   3 . 1   M o i st u r e   ( %)   1 0 . 3   1 1 . 7 7   6 . 5 0   ρ m i x   ( k g )   0 . 8 6 4 0 8   0 . 0 6 0 0 6   0 . 6 3 0 0 8       T ab le  2 .   HHV  an d   L HV  v alu e s   o f   b io m ass   waste   B i o mass   w a st e   H i g h   h e a t i n g   v a l u e   (HHV)   ( k c a l / k g)   Lo w   h e a t i n g   v a l u e   ( LH V )   ( k c a l / k g)   R i c e   h u sk   4 , 5 4 1 . 1 0 9 0   4 , 0 6 3 . 0 9 7 5   C o c o n u t   s h e l l   4 , 7 8 0 . 1 1 4 7   4 , 1 8 2 . 6 0 0 4   C o r n c o b   1 1 9 5 . 0 2 9   9 5 6 . 0 2 2 9       T ab le  3 .   W o r k i n g   f lu i d   s p ec if i ca tio n s   C o m p o n e n t   n a m e   R - 22   R - 32   M o l e c u l a r   m a ss/ M R   [ k g/ k m o l ]   8 6 . 4 7   5 2 . 0 2   B o i l i n g   p o i n t / B P   [ C]   - 4 0 . 8   - 5 1 . 7   C r i t i c a l   t e m p e r a t u r e / TC   [ C]   9 6 . 2   7 8 . 2   C r i t i c a l   pr e ss u r e / P C   [ b a r ]   4 9 . 9   5 . 8   P o t e n t i a l   f o r   o z o n e   d e p l e t i o n / O D P   0 . 0 3 4   0   G l o b a l   w a r m i n g   p o t e n t i a l / G W P   [ 1 0 0   y e a r ]   1 7 0 0   5 5 0   Lo n g   st a y   i n   t h e   a t m o sp h e r e / L [ y e a r ]   1 1 . 9   5   S e c u r i t y   a sp e c t   A1   A1       T ab le  4 .   SR p u m p   s p ec if icat io n s   P a r a me t e r   U n i t   v a l u e   V o l u me   f l o w   r a t e   0 . 0 0 1 - 1 0   m 3 /s   O p e r a t i n g   p r e ssu r e   10 - 1 0 , 0 0 0   k P a   To t a l   h e a d   1 - 1 0 0   m   Ef f i c i e n c y   70 - 9 0 %     T ab le  5 .   Sp ec if icatio n s   tu r b in e   P a r a me t e r   U n i t   v a l u e   Ty p e   I so t r o p i c   P r e ssu r e   1 2   a n d   1 7   b ar         T ab le  6 .   Or g an ic  f lu id   tu r b i n in let  p r ess u r v alu e   O p e r a t i n g   c o n d i t i o n s   Tu r b i n e   i n l e t   p r e ss u r e   ( p si g )   R - 22   R - 32   I n l e t   t e m p e r a t u r e   1 2 0   ° F   ( 4 8 . 9   ° C )   2 0 0 - 250   2 2 0 - 250   I n l e t   t e m p e r a t u r e   1 4 0   ° F   ( 6 0 . 0   ° C )   2 5 0 - 300   2 5 0 - 280   I n l e t   t e m p e r a t u r e   1 6 0   ° F   ( 7 1 . 1   ° C )   3 0 0 - 350   2 8 0 - 310   I n l e t   t e m p e r a t u r e   1 8 0   ° F   ( 8 2 . 2   ° C )   3 5 0 - 400   3 1 0 - 340   I n l e t   t e m p e r a t u r e   2 0 0   ° F   ( 9 3 . 3   ° C )   4 0 0 - 450   3 4 0 - 370   I n l e t   t e m p e r a t u r e   2 2 0   ° F   ( 1 0 4 . 4   ° C )   4 5 0 - 500   3 7 0 - 400   I n l e t   t e m p e r a t u r e   2 4 0   ° F   ( 1 1 5 . 5   ° C )   5 0 0 - 550   4 0 0 - 430   I n l e t   t e m p e r a t u r e   2 6 0   ° F   ( 1 2 6 . 6   ° C )   5 5 0 - 600   4 3 0 - 460       T ab le  7 .   C o n d en s er   s p ec if icatio n s   P a r a me t e r s   U n i t   v a l u e   C o n d e n sa t i o n   t e mp e r a t u r e   27 - 1 0 0   ° C   C o n d e n sa t i o n   p r e ssu r e   10 - 1 0 , 0 0 0   k P a   M a ss   f l o w   r a t e   1 - 1 0   k g / s   C o n d e n sa t i o n   e f f i c i e n c y   90 - 9 5 %     T ab le  8 .   E v ap o r at o r   s p ec if icat io n s   P a r a me t e r   U n i t   v a l u e   Ev a p o r a t i o n   t e mp e r a t u r e   50 - 1 5 0   ° C   Ev a p o r a t i o n   p r e ss u r e   10 - 1 0 , 0 0 0   k P a   M a ss   f l o w   r a t e   1 - 1 0   k g / s   Ev a p o r a t i o n   e f f i c i e n c y   80 - 9 5 %         T ab le  9 .   Gen e r ato r   s p ec if icati o n s   P a r a me t e r   U n i t   v a l u e   N u mb e r   o f   u n i t s   1   P h a se   p h a se   F r e q u e n c y   5 0   H z     T ab le  1 0 .   M o d el  co m p o n en t t y p es in   Asp en   Plu s   C o m p o n e n t   n a m e   Ty p e   C o d e   P u mp   P u mp   P u mp   Ev a p o r a t o r   H e a t e r   EV P   C o n d e n ser   H e a t e r   C D S   Tu r b i n e   Tu r b i n e   TR B     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:  2 2 5 2 - 8 7 9 2       Gen era to r   a n a lysi s   a n d   co m p a r is o n   o f wo r kin g   flu id s   in   th e   o r g a n ic  R a n kin cy cle  …  ( Yu lia n ta   S ir eg a r )   471       Fig u r 2 .   SR s y s tem   d esig n   b io m ass   b u r n in g   ap p licatio n       3.   RE SU L T S AN D I SCU SS I O N   3 . 1 .     Ca lcula t i o n r esu lt s   f ro m   b io m a s s   f uel   T h d ata  o b tain ed   ca lcu lates  th elec tr ical  p o wer   p r o d u ce d   b y   p o wer   p lan u s in g   b io m a s s   f u el  an d   th g asifica tio n   m eth o d .   T h e   c alcu latio n   is   b ased   o n   waste  d a ta  as  o f   2 0 2 0   in   th e   Deli  Ser d a n g   d is tr ict,   as  s h o wn   in   T ab le  1 1 .   As  ca n   b s ee n   i n   T ab le  1 1 ,   th e   g asifica tio n   m et h o d   is   u s ed   to   d eter m in t h p o wer   y ield   in   b io m ass   p o wer   p lan ts   f r o m   th r ee   b io m ass   f u els,  n am ely   r ice  h u s k s ,   c o co n u t   s h ells ,   an d   co r n   c o b s .   T h r esu ltin g   p o wer   d ata  is   2 7 , 2 7 9 . 3 8   M W /y ea r   f o r   co co n u s h ells ,   6 , 4 8 9 . 6 6   M W / y ea r   f o r   r ice  h u s k s ,   an d   5 3 2 . 6 2   MW /y ea r   f o r   co r n   co b s .   T h p e r ce n tag ef f icien cy   o f   waste  u s u s in g   th g a s if icatio n   m eth o d   f o r   r ice  h u s k s   is   7 7 . 3 1 %.  I n   co m p ar is o n ,   f o r   co c o n u t sh ell  waste,   th p er ce n tag v alu o f   waste  u s ef f icien cy   is   5 5 . 3 1 %,  an d   f o r   co r n   co b   waste,   th p er ce n tag e   v alu e   o f   waste  u s ef f icien cy   u s in g   th g asifica tio n   m eth o d   is   5 0 . 4 1 %.  T h is   d ata  ca n   b e   s ee n   in   Fig u r e   3 ,   wh ich   s h o ws  th ef f icien c y   an d   p o wer   o f   ele ctr icity   g en er atio n   u s in g   th e   g a s if icatio n   m eth o d .     3 . 2 .     Ca lcula t i o n r esu lt s   f ro m   bio m a s s   f uel   T h g asifica tio n   ca lcu latio n   r esu lts   s h o th at  th i s   b io m ass   g asifica tio n   s y s tem   h as  g o o d   co n v er s io n   ef f icien cy ,   p r o d u cin g   s y n g as  g as  with   h ig h   en er g y   co n te n t.  T h e   g asifica tio n   m eth o d   aim s   to   an aly ze   th e   b io m ass   g asifica tio n   p r o ce s s   an d   ev al u ate  th p er f o r m an ce   o f   th e   s y s tem   b ein g   d ev el o p ed .   T h e   g asifica tio n   m eth o d   ca lcu lates  th m ass   o f   s y n g as  g as,  g as  f lo r ate,   an d   th er m al   ef f icien cy .   So ,   it  ca n   p r o d u ce   p o wer   f o r   th en er g y   p r o d u ce d   an d   th e f f icien cy   o b tain ed .       T ab le  1 1 .   B io m ass   f u el  g asific atio n   B i o mass   n a me   P r o d u c t i o n   ( t on)        ( k g )   M y n g e s   ( t o n )   h e a t   (M J )   P o w e r   (M W / y e a r )   Ef f i c i e n c y   ( %)   C o c o n u t   s h e l l   3 , 9 0 9 , 3 5 7 . 5   0 . 0 6 0 0 6   2 , 3 4 7 , 9 1 0 . 1 1   9 8 2 , 0 5 7 . 8 8   2 7 , 2 7 9 . 3 8   5 5 . 3 1   R i c e   H u sk   6 6 , 5 4 4 . 7   0 . 8 6 4 0 8   5 7 , 4 9 9 . 9 4   2 3 3 , 6 2 7 . 8 6   6 , 4 8 9 . 6 6   7 7 . 3 1   C o r n c o b   3 1 , 2 5 8 . 2 2   0 . 6 3 0 0 8   1 9 , 7 1 7 . 6 8   1 8 , 8 5 0 . 5 5   5 3 2 . 6 2   5 0 . 4 1           Fig u r 3 .   E f f icien cy   a n d   p o we r   o f   elec tr icity   g en er atio n   u s in g   th g asifica tio n   m et h o d       3 . 2 . 1 .   M y ng es v a lue c a lcula t io n   T h co m p o s itio n   o f   t h s y n g as  p r o d u ce d   d u r i n g   t h ex p er im en was  m ea s u r ed   an d   an al y ze d .   T h is   in clu d es  th c o n ten o f   C O,   H 2 ,   C H 4 ,   C O 2 ,   an d   o th er   g ase s .   C alcu latio n s   wer ca r r ied   o u to   d ete r m in th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N:  2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.  1 4 ,   No .   2 ,   J u n 2 0 2 5 467 - 4 78   472   ef f icien cy   o f   c o n v e r tin g   b io m ass   in to   s y n g as  g as.   T h test   r esu lts   o b tain ed   d ata   o n   th e   d e n s ity   o f   t h m ix   an d   th to tal  p r o d u ctio n   o f   r ice   h u s k   waste.   T h m ass   o f   r ice  h u s k   s y n g as is :         0 . 8 6 4 0 8   Pro d u ctio n     6 6 , 5 4 4 . 7   My n g as            p r o d u ctio n   R ice  h u s k     0 . 8 6 4 0 8     6 6 , 5 4 4 . 7       5 7 , 4 9 9 . 9 4   T h test   r esu lts   o b tain ed   d ata  o n   m ix   d en s ity   an d   to tal  co co n u s h ell  waste  p r o d u ctio n .   T h m ass   o f   co co n u t   s h ell  s y n g as is :         0 . 6 0 0 6 0   Pro d u ctio n       3 9 0 9 3 5 7 . 5   My n g as            p r o d u ctio n   co co n u t sh ell   0 . 0 6 0 0 6     3 , 9 0 9 , 3 5 7 . 5       2 , 3 4 7 , 9 6 0 . 1 1   T h test   r esu lts   o b tain ed   d ata  o n   th d e n s ity   o f   t h m ix   a n d   t h to tal  p r o d u ctio n   o f   c o co n u c o b   waste.   T h m ass   o f   c o r n co b   s y n g as is :         0 . 6 3 0 0 8   Pro d u k s     3 1 , 2 5 8 . 2 2   My n g as            p r o d u ctio n   C o r n co b       0 . 6 3 0 0 8     3 1 , 2 5 8 . 2 2         1 , 9 7 1 7 . 6 8     3 . 2 . 2 .   Ca lcula t io n o f   Q   ca lo ri f ic  v a lue   T h th er m al  ef f icien cy   o f   g asif icatio n   is   ca lcu lated   b y   co m p ar in g   th e   h ea t   p r o d u ce d   with   th h ea u s ed   to   g asify   th b io m ass .   T h is   is   k ey   p ar a m eter   th at  m ea s u r es   th o v er all  ef f icie n cy   o f   th p r o ce s s .   T h r esu lts   o f   th ca lc u latio n s   o b tain e d   d a ta  o n   th e   m ass   o f   s y n g as  g as  a n d   th l o wer   h ea tin g   v al u o f   r ice  h u s k   waste,   s o   th th er m al  v alu o f   r ice  h u s k   is :   My n g as      5 7 , 4 9 9 . 9 4   t on s   L HV     4 , 0 6 3 . 0 9 7 5   kc al/ k g   h ea t       m y n g as    L HV   R ice  h u s k     5 7 , 4 9 9 . 9 4     4 , 0 6 3 . 0 9 7 5       2 3 3 , 6 2 7 . 8 6   M J   T h r esu lts   o f   th e   ca lcu latio n s   o b tain ed   d ata  o n   t h m ass   o f   s y n g as g as a n d   th lo we r   h ea ti n g   v al u o f   c o co n u t   s h ell  waste,   s o   th th er m al  v al u o f   c o co n u t sh ell  is :   My n g as      2 3 4 , 7 9 6 . 0 1   t on s   L HV     4 , 1 8 2 . 6 0 0 4   kc al/ k g   h ea t       m y n g as    L HV   C o co n u t sh ell   2 3 , 4 7 9 6 . 0 1     4 7 7 1 . 2 7 1 5       9 8 , 2 0 5 7 . 8 8   M J   T h r esu lts   o f   th ca lcu latio n s   o b tain ed   d ata  o n   th m ass   o f   s y n g as  g as  an d   th lo wer   h ea tin g   v alu o f   co r n co b   waste,   s o   th th er m al  v alu o f   co r n co b   is :   My n g as      1 9 , 7 1 7 . 6 8   t on s   L HV     9 5 6 . 0 2 2 9   kc al/ k g   h ea t       m y n g as    L HV   C o r n co b     1 9 , 7 1 7 . 6 8     6 7 5 . 5 5 6 8       1 8 , 8 5 0 . 5 5   M J     3 . 2 . 3 .   Ca lcula t io n o f   po wer   v a lues   I n   ca lcu latin g   th p o wer   p r o d u ce d   b y   th b i o m ass   g asifica tio n   m eth o d ,   y o u   ca n   u s th b asi f o r m u la   f o r   ca lcu latin g   th elec tr ical  p o wer   p r o d u ce d   b y   g as,  as in   ( 1 ) .     Pow e r   ( kw ) = G as   en er g y   ( MJ ) o p er at i o n al   t i m e   ( ho ur s )   ( 1 )     Op er atio n al  tim e   1   k W h   =   3 . 6     10 6   j o u les.  T h e   ca lcu latio n   r esu lts   o b tain ed ,   d ata   o n   th e r m al  h ea t   v alu e   an d   o p er atio n al  tim v alu ( 1   k W h )   o n   r ice   h u s k   waste,   p r o d u ce   p o wer   in   ( 2 ) .     ( th er m al  v alu e   o f   g as e n er g y )   2 3 3 , 6 2 7 . 8 6   M J     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:  2 2 5 2 - 8 7 9 2       Gen era to r   a n a lysi s   a n d   co m p a r is o n   o f wo r kin g   flu id s   in   th e   o r g a n ic  R a n kin cy cle  …  ( Yu lia n ta   S ir eg a r )   473   =   ( 2 )     R ic e   hu s k     = 233 , 627 . 86 3 . 6   ×   10 6   J       6 , 4 8 9 . 6 6   M W / y ear   T h ca lcu latio n   r esu lts   o b tain ed ,   d ata  o n   t h er m al  h ea v alu an d   o p e r atio n al  tim v alu ( 1   k W h )   o n   c o co n u s h ell  waste,   p r o d u ce   p o wer   o f :   ( th er m al  v alu e   o f   g as e n er g y )   9 8 2 , 0 5 7 . 8 8   M J   C o co n u t sh ell    98 2 , 057 . 88 3 . 6   ×   10 6   J       2 7 , 2 7 9 . 3 8   M W / y ear   T h ca lcu latio n   r esu lts   o b tain ed ,   d ata  o n   t h er m al  h ea t   v alu an d   o p er atio n al  tim v al u ( 1   k W h )   o n   c o r n co b   waste,   p r o d u ce   p o wer   o f :   ( th er m al  v alu e   o f   g as e n er g y )   1 8 , 8 5 0 . 5 5   M J   C o r n co b       18 , 850 . 55   MJ 3 . 6   × 10 6   J       5 2 3 . 6 2   M W / y ear     3 . 2 . 4 .   Ca lcula t io n o f   e f f iciency   v a lues   T h en tire   s y s tem ' s   o v er all  ef f icien cy   in   co n v er tin g   b io m ass   in to   g as  in clu d es  g asif icatio n   an d   elec tr icity   g en er atio n .   O v er al ef f icien cy   ca n   b e   ca lcu late d   b y   co m p ar in g   th e   am o u n t   o f   in itial  b io m ass   p r o d u ctio n   with   th e   to tal  v alu o f   th m ass   o f   s y n g as  g a s   o b tain ed .   T h ca lcu latio n   r esu lts   co m p ar b i o m ass   p r o d u ctio n   d ata  with   t h m ass   o f   s y n g as g as in   r ice  h u s k   was te,   wh ich   p r o d u ce s   ef f icien cy   v alu es in   ( 3 ) .   L HV     4 , 0 6 3 , 0 9 7 . 5   kc al/to n   HHV     4 , 5 4 1 , 1 0 9 . 0   kc al/to n   s y n g as     5 7 4 , 9 9 . 9 4   t on s   b io m ass     6 6 , 5 4 4 . 7   t on s     %   =                       100%     ( 3 )     R ice  h u s k     =   57 , 4 99 . 94     4 , 063 , 0 97 . 5 66 , 544 . 7     4 , 541 , 109 . 0     100%       7 7 . 3 1 %     T h ca lcu latio n   r esu lts   co m p a r b io m ass   p r o d u ctio n   d ata  wi th   th m ass   o f   s y n g as  g as  in   co co n u s h ell  waste,   wh ich   p r o d u ce s   ef f icien c y   v al u es f o r   co c o n u t sh ells .   L HV     4 , 1 8 2 , 6 0 0 . 4   kc al/to n   HHV     4 , 5 4 1 , 1 0 9 . 0   kc al/to n   s y n g as     2 3 4 , 7 9 6 . 0 1   t on s   b io m ass     3 , 9 0 9 , 3 5 7 . 5   t on s   C o co n u t sh ell     =   2 , 347 , 96 0 . 11       4 , 182 , 600 . 4 3 , 90 9 , 357 . 5       4 , 541 , 109 . 0     100%       5 5 . 3 1 %   T h ca lcu latio n   r esu lts   co m p ar b io m ass   p r o d u ctio n   d ata  with   th m ass   o f   s y n g as  g as  in   co r n co b   waste,   wh ich   p r o d u ce s   ef f icien cy   v alu es f o r   co r n co b .   L HV     9 5 6 , 0 2 2 . 9   kc al/to n   HHV     1 , 1 9 5 , 0 2 9 . 0   kc al/to n   s y n g as     1 9 , 7 1 7 . 6 8   t on s   b io m ass     3 1 , 2 8 8 . 2 2   t on s   C o r n co b     =   19 , 717 . 68     95 6 , 022 . 9 31 , 288 . 22       1 , 1 95 , 0 2 9 . 0     100%       5 0 . 4 1 %     3 . 3 .        Sim ula t io n r esu lt s   o f   t he  o rg a nic R a nk ine c y cle   3 . 3 . 1 .   Da t a   a na ly s is   o f   R - 2 2   r ef rig er a nt   T h an aly s is   was  ca r r ie d   o u t   b y   v ar y in g   th tem p er atu r e   an d   p r ess u r e   co n d itio n s   to   th ac tu al  co n d itio n s   b ased   o n   th o r g an i wo r k in g   f lu id   u s ed ,   n a m ely   R - 2 2 .   T h is   is   d o n to   o b tain   th ch ar ac ter is tics   an d   ef f icien cy   o f   u s in g   th o r g an i wo r k in g   f lu id   f o r m ed .   T h f o llo win g   ca lcu latio n   ca n   b ca r r ied   o u to   f in d   th e   ef f icien cy   o f   t h wo r k in g   f lu id .   I is   k n o wn   th at  th h ea in p u t   o f   th o r g an ic  wo r k i n g   f lu id   R 2 2   at  tem p er atu r e   o f   5 0   °C   is   1 7 9 . 7 8 ,   s o   it c an   b ca lcu lated   as ( 4 ) .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N:  2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.  1 4 ,   No .   2 ,   J u n 2 0 2 5 467 - 4 78   474   E n e r gy   E ff ic ie n c y = | W t W p Q in |   | 60 5 179 . 78 | = 0 . 36   ( 4 )     Fro m   th ca lcu latio n   r esu lts   ab o v e,   th e   en er g y   ef f icie n cy   f o r   th r ice  h u s k   f u el  ty p is   0 . 3 6 %.  C alcu latio n s   f o r   o th er   ty p es  o f   f u el  an d   at  o th er   tem p er atu r es  ca n   b s ee n   i n   T ab le  1 2 ,   wh ic h   is   tab le  o f   test   r esu lts   f o r   th o r g an ic   R an k in e   cy cle   o f   R - 2 2   r ef r ig er a n t.  As  d escr ib ed   in   T ab le  1 2 ,   t h h ig h est  ef f icien c y   o cc u r s   in   co c o n u t   s h ell  b io m ass   f u el   with   a   tem p er atu r e   o f   1 2 5   °C   at  2 5 . 3 7 %.   Fig u r e   4   s h o ws  g r ap h   o f   th e   ef f icien cy   v al u o f   th o r g a n ic  R an k in cy cle  i n   R - 2 2   o r g a n ic  f lu id .     3 . 3 . 2 .   Da t a   a na ly s is   o f   R - 3 2   r ef rig er a nt   T h an aly s is   was  ca r r ied   o u t   b y   v ar y in g   th tem p er atu r e   an d   p r ess u r co n d itio n s   to   t h ac tu al  co n d itio n s   b ased   o n   t h o r g an ic  wo r k in g   f l u id   u s ed ,   n am ely   R - 3 2 .   T h is   is   d o n e   to   o b tain   th ch ar ac ter is tics   an d   ef f icien cy   o f   u s in g   th o r g an ic  wo r k in g   f lu id   th at   is   f o r m ed .   T h is   ca n   b s ee n   in   T ab l 1 3 ,   ta b le  o f   test   r esu lts   f o r   th o r g an ic   R an k i n cy cle  o f   r ef r ig er an t   R - 3 2 .   T h is   is   d o n t o   o b tain   th ch ar ac ter is tics   an d   ef f icien cy   o f   u s in g   t h o r g an ic   wo r k in g   f lu id   f o r m e d .   T h e   f o l lo win g   ca lcu latio n   ca n   b ca r r i ed   o u t to   f in d   th ef f icien cy   o f   th wo r k in g   f lu id .   I is   k n o wn   t h at  th h ea in p u o f   th o r g an ic  wo r k in g   f lu id   R 3 2   at  tem p e r atu r e   o f   5 0   °C   is   2 7 3 . 3 4 ,   s o   it c an   b ca lcu lated   as ( 4 ) .     E n e r gy   E ff ic ie n c y = | 58 ( 3 ) 179 . 78 | = 0 . 22       Fro m   th e   ca lcu latio n   r esu lts   ab o v e,   t h en e r g y   ef f icien c y   f o r   t h r ice   h u s k   f u el   ty p e   is   0 . 2 2 %.  Fo r   ca lc u latio n s   o f   o th er   ty p es  o f   f u el  an d   at  o th er   tem p er atu r es,  s ee   T ab le  1 3 ,   wh ich   is   tab le  o f   test   r esu lts   f o r   th o r g an ic  R an k in cy cle  o f   R - 3 2   r e f r ig e r an t.  As  d escr ib ed   in   T ab le  1 3 ,   th h i g h est  ef f icien c y   o cc u r s   f o r   co co n u s h ell  b io m ass   f u el  at  1 2 5   °C ,   at  1 1 . 9 2 %.  Nex t,  Fig u r 5   s h o ws th ef f icien t SR v alu f o r   R - 3 2   o r g a n ic  f lu id .       T ab le  1 2 .   T est  v alu es   o f   th R - 22  o r g an ic   R an k i n cy cle  s er i es   B i o mass   n a m e   Te mp e r a t u r e   D e n si t y   ( k g / s)   e v a p o r a t o r   ( kJ / s)   c o n d e n ser  ( kJ / s)   p u m p   ( kW )   t u r b i n e   ( kW )   η   e f f i c i e n c y   ( %)   R i c e   h u sk   50   °C   22   3 , 9 2 6 . 1 8 0 0   - 3 , 8 7 1 . 5 2 1 3   5   - 60   0 . 3 6   75   °C   22   3 , 9 5 0 . 4 7 1 8   - 3 , 7 6 5 . 9 0 0 9   25   - 2 0 9   1 . 3 7   1 0 0   °C   22   3 , 8 9 9 . 6 3 9 9   - 3 , 6 4 8 . 6 2 8 7   44   - 2 9 5   2 . 0 7   1 2 5   °C   22   4 , 3 5 3 . 1 9 1 8   - 3 , 9 9 3 . 9 8 1 1   64   - 4 2 3   3 . 1 0   C o c o n u t   sh e l l   50   °C   1 8 0   3 2 , 1 2 3 . 2 9 8 3   - 3 1 , 6 7 6 . 1 0 2   44   - 4 9 1   2 . 9 8   75   °C   1 8 0   3 2 , 3 2 1 . 9 9 9 7   - 3 0 , 8 1 1 . 9 0 0 4   2 0 3   - 1 7 1 3   8 . 8 8   1 0 0   °C   1 8 0   3 1 , 9 0 6 . 0 9 9 7   - 2 9 , 8 5 2 . 3 9 8 9   3 6 2   - 2 4 1 6   1 6 . 9 6   1 2 5   °C   1 8 0   3 5 , 6 1 6 . 9 9 8 7   - 3 2 , 6 7 7 . 9 9 9 1   5 2 1   - 3 4 6 0   2 5 . 3 7   C o r n c o b   50   °C   1 4 4   2 5 , 6 9 8 . 5 9 9 3   - 2 5 , 3 4 0 . 7 9 9 5   35   - 3 9 3   2 . 3 8   75   °C   1 4 4   2 5 , 8 5 7 . 6 0 1 4   - 2 4 , 6 4 9 . 5 0 0 2   1 6 2   - 1 3 7 0   9 . 0 1   1 0 0   °C   1 4 4   2 5 , 5 2 4 . 9 0 1 5   - 2 3 , 8 8 2 . 0 0 1 2   2 9 0   - 1 9 3 2   1 3 . 5 7   1 2 5   °C   1 4 4   2 8 , 4 9 3 . 5 9 8 1   - 2 6 , 1 4 2 . 4 0 0 1   4 1 7   - 2 7 6 8   2 0 . 3 0             Fig u r 4 .   E f f icien cy   o f   th o r g an ic  R an k in cy cle  ( SR O)   in   R - 2 2   o r g a n ic  f lu id     Fig u r 5 .   E f f icien cy   o f   th o r g an ic  R an k in cy cle  ( SR O)   in   R - 3 2   o r g a n ic  f lu id     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I n t J Ap p l Po wer   E n g   I SS N:  2 2 5 2 - 8 7 9 2       Gen era to r   a n a lysi s   a n d   co m p a r is o n   o f wo r kin g   flu id s   in   th e   o r g a n ic  R a n kin cy cle  …  ( Yu lia n ta   S ir eg a r )   475   T ab le  1 3 .   T est  v alu es   o f   th R - 32  o r g an ic   R an k i n e   cy cle  s er i es   B i o mass   n a m e   Te mp e r a t u r e   D e n si t y   ( k g / s)   e v a p o r a t o r     ( kJ / s)   c o n d e n ser    ( kJ / s)   p u m p   (K W )   t u r b i n e   (K W )     e f f i c i e n c y   ( %)   R i c e   h u sk   50   °C   22   5 , 9 5 9 . 9 5 1 6   - 6 , 0 1 5 . 0 2 0 6   - 3   58   0 . 2 2   75   °C   22   5 , 9 1 6 . 9 1 1 3   - 5 , 8 3 6 . 3 9 9 2   9   - 90   0 . 3 7   1 0 0   °C   22   5 , 9 0 2 . 6 7 2 0   - 5 , 8 3 6 . 3 9 9 2   23   - 90   0 . 4 4   1 2 5   °C   22   5 , 7 4 9 . 4 3 9 3   - 5 , 4 5 9 . 8 2 1 6   38   - 3 2 7   1 . 4 5   C o c o n u t   sh e l l   50   °C   1 8 0   4 8 , 7 6 3 . 1 9 9 0   - 4 , 9 2 1 3 . 7 9 9 2   - 23   4 3 7   1 . 6 8   75   °C   1 8 0   4 8 , 4 1 1 . 1 0 1 7   - 4 , 7 7 5 2 . 4 0 0 8   75   - 7 3 4   3 . 0 5   1 0 0   °C   1 8 0   4 7 , 8 2 0 . 4 9 9 1   - 4 , 6 4 1 3 . 6 0 0 3   1 9 2   - 1 5 9 9   6 . 9 7   1 2 5   °C   1 8 0   4 7 , 0 4 0 . 9 0 0 2   - 4 , 4 6 7 1 . 2 0 0 7   3 0 8   - 2 6 7 8   1 1 . 9 2   C o r n c o b   50   °C   1 4 4   3 9 , 0 1 0 . 6 0 1 1   - 3 , 9 3 7 1 . 0 0 0 8   - 18   3 7 9   1 . 4 5   75   °C   1 4 4   3 8 , 7 2 8 . 8 0 0 1   - 3 , 8 2 0 1 . 8 9 9 7   60   - 5 8 7   2 . 4 4   1 0 0   °C   1 4 4   3 8 , 2 5 6 . 3 9 9 3   - 3 , 7 1 3 0 . 8 9 9 5   1 5 4   - 1 2 7 9   9 . 1 5   1 2 5   °C   1 4 4   3 7 , 6 3 2 . 7 0 0 1   - 3 5 , 6 9 5 . 1 3 2 8   2 4 7   - 2 1 4 2   9 . 5 3       3 . 4 .     Select io n o f   g ener a t o s pecif ica t io ns   An   o r g a n ic  R an k i n c y c le  g en er at o r   is   a   p o w er - g e n e r a ti n g   d ev i ce   t h at  g en er at es  el ec tr icit y   u s i n g   a n   o r g an ic  wo r k i n g   f lu id .   L i k e   t r a d it io n al  s t ea m   g e n e r at o r ,   t h is   R an k i n e   c y c le  g en er at o r   u s es  an   o r g a n ic   w o r k i n g   f l u i d   wit h   a   lo we r   b o i li n g   p o i n t   t h a n   w ate r .   A   t u r b i n a n d   a   p u m p   ar e   t h e   t wo   p r im a r y   p a r ts   o f   a n   o r g an ic   R a n k i n e   cy cle   g e n e r a to r .   T h e   p u m p   is   u s e d   t o   r e tu r n   t h e   w o r k i n g   f lu i d   to   t h e v a p o r at o r ,   a n d   th tu r b i n e   t r a n s f o r m s   th e   h e at  e n e r g y   o f   t h e   f l u i d   i n t o   m ec h an ica e n e r g y .   S y n c h r o n o u s   an d   as y n c h r o n o u s   g e n e r a t o r s   c a n   b e   u s e d   in   a   p o we r   p l a n t' s   o r g a n i R an k i n cy cle   c ir cu it.   T h er ef o r e ,   th s y n c h r o n o u s   g e n e r at o r   c an   b e   u til ize d   wh e n   ch o o s i n g   g en er at o r   f o r   t h is   s t u d y .   T h e   t u r b in e' s   m e ch a n ic al   e n er g y   i s   u s e d   t o   d r iv e   t h e   s y n c h r o n o u s   g e n e r at o r   b e f o r be i n g   tr an s m i tte d   to   t h e   g e n e r at o r ,   t r a n s f o r m i n g   t h e   m ec h a n ic al   e n e r g y   i n t o   ele ct r ic al   e n er g y .   T h e   w o r k i n g   p r in ci p l o f   s y n c h r o n o u s   g e n er at o r   is   b ase d   o n   t h e   p r i n c i p le   o f   el ec t r o m a g n eti in d u ct io n .   I n   t h is   p r in ci p le ,   if   p ie ce   o f   e le ctr ic all y   c o n d u c t in g   w i r e   c h a n g es   i n   m a g n e ti f ie ld ,   t h e   wi r e   wi ll   f o r m   a n   ele ctr o m o ti v e   f o r c ( E M F) .   T h e   r o t ati o n   o f   th tu r b in s h af r o tat es  th r o t o r   i n   s y n c h r o n o u s   g e n er at o r ,   w h e r e   t h e   r o to r   is   a n   ele ctr o m a g n et   t h a t r o tat es  i n   t h e   s tat o r   co il .   W h e n   t h e   r o to r   r o ta tes ,   t h er is   a n   i n t e r s ec ti o n   o f   m a g n eti l in es o f   f o r ce   b etw ee n   t h e   r o to r   a n d   th s t at o r ,   w h i ch   i n d u ce s   v o lt ag e   ( E MF )   i n   t h e   s ta to r   c o i l.   T h i n d u ce d   v o l ta g e   h as   f r eq u en cy   o f   5 0   Hz   wit h   ce r tai n   s p e ed   o n   g e n e r at o r s   in   I n d o n esi a.   T h e   s y n ch r o n o u s   g en er ato r ,   eq u i p p e d   wit h   r o t o r   r o ta ti o n   c o n tr o l   s y s t em ,   e n s u r es  a   c o n s ta n t   s p ee d   e v e n   wit h   v a r y i n g   lo a d s .   T h is   s ta b il it y   is   a ch ie v e d   b y   co n n e cti n g   t h s y n c h r o n o u s   g e n e r a to r   to   a n   a u t o m ati v o lt a g e   r eg u l at o r   ( AVR )   i n   t h e   e x c ite r   s y s te m .   T h e x cit e r   p r o d u c es DC  f o r   t h f iel d   wi n d i n g   i n   t h r o t o r   o f   th s y n c h r o n o u s   g e n er at o r .   T h AVR ,   d e tect in g   th g e n e r a to r   o u t p u v o lt ag e,   s i g n als   t h ex c ite r   to   a d j u s t   t h r o t o r   f ie ld   c u r r e n t ,   th er e b y   e n s u r i n g   a   s t a b le   o u t p u v o lt ag a n d   f r e q u en c y   f o r   d is tr ib u ti o n .   T h er ef o r e ,   i n   t h is   r e s ea r c h ,   T a b l 1 4   d is p la y s   th s p e ci f i ca ti o n s   o f   s y n c h r o n o u s   g e n e r a to r s   u s e d   i n   o r g a n i R a n k i n c y cl es.   Se v er al  ty p es  an d   b r a n d s   o f   s y n c h r o n o u s   g e n e r ato r s   a r e   c o m m o n l y   u s e d   i n   o r g a n i R a n k i n c y cl e s ,   i n c lu d i n g   t h o s e   m ad b y   A B B ,   Ge n e r a E le ct r ic   ( GE ) ,   Si em e n s ,   M its u b is h i,   Hita ch i,   F u ji   E l ec tr ic ,   H y u n d ai   He av y   I n d u s t r ies   ( HH I ) ,   a n d   Do o s a n   Sk o d a .   I n   th is   r esear ch ,   g en e r ato r   o u tp u ca lcu latio n s   wer ca r r ied   o u in   an   o r g an ic  R an k in c y cle  u s in g   R - 2 2   an d   R - 3 2   wo r k in g   f lu id s .   C alcu latio n s   wer ca r r ied   o u u s in g   th class ic  o r g an ic  R an k in cy cle.   I n   th is   s tu d y ,   r ice  h u s k   waste  u s in g   th o r g an ic  wo r k i n g   f lu id   R - 2 2   h ad   an   ef f icien c y   v alu o f   0 . 3 6 %,  with   h ea en ter in g   th f lu id   o f   3 9 2 6 . 1 8 0 0   kJ /s .   T h en ,   th e   r esu ltin g   g e n er ato r   o u tp u t p o wer   is   ca lcu lated   u s in g   ( 5 ) .     3 9 2 6 , 1 8 0 0   kJ /s     3 9 2 6 , 1 8 0 0   kW       = 0 . 36%     P =       Q   ( 5 )     P =   0 . 3 6     3 9 2 6 . 1 8   1 4 2 6 . 3 8   k W     So ,   f o r   th is   r esear ch   d ata,   th o u tp u v alu o f   th r ice  h u s k   waste  g en er ato r   at  tem p er atu r o f   5 0   °C   f o r   th e     R - 2 2   o r g an ic  wo r k in g   f lu id   i s   1 , 4 2 6 . 3 8   k W .   Fu r th er   d ata  r esu lts   ca n   b s ee n   i n   T ab le   1 5 .   T h p o wer   was  o b tain ed   f r o m   t h o r g an ic  R an k in cy cle  s er ies in   th Asp en   Plu s   s o f twar e.       T ab le  1 4 .   T est  v alu es o f   th R - 3 2   o r g an ic  R an k i n cy cle  s er i es   P a r a me t e r   V a l u e   P a r a me t e r   V a l u e   O u t p u t   p o w e r   1 0   kW     1 0   M W   R o u n d   1 , 5 0 0   r p   3 , 0 0 0   r p m   F r e q u e n c y   5 0   H z   R o t o r   s p e e d   1 , 5 0 0   r p   3 , 0 0 0   r p m   V o l t a g e   4 0 0   V     1 5   k V   W o r k i n g   f l u i d     t e m p e r a t u r e   r e q u i r e m e n t s   0   ° C     1 8 0   °C   P o w e r   f a c t o r   0 . 8 5     0 . 9     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N:  2 2 5 2 - 8 7 9 2   I n t J Ap p l Po wer   E n g ,   Vo l.  1 4 ,   No .   2 ,   J u n 2 0 2 5 467 - 4 78   476   T ab le  1 5 .   T h p o wer   o b tain ed   b y   s er ies o f   o r g an ic  R an k in e   cy cles   B i o mass   n a me   Te mp e r a t u r e   D e n si t y   ( k g / s)   P o w e r   R - 22   ( k W)   P o w e r   R - 32   ( k W)   R i c e   h u sk   50   °C   22   1 , 4 2 6 . 3 8   1 , 3 1 1 . 1 9   75   °C   22   5 , 4 1 2 . 1 5   2 , 1 8 9 . 2 5   1 0 0   °C   22   8 , 0 7 2 . 2 5   2 , 5 9 7 . 1 7   1 2 5   °C   22   1 3 , 4 9 4 . 8 9   8 , 3 3 6 . 6 7   C o c o n u t   s h e l l   50   °C   1 8 0   9 5 , 7 2 7 . 4 0   8 1 , 9 2 2 . 1 7   75   °C   1 8 0   2 8 7 , 0 1 9 . 2 7   1 4 7 , 6 5 3 . 8 6   1 0 0   °C   1 8 0   5 4 1 , 1 2 7 . 2 9   3 3 3 , 3 0 8 . 8 8   1 2 5   °C   1 8 0   9 0 3 , 6 0 3 . 0 3   5 6 9 , 7 2 3 . 9 5   C o r n c o b   50   °C   1 4 4   6 1 1 , 6 2 . 6 4   5 6 , 5 6 5 . 3 7   75   °C   1 4 4   2 3 2 , 9 7 6 . 9 7   9 4 , 4 9 8 . 2 7   1 0 0   °C   1 4 4   3 4 6 , 3 7 2 . 8 9   3 5 0 , 0 4 5 . 9 7   1 2 5   °C   1 4 4   5 7 8 , 4 1 9 . 8 7   3 5 8 , 6 3 9 . 6 3       4.   CO NCLU SI O N   Af ter   ca r r y in g   o u s im u latio n s   an d   an aly zin g   th r esu lts ,   s ev e r al  co n clu s io n s   ca n   b o b tain e d ,   n am ely :   First,  th elec tr ical  en er g y   p r o d u ce d   b y   b io m ass   p o wer   p lan ts   u s in g   th g asifica tio n   m eth o d   b ased   o n   ag r icu ltu r al  waste  d ata  f r o m   D eli  Ser d an g   d is tr ict  in   2 0 2 0   is   6 , 4 8 9 . 6 6   M W /y ea r   f o r   r ice  h u s k s   with   an   ef f icien cy   v alu o f   7 7 .   3 1 %,  an d   2 7 , 2 7 8 . 3 8   M W /y ea r   f o r   co co n u s h ells   with   an   ef f icien cy   v alu o f   5 5 . 3 1 an d   5 3 2 . 6 2   M W /y ea r   f o r   c o r n   co b s   with   a n   ef f icien c y   v alu e   o f   5 %.  Sec o n d ,   th o r g an ic   R an k in c y cle   (S R O)   s im u latio n   r esu lts   o n   r ice  h u s k   waste  b i o m ass   f u el  s h o wed   th at   th e   g r e atest  ef f icien cy   was  o n   th e   R 2 2   o r g a n ic  wo r k in g   f lu id   o f   ar o u n d   3 . 1 0 an d   th e   R 3 2   o r g an ic  wo r k in g   f lu id   o f   1 . 4 5 an d   o n   s h ell  waste  b io m ass   f u el.   C o co n u o b tain ed   t h g r ea test   R 2 2   o r g a n ic  wo r k in g   f lu i d   ef f icien c y   o f   ar o u n d   2 5 . 3 7 %.  I n   th R 3 2   o r g an ic  wo r k in g   f lu id   o f   1 1 . 9 2 %,  th e n   in   C o r n co b   waste  b io m ass   f u el,   th g r ea t est  ef f icien cy   was  o b tain ed   i n   th R 2 2   o r g a n ic  wo r k in g   f lu id   o f   ar o u n d   2 0 . 1 0 % a n d   o r g an ic   wo r k in g   f l u id   R 3 2   o f   9 . 5 3 %.  Fro m   th r esu lt s   o b tain ed ,   it c an   b e   p r o v e n   th at  t h s en s itiv ity   to   l o tem p er atu r es in   R - 2 2   o r g a n ic  f lu id s   in   ac h iev in g   e n er g y   ef f icien cy   is   lo w.   I n   co n tr ast,  f o r   R - 3 2   o r g a n ic  f lu id s ,   th s en s itiv ity   to   lo tem p er atu r es  in   ac h iev in g   en er g y   ef f icien cy   is   h ig h .   T h ir d ,   t h ty p o f   g e n er ato r   u s ed   is   s y n ch r o n o u s   g e n er ato r   wh er e   f o r   th o r g a n ic  wo r k i n g   f l u id   R - 2 2 ,   th e   lar g est g en er ato r   o u tp u t v alu is   9 0 3 , 6 0 3 . 0 3   k W   f o r   co co n u t sh ell  waste  with   tem p er atu r o f   1 2 5   °C   an d   th e   s m allest  g en er ato r   o u t p u v al u is   1 , 4 2 6 . 3 8   k W   f o r   waste.   T h tem p er atu r o f   r ice  h u s k s   is   5 0   °C .   I n   co m p ar is o n ,   f o r   t h o r g an ic   wo r k in g   f lu id   R - 2 2 ,   th e   lar g est  g en er ato r   o u tp u t   v alu e   is   5 6 9 , 7 2 3 . 9 5   kW   f o r   co co n u s h ell  waste  with   tem p er atu r o f   1 2 5   °C ,   an d   th s m allest  g en er ato r   o u tp u t v alu is   1 , 3 1 1 . 1 9   k W   f o r   r ice  h u s k   waste  tem p er atu r e   o f   50   °C .       ACK NO WL E DG M E N T S   Au th o r s   wo u ld   lik t o   ex p r ess   o u r   h ig h est  g r atitu d to   U n iv e r s itas   Su m ater Utar f o r   s u p p o r tin g   th is   r esear ch   th r o u g h   T AL E NT R esear ch   Sch em 2 0 2 5 .       F UNDING   I NF O R M A T I O N   Au th o r s   s tate  n o   f u n d in g   in v o lv ed .       AUTHO CO NT RI B UT I O NS ST A T E M E N T   T h is   jo u r n al   u s es  th C o n t r ib u to r   R o les  T a x o n o m y   ( C R ed iT)   to   r ec o g n ize   in d iv i d u al  au th o r   co n tr ib u tio n s ,   r ed u ce   au th o r s h ip   d is p u tes,  an d   f ac ilit ate  co llab o r atio n .     Na m o f   Aut ho r   C   M   So   Va   Fo   I   R   D   O   E   Vi   Su   P   Fu   Yu lian ta  Sire g ar                               W ah y u   Fra n ciscu s   Sih o tan g                               Nu r   Nab ila  Mo h am e d                                 C     C o n c e p t u a l i z a t i o n   M     M e t h o d o l o g y   So     So f t w a r e   Va     Va l i d a t i o n   Fo     Fo r mal   a n a l y s i s   I     I n v e s t i g a t i o n   R     R e so u r c e s   D   :   D a t a   C u r a t i o n   O   :   W r i t i n g   -   O r i g i n a l   D r a f t   E   :   W r i t i n g   -   R e v i e w   &   E d i t i n g   Vi     Vi su a l i z a t i o n   Su     Su p e r v i s i o n   P     P r o j e c t   a d mi n i st r a t i o n   Fu     Fu n d i n g   a c q u i si t i o n     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.