• Tidak ada hasil yang ditemukan

PERANCANGAN KETEL UAP DENGAN KAPASITAS 122 TON UAPJAM UNTUK PENGOLAHAN 4000 TON TEBUHARI (SURVEI PTPN II KWALA MADU)

N/A
N/A
Info
Unduh - Bebas
Protected

Academic year: 2019

Membagikan "PERANCANGAN KETEL UAP DENGAN KAPASITAS 122 TON UAPJAM UNTUK PENGOLAHAN 4000 TON TEBUHARI (SURVEI PTPN II KWALA MADU)"

Copied!
18
0
0

Memuat.... (Lihat teks lengkap sekarang)

Unduh sekarang ( 18 Halaman )

Teks penuh

(1)

PERANCANGAN KETEL UAP DENGAN KAPASITAS 122

TON UAP/JAM UNTUK PENGOLAHAN 4000 TON

TEBU/HARI

(SURVEI PTPN II KWALA MADU)

SKRIPSI

Skripsi Yang Diajukan untuk Melengkapi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

RAJA B.A.M SIHOMBING

NIM. 090421025

PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

PERANCANGAN KETEL UAP DENGAN KAPASITAS 122

TON UAP/JAM UNTUK PENGOLAHAN 4000 TON

TEBU/HARI

(SURVEI PTPN II KWALA MADU)

RAJA B.A.M SIHOMBING

NIM. 090421025

Telah Disetujui Oleh :

Pembimbing/Penguji

Ir. Syahrul Abda, M.Sc. NIP. 195708051988111001

Penguji I, Penguji II,

Tulus Burhanuddin S, ST. MT

NIP. 197209232000121003 NIP. 194910121981031002

Ir. Mulfi Hazwi, M.Sc.

Diketahui Oleh :

Departemen Teknik Mesin Ketua

(3)

Universitas Sumatera Utara

Uap/Jam untuk Pengolahan 4000 Ton Tebu/Hari (Surve PTPN II Kwala Madu)

Diberikan Tanggal : Selesai Tgl :

Dosen Pembimbing : Ir. Syahrul Abda, M.Sc Nama Mhs. : Raja B.A.M.

Sihombing

N.I.M : 090421025

No. Tanggal Kegiatan Asistensi Bimbingan Tanda Tangan

Dosen Pemb. 1 08-09-2011 Konsultasi judul

2 12-09-2011 Konsultasi judul dan pemberian

spesifikasi

3 28-09-2011 Asistensi Bab I dan Bab II 4 12-10-2011 Asistensi refisi Bab I dan Bab II 5 27-10-2011 Asistensi refisi Bab I dan Bab II 6 03-11-2011 Asistensi refisi Bab I dan Bab II 7 16-11-2011 Asistensi Bab III

8 25-11-2011 Asistensi dan refisi Bab III 9 10-01-2012 Asistensi dan refisi Bab III 10 25-01-2012 Asistensi Bab IV

11 22-02-2012 Asistensi refisi Bab IV 12 27-04-2012 Asistensi refisi Bab IV

13 23-05-2012 Asistensi refisi Bab IV dan gambar 14 08-06-2012 Asistensi refisi gambar

15 30-06-2012 Asistensi refisi gambar

16 04-07-2012 Aistensi refisi gambar dan persiapan seminar

Catatan:

Diketahui

1. Kartu harus diperlihatkan kepada Dosen Pembimbing Ketua P.S. Teknik Mesin

Setiap Asistensi FT. USU

2. Kartu ini harus dijaga bersih dan rapi

3. Kartu ini dikembalikan ke Jurusan, bila kegiatan Asistensi telah selesai

DR.ING.Ir. IKHWANSYAH ISRANURI.

(4)

JURUSAN TEKNIK MESIN AGENDA : /TS /

MATA PELAJARAN : Ketel Uap

SPESIFIKASI : Rancang ulang sebuah ketel uap pipa air dengan

kapasitas 122 Ton uap/jam untuk kebutuhan

pabrik tebu. Dengan terlebih dahulu melakukan

surve lapangan pada PTPN II Kwala Madu untuk

mengambil data-data yang diperlukan.

DIBERIKAN TANGGAL : 08 / 09 / 2011

SELESAI TANGGAL : 05 / 07 / 2012

KETUA DEPARTEMEN TEKNIK MESIN, MEDAN, 05 JUlI 2012

DOSEN PEMBIMBING,

DR.ING.IR. IKHWANSYAH ISRANURI. IR.SYAHRUL ABDA, M.Sc.

NIP. 196412241992111001 NIP. 195708051988111001

ABSTRAK

Mengingat kebutuhan gula saat ini semakin bertambah, maka dibutuhkan

pembangunan beberapa pabrik gula, dalam pengoperasian pabrik tersebut

(5)

ketel uap jenis pipa air, dengan kapasitas 122 Ton uap/jam untuk pengolahan 4000

Ton tebu per-hari untuk memenuhi kebutuhan energi pabrik gula. Dengan

metodologi perancangan, melakukan surve lapangan pada PTPN II Kwala Madu

untuk memperoleh data-data yang diperlukan, dan mengolah data-data yang

didapat mempergunakan formula-formula yang terdapat pada buku rujukan. Hasil

dari perancangan di dapat volume ruang bakar 170,095 m3, jumlah pipa waterwall

162 buah, jumlah pipa superheater 690 buah, jumlah pipa ekonomizer 165 buah,

jumlah pipa alat pemanas udara (APU) 1210 buah, jumlah pipa alat pemanas

bahan bakar (APB) 110 buah, dan effisiensi ketel uap 80,87 %. Kesimpulan dari

perancangan ini adalah telah berhasil dirancang sebuah Ketel Uap untuk

memproduksi 122 Ton uap/Jam yang dipergunakan untuk pengolahan 4000 Ton

tebu/hari.

Kata kunci: Perancangan, Pipa Air, Ruang Bakar, Superheater, Waterwall,

Ekonomizer, APU, APB, Effesiensi.

ABSTRACT

Given the current needs sugar to grow, it is necessary to the construction of a

sugar mill, the operation of the boiler plant needed to supply energy. In this thesis

(6)

steam/hour for processing 4000 tons of cane/day to meet the energy needs of the

sugar factory. With a design methodology, conduct field surve on PTPN II Kwala

Madu to obtain the necessary data, and process the data obtained to use the

formulas found in reference books. The results of the design in the combustion

chamber volume to 170.095 m3, the number of waterwall tube 162 pieces, 690

pieces of the superheater tube, the tube 165 ekonomizer fruit, the amount of air

heater pipe (APU) in 1210 the fruit, the amount of fuel pipeline heating device

(APB) 110 fruit, and 80.87% boiler efficiency. The conclusion of the design has

been successfully designed a Boiler to produce 122 Ton steam/Hour are used for

processing 4000 Tons of cane/day.

Key words: Design, Pipe Air, Space Fuel, superheater, waterwall, Ekonomizer,

APU, APB, Effesiensi.

DAFTAR ISI

Halaman

(7)
(8)

2.2.1. Klasifikasi Ketel Uap ... 9

2.2.2. Bagian-bagian Utama Ketel Uap ... 13

2.2.3. Bahan Bakar Ketel Uap ... 14

2.2.4. Nilai Kalor (Heating Value) ... 15

2.2.5. Perpindahan Panas pada Ketel Uap ... 16

BAB 3. PENETAPAN SPESIFIKASI ... 19

4.2.1. Pipa Waterwall pada Bidang Depan ... 36

4.2.2. Pipa Waterwall Bagian Samping Kanan dan Kiri ... 39

4.2.3. Pipa Waterwall Bagian Belakang ... 40

(9)

4.4. Kehilangan Panas ... 42

4.5. Perpindahan Panas pada Ruang Bakar ... 43

4.6. Panas yang Meninggalkan Ruang Bakar ... 45

4.7. Superheater ... 46

4.7.1. Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh ... 48

4.7.2. Perbedaan Temperature Rata-rata Log (LMTD) ... 54

4.7.3. Faktor Koreksi Superheater ... 55

4.7.4. Tinggi Superheater ... 55

4.8. Ekonomiser ... 57

4.8.1. Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh ... 60

4.8.2. Perbedaan Temperature Rata-rata Log (LMTD) ... 65

4.8.3. Faktor Koreksi Ekonomiser ... 66

4.8.4. Tinggi Ekonomiser ... 66

4.9. Alat Pemanas Udara (APU) ... 68

4.9.1. Perbedaan Temperature Rata-rata Log (LMTD) ... 70

4.9.2. Faktor Koreksi Alat Pemanas Udara ... 70

4.9.3. Panjang Alat Pemanas Udara ... 71

4.10. Alat Pemanas Bahan Bakar ... 73

4.10.1. Perbedaan Temperature Rata-rata Log (LMTD) ... 75

4.10.2. Faktor Koreksi Alat Pemanas Bahan Bakar ... 75

4.10.3. Panjang Alat Pemanas Bahan Bakar ... 76

(10)

4.11.1. Uji coba Bahan Drum ... 80

4.11.2. Isolasi Drum Ketel ... 82

4.12. Cerobong Asap ... 85

4.13. Kipas (Fan) ... 87

4.14. Efisiensi Ketel Uap ... 89

BAB 5. HASIL DAN KESIMPULAN ... 91

DAFTAR LITERATUR ... 94

LAMPIRAN

DAFTAR TABEL

(11)

3.1. Komposisi Minyak Residu ... 20

3.2. Hasil Percobaan Bahan Bakar ... 23

4.1. Beban Tungku ... 32

4.2. Neraca Panas ketel Uap ... 89

DAFTAR GAMBAR

(12)

2.1. Diagram T-S Proses pembentukan uap ... 8

2.2. Ketel Babcock dan Wilcock ... 9

(Mechanical Engineering. Babcock and Wilcox Boiler. http://mechanical-engineering-info.blogspot.com/2012/02/babcock-and-wilcox-boiler.html) 2.3. Ketel Lokomotif ... 10

(Wikipedia. Glossary of Steam Locomotive Components. http://en.wikipedia.org/wiki/Glossary_of_steam_locomotive_components) 2.4. Ketel Pipa Miring Tegak ... 11

(Scribd. Boiler. http://www.scribd.com/doc/70042674/BOILLER) 2.5. Ketel dengan peredaran alami ... 11

(Marine Insight. The Science Behind Marine Boiler Water Circulation on Ship. http://www.marineinsight.com/tech/the-science-behind-marine-boiler-water-circulation-on-ships/) 2.6. Ketel dengan peredaran paksa ... 12

(13)

4.6. Sususnan Pipa Waterwall Bagian Belakang ... 41

4.7. Susunan Pipa Superheater ... 52

4.8. Susunan Pipa Ekonomiser ... 63

4.9. Tegangan-tegangan Yang Terjadi Dada Drum ... 80

(Shigley. Joseph E, “Perencanaan Teknik Mesin”, Jilid 1, Edisi Keempat, Penerbit Erlangga, Jakarta, 1994) 4.10. Temperatur Keluar Cerobong vs Diameter Cerobong ... 86

(R. S. Khurmi, “Heat Engines”, S. Chand & Co. Ltd, New Delhi, 1979)

DAFTAR NOTASI

(14)

σ Konstanta Stefan-Boltzman W/m2.K4

ε Emisivitas material -

𝜀𝜀𝑔𝑔 Emisivitas gas asap -

ε c,ε w Emisivitas CO2 dan H2O -

𝛼𝛼𝑔𝑔 Absortivitas gas asap -

∆ε,∆α Faktor koreksi jika CO2 dan H2O terdapat bersama-sama -

αc ,αw Absorbsivitas CO2 dan H2O -

ηk Efisiensi ketel uap %

ω Fraksi uap -

μ Viskositas dinamik Kg/m.s

γ Berat jenis N/m3

ρ Massa jenis Kg/m3

A Luas laluan gas asap m2

Ash Luas bidang pemanas Superheater m2

ASeksi Luas permukaan tiap seksi m2

Aw Luas permukaan bidang pemanas m2

(Aw)tot Luas total pipa waterwall m2

(15)

Cp Panas jenis kJ/kg 0C

Cd Jarak antara sumbu pipa m

D0 Diameter luar pipa m

Di Diameter dalam pipa m

fe Factor efectiv pipa -

F Faktor koreksi -

HHV Nilai pembakaran tertinggi kJ/kg

hrf Beban tungku kJ/m3 jam

h Enthalpi J

ho Koefisien perpindahan panas di luar pipa kJ/jam.m2.0C

hi Koefisien perpindahan panas di luar pipa kJ/jam.m2.0C

H Head m

LHV Nilai pembakaran terendah kJ/kg

lpipa Panjang pipa m

lpipa Panjang pipa pemanas m

lseksi Panjang pipa pemanas dalam satu seksi m

K Konduktivitas panas bahan kJ/jam.m.0C

ṁ Laju aliran massa kg/jam

ṁu Laju aliran uap kg/jam

(16)

ṁud Laju aliran massa udara kg/jam

mg Laju aliran gas asap kg/jam

N Daya kW

n Jumlah Pipa Buah

Nfan Daya fan kW

np Jumlah pipa pemanas dalam satus eksi buah

P Tekanan Bar

Qbb Panas yang terjadi dalam ruang bakar kJ/jam.

Qwt Panas yang diserap pipa waterwall kJ/jam.

Qsh Panas yang diserap pipa superheater kJ/jam.

Qapb Panas yang diserap bahan bakar kJ/jam.

Qapu Panas yang diserap pemanas udara kJ/jam.

Qek Panas yang diserap pipa ekonomizer kJ/jam.

r Jari-jari luar, dalam drum m

Red Bilangan Reynold -

S Panjang laluan gas asap setelah ruang bakar m

Sn Jarak tube m

Tg Temperatur gas 0C

TSh Tinggi superheater m

Tu

(17)

Tek Tinggi ekonomiser m

Tu Temperatur uap 0C

U Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh kJ/jam.m20C

Vrb Volume ruang bakar m3

𝜈𝜈 Volume spesifik m3/kg

V Kecepatan uap keluar pipa m/s

Vg max Kecepatan gas asap maksimum m/s

Wud Berat udara yang dibutuhkan kg

DAFTAR LAMPIRAN

(18)

Lampiran 2: Harga Roughness Material

Lampiran 3: Koefesien Kerugian Instalasi Pipa

Lampiran 4: Tabel Uap Panas Lanjut

Lampiran 5: Tabel Uap Jenuh

Lampiran 6: Bahan Pipa Waterwall, Superheater, dan Backpass

Lampiran 7: Dimensi Pipa Standar JIS dan ANSI

Lampiran 8: Entalphi Api dan Gas Asap

Lampiran 9: Kehilangan Panas ke Udara Luar

Lampiran 10: Emisivitas dan Faktor Koreksi CO2 dan H2O

Lampiran 11: Tabel Sifat-sifat Udara

Lampiran 12: Faktor Koreksi Superheater

Lampiran 13: koefesien Konduktifitas Bentuk Benda

Lampiran 14: Nilai Konduktifitas Logam

Lampiran 15: Pendekatan Nilai Koefesien Perpindahan Panas menyeluruh (Uo)

Lampiran 16: Jenis-jenis Bahan isolasi dan Penerapannya

Lampiran 17: Tabel kecepatan Fluida

Lampiran 18: Susunan Tabung Superheater, Backpass. Harga C dan m

Lampiran 19: Faktor Keefektifan Pipa Waterwall.

Lampiran 20: Diagram Alir Proses Pabrik Gula

BAB I

Referensi

Unduh sekarang ( PDF - 18 Halaman - 728.62 KB )

Dokumen terkait

PERANCANGAN DAN ANALISA PERPINDAHAN PANAS PADA EKONOMISER DI INSTALASI KETEL UAP DENGAN KAPASITAS 40TON / JAM

Ekonomiser adalah salah satu alat penukar panas yang berfungsi untuk meningkatkan suhu temperature air sebelum masuk ke dalam drum ketel, ekonomiser ini merupakan bagian dari alat

NASKAH PUBLIKASI Perencanaan Ketel Uap Pipa Air Sebagai Penggerak Turbin Dengan Kapasitas Uap Hasil 40 Ton/Jam, Tekanan Kerja 17 Atm, dan Temperatur 350 Derajat C.

Seperti ampas tebu yang digunakan untuk bahan bakar ketel uap, yang terdapat pada industri – industri gula yang ada negara Indonesia.. Dalam perencanaan ini berisi

PERENCANAAN KETEL UAP PIPA API DENGAN KAPASITAS UAP HASIL 21 TON/JAM TEKANAN KERJA 1,45 N/mm2 BAHAN BAKAR RESIDU DAN SUHU UAP HASIL 5O C DI ATAS SUHU UAP JENUH.

PERENCANAAN KETEL UAP PIPA API DENGAN KAPASITAS UAP HASIL 21 TON/JAM TEKANAN KERJA 1,45 N/mm 2 BAHAN BAKAR RESIDU DAN SUHU UAP HASIL 5 O C DI ATAS SUHU UAP

TUGAS AKHIR Perencanaan Ketel Uap Pipa Air Dengan Kapasitas Uap Hasil 10 Ton/Jam Tekanan Kerja 10 Kg/Cm2 Temperatur 173,75C Bahan Bakar Batubara.

Tugas Akhir bejudul berjudul ” Perencanaan Ketel Uap Pipa Air Dengan Kapasitas Uap Hasil 10 Ton/Jam Tekanan Kerja 10 Kg/Cm 2 Temperatur 173,75  C Bahan Bakar

Analisa Drum Penampung Air Ketel Dengan Kapasitas Uap 43 Ton/jam dan Tekanan 28 kg/cm2 pada Pabrik Pengolahan CPO (Crude Palm Oil)

Drum air merupakan bagian dari ketel yang berisi air, air dalam drum ini selain untuk mendapatkan uap panas juga berguna untuk mencegah terjadinya kenaikan temperatur yang

ANALISA BAHAN BAKAR KETEL UAP DENGAN KAPASITAS 30 TON/JAM PADA PKS PTPN IV KEBUN ADOLINA

Dari analisa yang dilakukan nilai kalor akan meningkat dengan semakin rendahnya nilai kadar abu dan kadar air bahan bakar cangkang dan serabut buah kelapa sawit.. Banyaknya jumlah

Analisa Drum Penampung Air Ketel Dengan Kapasitas Uap 43 Ton/jam dan Tekanan 28 kg/cm2 pada Pabrik Pengolahan CPO (Crude Palm Oil)

Drum air merupakan bagian dari ketel yang berisi air, air dalam drum ini selain untuk mendapatkan uap panas juga berguna untuk mencegah terjadinya kenaikan temperatur yang terlalu

REPOSITORY UNIVERSITAS MEDAN AREA: Ketel Uap Rancangan Superheater yang Dipakai pada Ketel Uap untuk Keperluan PKS dengan Kapasitas 20 Ton/Jam

Untuk mcnghadap1 kebutuhan energi yang meningkat dan menipisnya cadangan bahan bakar maka diperlukan suatu ketel uap dengan fcrnni.:angun yang mempunya1 d•isicns1 yang tinggi, handol