Artikel_20401571.pdf

(1)

Karakteristik Ketel Pipa Api Karakteristik Ketel Pipa Api

Kapasitas Uap 6000 Kg / Jam Berbahan Bakar Solar Kapasitas Uap 6000 Kg / Jam Berbahan Bakar Solar

di PT. Mustika Ratu, Tbk. di PT. Mustika Ratu, Tbk.

Ridwan ST, MT

Ridwan ST, MT*)*), Elbi Wiseno, ST, MT, Elbi Wiseno, ST, MT*)*), Firdaus, Firdaus**)**) E-mail :

E-mail : daoezz_26@daoezz_26@yahoo.coyahoo.co.id.id

*) *)

Dosen Teknik Mesin Universitas Gunadarma Dosen Teknik Mesin Universitas Gunadarma **)

**)

Alumni Teknik

Alumni Teknik Mesin Universitas Mesin Universitas GunadarGunadarmama

Abtraksi Abtraksi Kara

Karakterikteristk stk ketel uap ketel uap adaadalah lah petupetunjunjuk k atau gambaatau gambaran ran spesspesifik ifik dari ketel dari ketel uapuap melalui sifat-sifat pokoknya. Karakteristik ketel pipa api (Loos Basuki) dengan kapasitas melalui sifat-sifat pokoknya. Karakteristik ketel pipa api (Loos Basuki) dengan kapasitas 6000 kg / jam menggunakan bahan bakar solar, mempunyai Tekanan kerja 7 kg / cm 6000 kg / jam menggunakan bahan bakar solar, mempunyai Tekanan kerja 7 kg / cm 22,, dengan Temperatur uap 180 ºC, Beban ketel spesifik 240,96 kg uap/ m

dengan Temperatur uap 180 ºC, Beban ketel spesifik 240,96 kg uap/ m22. Jam, Faktor . Jam, Faktor penguapan 14,375 kg uap / kg bahan bakar dan Efisiensi sebesar 83 %.

penguapan 14,375 kg uap / kg bahan bakar dan Efisiensi sebesar 83 %.

II. . PPeennddaahhuulluuaann Se

Seiririning g dedengngan an beberkrkemembabangngnynyaa zaman yang bersamaan dengan kemajuan zaman yang bersamaan dengan kemajuan tek

teknolnologi ogi dadan n indindustustri ri prproseoses s proproduduksiksi,, dimana perkembangan itu nampak dengan dimana perkembangan itu nampak dengan a

addaannyya a ffaakkttoor r ppeennuunnjjaanng g ddiiddaallaamm p

prorodduuktktififititaas s ppeerurusasahhaaanan. . SeSemamakikinn ban

banyayaknyknya a proprodudusen sen susuatu atu perperusausahahaanan yang menempati skala besar, hampir 90 % yang menempati skala besar, hampir 90 % ke

ketetel l uauap p mamasisih h tetetatap p dodomiminanan n ununtutukk dipe

dipergurgunakanakan. n. DimaDimana na keteketel l uap uap dipadipakaikai se

sebbaagagai i memesisinnpprorodduuksksi i bbaaik ik sesecacarraa lan

langsugsung ng mamaupu upu tidtidak ak lanlangsugsung. ng. SaSalahlah s

saattu u ccoonnttoohhnnyya a PTPT. . MMuussttiikka a RRaattuu me

menggnggununakaakan n ketketel el uauap p sebsebagaagai i memesinsin p

prroodduukkssi i uunnttuuk k memennggoollaah h pprroodduuk- k-produknya. Melihat dari peranan ketel uap produknya. Melihat dari peranan ketel uap terse

tersebut but penupenulis lis terttertarik arik untuuntuk k membmembahaahass pe

perarananan n keketetel l uauap p di di PTPT. . MuMuststikika a RaRatutu,, T

Tbkbk. . DeDennggaan n ddeemmikikiiaann, , ddihihaararappkakann m

maahahasisisswa wa dadappaat t mmeenenerarappkakan n ddanan

membandingkan teori yang didapat pada membandingkan teori yang didapat pada bangku kuliah dengan praktiknya.

bangku kuliah dengan praktiknya. II

II LLananddaassan an TTeeooriri 2.1

2.1 DefDefiniinisi si KetKetel el UapUap

Ke

Ketetel l uauapp (boiler) (boiler) ada adalah lah suasuatutu bej

bejanana a tertertuttutup up yanyang g terterbuabuat t dadari ri babajaja di

digugunanakakan n ununtutuk k memengnghahasisilklkan an uauap.p. Didal

Didalam am dapdapur ur (Furnace), (Furnace), ene energi rgi kimiakimia dari bahan bakar dirubah menjadi panas dari bahan bakar dirubah menjadi panas mel

melalualui i prproseoses s pepembmbakaakaran ran dadan n panpanasas yang dihasilkan sebagian besar diberikan yang dihasilkan sebagian besar diberikan kep

kepadada a aiair r yanyang g berberadada a diddidalaalam m keketeltel se

sehhiinnggggaa, , ppeennggaarruuh h ddaarri i pprroosesess pemanasan air tersebut berubah menjadi pemanasan air tersebut berubah menjadi uap

uap. . Uap Uap yayang ng dihdihasiasilkalkan n dadari ri sesebuabuahh ke

ketetel l dadapapat t didigugunanakakan n sesebabagagai i flfluiuidada ke

kerjrja a mamaupupun un memedidia a pepemamananas s ununtutukk ber

berbabagai gai mamacam cam kepkepererlualuan-kn-kepeperlerluauann rumah tangga sampai dengan keperluan rumah tangga sampai dengan keperluan industri

(2)

2.

2.2 2 PrPrososes es TeTerbrbenentutuknknya ya UaUapp B

Biilla a ddiiaattaas s sseekkeeppiinng g llooggaamm te

terdrdapapat at bebebeberarapa pa tetetetes s aiair, r, dadan n kikitata perh

perhatikaatikan n molemolekul-mkul-moleolekul kul air air terstersebutebut,, tem

temperperatuatur r aiair r papada da saasaat t itu itu ialialahah T T 0 0 ooK K atau

atau ooC C . . MoMolelekukul-l-momolelekukul l aiair r tetersrsebebutut be

bergrgererak ak bebebabas s kekesasanana-k-kememarari i dadalalamm lin

lingkugkungangannynnya a (li(lingngkunkungagan n airair) ) dedengnganan kecepatan gerak

kecepatan gerak V V ₀₀ meter/d meter/detik. etik. Molekul- Molekul-molekul tersebut dalam gerakannya belum molekul tersebut dalam gerakannya belum dapat meninggalkan lingkungannya karena dapat meninggalkan lingkungannya karena adanya gaya tarik-menarik antara adanya gaya tarik-menarik antara molekul-mo

moleklekul ul air air itu itu sensendidiri. ri. ApApabiabila la di di babawahwah kep

kepiningagan n loglogam am tertersebsebut ut dipdipasaasang ng apiapi,, ba

batatang ng lilililin, n, kokorerek k apapi i dadan n sesebabagagaininyaya s

seeddeemmiikkiiaan n sesehhiinngggga a aappi i tteerrsseebbuutt memanasi kepingan logam yang diatasnya memanasi kepingan logam yang diatasnya tteerrddaappaat t bbeebbeerraappa a tteettees s aaiirr, , mmaakkaa temperatur air tersebut akan naik menjadi temperatur air tersebut akan naik menjadi T

T 11 ooK K atau atau ooC C , , dadan n terternyanyata ta keckecepepataatann ger

gerak ak dardari i momoleklekul-ul-momoleklekul ul aiair r tertersebsebutut akan

akan bertbertambambah ah menjmenjadiadi V V 11 meter/detik, meter/detik, namun belum mampu melepaskan diri dari namun belum mampu melepaskan diri dari lingkungannya.

lingkungannya. Apabila

Apabila kemudian kemudian api api yangyang d

dipipaasasanng g ddibibaawawah h kkeepipinnggaan n lologagamm terse

tersebut but ditaditambah mbah besabesarnyrnya a (men(menjadi jadi duadua ba

batatang ng lilililin, n, dsdsb) b) mamaka ka tetempmpereratatur ur aiair r di

diatatas as kekepipinngagan n lologagam m tetersrsebebut ut akakanan ber

bertamtambabah h menmenjadjadii T T 2 2 ooK K atau atau ooC C ,, seda

sedangkangkan n kecekecepatapatan n gergerak ak dari dari molemolekulkul-molekul bertambah menjadi

molekul bertambah menjadi V V 2 2 meter/detik, meter/detik, namu

namun n masimasih h belubelum m mampmampu u melemelepaskpaskanan dir

diri i dadari ri linlingkgkungunganannyanya. . Dan Dan apapabiabila la apapii yang

yang dipadipasang sang dibadibawah wah kepikepingan ngan logalogamm terse

tersebut but senasenantiantiasa sa ditaditambah mbah besabesarnyarnya,, sede

sedemikiamikian n hinghingga ga temptemperateratur ur air air diatdiatasas

kepingan logam tersebut mencapai kepingan logam tersebut mencapai T T d d

o o

K K atau

atau ooC C , , sesedadangngkakan n kekececepapatatan n gegerarakk mo

molelekukul-l-momolelekukul l aiair r tetersrsebebut ut tetelalahh mencapai

mencapai V V d d met meterer/de/detiktik, , sesehinhinggggaa mo

molelekukul-l-momolelekukul l aiair r tetersrsebebut ut mamampmpuu mele

melepaskpaskan an diri diri dardari i linglingkungkungannannya, ya, dandan mamp

mampu u melemelepaskapaskan n diri dari diri dari gaya tarik-gaya tarik-me

menanaririk k anantatara ra molemolekukul-l-momolelekukul l air air te

tersrsebebutut. . MoleMolekukul-l-momolelekukul l aiair r yayangng me

melelepapaskskan an didiri ri dadari ri lilingngkukungnganannynyaa terse

tersebut but akaakan n berberubah ubah menmenjadi jadi molemolekulkul uap yang kecepatan gerakannya melebihi uap yang kecepatan gerakannya melebihi ke

kececepapatatan n gegerarak k momolelekukul-l-momolelekukul l aiair r yang semula.

yang semula.

Proses yang demikian ini disebut Proses yang demikian ini disebut “p

“prrooseses s ppeennguguaappaann” ” aatatau u ““pprorosesess pembentu

pembentukan kan uap”uap”[1][1]..

Gambar 2.1. Proses Terbentuknya Uap Gambar 2.1. Proses Terbentuknya Uap [1][1]

2.

2.3 3 KlKlasasififikikasasi i KeKetetel l UaUapp se

secacara ra umumum um keketetel l didibebedadakakann dal

dalam am dudua a golgolonongagan n utautama ma yaiyaitu tu ketketelel pipa api

pipa api (Fire Tube Boiler) (Fire Tube Boiler) dan ketel pipa dan ketel pipa air

air (W (Watater er TuTube be BoBoililerer)) [3][3]. . UUnnttuukk me

membmbededakakan an sesecacara ra teterprpeieincnci, i, keketetell dapa

dapat t digodigolonglongkan kan menmenuruurut t penipeninjaunjauanan dari berbagai segi terhadap ketel tersebut dari berbagai segi terhadap ketel tersebut yak

yaknini :: 2.3

2.3.1 .1 MenMenuruurut t Isi Isi PipPipanyanyaa a) Ketel Pipa Api

a) Ketel Pipa Api (Fire Tube Boiler) (Fire Tube Boiler)[3][3] Pada ketel jenis ini nyala api dan gas Pada ketel jenis ini nyala api dan gas pana

panas s dipediperoleroleh h dari dari hasihasil l pembpembakarakaranan b

(3)

pana

panasnyasnya. . Gas Gas panpanas as diledilewatkawatkan n melamelaluilui pi

pipapa-p-pipipa a didisesekikitatar r didindndining g luluar ar yayangng di

dikekelilililingngi i ololeh eh aiair r atatau au uauap p yayang ng tetelalahh terbentuk.

terbentuk.

Gambar 2.2 Bagan Ketel Pipa Api Gambar 2.2 Bagan Ketel Pipa Api [3][3]

b) Ketel Pipa Air

b) Ketel Pipa Air (Water Tube Boiler) (Water Tube Boiler)[3][3] Ke

Ketetel l yayang ng tetermrmasasuk uk kekedadalalam m pipipa pa ininii adal

adalah ah keteketel l yang yang perperedaedara ra airnairnya ya terjterjadiadi di

didadalalam m pipipapa-p-pipipa a yayang ng didikekelilililingngi i ololeheh nyala api dan gas panas dari luar susunan nyala api dan gas panas dari luar susunan pipa

pipa. . KonKontruktruksi si pipapipa-pip-pipa a yang yang dipadipasangsang di

didadalalam m keketetel l dadapapat t beberbrbenentutuk k lulururuss (Straight Tube)

(Straight Tube) dan dan juga dapat juga dapat berbberbentuentukk pengkolan

pengkolan (Ben (Bend d TubTube)e) terg tergantuantung ng daridari en

enis is keketetelnlnyaya. . PiPipapa-p-pipipa a yayang ng lulururuss di

dipapasasang ng sesecacara ra papararalelel l dididadalalam m keketetell dihu

dihubunbungkan gkan dengdenganan Header Header , , kemkemududianian Header

Header te tersrsebuebut t dihdihubuubungkngkan an dendengagann b

beejjaanna a uuaap p yyaanng g ddiippaassaanng g seseccaarraa horizontal

horizontal di diatatas as susususunanan n pipipapa, , lilihahatt ga

gambmbar ar (2(2.3.3). ). SuSususunanan n pipipa pa didianantatarara kedua

kedua Header Header memp mempunyai unyai kecondonkecondongangan tertentu (sekitar 15

tertentu (sekitar 1500dari garis datar) hal inidari garis datar) hal ini dim

dimaksaksududkan kan agagar ar dapdapat at menmenimbimbululkankan per

perededararan an air air dadalam lam ketketel. el. ConContoh toh ketketelel ya

yang ng tetermrmaasusuk k kekedadalalam m gogololongngan an ininii adalah

adalah Kete Ketel l BensBenson, on, KeteKetel l BabcBabcock ock and and

Wilcox, Ketel Lamont, Ketel Yarrow, Wilcox, Ketel Lamont, Ketel Yarrow, dandan Ketel Loeffer

Ketel Loeffer ..

Gambar 2.3 Bagan Ketel Pipa Air Gambar 2.3 Bagan Ketel Pipa Air [3][3] 2.3

2.3.2 .2 MenMenuruurut t PosPosisi isi DapDapur ur Men

Menururut ut poposissisi i dadapurpurnyanya, , ketketelel dapat digolongkan

dapat digolongkan sebagaisebagai [4][4]:: a)

a) KetKetel Penel Pengagapiapian Dalan Dalamm (Internal (Internal Fired Boiler)

Fired Boiler) b)

b) KeKetetel l PePengngapapiaian n LuLuar ar (External (External Fired Boiler)

Fired Boiler)

Pada ketel jenis pengapian dalam, dapur Pada ketel jenis pengapian dalam, dapur (furnace)

(furnace) tempat pengapian tempat pengapian ditempatkanditempatkan didalam

didalam shell shell . Kebanyakan dari ketel pipa. Kebanyakan dari ketel pipa api

api memmemiliiliki ki pepengangapiapian n daldalamam (Internal (Internal Fired Boiler)

Fired Boiler) dimana pembakaran bahan dimana pembakaran bahan ba

bakakar r didilalakukukakan n dididadalalamm shell shell ituitu sen

sendirdiri.di.dan an hashasil il dardari i pepembambakarkaranannynyaa diterima langsung dari

diterima langsung dari shell shell tersebut. tersebut.

2.3

2.3.3 .3 MenMenuruurut t PenPenggggunaunaanan

a)

Utillity

Utillity Boiler

Boiler

M

Meemmpprroodduukkssi i uuaap p uunnttuukk pe

pembmbanangkgkit it tetenanaga ga liliststririk. k. KaKapapasisitatass besar, tekanan dan temperatur uap tinggi, besar, tekanan dan temperatur uap tinggi, efi

efisiesiensi nsi tintinggggi, i, dapdapur ur dindindinding g pippipa a air air dengan

dengan burner burner , bila dengan tekanan lebih, bila dengan tekanan lebih be

besasar r dadari ri 1414 MpaMpa bias biasanya anya dendengangan reheater.

(4)

b)

b) Industrial Industrial Boiler Boiler

M

Meemmpprroodduukkssi i uuaap p uunnttuukk pemanasan dan proses. Biasanya memiliki pemanasan dan proses. Biasanya memiliki k

kaappaasisittaas s yyaanng g kkeecicill, , tteekkaannaan n ddaann te

tempmpereratatur ur uauap p lelebibih h rerendndahah, , dadapupur r dengan

dengan burn burner, er, stoker stoker atau atau fluidiz fluidized ed bed bed ,, tanpa

tanpa reheater. reheater.

c)

c) Marine Marine Boiler Boiler

Memproduksi uap sebagai sumber Memproduksi uap sebagai sumber pe

pengnggegerarak k kakapapal. l. BeBentntukuknynya a kokompmpakak,, bobot lebih ringan, biasanya menggunakan bobot lebih ringan, biasanya menggunakan bahan bakar minyak, tanpa

bahan bakar minyak, tanpa reheater. reheater.

2.3.

2.3.4 4 BerdBerdasaasarkan rkan TekaTekanan nan KerjKerjaa

a

a) ) BBooiilleer Ber Berrtteekkaannaan Ren Rennddaah dah dann Sedang (< 10

Sedang (< 10 Mpa Mpa)) Di

Digugunanakakan n sesebabagagai i ininduduststririalal

Boiler

Boiler ,, si sirkrkululasasi i nanatuturaral,l, beberapa beberapa dian

diantarataranya nya dengdenganan Boil Boiler er babank,nk, dapur dapur dengan burner atau

dengan burner atau stoker, stoker, tanpa tanpa reheater reheater .. b)

b) BoBoililer er TeTekakananan n TiTingnggi gi (1(10-0-1414 Mpa Mpa)) Digu

Digunakanakan n sebasebagaigai utill utillity ity boilboiler er ,, bia

biasansanya ya dedengnganan reheater reheater ha hanynya a bibilala tekanannya > 14

tekanannya > 14 MpaMpa, dan menggunakan, dan menggunakan sirkulasi natural.

sirkulasi natural. c

c) ) BBooiilleer Der Dennggaan Tn Teekkaannaan Sn Saannggaatt Tinggi (> 17

Tinggi (> 17 Mpa Mpa)) Digu

Digunakanakan n sebasebagaigai utill utillity ity boilboiler er ,,

sirkulasi natura

sirkulasi natura atau paksa, tergantung dari atau paksa, tergantung dari pada

pada engine engineerinering-ecg-econoonomicamical l aproaproach,ach,

dengan

dengan reheater reheater ; ; haruharus s dipedipertimrtimbangbangkankan pen

pencegacegahan han terhterhadapadap film film boiboillilling ng dandan korosi karena temperatur tinggi.

korosi karena temperatur tinggi. d)

d) BoBoililer er TeTekakananan n SuSupeper r KrKrititisis (> 22,1

(> 22,1 Mpa Mpa))

Digunakan sebagai

Digunakan sebagai utillity utillity boilboiler er ,, kapa

kapasitas sitas besabesar, r, sirkusirkulasi lasi once-once-throthroughugh atau kombinasi, dengan

atau kombinasi, dengan reheater reheater ; harus ; harus dipe

dipertimrtimbangbangkan kan pencpencegahegahan an terhterhadaadapp

pseudo-film

pseudo-film boilling boilling da dan n korkorosi osi karkarenenaa temperatur tinggi.

temperatur tinggi.

2.

2.4 4 BaBagigianan-b-bagagiaian n KeKetetel l UaUapp

a)

a) PePemmaananas s LaLannjujut t UaUapp

(Steam

(Steam SuperheaSuperheater)ter)

Pe

Pemamananas s LaLanjnjut ut UaUapp (Steam (Steam Superheater)

Superheater) iiaallaah h aallaat t uunnttuukk mema

memanasknaskan an uap uap kenykenyang ang menmenjadi jadi uapuap y

yaanng g ddiippaannaasskkaan n llaannjjuutt. . UUaapp yang

yangdipadipanasknaskan an lanjlanjut ut digudigunakanakan n intuintukk mela

melakukakukan n kerjkerja a dendengan gan jalajalan n ekspekspansansii didalam turbin atau mesin uap tidak akan didalam turbin atau mesin uap tidak akan s

seeggeerra a mmeennggeemmbbuunn, , sseehhiinnggggaa me

mengngururanangi gi kekemumungngkikinanan n titimbmbululnynyaa ba

bahahaya ya yayang ng didisesebababkbkan an titimbmbululnynyaa pu

pukukulalan n babalilikk (Bac (Back k StroStrokeke)) yang yang diaki

diakibatkbatkan an mengmengembembunnunnya ya uap uap belubelumm pada

pada waktuwaktunya nya sehisehinngnnga a menimenimbulmbulkankan vak

vakum um ditditemempat pat yanyang g tidtidak ak semsemestestinyinyaa didaerah ekspansi.

didaerah ekspansi. b

b) ) EEkkoonnoommiisseer r Gas

Gas asap asap setesetelah lah menmeningginggalkaalkann

superheater

superheater temperaturnya masih sangat temperaturnya masih sangat tin

tinggi ggi seksekitaitar r 500500 ooC hiC hingngga ga 808000 ooC,C, seh

sehingingga ga akaakan n memenimnimbubulkalkan n kerkerugugianian pa

pananas s yayang ng bebesasar r apapababilila a gagas s asasapap te

tersrsebebut ut lalangngsusung ng didibubuanang g mmelelalaluiui cero

cerobonbong. g. Gas Gas asap yang asap yang masih panasmasih panas ini

ini dapadapat t dimadimanfaanfaatkan tkan untuuntuk k memmemanaanasisi air

air terterleblebih ih dahdahululu u sebsebeluelum m dimdimasuasukankan ked

kedalaalam m drdrum um ketketel, el, sehsehingingga ga air air teltelahah dalam keadaan panas, sekitar 30 hingga dalam keadaan panas, sekitar 30 hingga 50

(5)

Air

Air yang yang telah telah dalam dalam keadaan keadaan panas panas padapada saat masuk kedalam drum ketel membawa saat masuk kedalam drum ketel membawa keu

keuntuntungngan an karkarenena a ditditemempapat t air air mamasuksuk ke

kedadalalam m drdrumum, , didindndining g titidadak k memengngererutut se

sehihingngga ga drdrum um keketetel l dadapapat t lelebibih h awawetet de

dengngan an dedemimikikian an bibiayaya a peperarawawatatannnnyaya aka

akan n memenjanjadi di leblebih ih mumurahrah. . KeuKeuntuntungnganan yang kedua adalah dengan memanfaatkan yang kedua adalah dengan memanfaatkan g

gaas s aassaap p yyaanng g mmaassiih h mmeemmppuunnyyaaii te

tempmpereratatur ur yayang ng titingnggi gi tetersrsebebut ut ununtutukk me

memanmanasi asi air air sebsebeluelum m mamasuk suk kedkedalaalamm dr

drum um keketetel, l, beberarartrti i akakan an memempmpererbebesasar r ef

efisisieiensnsi i dadari ri keketetel l uauap, p, kakarerena na dadapapatt memperkecil kerugian panas yang diderita memperkecil kerugian panas yang diderita oleh ketel.

oleh ketel. c

c) ) PPeemmaannaas s UUddaarraa (Air Preheater) (Air Preheater) Ga

Gas s asaasap p kelkeluauar r dadari ri mememamananasisi ek

ekononomomisiser er mamasisih h bebertrtemempeperaratutur r 404000 hi

hingngga ga 707000 ooC C sesehihingngga ga sasayayang ng bibilala dibu

dibuang ang langlangsung sung lewalewat t ceobceobong, ong, karekarenana pan

panas as yanyang g terterkankandudung ng dadalam lam gagas s asasapap ter

tersebsebut ut mamasih sih dapdapat at dimdimananfaafaatkatkan n laglagii u

untntuk uk mmeemmaannaaskskaan n uuddaarra a sesebbeelulumm di

dimamasusukakan n kedakedalalam m tutungngkuku, , sesehihiggggaa efi

efisiesiensi nsi thethermrmis is ketketel el uauap p mamasih sih dadapatpat d

diinnaaiikkaan n llaaggii. . MMeemmaannaasskkaan n uuddaarraa pembakar

pembakaran sebelum an sebelum dimasukan kedalamdimasukan kedalam tu

tungngku ku beberarartrti i memengngururanangi gi kekebubututuhahann pana

panas s untuuntuk k menmenaikaaikan n temptemperaeratur tur udarudaraa di

didadalalam m tutungngkuku, , sesehihingngga ga apapi i dididadalalamm tungku tidak banyak mengalami penurunan tungku tidak banyak mengalami penurunan temp

temperaeratur, tur, sehisehingga ngga dapdapat at menmengurgurangiangi ke

kemumungngkinkinan an apapi i dididadalalam m tutungngku ku yayangng ti

tibaba-t-tibiba a padapadam m dedengngan an sesendndiririninyaya.. Manf

Manfaat aat lain lain dengdengan an memmemanaanaskan skan udaudarara pembakar terlebih dahulu sebelum masuk pembakar terlebih dahulu sebelum masuk keda

kedalam lam tungtungku ku adaladalah ah udarudara a yang telahyang telah

dal

dalam am keakeadadaan an panpanas as mamasuk suk kedkedalalamam tung

tungku, ku, memmembantbantu u untuuntuk k memmemperpercepacepatt pen

penguguapaapan n air air yanyang g terterkankandudung ng dadalamlam b

baahhaan n bbaakkaar r sesehhiinngggga a aakkaann m

meemmppeerrcceeppaat t beberrllaannggssuunnggnnyyaa pe

pemmbbaakakararan n bbahahaan n bbakakar ar ddididaalalamm tungku.

tungku. d

d) ) CCeerroobboonng g AAssaapp Ce

Cerroboboonng g ddigiguunnaakakan n ununtutukk men

mengalgalirkirkan an gagas s asaasap p kekelualuar r dadari ri ketketelel ua

uap p atatau au dedengngan an kakata ta lalain in didigugunanakakann un

untutuk k memembmbuauanng g gagas s asasap ap sesetitingnggigi mu

mungngkikin n sesehihingngga ga titidadak k memengnggagangnguu lingkungan disekitar.

lingkungan disekitar. 2

2..5 5 BBaahhaan n BBaakkaar r Se

Segagala la sesesusuatatu u zazat t (p(padadatat, , cacairir, , gagas)s) ya

yang ng didigugunanakakan n sesebabagagai i babahahan n yayangng dibakar pada berbagai cara atau metode dibakar pada berbagai cara atau metode proses pembakaran disebut bahan bakar. proses pembakaran disebut bahan bakar. Me

Menunururut t klklasasififikikasasininya ya babahahan n bbakakar ar te

terbrbagagi i dadalalam m titiga ga kekelolompmpokok, , yayaititu u :: bahan bakar padat, bahan bakar cair dan bahan bakar padat, bahan bakar cair dan bahan bakar gas.

bahan bakar gas. 2.5

2.5.1 .1 BahBahan an BakBakar ar PadPadatat

Bahan bakar padat yang terdapat dibumi Bahan bakar padat yang terdapat dibumi kita ini berasal dari zat-zat organik. Bahan kita ini berasal dari zat-zat organik. Bahan bak

bakar ar papadat dat memengangandndunung g unsunsur-ur-ununsur sur antara lain : Zat arang atau Karbon antara lain : Zat arang atau Karbon (C),,(C) zat

zat lemlemas as ataatau u NitNitrorogengen (N), (N), Hidrogen Hidrogen (H),

(H), Belerang Belerang (S) (S), zat asam atau Oksigen, zat asam atau Oksigen (O)

(O) Ab Abu u dadan n Air Air yanyang g keskesememuanuanya ya ituitu terikat dalam satu persenyawaan kimia. terikat dalam satu persenyawaan kimia. 2.5

2.5.2 .2 BahBahan an BakBakar ar CaiCair r Ba

Bahahan n babakakar r cacair ir beberarasasal l dadariri min

minyayak k bubumi. mi. MinMinyak yak bubumi mi diddidapapat at dadariri dala

dalam m tanatanah h dendengan gan jalajalan n menmengebgebornornyaya p

(6)

memompanya sampai ke atas permukaan memompanya sampai ke atas permukaan bumi, untuk selanjutnya diolah lebih lanjut bumi, untuk selanjutnya diolah lebih lanjut menjadi berbagai jenis minyak bakar.

menjadi berbagai jenis minyak bakar. 2.5

2.5.3 .3 BahBahan an BaBakar kar GaGass

Didalam tanah banyak terkandung Didalam tanah banyak terkandung :

: GGaas s BBuummii (Petro (Petrol l GaGas)s) ata atau u serseriningg disebut pula dengan gas alam, yang timbul disebut pula dengan gas alam, yang timbul pad

pada a saasaat t prproseoses s pepembmbenentuktukan an minminyakyak bu

bumimi, , gagas s tatambmbanang, g, dadan n gagas s rarawawa CH CH ₄₄ (Methane)

(Methane). Seperti halnya dengan minyak. Seperti halnya dengan minyak bumi, gas alam tersebut diperoleh dengan bumi, gas alam tersebut diperoleh dengan alan pengeboran dari dalam tanah, baik di alan pengeboran dari dalam tanah, baik di d

dararaatatan n mamaupupuun n ppadada a lelepapas s ppaantntaiai te

terhrhaaddaap p llokokaasisi-l-lookakasi si yayang ng dididdugugaa terdapat kandungan gas alam.

terdapat kandungan gas alam. 2

2..6 6 PPeemmbbaakkaarraann Pemb

Pembakarakaran an ialaialah h perspersenyaenyawaanwaan kimia antara bahan bakar dengan oksigen, kimia antara bahan bakar dengan oksigen, da

dan n ununtutuk k memelalakukukakan n pepersrsenenyayawawaanan terse

tersebut but dipediperlukarlukan n suhusuhu. . Pada Pada periperistiwastiwa pemb

pembakarakaran, an, proproses ses yang yang terjterjadi adi adaladalahah oksidasi dengan reaksi.

oksidasi dengan reaksi. C

C + + O O2 2 == CO CO2 2 (2.1)(2.1) 2

2 H H + + O O2 2 = = 2H 2H 2 2 OO (2.2)(2.2) S

S + + O O2 2 == SO SO2 2 (2.3)(2.3) Dikatakan pembakaran sempurna

Dikatakan pembakaran sempurna apabilaapabila camp

campuran bahan uran bahan bakabakar r dan dan oksigoksigen en (dar(darii uda

udarara) ) memempmpununyai yai peperbrbandandingingan an yayangng te

tepapat, t, sesehihingngga ga titidadak k didipeperoroleleh h sisisasa.. Apabila

Apabila oksigen oksigen terlalui terlalui banyak banyak makamaka dikatakan campuran kurus, dan bila bahan dikatakan campuran kurus, dan bila bahan bak

bakarnarnya ya terterlallalu u babanyanyak k (o(oksiksigen gen tidtidakak cukup) maka dikatakan dengan campuran cukup) maka dikatakan dengan campuran kaya

kaya (rich)(rich). . SSeehhiinngggga a ddaappaatt m

meengngaakikibbaatktkan an titiddaak k sesemmppuurrnnaanynyaa pem

pembabakarkaranan. . BilBila a gagas s asaasap p yanyang g kelkeluauar r da

dari ri cecerorobobong ng beberarasasap p hihitatam, m, hahal l ininii

menu

menunjuknjukan an tidak cukup tidak cukup udaudara ra dan biladan bila gas

gas asaasap p beberwarwarnrna a putputih ih memenununjunjukankan te

terlrlalalu u babanynyakaknynya a ududarara. a. SeSedadangngkakann untu

untuk k pempembakabakaran ran yang yang sempsempurna urna gasgas asap berwarna cokelat.

asap berwarna cokelat. U

Unnttuuk k mmeennggeettaahhuui i jjuummllaah h uuddaarraa pemb

pembakar akar dapdapat at dilihdilihat at padpada a perpersamasamaanan sebagai berikut :

sebagai berikut :



 Karbon (C) terbaKarbon (C) terbakar sempukar sempurnarna menjadi CO

menjadi CO22, menurut Persamaan, menurut Persamaan [1] [1] C C + + OO22 = = COCO22 (2.4)(2.4) 12 kg C + 32 kg O 12 kg C + 32 kg O22 = = 44 44 kg kg COCO22 1 kg C + 1 kg C +

12

32

kg kg OO22 = =

12

44

kg CO kg CO22 1 kg C + 2,67 kg O 1 kg C + 2,67 kg O22 = 3,67 kg CO = 3,67 kg CO22 

 Hidrogen(H) terbaHidrogen(H) terbakar semkar sempurnapurna menjadi H

menjadi H22O, menurut PersamaanO, menurut Persamaan [1][1] 4 H + O 4 H + O22 = = 2 2 HH22O O ((22..55)) 4 kg H + 32 kg O = 2 x 18 kg H 4 kg H + 32 kg O = 2 x 18 kg H22OO 1 kg H + 1 kg H +

4

32

kg O = kg O =

4

18

2 2 x

x

kg kg HH22OO 1 kg H + 8 kg O = 9 kg H 1 kg H + 8 kg O = 9 kg H22OO 

 Belerang (S) terbBelerang (S) terbakar sempakar sempurnaurna menjadi SO

menjadi SO22, menurut persamaan, menurut persamaan [1] [1] S S + + OO22 = = SOSO22 (2.6)(2.6) 32 kg S + 32 kg O 32 kg S + 32 kg O22 = 64 kg SO = 64 kg SO22 1 kg S + 1 kg O 1 kg S + 1 kg O22 = 2 kg SO = 2 kg SO22

Disamping itu diketehui pula 1 kg udara Disamping itu diketehui pula 1 kg udara me

mengnganandudung ng 0,0,23231 1 kg kg OO22, , sesehihingnggaga kebutuhan udara dapat dihitung

(7)

2.6.

2.6.1 1 PembPembakarakaran an BahaBahan n BakaBakar r PadaPadatt

Pad

Pada a pepembmbakaakaran ran babahahan n babakar kar pad

padat at mulmula-ma-mula ula akaakan n memembembentuntuk k gagass ata

atau u yanyang g biabiasa sa didisebsebut ut menmengegegagass (Ont (Ont Gassing)

Gassing), , papada da wawaktktu u beberlrlanangsgsunungngnyaya disti

distilasi lasi kerikering ng kemukemudian dian menmengakigakibatkabatkann ter

terururainainya ya gagas-gs-gas as tertersebsebut ut leblebih ih lalanjunjutt menjadi

menjadi CO CO2 2 dan dan H H 2 2 (Water Gas) (Water Gas) dan akan dan akan

terbakar

terbakar [1][1]. Selanjutnya arang atau kokas. Selanjutnya arang atau kokas yang tertinggal (yang semuanya terdiri dari yang tertinggal (yang semuanya terdiri dari ka

karbrbonon) ) akakan an memengnguauap p atatau au susublblimimasasii terl

terlebih ebih dahdahulu, ulu, kemukemudian dian akan akan terbterbakar akar menjadi

menjadi COCO2 2 apabil apabila a oksigoksigen en menmencukucukupi.pi.

Udara pembakar yang diperbolehkan untuk Udara pembakar yang diperbolehkan untuk me

mengngegegasaskakan n didisesebubut t ududarara a prprimimerer,, sed

sedangangkan kan ududara ara ununtuk tuk memembambakar kar COCO

menjadi

menjadi COCO2 2 di disesebubut t dedengngan an ududararaa

skunder. skunder.

2.6.

2.6.2 2 PembPembakarakaran an BahaBahan n BakaBakar r Cair Cair

S

Seebbeelluum m ppeemmbbaakakarraan n yyaanngg seb

sebenaenarnrnya ya beberlarlangngsunsung g mamaka ka terterleblebihih dahulu bahan bakar cair tersebut diuapkan dahulu bahan bakar cair tersebut diuapkan dan

dan diurdiuraikaaikan n menmenjadi jadi gas-gas-gasgas [1][1]. Bahan. Bahan ba

bakakar r cacair ir papada da umumumumnynya, a, teterdrdiriri i dadariri karbon

karbon (85-87)% (85-87)% dan dan hidrhidrogenogen (12-15)% (12-15)%

ditambah sedikit

ditambah sedikit OO2 2 , , N N 2 2 ,, dandan SS2 2 .. dalam hal dalam hal

ini karena kandungan hidrogen yang cukup ini karena kandungan hidrogen yang cukup tinggi, maka pada saat penguraian dengan tinggi, maka pada saat penguraian dengan temperatur yang cukup tinggi, karbon dan temperatur yang cukup tinggi, karbon dan hi

hidrdrogogen en lalama ma mamasisih h dadalalam m kekeadadaaaann tteerriikkaatt. . DDeennggaan n ddeemmiikkiiaan n ppaaddaa pe

pembmbakakararan an babahahan n babakakar r cacair ir dadapapatt dic

dicapapai ai bebentuntuk k bubungnga a apapi i yanyang g hahampmpir- ir-ha

hampmpir ir sesempmpururna na sesepepertrti i hahalnlnya ya papadada pembakaran bahan bakar gas.

pembakaran bahan bakar gas.

2.6.3

2.6.3 PembPembakaakaran ran BahaBahan n BakaBakar r GasGas

Pem

Pembabakarkaran an babahan han babakar kar yanyangg berupa gas yang hampir keseluruhannya berupa gas yang hampir keseluruhannya terd

terdiri iri dardari i karbkarbon on dan dan hidrhidrogeogen n dimudimulailai den

dengagan n memengngururaikaikan an gagas-gs-gas, as, hinhinggggaa menghasilkan

menghasilkan CO CO dan dan H H ₂₂ apabila oksigen apabila oksigen me

mencncukukupupi. i. PePengngururaiaian an gagas-s-gagas s iniiin berl

berlangangsung sung didadidalam lam kerukerucut cut bunbunga ga apiapi yang paling dalam, pada temperatur yang yang paling dalam, pada temperatur yang leb

lebih ih rerendndah ah dadari ri papada da temtempeperatratur ur bilbilaa p

peemmbbaakkaarraan n tteellaah h bbeerrllaannggssuunngg sepenuhn

sepenuhnya. ya. PembakarPembakaranan COCO dandan H H 2 2

yan

yang g terterbebentuntuk k dildilakuakukan kan oleoleh h oksoksigeigenn da

darri i ududaarra a sskukunnddeer r yayanng g mmeennggaalilir r disekeliling bunga api, akan berlangsung disekeliling bunga api, akan berlangsung pa

pada da tetempmpereratatur ur yayang ng titingnggigi, , papadada lapis

lapisan an yang tipis yang tipis yang tidak yang tidak berbercahacahayaya dari bunga api yang berlangsung sangat dari bunga api yang berlangsung sangat cepat, bila oksigen mencukupinya.

cepat, bila oksigen mencukupinya.

2.

2.7 7 PePerprpinindadahahan n PaPananas s KeKetetel l UaUapp

Pa

Pananas s yayang ng didihahasisilklkan an kakarerenana pe

pembmbakakararan an babahahan n babakakar r dadan n ududarara,a, yang berupa api (yang menyala) dan gas yang berupa api (yang menyala) dan gas asap

asap (yan(yang g tidatidak k menmenyala) yala) dipidipindandahkanhkan ke

kepapada da aiair, r, uauap p ddan an ududarara, a, memelalaluluii bi

bidadanng g yayanng g dipdipaannaaskskaann (heating (heating surface)

surface), , papada da suasuatu tu insinstaltalasi asi ketketel el uauapp dengan tiga cara, yaitu antara lain :

dengan tiga cara, yaitu antara lain : a

a) ) PPeerrppiinnddaahhaan n PPaannaas s SSeeccaarraa Pancaran (Radiasi)

Pancaran (Radiasi) Pe

Perrpipinnddahahaan n ppananaas s sesecacarara p

paannccaarraan n aattaauu Radiasi Radiasi adalah adalah perp

perpindindahan ahan panpanas as antaantara ra suatu suatu bendbendaa terhadap benda lain dengan jalan melalui terhadap benda lain dengan jalan melalui gelombang-gelombang

gelombang-gelombang elektromagnetic elektromagnetic

ta

(8)

tidaknya media maupun zat diantara benda tidaknya media maupun zat diantara benda y

yaanng g mmeenneerriimma a papannccaarraan n ppaannaass te

tersrsebebutut. . PaPananas s raradidiasasi i adadalalahah panas yang dipancarkan dari suatu media panas yang dipancarkan dari suatu media panas ke media yang dingin dan besarnya panas ke media yang dingin dan besarnya tteerrggaannttuunng g ppaadda a ppeerrbbeeddaaaann temperatur, dan warna media yang temperatur, dan warna media yang me

menernerima ima papananas s tertersebsebut. ut. PePenyenyeraprapanan pan

panas as papadada radiasi radiasi bert bertambaambah h dendengangan n

naaiikknnyya a tteemmppeerraattuur r ddaappuurr, , hhaal l iinnii ber

bergagantuntung ng dadari ri bebeberberapapa a fakfaktor tor nanamumunn y

yaanng g ppaalliinng g tteerruuttaamma a aaddaallaah h lluuaass per

permumukaakaan n pippipaa (tube) (tube) yang yang teterkrkenenaa pancaran panas.

pancaran panas. Adapun

Adapun banyaknya banyaknya panas panas yang yang diterimaditerima secara pancaran atau

secara pancaran atau QQ berdasarkan dari berdasarkan dari rumus

rumus Stephan-Boltzman Stephan-Boltzman adalah sebesar : adalah sebesar : Q

Q == C C z z

. .

F F

. .

[(T[(Tapiapi : 100) : 100)44 – – (T(Tbendabenda : 100) : 100)44 ]] kJ / jam

kJ / jam[1][1] (2.7)(2.7) Dimana,

Dimana, C

C z z : : KoKonsnstatantnta a papancncararan daran darii Stephan- Stephan-Boltzman

Boltzman yang dinyatakan dalam yang dinyatakan dalam kJ/m

kJ/m2 2

.. Jam

Jam . . K4 K4.. Bila

Bila C C z z dinyatakan dalam dinyatakan dalam Watt/m Watt/m 2 2

..

K

K 44 mamaka ka hahargrgaa QpQp din dinyatayatakan kan daladalamm Watt

Watt [1][1] F

F : : LLuuaas s bbiiddaanng g yyaanng g ddiippaannaassii,, dinyatakan dalam

dinyatakan dalam m m33.. T

T : : TTeemmppeerraattuur r ddaallaamm Kelvin. Kelvin.

b)

b) PePerprpinindadahahan n PaPananas s SeSecacara ra AlAliriranan Perp

Perpindaindahan han panapanas s secasecara ra aliraliranan atau

atau konvkonveksi eksi adaadalah lah perperpindpindahan ahan panapanass yang dilakukan oleh molekul-molekul suatu yang dilakukan oleh molekul-molekul suatu fluid

fluida a (cai(cair r atauataupun pun gas) gas) molemolekul-mkul-molekolekulul fflluuiidda a tteerrsseebbuut t ddaallaam m ggeerraakkaannnnyyaa membawa sejumlah panas masing-masing membawa sejumlah panas masing-masing

q

q JoJouulele.. P Padada a sasaat at momolelekukul l flfluiuidada menyentuh dinding ketel maka panasnya menyentuh dinding ketel maka panasnya dibagikan sebagian, yaitu

dibagikan sebagian, yaitu q1 Joule q1 Joule pada pada dinding ketel, selebihnya

dinding ketel, selebihnya qq2 2 = q - q = q - q11 Joule Joule diba

dibawanya wanya pergpergi. i. Bila Bila gergerakanakan-ger-gerakanakan mole

molekul kul yanyang g melamelayangyang-lay-layang ang tersetersebutbut disebabkan kerena

disebabkan kerena perbedperbedaan aan temperattemperatur ur d

diiddaallaam m fflluuiidda a iittu u sseennddiirrii, , mmaakkaa perp

perpindindahan ahan panpanasnyasnya a disedisebut but dendengangan konve

konveksi ksi bebbebasas (Free (Free Convection)Convection) atau atau konve

konveksi ksi alaalamiahmiah (Natura (Natural l ConvConvectioection)n).. Apabila

Apabila gerakan-ggerakan-gerakan erakan dari dari molekulmolekul ter

tersebsebut ut sebsebagaagai i akiakibabat t dadari ri kekkekuatuatanan mekanis (karena dipompa atau dihembus mekanis (karena dipompa atau dihembus dengan

dengan fan fan) maka perpindahan panasnya) maka perpindahan panasnya dise

disebut but dendengan gan konvkonveksi eksi pakspaksaa (Forced (Forced Convection).

Convection).

Gambar 2.4 Perpindahan Panas Dengan Gambar 2.4 Perpindahan Panas Dengan

Cara Aliran

Cara Aliran (Konveksi) (Konveksi)[1][1] Jumlah panas yang diserahkan secara Jumlah panas yang diserahkan secara aliran

aliran (Konveksi) (Konveksi) adalah: adalah: Q

Qk k ==α α . . F F . . (T (T api api - - T T dinding dinding ) ) kJ/JamkJ/Jam[1][1] (2.8)(2.8) Dimana,

Dimana, α

α : : AnAnggka pka peerraalilihhaan pn paannaas das darri api apii ke dinding ketel dinyatakan dalam

ke dinding ketel dinyatakan dalam kJ/m kJ/m2 2 ..

Jam Jam . . K K Bila

Bila α α dinyat dinyatakan akan daladalamm kJ/m kJ/m2 2

..

Jam

..

K K maka, maka, QQk k dinya dinyatakatakan n daladalamm kJ /Jam

(9)

Sedangkan bila

Sedangkan bila α α dinyatakan dalam dinyatakan dalam Watt / Watt / m

m2 2

.. K,

K, maka maka Q Qk k diindnyyaattaakkaan n ddaallaamm Watt.

Watt. F

F : : LLuuaas s bbiiddaanng g yyaanng g ddiippaannaassii,, diyatakan dalam

diyatakan dalam m m33.. T

T : : TTeemmppeerraattuur r ddaallaamm Kelvin. Kelvin.

c

c) ) PPeerrppiinnddaahhaan n PPaannaas s SSeeccaarraa Rambatan

Rambatan (Konduksi) (Konduksi)

P

Peerrppiinnddaahhaan n papannaas s sseeccaarraa rraammbbaattaan n aattaau u kkoonndduukkssi i aaddaallaahh pe

perprpinindadahahan n papananas s dadari ri susuatatu u babagigianan be

bendnda a papadadat t ke ke babagigian an bebendnda a lalain in dadariri benda padat yang sama, atau dari benda benda padat yang sama, atau dari benda padat yang satu ke benda padat yang lain padat yang satu ke benda padat yang lain ka

karerena na teterjrjadadininya ya pepersrsininggggunungagan n fifisisikk (menempel), tanpa terjadinya perpindahan (menempel), tanpa terjadinya perpindahan mo

molelekukul-l-momolelekukul l dadari ri bebendnda a papadadat t itituu sendiri.

sendiri. Ju

Jumlmlah ah papananas s yayang ng didirarambmbatatkakann (Q(QR R

melalui dinding ketel adalah sebesar : melalui dinding ketel adalah sebesar :

Q QR R ==

x

F

S

  (T (T d1d1 – – T T d2 d2 kJ / Jam kJ / Jam[1][1]

(2.9)

Dimana, Dimana, λ :

λ : AngkAngka a perperanbanbatan atan panpanas as didadidalamlam din

dindinding g ketketel el dindinyatyatakaakan n daldalamam kJ/m kJ/m xx

Jam Jam x x K K

Bila λ dinyatakan dalam

Bila λ dinyatakan dalam kJ/mkJ/m.. JamJam

..K

K , maka, maka Q QR R dinyatakan dalamdinyatakan dalam kJ/Jam kJ/Jam

Apabila λ

Apabila λ dinyatakan dalamdinyatakan dalam Watt / Watt / m

m2 2 x x K K , , mmaakkaa QQR R d dinyainyatakatakan n daladalamm Watt.

Watt. S

S: : TTeebbaal l ddiinnddiinng g kkeetteel l ddiinnyyaattaakkaann dalam

dalam meter (m) meter (m) F

F : : LLuuaas s ddiinnddiinng g kkeetteel l yyaanngg meramba

merambatkan tkan panas.panas.

T

T d1d1: : TeTempmpereratatuur r didindndining g keketetel l yayangng

berbatasan dengan api berbatasan dengan api (ºK) (ºK) T

T d2 d2 : : TeTempmpereratatuur r didindndining g keketetel l yayangng

ber

berbabatastasan an dedengnga a airair, , uap uap ataatau u ududararaa

(ºK) (ºK).. 2.

2.8 8 NiNilalai i PePembmbakakararanan Ni

Nilalai i ppemembbakakararaan n bbiiasasaannyaya dinyatakan dalam istilah nilai pembakaran dinyatakan dalam istilah nilai pembakaran tinggi atau

tinggi atau Highest Heating Value (HHV) Highest Heating Value (HHV)

dan nilai pembakaran rendah atau

dan nilai pembakaran rendah atau Lowest Lowest Heating Value (LHV).

Heating Value (LHV).

a)

a) NiNilalai i pepembmbakakararan an titingnggi gi atatauau

Highest Heating Value (HHV) Highest Heating Value (HHV)

Jumlah panas yang diperoleh dari Jumlah panas yang diperoleh dari hasil pembakaran sempurna disetiap 1 kg hasil pembakaran sempurna disetiap 1 kg b

baahhaan n bbaakkaar r kkeemmuuddiiaan n hhaassiil l ddaarrii pembakarannya didinginkan sampai pada pembakarannya didinginkan sampai pada tem

tempeperaratur tur kamkamar, ar, mamaka ka jumjumlah lah papananass ya

yang ng didihahasisilklkan an didisesebubut t dedengngan an ninilalaii kalo

kalori tinggiri tinggi. Dalam hal ini adalah . Dalam hal ini adalah uap air uap air y

yaanng g tteerrbbeennttuuk k ddaarri i hhaassiill pen

pengegembumbunanannynnya a turturut ut dihdihituitung ng sersertata dinil

dinilai ai sebasebagai gai panapanas s pempembakabakaran ran yangyang terbentuk.

terbentuk.

b)

b) NiNilalai i pepembmbakakararan an rerendndah ah atatauau

Lowest Heating Value (LHV) Lowest Heating Value (LHV)

Se

Sedadangngkakan n ninilalai i pepembmbakakararanan rendah atau

rendah atau Lowest Heating Value Lowest Heating Value,, (LHV) (LHV)

u

uaap p aaiir r yyaanng g tteerrbbeennttuuk k ddaarri i hhaasisill pembakaran tidak perlu dicairkan terlebih pembakaran tidak perlu dicairkan terlebih dahulu, sehingg panas pengembunannya dahulu, sehingg panas pengembunannya ti

tidadak k ikikut ut sesertrta a ununtutuk k didipeperhrhititunungkgkanan sebagai panas pembakaran bahan bakar sebagai panas pembakaran bahan bakar tersebut.

(10)

Un

Untutuk k pepembmbakakararan an cacair ir dadan n gagas s dadapapatt dihitung dengan

dihitung dengan menggunmenggunakan akan persamapersamaanan

HHV HHV = 33915 = 33915 C C + 144033 ( + 144033 (H – O/8 H – O/8 ) +) + 10468 10468 S (kJ/kg) S (kJ/kg)[1][1] (2.10)(2.10) LHV LHV = 33915 = 33915 C C + 121423 ( + 121423 (H – O/8 H – O/8 ) ) ++ 10468 10468 S S – 2512 ( – 2512 (W W +9x +9xOO/8) (/8) (kJ/kg)kJ/kg) (2.11) (2.11)

Sedangkan untuk bahan bakar padat dapat Sedangkan untuk bahan bakar padat dapat dihitung dengan

dihitung dengan menggunmenggunakan akan persamapersamaanan

HHV HHV = 33823 x = 33823 x C C + 144206 x ( + 144206 x (H H 2 2 – – OO22 / / 8)8) + 9419 x + 9419 x S (kJ/kg) S (kJ/kg)[1][1] (2.12)(2.12) LHV LHV = = HHV – HHV – (9 (9 H H 2 2 x 586)x 586) (kJ/kg) (kJ/kg)[1][1] (2.13)(2.13)

III. Ketel Uap III. Ketel Uap

3.1 Spesifikasi Ketel Pipa Api 3.1 Spesifikasi Ketel Pipa Api

(Loos Basuki Boiler)

 Ketel Ketel Uap Uap :: Loos Basuki Boiler Loos Basuki Boiler  TaTahuhun n PePembmbuauatatan n : : 19199393

 Supllier Supllier : : PT. PT. Reka Reka Boiler Boiler Utama.Utama.

 Kapasitas Kapasitas Uap Uap : : 6000 6000 kg kg / / jamjam

 Tekanan Tekanan Operasi Operasi : : 7 7 kg kg / / cmcm22

 TekaTekanan nan MaksMaksimal imal : : 10 10 kg kg / / cmcm22

 BahBahan an BakBakar ar : : SoSolar lar

 Panjang Panjang Ketel Ketel Uap Uap : : 3250 3250 mmmm

 Diameter Diameter Drum Drum Dalam Dalam Ketel Ketel :: 2050 mm

2050 mm

 PanPanjanjang g SilSilindinder er Api Api : : 272700 00 mmmm

 DiamDiameter eter SilinSilinder der Api Api : : 1001000 0 mmmm

 Jumlah Jumlah Pipa Pipa : : 186 186 Pipa Pipa ApiApi

 Tebal Tebal Badan Badan Ketel Ketel Uap :14 Uap :14 mmmm

 Tebal Tebal Plat Plat Tungku Tungku : : 16 16 mmmm

 DiamDiameter eter LuaLuar r Pipa Pipa Api : Api : 68 68 mmmm

 TebaTebal l Pipa Pipa Api :3 Api :3 mmmm

 Luas Luas Total Total Bidang Bidang Pemanas:Pemanas: 24,9 m

24,9 m22

 Panjang Ketel Panjang Ketel Uap Uap Total Total :: 2145 mm

2145 mm

 Tinggi Tinggi Ketel Ketel Uap Uap KeseluruhKeseluruhan:an: 3205 mm.

3205 mm. 3.

3.2 2 KeKebubututuhahan n PaPananas, s, PaPananass Penguapan, dan Pengertian Entalpi Penguapan, dan Pengertian Entalpi

Gambar 3.1 Sebuah Bejana yang Gambar 3.1 Sebuah Bejana yang Didalamnya Terdapat 1 kg air dan uap Didalamnya Terdapat 1 kg air dan uap [1][1]

Didalam gambar tersebut sebuah bejana Didalam gambar tersebut sebuah bejana b

beerriissi i 1 1 kkg g aaiir r ddaan n uuaapp, , kkeemmuuddiiaann di

dipapannaaskskaann. . TTeekakannan an aair ir ddaan n uuaapp tersebut konstan sebesar

tersebut konstan sebesar (P, kg/cm (P, kg/cm2 2 ) ) dandan diberi

diberi pemberapemberatt (G)(G) kg diat kg diatas as toratorakk (P). (P).

Apabila

Apabila tekanan tekanan uap uap dalam dalam bejana bejana naiknaik melebihi

melebihi (P (P, , kgkg/c/cmm2 2 ), ), ma maka ka uauap p akakanan ke

keluluar ar memelalalului i lulubabangng E E . . UUaap p yyaanngg diha

dihasilkasilkan n adaadalah lah uap uap jenjenuh uh karekarena na uapuap da

dalalam m kekeadadaaaan n seseimimbabang ng dedengngan an aiair r sehi

sehingga ngga jumljumlah ah panpanas as yang yang dibudibutuhkatuhkann sebanyak

sebanyak Q Q11kJ/kg kJ/kg air dan uap. air dan uap.

Q

Q11 = Panas jenis air = Panas jenis air x (T x (T 11-T -T 0 0 [1][1] (3.1)(3.1)

=

= kJ / kg kJ / kg air dan uap. Dimana, air dan uap. Dimana, panas jenis air = 4,187

(11)

Pan

Panas as pepengnguapuapan an adadalaalah h jumjumlah lah papananass ya

yang ng didinynyatatakakan an dadalalamm (kJ/kg) (kJ/kg) yang yang dib

dibutuutuhkahkan n ununtuk tuk mememamananaskaskan n 1 1 kg kg air air menjadi uap pada temperatur mendidihnya menjadi uap pada temperatur mendidihnya

(T

(T d d ºC)ºC) dan bertekanan dan bertekanan (P, kg/cm (P, kg/cm2 2 ) ). Jika air . Jika air dala

dalam m bejabejana na dipadipanasnaskan kan teruterus-mes-meneruneruss m

maakaka, , uuaap p ddaallaam m bbeejjaanna a aakkaan n nnaaiikk te

tempmpereratatururnynya a dadan n uauap p jejenunuh h tetersrsebebutut berubah menjadi uap panas lanjut.

berubah menjadi uap panas lanjut.



 JuJummlalah h ppaannaass (Q(Qu1u1 yangyang dibu

dibutuhkatuhkan n untuuntuk k menmengubagubah h 1 1 kgkg u

uaap p jjeennuuh h ppaadda a tteekkaannaan n ((P P 11

kg/cm

kg/cm2 2 dadan n temtemperperatuatur r ((T T d1d1 ºC,ºC, menj

menjadi adi uap uap panpanas as lanjlanjut ut dengdenganan tekanan

tekanan (P (P 11 ) ) kg/cmkg/cm2 2 dandan temperatur

temperatur (T (T u1u1 ) ) ºC ºC , dapat dihitung, dapat dihitung dari persamaan sebagai berikut dari persamaan sebagai berikut [1][1]::

Q

Qu1u1 = = 1 1 xx Cp Cp x x (T (T u1u1 – – T T d1d1 ) )

kJ / kg

kJ / kg [1][1] (3.2)(3.2) Dimana ;

Dimana ; Cp Cp = Panas jenis uap = Panas jenis uap pada tekanan konstan

pada tekanan konstan (P (P 1,1,kJ/kg)kJ/kg)..

T

T u1u1 = = TemperTemperatur uap paatur uap panas lanjutnas lanjut

(ºC) (ºC) T

T d1d1 = Temperatur air mendidih = Temperatur air mendidih (ºC) (ºC) pada tekanan (

pada tekanan (P P 11, kg/cm, kg/cm2 2 ). ). Dengan demikian seluruh jumlah Dengan demikian seluruh jumlah panas untuk :

panas untuk :



 MeMemamananaskskaan n 1 1 kg kg aiair r ddarari i 0 0 ºCºC de

dengngan an temtemperperatuatur r (T (T dk dk ) ) dandan tekanan,

tekanan, (P) kg/cm (P) kg/cm2 2 adalah sebesar adalah sebesar

W

W d d ((kJ/kg).kJ/kg). Dimana Dimana, , W W d d = Entalpi = Entalpi a

air ir mmenendididdihih (kJ/kg), (kJ/kg), yaitu yaitu banyaknya panas yang dibutuhkan banyaknya panas yang dibutuhkan oleh 1 kg air pada temperatur 0 ºC oleh 1 kg air pada temperatur 0 ºC un

untutuk k didijajadidikakan n aiair r memendndididihih pada temperatur

pada temperatur (T (T dk dk dan tekanan dan tekanan

(P) kg/cm (P) kg/cm2 2 ..



 MeMemamananaskskan 1 an 1 kg air darkg air dari i 0 0 ºCºC m

meennjjaaddi i uuaap p jjeennuuh h ppaaddaa temperatur

temperatur T T dk dk da dan n tekatekanannan,, P P

(kg/cm

(kg/cm2 2 ) ) kg/cmkg/cm2 2 sebesar sebesar I” kJ/kg I” kJ/kg

menjadi : menjadi :

I”

I” = = Wd Wd + + r r [1][1] (3.3)(3.3) Dimana,

Dimana, I” I” = = Entalpi uap jenuh

Entalpi uap jenuh (kJ/kg). (kJ/kg). 

 MeMemamananaskskan 1 an 1 kg air darkg air dari i 0 0 ºCºC men

menjadjadi i uap uap panpanas as lalanjunjut t papadada temperatur

temperatur T T uu (ºC) (ºC) dan tekanan dan tekanan P P

(kg/cm

(kg/cm2 2 ) ) sebesar sebesar I’ (kJ/kg) I’ (kJ/kg) adalah adalah

I’ = I” – Cp (T

I’ = I” – Cp (T uu - - T T d d ) ) = = Wd + Wd + r r + + Cp Cp

(T

(T uu - - T T d d [1][1] (3.4)(3.4) Dimana,

Dimana, I’ I’ ==

Enta

Entalpi lpi uap uap panpanas as lanlanjutjut (kJ/kg), (kJ/kg),

yaitu b

yaitu banyaknya anyaknya panas panas yangyang dibutuhkan untuk mengubah 1 kg dibutuhkan untuk mengubah 1 kg air

air papada da temtempeperatratur ur 0 0 ºC ºC ununtuktuk men

menjadjadi i uap uap panpanas as lanlanjujut t padpadaa temperatur

temperatur (Tu (Tu) ) ºC ºC dan dan tekatekanannan

(P) kg/cm (P) kg/cm2 2 .. 

 Jumlah Jumlah KebutuhaKebutuhan Pann Panasas (Q) (Q)

B

Baannyyaakknnyya a papannaas s yyaanngg di

dibubututuhkhkan an ununtutuk k pepemamananasasann pada ketel uap, biasanya

pada ketel uap, biasanya dinyatakan dalam satuan (

dinyatakan dalam satuan (kJ/kg)kJ/kg),, biasanyamenggunakan

biasanyamenggunakan persamaan sebagai berikut : persamaan sebagai berikut :

Q

Q = = S S x x ( ( ∆∆IK IK + + ∆ ∆IR IR

(kJ/Jam)

(kJ/Jam)[2][2] (3.5)(3.5) Dimana,

Dimana,

S

S = Produksi uap = Produksi uap

P

P = Tekanan kerja ketel uap = Tekanan kerja ketel uap

t t uu = Temperatur uap keluar ketel = Temperatur uap keluar ketel

ta

ta = Temperatur air masuk = Temperatur air masuk ekonomiser.

(12)

∆

∆IK IK = Entalpi uap keluar ketel – Entalpi air = Entalpi uap keluar ketel – Entalpi air

masuk

masuk Ekonomiser Ekonomiser

∆

∆IR IR = Entalpi uap keluar = Entalpi uap keluar reheater reheater – Entalpi – Entalpi

uap masuk

uap masuk reheater. reheater.



 Beban Beban Ketel Ketel SpesifikSpesifik (Le) (Le) Merupaka

Merupakan n perbandperbandingan ingan antaraantara u

uap ap yayanng g ddihihaasisilklkaan n oolleh eh keketetel l uuapap ter

terhahadadap p lualuas s bidbidanang g yanyang g dipdipananaskaskanan.. Dapat dilihat dari persamaan :

Dapat dilihat dari persamaan : Le Le = =

F

S

(kg uap / m

(kg uap / m2 2 Jam)Jam)[2][2]

(3.6)

Dimana ;

Dimana ; F F = 24,9 = 24,9 m m2 2



 Luas BidLuas Bidang yaang yang Dipang Dipanaskannaskan (F) (F) Adalah luas

Adalah luas bidang ketel bidang ketel uap yanguap yang dipa

dipanasnaskan api kan api baik kepadbaik kepada a air atau air atau uapuap.. Da

Dapapat t didigugunanakakan n pepersrsamamaaaan n sesebabagagaii berikut : berikut : F F = =

rata

t t

x

K

Q

    (m(m 2 2 ) )[2][2] (3.7)(3.7) Dimana,

Dimana, ∆ ∆t t rata-ratrata-rataa = Selisih temperatur rata- = Selisih temperatur

rata-rratata a aapi pi aattaau u ggaas s aassaap p teterrhahaddaap p aair ir maupun uap

maupun uap K

K = = AAngngka ka ppererppininddahahan an ppaannaass (kJ/m

(kJ/m2 2 Jam ºC)Jam ºC)



 Faktor Faktor PenguapPenguapanan (Ev) (Ev) Adalah

Adalah perbandperbandingan ingan antaraantara jumlah

jumlah uap uap yang yang dihasilkan dihasilkan terhadaterhadapp p

peemmaakkaaiiaan n babahhaan n bbaakkaarr.. Dinyatakan dalam persamaan :

Dinyatakan dalam persamaan : Ev Ev

=

Be

S

(kg uap / kg bahan bakar)

(kg uap / kg bahan bakar)[2][2] (3.8)(3.8)



 Efisiensi Ketel Efisiensi Ketel UapUap

(

ηηk k

)

Pad

Pada a ininstastalaslasi i ketketel el uauap p terterdirdirii d

daallaam m ((eennttaallppii) ) ddaarri i uuaap p aaiir r yyaanngg di

dihahasisilklkaan n ppadada mua mulalannya bya bereraasasall dar

dari i enenergergi i papananas s bahbahan an bakbakar. ar. SecSecaraara se

sedederhrhanana a efefisisieiensnsi i dadapapat t didijejelalaskskanan seba

sebagai gai perperbandbandingaingan n enerenergi gi kelukeluaranaran dengan energi masukan

dengan energi masukan (input – output) (input – output).. Ener

Energi gi masumasukan kan merumerupakapakan n enerenergi gi awaawall pada ketel uap berasal dari energi bahan pada ketel uap berasal dari energi bahan baka

bakar. r. SedaSedangkangkan n eneenergi rgi kelukeluaran aran padpadaa ketel

ketel uap uap dindinyatakyatakan an dendengan gan banbanyaknyaknyaya e

enneerrggi i ddaallaam m bbeennttuuk k ppaannaas s yyaanngg ter

terkankandudung ng oleoleh h uauap p air air diddidalaalam m ketketelel uap, maka didapat rumus sebagai :

uap, maka didapat rumus sebagai : η ηk k

=

100

100 %

%

))

2

1

1 ((

LHV

h

  

(3.9)

3.

3.3

3 In

Inst

stal

alas

asi

i Te

Tena

naga

ga Ua

Uap

p

Air

Air pada pada temperatemperatur tur 2929 ooCC (121,4 kJ/kg) (121,4 kJ/kg) masu

masuk k ke ke pempemanaanas s air air padpada a temptemperateratur ur 50

50 ooCC (209, (209,3 3 kJ/kgkJ/kg)) kemudia kemudian n dipompadipompa m

maassuuk k kkeeddaallaam m keketteell, , uuaap p yyaanngg dihasilkan sebesar 6000 kg / Jam dengan dihasilkan sebesar 6000 kg / Jam dengan tteekkaannaan n ooppeerraassi i 7 7 kkg g / / ccmm22 padapada temperatur 180

temperatur 180 ooC menuju mesinC menuju mesin Dying Dying .. Ua

Uap p bbeekakas s ddaari ri pprroosesess dying dying pada pada tekan

tekanan an 0.000.0044 MpaMpa (tempe (temperaturatur r 2929 ooC)C) me

mennuuju ju kokonnddenensosorr. . AAir ir ddarari i ppoommppaa kondensor menuju ke bak pengumpul air, kondensor menuju ke bak pengumpul air, seperti gambar dibawah ini :

(13)

Gambar 3.2 Instalasi Tenaga Uap Gambar 3.2 Instalasi Tenaga Uap

Keterangan Gambar : Keterangan Gambar : 1 1. . TTaannggkki i aaiir r 2 2. . KKeerraan n aaiir r 3 3. . BBaak k aaiir r ppeenngguummppuull 4.

4. AiAir r yayang ng didihihisasap p ololeh eh popompmpa a aiair r pengisian

pengisian 5.

5. PoPompmpa a aiair r ppenengigisisian an keketetell 6.

6. AiAir r didipopompmpa a mamasusuk k kekedadalalamm pemanas air

pemanas air 7

7. . PPeemmaannaas s aaiir r 8.

8. AiAir r didipopompmpa a mamasusuk k kekedadalalam m keketetell 9

9. . UUaap p mmeennuujju u kkeemmeessiinn Dying Dying 10

10. . KeKeraran n pepengnguumpmpul ul uauapp 1

111. . MMeessiinn Dying Dying (pengering uap) (pengering uap)

12

12. . UaUap p bebekakas s memenunuju ju ke ke kokondndenensosor r 1

133. . KKoonnddeennssoor r 14

14. . KeKeraran n pependndiningigin n kokondndenensosor r 15

15. . EmEmbubun n aiair r yayang ng teterkrkumumpupull kondensor

kondensor 16

16. . PoPompmpa a aiair r kokondndenensasatt 17

17. . AiAir r dadari ri popompmpa a kokondndenensasatt 18

18. . BaBahahan n babakakar r yayang ng didimamasusukakann kedalam tungku

kedalam tungku 19

19. . UdUdaara ra ppeemmbbaakakar r 20

20. . BBooiilllleer r 21

21. . GaGas s asasap ap kekeluluar ar dadari ri cecerorobobongng asap asap B B O O II L L E E R R 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 11 11 12 12 16 16 13 13 14 14 15 15 17 17 18 18 19 19 21 21 20 20 14 14

(14)

3.

3.4 4 AlAliriran an GaGas s PaPada da KeKetetel l PiPipa pa ApApii

Gas

Gas panpanas as dari hasil dari hasil pembpembakarakaran an bahbahanan bakar dan udara didalam ruang bakar akan bakar dan udara didalam ruang bakar akan me

mengngalalir ir sesepapanjnjaang ng sisililindnder er aapi pi dadann mema

memanasi air nasi air disedisekelilkeliling ing silinsilinder der api. api. ApiApi atau gas panas dari silinder menuju kamar atau gas panas dari silinder menuju kamar nya

nyala la apapi i memelallalui ui pippipa a apapi i memmemananasi asi air air pa

pada da babagigian an mumuka ka dadari ri keketetel l didipapasasangng ru

ruanang g asasap ap yayang ng memelilingngkukungngi i seselulururuhh uju

ujung-ng-ujuujung ng pippipa a apapi, i, dimdimana ana gagas s asaasapp keluar dari pipa-pipa api dapat berkumpul. keluar dari pipa-pipa api dapat berkumpul. Gas

Gas asap keluar melalui ceroboasap keluar melalui cerobong ng asapasap,, dite

ditengah bagian atas ngah bagian atas drudrum m ketel terdapaketel terdapatt sebuah dom uap

sebuah dom uap (Steram Dome) (Steram Dome), disinilah, disinilah selu

seluruh ruh uap uap yang yang terbterbentuentuk k dikudikumpulmpulkan.kan. Keran pipa tempat untuk pengambilan uap Keran pipa tempat untuk pengambilan uap ke

kenynyanang g jujuga ga teterdrdapapat at dididadalamlam steam steam dom

domee[2][2]Perhatikan diagram alir berikut ini,Perhatikan diagram alir berikut ini,

Gambar 3.3 Diagram Aliran Gas Panas Gambar 3.3 Diagram Aliran Gas Panas

Pada Ketel Pipa Api Pada Ketel Pipa Api[2][2]

3.

3.5 5 TeTermrmododininamamikika a KeKetetel l UaUapp

Gambar 3.4 Diagram

Gambar 3.4 Diagram T-S T-S [5][5]

Keterangan Gambar : Keterangan Gambar : A-B:

A-B: PemanasaPemanasan n air pengisi air pengisi ketelketel (Sensibel Kalor)

(Sensibel Kalor)

B-C

B-C: : PerPerububahaahan n fasfase e air air ke ke fafase se uapuap pada temperatur konstan (Kalor Laten) pada temperatur konstan (Kalor Laten)

C-D

C-D: : Uap Uap bebererekspkspanansi si dadalamlam penggunaannya (Proses

penggunaannya (Proses Dying Dying ))

D-A

D-A: : KonKondendensasasi si uauap p papada da temtempeperatratur ur konstan dalam kondensor

konstan dalam kondensor

K

K : : TTiittiik k kkrriittiiss

Pad

Pada a umumumumnya nya ketketel el uauap p yanyang g dipdipakaakaii pa

padda a dduunnia ia inindduuststrri i teterrbabatatas s ppaaddaa temp

temperaeratur tur uap uap jenujenuh, h, sedasedangkangkan n keteketell ua

uap p yayang ng didipapakakai i ununtutuk k pepembmbanangkgkitit tenaga uap dalam skala besar umumnya tenaga uap dalam skala besar umumnya mengguna

(15)

IV

IV AnAnaalilissa a PPeerhrhititununggaann 4.

4.1 1 DaData ta PePengngopopererasasiaian n BaBahahann Bakar

Bakar

Loos Basuki Steam Boiler

Didalam menganalisa Didalam menganalisa perhitungan-perhitungan karakteristik ketel uap, proses perhitungan karakteristik ketel uap, proses pe

perhrhititunungagannnnya ya beberdrdasasararkakan n kekepapadada umla

umlah h pempemakaiakaian an bahabahan n bakabakar r rata-rata-ratarata pengoperasian ketel uap selama 10 jam di pengoperasian ketel uap selama 10 jam di PT.

PT. MuMustistika ka RatRatu, u, Tbk Tbk didimanmana a dadata-ta-dadatata pad

pada a penpengogopeperarasiasiannnnya ya terterdadapat pat papadada tabel berikut ini :

tabel berikut ini :

Tabel 4.1 Data Pengoperasian Bahan Tabel 4.1 Data Pengoperasian Bahan Bakar

Bakar

Tab

Tabel el 4.2 4.2 BaBahahan n BaBakar kar UntUntuk uk KeKetel tel UapUap (ASTM Standart D-396) (ASTM Standart D-396) [4][4] Karbon Karbon (C) (C) 86,10 86,10 %% Hidrogen Hidrogen (H (H 2 2 ) ) 11,90 11,90 %% Oksigen

Oksigen (O (O2 2 ) ) 0,28 0,28 %% Nitrogen

Nitrogen (N (N 2 2 0,20 0,20 %% Sulfur

Sulfur (S (S2 2 ) ) 1,3 1,3 %% Abu

Abu (A) (A) 0,02 0,02 %%

Air

Air (W) (W) 0,2 0,2 %%

Tabel 4.3 Komposisi Unsur Kimia Tabel 4.3 Komposisi Unsur Kimia Didalam Bahan Bakar Yang Digunakan Didalam Bahan Bakar Yang Digunakan (Dalam % Berat)

(Dalam % Berat) [4][4]

Ko

Kompmpososisisi i BeBeraratt Dalam Dalam % % Perbandingan Perbandingan Molekul (kg) Molekul (kg) Berat Berat Molekul Molekul C C 8866,,110 0 00,,88661 1 1122 H H 2 2 1111,,990 0 00,,11119 9 22 O O2 2 00,,228 8 00,,0000228 8 3322 N N 2 2 00,,220 0 00,,00002 2 2288 S S 11,,3 3 00,,00113 3 3322 4.2

4.2 DiaDiagragram m AliAlir r PerPerhithitungungan an KetKetelel Uap Uap F F S S Be Be S S % % 100 100 ) ) 2 2 1 1 ( ( X X Low Low Q Q h h h h __  

Gambar 4.1 Diagram Alir Perhitungan Gambar 4.1 Diagram Alir Perhitungan

Ketel Uap Ketel Uap Operasi Operasi Boiler Boiler Bahan Bahan Bakar Bakar (kg (kg ) ) Tekanan Tekanan Uap Uap (kg/cm (kg/cm2 2 ) ) Suhu Suhu Air Air Masuk Masuk ( ( ooC)C) Uap Yang Uap Yang Dihasilkan Dihasilkan (kg/Bb) (kg/Bb) 1 1 441155,,3 3 77,,0 0 550 0 66000000 2 2 441155,,8 8 77,,0 0 550 0 66000000 3 3 441177,,5 5 77,,0 0 550 0 66000000 4 4 441188,,2 2 77,,0 0 448 8 66000000 5 5 441166,,9 9 77,,0 0 449 9 66000000 6 6 441177,,3 3 77,,0 0 550 0 66000000 7 7 441177,,4 4 77,,0 0 550 0 66000000 8 8 441188,,8 8 77,,0 0 550 0 66000000 9 9 441188,,9 9 77,,0 0 449 9 66000000 1 10 0 441177,,8 8 77,,0 0 550 0 66000000

(16)

4.

4.3 3 NiNilalai i PePembmbakakararan an BaBahahan n BaBakakar r

(Heating Value)

HHV HHV = = 3333991155 x x 0,861 0,861 ++ 144033 144033 x x (0,119 -0,0028 / 8) (0,119 -0,0028 / 8) + + 10468 10468 x x 0,013 0,013 = = 46.446.426,426,411 kJ/kg kJ/kg LHV LHV = = 3333991155 x x 0,861 0,861 ++ 121423 121423 x x (0 (0,1,119 19 – – 0,0,000028 28 / / 8)8) ++ 10468 10468 x x 0,0 0,013 13 –– 2512 2512 x x (0,002 (0,002 + + 9 x 0,0028 / 8 ) 9 x 0,0028 / 8 ) = = 43.743.730,830,800 kJ /kg kJ /kg 4

4.4 .4 NiNilalai i EEntntaalplpii

∆

∆IK IK = = I“ I“ – – Wd Wd 

 Entalpi Entalpi UapUap (h(huu ), ), Entalpi uap jenuh Entalpi uap jenuh

(I“)

(I“) pad pada a tektekananan an kerkerja ja 77 kg/cm kg/cm2 2

berdasarkan tabel uap jenuh maka berdasarkan tabel uap jenuh maka didapat

didapat [1][1]::

I“

I“ = 2.762 = 2.762 kJ /kg kJ /kg 

 Entalp Entalpi i Air Air (h(haa , , padpada a tetempemperaratur tur

ai

air r mamasusukk ekonomiser ekonomiser (5 (50 0 ºCºC)) de

dengngan an memengnggugunanakakan n rurumumuss interpolasi, maka didapat

interpolasi, maka didapat

: :

Wd Wd = 192 + = 192 + (251 - 192) x (251 - 192) x

8

8 ,,

45

1

1 ,,

60

8

8 ,,

45

50

    Wd Wd = 209,11 = 209,11 kJ /kg kJ /kg Sehingga : Sehingga : ∆

∆IK IK = = I“ I“ – – Wd Wd

= 2.762

= 2.762 kJ /kg kJ /kg – 209,11 – 209,11 kJ/kg kJ/kg

= 2552,89

= 2552,89 kJ /kg kJ /kg

4.5

4.5 PerPerhithitungungan-an-perperhihituntungagann Karakteristik Ketel Uap Karakteristik Ketel Uap 

 KebutuhaKebutuhan n PanasPanas (Q) (Q) Q Q = S x ( = S x (∆∆IKIK++∆∆IRIR)) kJ/jam kJ/jam = 6000 = 6000 kg/jam kg/jam x 2252,89 x 2252,89 kJ /kg kJ /kg Q Q = 15.317.340 = 15.317.340 kJ/jam kJ/jam Dimana: Dimana: S

S : Produksi uap = 6000 : Produksi uap = 6000 kg/jam kg/jam P

P : Tekanan kerja = : Tekanan kerja = 7 kg/ cm 7 kg/ cm2 2 t t uu : Temperatur uap keluar ketel = : Temperatur uap keluar ketel =

180 180ooCC

t t _a_a: Temperatur air masuk: Temperatur air masuk

ekonomiser

ekonomiser = = 5050ooCC

∆

∆IK :IK :Entalpi uap keluar ketel –Entalpi uap keluar ketel –

Entalpi air masuk

Entalpi air masuk ekonomiser ekonomiser ∆

∆IR IR : Entalpi uap keluar : Entalpi uap keluar reheater reheater – –

Entalpi uap masuk

Entalpi uap masuk reheater reheater ∆

∆IK IK : 2252,89: 2252,89 kJ kg kJ kg

∆

∆I I RR: 0, (tanpa reheater).: 0, (tanpa reheater).



 Beban Beban Ketel Ketel SpesifikSpesifik (Le) (Le)

Le Le = =

F

S

(kg uap / m

(kg uap / m2 2 Jam)Jam)

= =

2

9

9 ,,

24

24 //

6000

m

jam

kg

Le

Le = 240,96 = 240,96 kg uap / m kg uap / m2 2 JamJam



 Faktor Faktor PenguapaPenguapann (Ev) (Ev)

Ev Ev = =

Be

S

= =

bakar

bahan

kg

jam

kg

39

39 ,,

417

417 //

6000

Ev

Ev = 14, 375 kg uap / kg bahan = 14, 375 kg uap / kg bahan bakar

bakar



 Efisiensi Ketel Efisiensi Ketel UapUap (η (ηk k ) )

η η_k_k==

((

1

2

2 ))

100

100 %

%

LHV

h

   = =

100

100 %

%

80

80 ,,

730

730 ..

43

43 ))

11

11 ,,

209

762

762 ..

2

2 ((

375

375 ,,

14

 η ηk k == 83 83 %%

(17)

V

V PPeennuuttuupp 5

5..1 1 KKeessiimmppuullaann

Da

Dari ri hahasisil l ananalalisisa a peperhrhititunungagan- n-per

perhithitunungagan n yanyang g teltelah ah dildilakuakukan kan papadada karakteristik ketel pipa api tipe

karakteristik ketel pipa api tipe Loos Basuki Loos Basuki

ya

yang ng teterdrdapapat at di di PtPt. . MuMuststikika a RaRatu tu TbTbk,k, maka dapat di simpulkan sebagai berikut : maka dapat di simpulkan sebagai berikut :

1.

1. SeSecacara ra gagariris s bebesasar r peperhrhititunungagann dari karakteristik ketel uap sebagai dari karakteristik ketel uap sebagai me

melilihahat t efefek ek pepemamakakaiaian n babahahann ba

bakakar r teterhrhadadap ap kekerjrja a keketetel l uauap.p. Ha

Hasisil l yayang ng diditatampmpililkakan n beberurupapa ko

kondndisisi i opopererasasi, i, yayaititu u : : tetekakananann ker

kerjaja, , uap uap yanyang g dihdihasiasilkalkan, n, lualuass pe

pemamananas, s, bebebaban n keketetel l spspesesififikik,, dan efisiensi ketel uap.

dan efisiensi ketel uap. 2.

2. papada da sisiststem em keketetel l uauap p pipipa pa apapi,i, g

gaas s ppaannaas s hhaasisil l ppeemmbabakkararaann ba

bahahan n babakakar r papada da ruruanang g babakakar r dig

digununakaakan n ununtuk tuk mememamananasi si airair,, lal

lalu u gagas s papananas s memengngalialir r memelallaluiui pip

pipa-pa-pipa ipa yanyang g dibdibagagian ian lualuarnrnyaya terdapat air.

terdapat air. 3.

3. berdberdasarasarkan perhitkan perhitungungan efisiensan efisiensii terh

terhadaadap p keteketel l uap uap dendengan gan bahabahann ba

bakar kar solsolar ar yanyang g terterdadapapat t di di PT.PT. M

Muussttiikka a RRaattu u TTbbkk, , uunnttuukk pe

pengngopeoperarasiasian n tiatiap-tp-tiap iap jamjamnyanya adalah 83 %.

adalah 83 %.

DAFTAR PUSTAKA DAFTAR PUSTAKA

[1

[1]. ]. DjDjookokosesetytyaarrddjojo, , MMJ. J. KeKetteel l UaUapp,, 1

1998877, , PPrraaddnnyya a PPaarraammiitthha a ;; Jakarta.

Jakarta. [2

[2]. ]. KaKardrdjojonono, Ke, Ketetel Ual Uap dp dan an SiSiststemem Tenaga Uap ; Cepu.

Tenaga Uap ; Cepu.

[[33] ] HHuuttaaggaalluunngg,, B Boioileler r OpOpereratator or Course

Course, 1992 ; Jakarta., 1992 ; Jakarta. [4]

[4]. . DjoDjokoskosetyetyardardjojo, , MJ. MJ. PePembmbahahasaasann Lanjut Ketel Uap, 1990, Pradnya Lanjut Ketel Uap, 1990, Pradnya Paramitha ; Jakarta.

Paramitha ; Jakarta. [5

[5] ] FrFrititz z DiDietetzezel, l, TuTurbrbinin, , PoPompmpa a dadann Kompresor, 1996 ; Jakarta.