PERANCANGAN KONDENSOR TURBIN UAP (ST.1.0)
DENGAN DAYA 65 MW DI PLTGU BLOK I PT.PLN
(PERSERO) PEMBANGKITAN SUMATERA BAGIAN UTARA
SEKTOR PEMBANGKIT BELAWAN
SKRIPSI
Diajukan Untuk Memenuhi Persyaratan
Memperoleh Gelar Sarjana Teknik
ALEXANDER SEBAYANG
NIM : 110421006
PROGRAM PENDIDIKAN SARJANA EKSTENSI
DEPARTEMEN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2014
i KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas Berkat dan Karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan laporan Skripsi ini dengan baik.
Skripsi ini berjudul “PERANCANGAN KONDENSOR TURBIN UAP (ST.1.0) DENGAN DAYA 65 MW DI PLTGU BLOK I PT.PLN (PERSERO) PEMBANGKITAN SUMATERA BAGIAN UTARA SEKTOR
PEMBANGKIT BELAWAN” Dimaksutkan sebagai salah satu syarat untuk menyelesaikan pendidikan sarjana teknik di Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Kondensor merupakan Alat Penukar Kalor yang mengubah uap jenuh bekas turbin menjadi air kondensat. Dengan penggunaan kondensor ini maka dapat menghemet air pengisian ketel/Heat Recovery Steam Generator (HRSG).
Dalam menyelesaikan tugas sarjana ini, penulis banyak mendapat dukungan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini, penulis mengucapkan trimakasih sebesar-besarnya kepada
Prof. Dr. Ir. Bustami Syam M.T, Dekan Fakultas Teknik Mesin Universitas Sumatera Utara ;
1. Dr.Ing.Ir. Ikhwansyah isranuri, selaku Ketua Departemen Teknik
mesin Universitas Sumatera Utara;
2. Ir.M.Syahril Gultom,MT. selaku Dosen Pembimbing Skripsi ini yang
telah banyak membantu dengan memberikan bimbingan, pengarahan penyusunan laporan skrippsi ini;
3. Bapak dan ibuk staf pengajar dan pegawai di Departemen Teknik
Mesin USU.
4. Teristimewa kepada Kedua Orangtua tercinta B.Sebayang dan C.br
Tarigan yang telah memberikan doa, motifasi, dukungan moril, dan materil kepada penulis
ii
5. Kakak dan abang tercinta Anna Br sebayang, Yusneni Br Sebayang,
Evi Emilia Br Sebayang, Alberta Br Sebayang, dan abang saya Oktavianus Sebayang dan istri Sylvia Dora Br Sembiring.
6. Kekasih tercinta Injilia Febrinasari Br Tarigan yang slalu memberi
dukungan dan semangat.
7. Seluruh teman-teman Teknik Mesin angkatan 2011 dan abang Suheri
Susanto angkatan 2010. Dan Abang Andi Setiawan Ginting, dan Abang Ahmad A.G tim fortex, dan jupri surbakti, Yudika DKK.
8. Abang Dohamsal Siahaan selaku pembimbing kami HAR.
Pemeliharaan turbin uap PLTGU;
9. Abang Patuan Hero Siahaan selaku pembimbing kami HAR.
Pemeliharaan turbin uap PLTGU;
10.Seluruh Staff dan Karyawan/Karyawati PT. PLN (Persero)
Pembangkitan Sumatera Utara Sektor Belawan.
Penulis Menyadari bahwa masih banyak terdapat kekurangan dalam penulisan tugas sarjana ini. Untuk itu penulis mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari berbagai pihak untuk menyempurnakan laporan skripsi ini. Semoga Laporan skripsi ini bermanfaat Bagi semua pihak yang membaca.
Medan, Januari 2014 Penulis,
Alexander Sebayang NIM.110421006
iii DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR GAMBAR ... vi
DAFTAR TABEL ... vii
DAFTAR NOTASI ... viii
ABSTRAK ... xii
iv
BAB IV PERANCANGAN KONDENSOR ... 22
4.1 Beban Panas ... 22
4.2 Laju aliran massa Air pendingin ... 23
4.3Perancangan kondensor ... 24
4.4 Perhitungan perancangan melalui MS. EXCEL, ... 25
4.5 Sekat (buffle) ... 37
4.6 Tie Rodd ... 37
4.7 Shell dan Plat Tube ... 38
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 40
5.1 Kesimpulan ... 40
5.2 Saran... 41 DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
v DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Ranacangan alat penukar kalor menurut TEMA ... 10
Gambar 2.2 Susunan tipe alat penukar kalor ... 11
Gambar 2.3 Kondensor tipe permukaan (surface condenser)... 13
Gambar 2.4 Kondensor ST 1.0 Sisi A PLTGU ... 14
Gambar 2.5 Konsep Mesin Karnot ... 14
Gambar 2.6 Pengkondisian Vacuum Kondensor ... 15
Gambar 2.7 Aliran Uap pada Sudu Turbin ... 16
Gambar 3.1 Siklus uap ... 18
Gambar 3.2 flow chart ... 20
Gambar 4.1 Diagram T-S ... 22
vi DAFTAR TABEL
Tabel 4.1 sifat-sifat air pada temperature 34oC ... 23
vii DAFTAR NOTASI
Notasi Arti Satuan
Luas Penampang
Luas Penampang luar tube Buffle cut (potongan sekat) Buffle space (jarak sekat) Panas spesifik air pendingin
Panas spesifik cairan pada suhu film
Diameter Buffle Diameter dalam tube Diameter luar tube
Diameter shell
Diameter antara shell dengan buffle
Efisiensi sambungan Gaya grafitasi Entalpi
Koefisien perpindahan panas kondensasi Koefisien perpindahan panas dalam tube
Konduktifitas termal
Konduktifitas termal air pendingin
Konduktifitas termal cairan pada suhu film
Panjang tube
m2
viii
Beda suhu rata-rata logaritma
Laju aliran massa
Laju aliran massa air pendingin
Laju aliran massa uap Gaya generator Jumlah Pass tube
Jumlah Tube Bilangan Nusselt
Number of Transfer Unit Tekanan
Tekanan uap
Bilangan Prandalt Jarak antara Pusat Tube
Beban panas Kondensasi Beban panas diserap air Jari-jari shell
Bilangan Reynold
Faktor Pengotoran Dalam tube
Tahanan Termal dinding tube Entropi
Grafitasi Spesifik
Suhu
Suhu rata-rata air pendingin
K
ix
Suhu keluar air pendingin
Suhu masuk air pendingin Suhu film
Suhu Uap Suhu saturasi Suhu dinding tube
Koefisien perpindahan panas menyeluruh Volume
Volume spesifik Daya Turbin
Daya pompa kondensat
Daya pompa air pengisi ketel Persentase fraksi uap
x SIMBOL YUNANI
NOTASI KETERANGAN SATUAN
Kenaikan suhu air pendingin oC,K
Penurunan tekanan pada tube Pa
g Efisiensi generator -
μc Viskositas air pendingin kg/ms
μl Viskositas cairan pada suhu film kg/ms
ρc Massa jenis air pendingin kg/m3
ρl Massa jenis cairan pada suhu film kg/m3
ρv Massa jenis uap pada suhu film kg/m3
ρhl Massa jenis fluida panas bentuk cairan kg/m3
σ tekanan izin maksimum Pa, Psi
ε Efektifitas kondensor %
xi ABSTRAK
PLTGU Belawan memiliki 2 unit kondensor. Dalam perancangan kondensor PLTGU yang dibahas perancangan didasarkan dari pemilihan diameter tube, dan jarak antara tube, serta jumlah tube, adapun perancangan yang dihitung adalah diameter luar tube ¾ in, dan pitch tube 15/16 in, diameter luar ¾ in pitch tube 1 in, diameter luar 1 in dengan pitch tube 5/4 in. Dari hasil perhitungan yang dilakukan pada perancangan ini diperoleh efektivitas kondensor 13.22 % dan, berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan maka diperoleh koefisien perpindahan panas menyeluruh (Uo) pada perancangan pertama adalah 1156,18
W/m2K, pada perancangan kedua adalah 1168,42 W/m2K, dan rancangan ketiga
adalah 1051,853 W/m2K sedangkan untuk panjang (L) tubenya adalah 8.05m,
9.07 m, 11.91 m. Hasil perancangan ini dipilih berdasarkan tingkat effisiensi dan ekonomisnya maka perancangan yang dipilih adalah perancangan pertama yaitu
Diameter luar tube ¾ in, dan Pitch tube 15/16 in, dengan (Uo) 1165,18 W/m2K,
dan (L) 8,05 m.
Kata Kunci : Kondensor, Perancangan, koefisien perpindahan panas.
xii ABSTRACT
PLTGU Belawan has 2 condenser. In the design of the steam power plant condenser are discussed based on the selection of tube diameter, pich tube distance between the tube, and tube number, which is calculated as for the design of the outside diameter of the tube is ¾ in, and Pitch tube 15/16 in, outside diameter tube ¾ in, pitch tube 1 in, outside diameter of tube 1 in, and Pitch tube 5/4 in. From the results of the calculations are done on the design of the condenser effectiveness obtained 13.22 %, and based on the results of the calculations have been done then obtained a thorough heat transfer coefficient ( Uo ) the first design is 1156.18 W/m2K, the second design is 1168.42 W/m2K, and the third is 1051.853 W/m2K. Length each tube design are 8.05 m, 9.07 m, 11.91 m. The result of this design is based on the level of economic and efficiency the selected design is the first design of the outside diameter of the tube is ¾ in, and pitch tube 15/16 in, with ( Uo ) 1165.18 W/m2K, and Length ( L ) 8.05 m. Keywords : Condenser, design, heat transfer coefficient.
