i
TUGAS AKHIR STEAM POWER PLANT
(ANALISA TERMAL PADA FURNACE WATER TUBE BOILER DITINJAU DARI PERPINDAHAN PANAS KONDUKSI DAN KONVEKSI
MENGGUNAKAN BAHAN BAKAR GAS)
Disusun Sebagai Persyaratan Untuk Menyelesaikan Pendidikan Jurusan Teknik Kimia Program Studi Sarjana Terapan (DIV) Teknik Energi
Politeknik Negeri Sriwijaya
Oleh :
FAJRIN SUBHAN PUTRA 061340411665
POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG
ii
LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR STEAM POWER PLANT
(ANALISATERMALPADA FURNACE WATER TUBE BOILER DITINJAUDARIPERPINDAHANPANASKONDUKSIDANKONVEKSI
MENGGUNAKANBAHANBAKARGAS)
Oleh :
FAJRIN SUBHAN PUTRA 061340411665
Palembang, Agustus 2017 Menyetujui,
Pembimbing I, Pembimbing II,
Ir. Sahrul Effendy, M.T. Yohandri Bow, S.T., M.S. NIDN 0023126309 NIDN 0023107103
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Kimia
iii
Telah Diseminarkan Dihadapan Tim Penguji Di Jurusan Teknik Kimia Program Studi
Sarjana Terapan (DIV) Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya
Pada Tanggal 26 Juli 2017
Tim Penguji: Tanda Tangan
1. Ir. Sahrul Effendy, M.T. ( ) NIDN 0023126309
2. Zurohaina, S.T., M.T. ( ) NIDN 0018076707
3. Ahmad Zikri, S.T., M.T. ( ) NIDN 0007088601
Palembang, Juli 2017 Mengetahui,
Ketua Program Studi Sarjana Terapan (DIV) Teknik Energi
iv
MOTTO DAN PERSEMBAHAN
“
Perlakukan orang lain sebagimana
kamu ingin diperlakukan
”
Kupersembahkan Untuk :
Allah SWT dan Rasulullah SAW Ibuku Tercinta Risa Pristiana Ayahku Subhan
Kakakku Berry Subhan Putra dan istrinya Rita Zahara
Adekku Azzahra Shania Subhan Putri
Keponakanku Muhammad Azzam Arsyad
Penyemangat, Indah Permata Sari Sahrul Effendy Selaku Pembimbing I Yohandri Bow Selaku Pembimbing
II
Bos Tahdid Pramona Papi Rizal Azwan Keluarga besar EGC13 Power Plant Squad13
v ABSTRAK
STEAM POWER PLANT
(ANALISATERMALPADA FURNACE WATER TUBE BOILER DITINJAUDARIPERPINDAHANPANASKONDUKSIDANKONVEKSI
MENGGUNAKANBAHANBAKARGAS)
(Fajrin Subhan Putra, 2017, 80 Halaman, 3 Tabel, 28 Gambar, 4 Lampiran)
PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) merupakan teknologi pembangkit yang memanfaatkan siklus rankine dimana energi kimia dari bahan bakar diubah menjadi energi panas untuk memanaskan air yang kemudian berubah menjadi energi mekanik yang menggerakkan turbin lalu berubah lagi menjadi energi listrik dalam generator. Banyak faktor yang mempengaruhi efisiensi kerja Furnace adalah panas konduksi dan panas konveksi pada Box Longitudinal Coil Water Tube Boiler. Perpindahan panas pada Boiler juga dipengaruhi oleh rasio udara dan bahan bakar. Rasio udara dan bahan bakar paling optimum berada pada rasio udara dan bahan bakar pada rasio 17 : 1.
vi ABSTRACT
STEAM POWER PLANT
(ANALYSIS THERMAL ON FURNACEE WATER TUBE BOILER REVIEWED FROM HEAT TRANSFER CONDUCTION AND CONVECTION
USING GAS FUEL)
(Fajrin Subhan Putra, 2017, 80 Page, 3 Table, 28 Fig., 4 Appendix)
Steam power generation is power generation’s technoligy that using rankine cycle which the chemical energy from the fuel converted into heat to heating the water until became mechanical energy whose moved the turbin and then converted again into electricity in generator. Many factors affect the efficiency of steam power generation. any factors affect the efficiency of heat conduction Furnace is working and the heat convection on the Coil Box Longitudinal Water Tube boilers. Heat transfer in the Boiler was also influenced by the ratio of air and fuel. The ratio of air and fuel is most optimum is at a ratio of air and fuel in the ratio 17 : 1
vii
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur dipanjatkan kepada Allah SWT karena atas berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat melaksanakan dan menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini.
Laporan ini disusun berdasarkan data aktual dari lapangan untuk menyelesaikan Pendidikan Program Studi S1 Terapan Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.
Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan terima kasih kepada :
1. Dr. Dipl. Ing. Ahmad Taqwa, M.T., selaku Direktur Politeknik Negeri
4. Ahmad Zikri, S.T., M.T., selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Sriwijaya.
5. Ir. Arizal Aswan, M.T., selaku Ketua Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.
6. Ir. Sahrul Effendy, M.T., selaku Dosen Pembimbing I Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.
7. Yohandri Bow, S.T., M.S., selaku Dosen Pembimbing Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.
8. Tahdid, S.T., M.T., selaku Dosen Pembimbing Akademik Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.
9. Bapak/Ibu Dosen dan staff Teknik Kimia Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.
10. Kedua orang tua, keluarga dan saudara-saudari yang telah memberi dukungan moral maupun materi.
11. Sahabat dan teman-teman seperjuangan Angkatan 2013 Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi Politeknik Negeri Sriwijaya.
viii
13. Semua pihak yang telah membantu penyusunan laporan kerja praktek, baik itu berupa saran, do’a, maupun dukungan, yang tidak dapat penulis sebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa dalam penulisan Tugas Akhir ini masih banyak terdapat kekurangan, oleh sebab itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak dan semoga kekurangan ini tidak mengurangi manfaat hasil Laporan Akhir ini.
Akhir kata, penulis berharap semoga laporan ini dapat bermanfaat bagi mahasiswa Politeknik Negeri Sriwijaya Jurusan Teknik Kimia khususnya Program Studi S1 Teknik Energi.
Palembang, Juli 2017
ix
2.2.1 Sistem Pengoperasian Boiler... 7
2.3 Turbin Uap ... 10
2.4 Kondensor ... 11
2.5 Ekonomizer ... 11
2.6 Superheater... 12
2.7 Pembakaran ... 13
2.7.1 Prinsip Pembakaran... 14
2.7.2 Profil Pembakran... 14
2.7.1 Reaksi Pembakran... 15
2.8 Proses Perpindahan Panas ... 16
2.8.1 Perpindahan Panas Secara Konduksi ... 16
2.8.2 Perpindahan Panas Secara Konveksi ... 17
2.8.3 Perpindahan Panas Secara Radiasi ... 18
2.9 Rasio Udara dan Bahan Bakar ... 19
x
2.10.1 Nilai Kalor Bahan Bakar ... 22
BAB III. METODELOGI PENELITIAN ... 25
3.1Pendekatan Desain Fungsional... 25
3.2Pendekatan Desain Struktural... 25
3.3Waktu dan Tempat Penelitian ... 27
3.3.1 Waktu ... 27
3.3.2 Tempat ... 27
3.4Alat dan Bahan ... ... 27
3.4.1 Peralatan Operasi Unit Sistem Pembangkit Tenaga Uap ... 27
3.4.2 Peralatan Laboratorium ... 28
3.4.3 Bahan-Bahan Pada Unit SteamPowerPlant ... 28
3.5Perlakuan dan Rancangan Percobaan... 29
3.6Pengamatan ... 30
3.7Prosedur Percobaan ... 30
3.7.1 Langkah Kerja Tahapan Proses Non SteadyState ... 31
3.7.2 Langkah Kerja Tahapan Proses Steady State ... 32
3.7.3 Langkah mematikan proses boiler ... 33
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 35
4.1 Hasil Penelitian ... 35
4.2 Analisa dan Pembahasan ... 36
4.2.1 Analisa Pengaruh Rasio Udara Bahan Bakar Terhadap Panas Terserap ... 36
4.2.2 Analisa Pengaruh Rasio Udara Bahan Bakar Terhadap Effisiensi Furnace dan WaterTubeBoiler ... 37
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 38
5.1 Kesimpulan ... 38
5.2 Saran ... 38
DAFTAR PUSTAKA... 39
LAMPIRAN I... 40
LAMPIRAN II... 56
LAMPIRAN III... 68
xi
DAFTAR GAMBAR
Gambar Halaman
1. Skema Pembangkit Listrik Tenaga Uap ... 4
2. Fire Tube Boiler ... 6
9. Flow Diagram Sitem Pembangkit Listrik Tenaga Uap ... 29
xii
xiii
DAFTAR TABEL
Tabel Halaman
1. Syarat Air Umpan dan Air Ketel Pada Boiler ... 10