BAB I PENDAHULUAN
PENGUJIAN BOILER
A. Tujuan Percobaan
1. Agar mahasiswa dapat mengerti fungsi suatu boiler dan prinsip kerjanya. 2. Agar mahasiswa dapat mengoperasikan boiler.
3. Agar mahasiswa dapat mengenal bagian-bagian mekanikal, elektrikal, dan instrumentasi dari boiler.
4. Agar mahasiswa dapat membuat urutan/prosedur pelaksanaan percobaan. 5. Agar mahasiswa dapat mengetahui cara membaca alat ukur boiler.
6. Agar mahasiswa dapat membuat daftar simbol setiap parameter dan satuan-satuannya.
7. Agar mahasiswa dapat mengukur kebutuhan bahan bakar boiler.
8. Agar mahasiswa dapat mengukur laju air pengisian dan menghitung kapasitas produksi uap.
9. Agar mahasiswa dapat mengukur tekanan dan temperatur. 10. Agar mahasiswa dapat menghitung efisiensi boiler.
BAB II DASAR TEORI
A. Defenisi dan Fungsi Boiler (Ketel Uap)
Boiler atau Ketel Uap atau Steam Generator adalah suatu alat konversi energi yang dapat mengubah energi panas hasil pembakaran bahan bakar menjadi energi potensial uap. Hal ini terjadi dikarenakan adanya perpindahan panas dari bahan bakar dan air yang terjadi didalam tabung yang tertutup rapat.
Fungsi ketel uap (Boiler) adalah untuk mengkonversikan energi pembakaran bahan bakar menjadi energi potensial uap.
Steam yang dihasilkan dari ketel ini dapat digunakan untuk berbagai keperluan seperti berikut :
1. Untuk external combustion engine
Contoh : untuk mesin uap reciprocating dan turbin air 2. Untuk keperluan proses di dalam boiler
Contoh : untuk steam injeksi pada kolom fraksinasi 3. Untuk pemanas
Contoh : untuk pemanas produk minyak dalam penyimpanan B. Bagian Utama Ketel Uap
Bagaian-bagaian utama yang terdapat dari pada sebuah ketel antara lain : 1. Dapur / Ruang Bakar
Bagian ketel yang sangat penting untuk menimbulkan panas adalah dapur (furnance). Disini terjadi proses perubahan energi kimia bahan bakar menjadi energi panas. Untuk prose pembakaran ini membutuhkan udara dan bahan bakar yang pencampurannya langsung dalam bahan bakar.
2. Drum Uap
Uap yang dihasilkan mempunyai tekanan yang sangat tinggi, maka bagian yang tak kalah pentingnya adalah bejana-bejana yang mempunyai kekuatan terhadap tekanan tinggi, yang umumnya bagian ini disebut dram ketel.
Bagian-bagian ketel yang ada didalam ketel itu sendiri juga ikut menentukan kelancaran operasi dan performansinya, seperti susunan pipa, superheater, heater, kotak lumpur, ekonomizer dan lain sebagainya. Peralatan pengaman dan penunjang selalu diikutsertakan untuk dipasang pada sebuah ketel dengan maksud agar ketel dapat bekerja
dengan aman dan sesuai dengan opersi yang dikehendaki. Bahkan peralatan yang terpisah dari ketel ini sendiri seperti peralatan pemurnian air umpan ketel juga sangat diperlukan dan besar sekali pengaruhnya terhadap kerja ketel.
3. Feed Water Tank
Feed water tank berfungsi sebagai penampungan air yang berasal dari water, yang selanjutnya disiapkan untuk air umpan ketel.
4. Pompa Air Pengisian Boiler
Pompa air pengisian boiler berfungsi memompakan air dari feed water tank ke ekonomizer yang selanjutnya masuk ke ketel uap. Pompa ini digerakkan oleh uap yang dihasilkan dari ketel uap.
5. Pipa – pipa Api
Ini berfungsi sebagai tempat laluan gas asap dan dipasang di darat drum ketel. Pipa-pipa ini merupakan permukaan perpindahan panas yang utama, dimana perpindahan panas ini menyebabkan pembentukan uap di dalam drum ketel.
6. Cerobong Asap
Cerobong asap berfungsi sebagai saluran untuk membuang gas asap, ini juga berfungsi untuk menjaga polusi udara, karena gas mengambang di dekat permukaan tanah tempat instalasi dan pemukiman.
7. Manometer
Manometer dapat digunakan untuk mengetahui besar tekanan uap yang berada di dalam ketel.
C. Klasifikasi Ketel Uap
1. Menurut Isi Pipa atau Tabung
Menurut isi pipa, pada dasarnya ketel uap dibagi menjadi : a. Ketel Pipa Api
Ketel uap pipa api : gas panas dilewatkan melalui pipa yang disekitar dinding luarnya dikelilingi oleh air atau uap yang telah terbentuk. Agar perpindahan panas dari api atau gas panas ke air lebih effektif maka susunan pipa didalam ketel ini dapat dibuat pass per pass, yang artinya gas panas yang melewati pipa-pipa dalam ketel arahnya dapat bolak balik terhadap burnernya.
Untuk sebuah ketel satu pass yang mempunyai kapasitas dan kondisi uap yang sama dengan ketel dua atau tiga pass, maka untuk ketel satu pass mempunyai panjang yang lebih besar dibanding dengan dua atau tiga pass. Namun ketel satu pass mempunyai diameter silinder yang lebih kecil.
Contoh ketel pipa api : Ketel Sedehana Vertikal Ketel Cochran Ketel Lancashire Ketel Cornish Ketel Lokomotif Ketel Kapal Ketel Velcon b. Ketel Pipa Air
Ketel pipa air, air disirkulasikan didalam pipa yang dikelilingi oleh gas panas dari luar pipa. Konstruksi pipa yang dipasang didalam ketel dapat lurus dan juga dapat berbentuk melengkung, tergantung dari jenis ketelnya. Pipa – pipa yang lurus yang dipasang secara paralel didalam ketel dihubungkan dengan dua buah header. Dan header tersebut juga dihubungkan dengan drum uap yang dipasang secara horizontal diatas susunan pipa.
Susunan diantara kedua header mempunyai kecondongan tertentu, hal ini dimaksudkan agar dapat mrngatur sirkulasi uap didalam ketel.
Contoh ketel pipa air :
Ketel Babcock dan Wilcock Ketel Lamont
Ketel Benson Ketel Yarrow Ketel Loeffler
2. Menurut Posisi Dapur ( Furnance )
Menurut posisi dapur, ketel digolongkan menjadi : a. Pembakaran Didalam ( Internal Fired )
Pada ketel ini pembakarannya ditempatkan di dalam shell ketel. Ketel pipa api termasuk jenis pembakaran di dalam, dimana pembakaran bahan bakar dilakukan di dalam shell itu sendiri dan langsung pembakarannya diterima oleh shell.
Pada ketel pembakaran di luar, dapur ditempatkan di bawah ketel di dalam ruangan yang dikelilingi dinding bata api. Ketel pipa air adalah termasuk pembakaran diluar. Dapur dapat dikatakan terpisah dari ketel ini mempunyai ruang pembakaran yang cukup besar, sehingga kemampuan untuk memancarkan panas lebih besar
3. Menurut Jumlah Pipa
Menurut jumlah pipa, ketel digolongkan : a. Pipa Tunggal ( Single Pipe )
Ketel pipa tunggal, hanya terdap satu pipa air atau pipa api. Yang termasuk ketel jenis ini adalah ketel vertikal sederhana dan ketel Cornish.
b. Pipa Majemuk ( Multi Pipe )
Pada ketel ini terdapat dua atau lebih pipa api atau pipa air. Yang termasuk ketel jenis ini adalah ketel Lamont, ketel Lokomotif, dan lain sebagainya.
4. Menurut Metode Sirkulasi Air dan Uap
Menurut metode sirkulasi air dan uap, ketel ini digolongkan : a. Sirkulasi Alam
Sirkulasi air dan uapnya dilakukan dengan oleh gerakan gelembung-gelembung air di dalam pipa akibat transfer panas dari cairan panas ke cairan dingin yang dilakukan sepanjang pemanasan. Kebanyakan ketel ini menggunakan sirkulasi alam.
b. Sirkulasi Paksa
Sirkulasi air dan uapnya dilakukan dengan menggunakan pompa sirkulasi yang digerakkan oleh tenaga dari luar. Penggunaan metode sirkulasi paksa ini kebanyakan digunakan pada ketel yang tekanannya tinggi seperi ketel Lamont, ketel Benon, ketel Loeffler dan ketel Velcon.
5. Menurut Pengunaannya
Menurut penggunaanya ketel di golongkan : a. Stationer
Ketel stationer atau ketel tetap yang banyak digunakan untuk power plant dan dalam proses industri. Ketel ini disebut stationer karena tidak bergerak dari satu tempat ketempat lain.
b. Mobile
Ketel mobile atau ketel bergerak adalah ketel yang dalam penggunaannya dapat bergerak dari satu tempat ketempat lain. Jenis ketel ini adalah Ketel Lokomotif dan Ketel Kapal Laut.
6. Menurut Sumber Panas
Ketel ini juga dapat digolongakan menurut sumber panas yang digunakan untuk menghasilkan uap. Sumber panas ini berupa hasil pembakaran terdiri dari :
a. Bahan bakar padat b. Bahan bakar cair c. Bahan bakar gas d. Gas buang
e. Bahan bakar nuklir
D. Hal-Hal yang Harus Dimiliki Oleh Ketel yang Baik Ketel yang baik harus memiliki beberapa faktor, yaitu :
1. Ketel harus dapat menghasilkan jumlah dan mutu uap secara maksimum pada pemakaian bahan bakar yang minimum. Artinya ketel tersebut dapat bekerja dengan efisiensi semaksimum mungkin.
2. Ketel harus dapat secara cepat menyesuaikan fluktuasi beban (naik turunnya beban).
3. Ketel harus dapat di start dalam waktu yang singkat tanpa menimbulkan kerusakan pada bagian ketel tersebut, artinya sesuai dengan waktu telah ditetapkan dalam instruksi manual dari ketel tersebut.
4. Ketel harus ringan, sehingga tidak menyulitkan pada saat pemasangannya. 5. Ketel harus seringan mungkin sehingga dapat ditempatkan didalam ruangan
yang kecil.
6. Sambungan-sambungannya harus sedikit mungkin dan dapat dijangkau pada saat dilakukan inspeksi.
7. Lumpur dan deposit-deposit lain mudah dikeluarkan dari dalam ketel dan tidak menggumpal pada plat-plat yang dipanasi.
8. Bahan refraktori harus dikurangi seminimum mungkin. Tetapi harus cukup untuk menjamin perpindahan panas secara radiasi.
9. Pipa harus tidak terakumulasi lumpur atau endapan dan tidak mudah rusak karena kena korosi.
10. Semua peralatan dan perlengkapan keselamatan kerja harus dapat bekerja dengan baik dan mudah di kontrol.
11. Kehilangan panas karena radiasi harus sekecil mungkin, oleh karenanya isolasi yang digunakan harus mempunyai daya hantar panas yang rendah.
E. Dasar Pemilihan Ketel Uap
Prinsip pokok untuk merencanakan atau memesan ketel ada lima parameter yang harus dipenuhi yaitu :
1. Efisiensinya tinggi yang di tunjukkan oleh transfer panas yang diperluakan dengan rugi-rugi minimum. Hal ini meliputi permuakaan heat transfer, isolasi yang baik, baffle efektif dan lain-lain.
2. Power, beban dan tekanan kerja yang dikehendaki. 3. Posisi geografis dari pada power house.
4. Bahan bakar dan air yang dapat disediakan. 5. Dapat menghasilkan uap yang bersih. F. Jenis-jenis Ketel Uap
Jenis-jenis ketel yang sering digunakan di undustri adalah : 1. Ketel Vertikal Sederhana
Suatu ketel vertikal sederhana menghasilkan uap pada tekanan rendah dan dalam jumlah yang kecil. Oleh karenanya ketel ini digunakan untuk membangkitkan tenaga yang lebih rendah atau pada tempat-tempat yang ruangannya terbatas. Konstuksi jenis ini ditunjukkan pada gambar di bawah ini
Gambar : Ketel Vertikal Sederhana
Ketel ini terdiri dari silindrikal shell yang mengelilingi sebuah ruang api yang bentuknya silinder. Ruang api sedikit dibujurkan keatas untuk mengijinkan lewatnya uap kepermukaan. Pada bagian bawah ruang api terdapat kisi- kisi. Pada ruang api dilengkapi dengan dua atau lebih pipa yang melintang dan condong. Kecondongan ini dimaksudkan untuk menambah luas permukaan yang dipanaskan sebaik mungkin untuk sirkulasi air.
Pada plate puncak ruang api yang melengkung dihubungkan dengan sebuah cerobong asap yang mana gas asap dilapas keluar. Pada tempat yang mana cerobong melalui ruang uap, cerobong asap ini mendapat pendinginan dari uap. Agar cerobong asap dibagian dalam tidak terlalu panas, maka didalam cerobong asap diberi batu tahan api agar cerobong asap ini tidak langsung bersinggungan dengan api.
Berdasarkan dengan tiap-tiap ujung pipa air ada sebuah lubang tangan pada shell dilengkapi lubang lumpur yang dimaksudkan untuk mengeluarkan lumpur atau endapan. Juga ada lubang untuk dapat dimasuki orang pada saat diadakan pembersihan atau pemeriksaan / perawatan.
2. Ketel Cochran atau Ketel Multitubular
Ketel ini terdiri dari shell silinder dan peti api sebagaimana yang ditunjukkan pada gambaran dibawah ini
Gambar : Ketel Cochran
Ketel ini termaksud ketel vertikal yang paling banyak digunakan karena hemat bahan bakar, pembentukan uapnya cepat dan konstruksinya kuat.
Didalam dinding-dinding ketel ditempatkan pipa-pipa (fire tube). Bagian puncak dari shell di tutup yang cembung, pada tutup ini memberikan ruangan yang besar yang mana dapat memberi kesempatan uap basah jatuh kembali sehingga yang dihasilkan benar-benar kering. Pipa-pipa api yang tersusun mendatar membagi bagain dalam dalam shell diatas peti api. Ruangan-ruangan yang terbagi dinamakan ruang nyala dan yang satu disebut ruang asap. Pada dinding ruang nyala dipasang batu api yang dimaksudkan agar nyala api tidak mengenai plat shell yang dapat merusaknya. Pada peti asap ini biasanya
dilengkapi dengan pintu yang biasanya digunakan untuk lewat orang yang akan melakukan pembersihan pada pipa-pipa api.
3. Ketel Kapal
Ketel jenis ini sangat banyak digunakan pada kapal, oleh karena itu dianggap sebagai ketel kapal. Ketel ini adalah ketel pipa api mendatar berbentuk silinder dengan garis tengah yang besar bila dibandingkan dengan panjangnya. Gambar dibawah ini memperlihatkan ketel kapal.
Gambar : Ketel Scotch Marine (Ketel Kapal)
Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa didalam shell silinder terdapat sebuah lorong api, yang bertempat diruang nyala. Sedangkan disebelah depan diletakkan peti asap. Dari ruang pembakaran, gas panas mengalir ke lorong api menuju keruang nyala, selanjutnya melalui pipa api kemudian ke peti asap baru keluar melalui cerobong asap. Temperatur gas asap yang keluar dari cerobong asap seperti juga pada ketel uap yang lain,
masih cukup tinggi. Kerugian cerobong asap ini kira-kira 20 % dari jumlah panas seluruhnya dari hasil pembakaran.
4. Ketel Lancashire dan Corn Wall
Jenis ketel ini adalah jenis ketel darat pipa api, pembakarannya ada didalam, horizontal dan sirkulasi alamiah. Ketel ini digunakan untuk tekanan kerja dan daya sedang. Sebuah ketel Lancashire dengan dudukan bata api ditunjukan pada gambar di bawah ini
Gambar : Ketel Lancashir
5. Ketel Cornish
Jenis ketel ini sama dengan ketel Lancashire didalam semua hal, kecualinya adalah bahwa pada ketel cornish hanya ada satu lorong asap seperti terlihat pada gambar di bawah ini. Kapsitas dan tekanan kerja rendah
Gambar : ketel Cornish 6. Ketel Lokomotif
Ketel lokomotif adalah ketel jenis multi tubulair, horizontal, pembakaran didalam dan dapat bergerak. Prinsip utama dari ketel ini adalah untuk menghasilkan uap dengan kecepatan yang sangat tinggi. Ketel ini terdiri dari sebuah shell yang mempunyai sebuah shell yang mempunyai diameter 1,5 m dan panjang 4 m.
Shell terisi air yang mengilingi pipa-pipa api yang mana mendapat panas dari gas panas dan berubah menjadi uap. Sebuah katup pengatur dipasang didalam sebuah drum yang berbentuk silinder. Katup pengatur dioperasikan dengan sebuah poros regulator yang diatur. Pembagi dibagi menjadi 2 bagian, satu adalah ruang uap panas lanjut dan satu lagi untuk ruang uap jenuh. Sebagai pengganti udara pembakaran digunakan uap bekas yang dimasukkan lewat pipa buang. Pintu depan dapat dibuka untuk keperluan pembersihan dan reperasi. Abu dari kisi-kisi pembakaran dikumpulkan dengan bantuan damper.
Gambar : Ketel Lokomotif
7. Ketel Babcock dan Wilcox ( B & W )
Ketel ini termaksuk ketel pipa air seperti yang ditunjukkan dalam gambar dibawah ini terdiri dari drum air dan uap yang dihubungkan oleh pipa pendek dengan header atau riser pada ujung belakang. Pipa-pipa air dicondongkan kearah horizontal dan bersambung dengan kedua header.
Tiap-tiap deret pipa disambung dengan dua buah header dan terdapat deretan-deretan yang begitu banyak. Damper dioperasikan dengan rantai untuk mengatur aliran udara pembakaran yang memasuki ruang pembakaran.
Air disirkulasikan dari drum kedalam header dan melalui pipa-pipa dan kembali lagi ke header dan drum. Air terus menerus disirkulasikan sampai mengauap. Sebuah uap superheater terdiri dari pipa baja yang jumlah banyak dan terdapat dua box, satu adalah untuk superheated steam box dan satu lagi untuk uap jenuh. Uap selama melewati pipa-pipa superheater mendapatkan panas lebih lanjut.
Gambar : ketel Babcock and wilcox
Gambar : ketel Babcock and wilcox
8. Ketel Lamont
Ketel ini termasuk ketel jenis ketel pipa air tekanan tinggi yang bekerja dengan suatu sirkulasi paksa. Sirkulasi dilakukan oleh sebuah pompa sentrifugal yang digerakkan oleh turbin uap dengan uap menggunakan uap dari ketel itu sendiri.
Gambar : Ketel Lamont
9. Ketel Loeffeler
Ketel ini termasuk ketel pipa air dengan menggunakan sirkulasi paksa. Prinsip kerjanya adalah menguapkan air umpan dengan maksud memperoleh uap superhaet dari superheater. Gas panas dari dapur digunakan untuk pemanasan lanjut.
G. Deskripsi
Boiler atau ketel uap adalah merupakan suatu peralatan penghasil uap meliputi untuk pemanasan/pembentukan uap dari fluida cair, pemanasan lanjut (superheating), dan pemanasan ulang (reheating) terhadap uap tersebut sehingga disebut juga “Steam Generator”
Fluida kerja boiler secara umum adalah air (H2O) karena harganya yang murah.
Air dalam ketel memperoleh energi panas dari hasil pembakaran suatu bahan bakar dengan oksigen (udara) melalui proses heat transfer.
Steam out
feedwater In
Gambar Steam Generator H. Pengoperasian Boiler (Ketel Uap)
1. Prinsip Kerja Boiler
Dalam boiler air diubah menjadi uap. Panas diserap air di dalam boiler dan uap yang dihasilkan secara kontiniu. Air umpan boiler disedot ke boiler untuk menggantikan kehilangan air didalam boiler yang berubah menjadi uap.
Uap Air umpan Boiler Boiler Boiler Blowdown Panas
Ketika uap meninggalkan air yang mendidih, padatan terlarut yang bersal dari umpan boiler tertinggal di air boiler. Padatan-padatan yang tertinggal menjadi bertambah kepekatannya, dan bahkan dapat mencapai kesuatu tingkat dimana pemekatan lebih lanjut bisa menyebabkan terbentuknya kerak atau diposit didalam boiler.
2. Suplai Energi
Suplai energi terhadap boiler diperoleh dari bahan bakar. Rancangan bahan bakar boiler jenis “Fired Steam Boiler Type Fulton 30 E” pada alat pengujian ini adalah solar. Kandungan energi (E) bahan bakar (KJ/
Kg) dapat diperoleh melalui percobaan “Bomb
Calorimeter”, atau bisa dihitung dengan rumus Dulog jika bahan diketahui (hasil analisis lab).
Dalam pengujian ini, kandungan energi solar dapat diperoleh dari buku referensi Heat Enginering. Besarnya energi panas pembakaran adalah suplai panas terhadap boiler :
E m Qs
dimana :
m = laju aliran massa bahan bakar (Kg/ jam)
E = kandungan energi bahan bakar (KJ/ Kg)
3. Energi Evaporasi
Energi untuk perubahan air pengisian (feed water) menjadi uap (steam) dalam proses evaporasi adalah besarnya kandungan entalphi uap kurang kandungan entalphi air pengisian
u a
u h h m Q dimana :mu = laju aliran massa uap (Kg/jam)
hu = entalphi uap (KJ/Kg)
ha = entalphi air (KJ/Kg)
Dimana ms adalah laju aliran massa uap dari boiler pada kondisi keadaan
tunak/steadi (steady-state) adalah juga sama dengan laju aliran massa air masuk ke boiler. 4. Efisiensi Boiler
Efisiensi boiler atau ketel uap adalah perbandingan antara energi evaporasi (penguapan) terhadap energi suplai bahan bakar, maka :
E m h h m Q Q u u a s B Besar efisiensi dari pengoperasian sebuah boiler modern dengan minyak atau gas adalah kira-kira 80%. Harga ini agak lebih rendah pada sebuah ketel pembakaran berbahan bakar padat.
5. Tekanan absolut uap
Tekanan absolut uap adalah tekanan pengukuran (gauge) ditambahkan tekanan atmosfer.
atm gauge abs P P
Dalam mengoperasikan boiler, setelah mendapatkan tekanan 2 bar. Maka, boiler di jaga pada tekanan tersebut selang beberapa waktu baru boiler boleh diaktifkan sampai tekanan yang telah diinginkan agar bopiler tidak cepat rusak.
BAB III
PELAKSANAAN PERCOBAAN
A. Peralatan Percobaan
Peralatan yang digunakan adalah sebagai berikut : 1. Oil fired boiler No. P7600
2. Additional boiler instrumentation No. P7602 3. separating and throttling exalorimeter No. P7672 4. Suplai energi listrik
5. Suplai air utilitas laboratorium
B. Prosedur Percobaan
Adapun langkah yang harus dilakukan dalam praktikum operasi sistem energi boiler adalah sebagai berikut :
1. On-kan MCB.
2. On-kan Cold Water Unit. 3. On-kan Steam Turbin. 4. Jalankan pompa.
5. Cek air di dalam boiler apakah sudah cukup.
6. Lihat posisi katup-katup minyak, katup air dan kemudian sesuaikan pada posisi masing-masing.
7. Jalankan boiler sampai tekanan 2 bar dan jaga tekanan tersebut. Selang beberapa waktu hidupkan kembali boiler sampai pada tekanan 5 bar guna mendapatkan uap yang diinginkan, tunggu hingga kondisi operasi stabil.
8. jalankan pompa condenser.
9. Catat semua jumlah keseluruhan bahan bakar dan jumlah Feed Water dalam waktu yang sama selama boiler dioperasikan dengan beban tertentu.
10. Untuk memperoleh hasil perhitungan yang lebih tepat lakukan percobaan minimal satu jam pada kondisi stabil.
11. Jangan meninggalkan boiler selama pengoperasian karena dapat mengakibatkan kebakaran dan ledakan jika terjadi suatu kelalaian.
BAB IV
DATA PERCOBAAN
Dari percobaan yang dilakukan, maka diperoleh data-data dibawah ini : Waktu Feed Water (m3) Fuel (bahan bakar)
10.10 147,7778 T = 4,8 cm
11.15 147,9877 L = 75,8 cm
B = 73,2 cm
Tekanan uap (barg) 6,0
Draft (draught) 24
Tekanan rata-rata = 6,0 bar Temperatur
Air umpan 28 °C
Udara 28 °C
Bahan bakar 28 °C
Steam/Uap (tekanan) 130 °C (6 Bar) Flue gas (gas asap) 298 °C
Draft (draught), h 24 Pa
Data-data pendukung : 1. Bahan bakar : Solar Density : 0,82 Kg/L Kandungan Energi : 45.700 KJ/Kg
2. Kualitas uap : 93,57 % (Diperoleh dari percobaan Kualitas Uap)
BAB V ANALISA DATA
Data-data pendukung :
a. Lama percobaan : 1 jam
b. Jumlah bahan bakar yang dipakai : 30,0284 Kg/ jam
c. Jumlah air umpan yang masuk boiler : 147,9877 – 147,7778 = 0,2099 m3/ jam
d. Density : ρ = 0,82 Kg/
Liter
e. Kandungan energi : E = 45.700 KJ/ Kg
f. Air umpan density : ρ = 1 Kg/ Liter = 1000 Kg/m3
E m h h m Q Q u u a s B Dimana :mu = laju aliran massa uap (Kg/jam)
hu = entalphi uap keluar boiler (KJ/Kg)
ha = entalphi air umpan boiler (KJ/Kg)
m = laju aliran massa bahan bakar (Kg/ jam)
E = kandungan energi bahan bakar (KJ/ Kg)
ηB = Efisiensi boiler
Waktu pengujian = 1 jam
1. Jumlah air umpan (Vwf)
Vfw = 147,9877 – 147,7778 ( m3/jam )
= 0,2099 m3/ jam
Density air umpan (ρfw) = 1000 kg/m3
Maka laju aliran massa air umpan (mfw) :
mfw = Vfw x ρfw = 0,2099 m3/ jam x 1000 kg/m3 = 209,9 Kg/ jam Maka : mu = ma = 209,9 Kg/jam (steady-state)
2. Konsumsi bahan bakar (Vf)
Vf = B x L x T = 0,732 x 0,758 x 0,048 = 0,026633 m3/ jam = 26,633 ltr/jam Density solar ρ= 0,82 kg/ ltr Maka : mf = Vf x ρf
= 26,633 ltr/jam x 0,82 kg/ltr
= 21,84 kg/jam
3. Kondisi uap yang dihasilkan boiler : Tekanan : 6.0 bar ( gauge )
7.0 bar ( abs )
4. Kualitas uap yang dihasilkan boiler : X = 93,57 % (diperoleh dari percobaan kualitas uap) 5. Temperatur air umpan :
Ta = 28 0C
6. Bahan bakar yang digunakan adalah solar (diesel) : Kandungan energi LHV (E) = 45.700 kJ/
kg
Density (ρ) solar = 0,82 kg/ ltr
Energi penguapan :
Ialah energi panas untuk merubah air menjadi uap, dengan kata lain jumlah energi yang diserap fluida H2O dari sumber panas pembakaran yang menjadikan air
menjadi uap. Q = mu ( huap – hair ) Dimana : mu = 209,9 kg/jam hu = hf + Xhfg ha = hf pada 28 0C
Pada P = 7.0 barabs, maka dari tabel uap :
hf = 697.00 KJ/Kg hfg = 2065.8 KJ/Kg fg f u h xh h . = 697,00 + 0,9357 . 2065,8 2629,96 ( huap )
Untuk Ta = 28 0C Menggunakan interpolasi : T = 30 °C; hf = 125,74 KJ/Kg T = 25 °C; hf = 104,83 KJ/Kg ) 25 ( ) 30 ( ) 25 ( ) 28 ( ) 25 ( ) 30 ( ) 25 ( ) 28 ( C f C f C f C f C C C C h h h h T T T T 83 . 104 74 . 125 83 . 104 25 30 25 28 (28 ) hf C
KJ Kg hf C 125,74 104,83 117.37 5 3 83 , 104 ) 28 ( Kg KJ h hf(28C) a 117.37 ( hair )Kebutuhan bahan bakar : Vbb = 36,06 Liter/Jam vf m = 26,633 ltr/jam x 0,82 = 21,84 Kg/jam 7. Effisiensi Boiler : B = E ) h -h ( mu u a m Q Q s
B = Energi Bahanbakar100%
Penguapan Energi = ( )100% E m h h mu uap air
=
100
%
/
700
.
45
/
84
.
21
/
)
37
.
117
96
.
2229
(
/
9
,
209
kg kJ jsm kg kg kJ jam kg =100
%
/
998088
/
641
,
392
.
527
jam kJ jam kJ B = 52.84 % BAB VI PENJELASAN TAMBAHAN Komponen UtamaKomponen utama disini terdiri dari:
Boiler berfungsi untuk menghasilkan uap pada tekanan dan temperatur yang tinggi dimana uap tersebut untuk barbagai keperluan seperti untuk PLTU, pabrik kelapa sawit dan lain-lain.
Alat Ukur dan Instrumentasi Stopwatch
Stopwatch disini berfungsi untuk mengukur waktu yang dilalui selama melakukan percobaan.
Flow gauge
Flow gauge/meter berfungsi untuk mengukur aliran air yang masuk ke boiler. Pada percobaan ini alat seperti berikut:
Panel listrik
Panel listrik berfungsi untuk mensuplai listrik pada instrumentasi boiler seperti untuk menggerakkan pompa serta api pembakaran pada boiler.
Level Control
Lebel control berfungsi untuk mengatur air umpan yang masuk kedalam boiler. Cara kerjanya dimana apabila air didalam boiler sudah mencapai level terendah maka otomatisasi untuk pompa akan hidup sehingga air dengan tekanan yang lebih besar dari tekanan boiler akan masuk kedalam ruang air umpan. Pada percobaan ini seperti gambar berikut:
B. Blow Down
Pada mud drum terletak dibawah steam drum yang dilengkapi dengan dua kerangan blow down. Blow down terdiri dari pipa dan double valve untuk membuang solid ke flash drum yang terus keluar ke atmosfer. Solid ini dikeluarkan atau dibuang secara manual dari mud drum disebut intermetten blow down.
C. Continous Blow Down
Continous blow down berada di steam drum yang letaknya sedikit dibawah level water normal dan berupa pipa dan valve. Tugas dari continous blow down adalah untuk membuang kotoran, solid scale secara terus menerus.
D. Super Heater
Super heater terdiri dari pipa-pipa berbentuk U yang menempel langsung pada steam drum dan ujungnya tergabung jadi satu pada outlet heater.
Letak super heater pada bagian yang terpanas di ruang pembakaran (ruang radiasi). Fungsi super heater adalah memanaskan saturated steam, sehingga moisture yang
terkandung dalam saturated steam jadi steam sehingga akan didapat super heated steam yang bertekanan dan temperatur tinggi.
E. Economizer
Berupa tube yang berbentuk spiral yang ditempatkan dalam stack. Fungsinya untuk pemanas pendahuluan dari feed water boiler yang akan dimasukkan kedalam main steam drum. Pemanasnya adalah flue gas hasil pembakaran dari furnance.
F. Cerobong Asap
Cerobong asap pada boiler berbentuk seperti cerobong asap pada umumnya, semakin keatas semakin kecil diameter lubangnya. Fungsinya untuk jalan pembuangan dari pada flue gases dan untuk penarikan gas-gas asap keatas ( natural draft ).
G. Chemical Injection
Terdiri dari dua tangki pencampur yang terbuat dari bahan plastik atau stainless steel. Biasanya bahan kimia di injeksikan kedalam main steam drum atau kedalam aliran pipa yang keluar dari economizer atau yang menuju ke daerator.
H. Daerator
Fungsi utamanya adalah menghilangkan gas-gas O2 dan CO2 yang terlarut di dalam
air, karena gas-gas ini akan menyebabkan korosi pada temperatur tinggi dalam boiler. Cara menghilangkan yaitu dengan menghembuskan steam uap kedalam daerator lewat bawah. Feed water di “ spray “ kan dari atas. Fungsi kedua juga sebagai pemanas feed water yang akan masuk ke boiler.
Daerator ini adalah suatu tangki yang di dalamnya terdapat spray dan pipa L.P steam. Tinggi air dalam daerator dijaga tidak boleh melebihi batasan yang telah di tentukan.
BAB VII PENUTUP
1. Fungsi suatu boiler adalah untuk merubah air menjadi uap. Dan prinsip kerjanya adalah memanaskan suatu fluida cair pada suatu tempat dengan menggunakan bahan bakar.
2. Cara pengoperasian boiler ini terdapat pada prosedur percobaan.
3. Pada bagian mekanikal boiler adalah sistem pemipaannya, yaitu nyala api dan gas panas yang dihasilkan pembakaran dilewatkan melalui pipa-pipa yang disekitar dinding dalamnya di kelilingi oleh air dan lain-lain. Sedangkan pada bagian electrical boiler yaitu energi yang dibutuhkan untuk pembakaran awal diambil dari sumber lain atau dari PLN. Bagian instrumental boiler adalah alat ukur temperatur tekanan yang digunakan untuk mengukur temperatur air masuk dan temperatur uap keluar dan tekanan uap.
4. Satuan yang digunkan dalam tekanan adalah bar gauge dan dalam analisa datanya menjadi bar absolute.
5. Kebutuhan bahan bakar yang digunakan dalam pengoperasian boiler adalah solar, dan selama percobaan menghabiskan 30,0284 kg/
liter selama satu jam.
6. Tekanan uap keluar boiler adalah 7 barg serta temperature air masuk 28 °C. 7. Efisiensi boiler setelah dilakukan analisa data adalah 52,84 %
B. Saran
1. Sebaiknya perawatan boiler lebih diperhatikan lagi dan dilakukan secara berkala, bila perlu disertifikasi kembali.
2. Sebaiknya instalasi pipa-pipa pada boiler diganti, sebab pada saat melakukan percobaan atau pengambilan data selalu terjadi kebocoran pada instalasi perpipaan boiler yang mengakibatkan gedung laboratorium digenangi air, sehingga kegiatan praktikum menjadi terhambat..
3. Mahasiswa/i yang mengikuti praktikum sebaiknya lebih serius dalam mengikuti kegiatan praktikum dan seharusnya lebih menaati peraturan selama berada di laboratorium teknik energi.
DAFTAR PUSTAKA
Kinsky, Roger. 1998. Heat Engineering. Erlangga : Bandung Holman. J. P. 1994. Thermodynamics. Erlangga : Bandung
Munson and Young., Fundamentals of fluid Mechanics, eds.4.Jakarta, Erlangga, 2004
MsCave, W.L.,Smith. J.C., dan Harriott. P., Unit Operationsin Chemical Engineering,ed. 4.McGraw-Hill. New York, 1985
Gean Koplis, C.J., Transport Processes and Unit Operations,eds.2, Allyn and Bacon,inc., 1987
