PERCOBAAN SUPERHEATER
PERCOBAAN SUPERHEATER
1.1
1.1 TUJUAN PERCOBAANTUJUAN PERCOBAAN
Setelah mempelajari dan melakukan percobaan pemanas lanjut, mahasiswa Setelah mempelajari dan melakukan percobaan pemanas lanjut, mahasiswa diharapkan dapat :
diharapkan dapat :
Menjelaskan fungsi dan cara kerja pemanas lanjut.Menjelaskan fungsi dan cara kerja pemanas lanjut.
Melakukan pengukuran besaran yang diperlukan untuk menentukanMelakukan pengukuran besaran yang diperlukan untuk menentukan karakteristik pemanas lanjut.
karakteristik pemanas lanjut.
Menghitung neraca kalor proses di dalam pemanas lanjutMenghitung neraca kalor proses di dalam pemanas lanjut
Menentukan efisiensi pemanas lanjut.Menentukan efisiensi pemanas lanjut.
1.2
1.2 TEORI DASAR TEORI DASAR
Pada sistem pembangkit tenaga uap diperlukan pemanas lanjut yang Pada sistem pembangkit tenaga uap diperlukan pemanas lanjut yang berasal
berasal dari dari ketel ketel uap. uap. Fungsi Fungsi pemanas pemanas lanjut lanjut pada pada pemanasan pemanasan ini ini yaituyaitu meningkatkan kualitas uap yang dihasilkan ketel uap. Uap yang dihasilkan oleh meningkatkan kualitas uap yang dihasilkan ketel uap. Uap yang dihasilkan oleh ketel uap adalah uap basah, uap ini tidak begitu efisien dalam menggerakkan ketel uap adalah uap basah, uap ini tidak begitu efisien dalam menggerakkan turbin karena sudu turbin akan cepat rusak dan kerja turbin tidak optimum. turbin karena sudu turbin akan cepat rusak dan kerja turbin tidak optimum. Dengan pemakaian uap panas lanjut akan meningkatkan kualitas dan memberikan Dengan pemakaian uap panas lanjut akan meningkatkan kualitas dan memberikan kerja pada turbin uap yang lebih baik. Gambar di bawah ini memperlihatkan kerja pada turbin uap yang lebih baik. Gambar di bawah ini memperlihatkan konstruksi pemanas lanjut :
konstruksi pemanas lanjut :
Gambar 1.1 Instalasi
Energi untuk memanaskan uap
Energi yang hilang di lingkungan
Energi berupa gas kering
Energi yang terbuang melalui gas buang
Energi ke uap pembakaran Energi yang dihasilkan
Keseimbangan energy pada proses pemanas lanjut dapat digambarkan sebagai berikut:
Gambar 1.2 Kesetimbangan energi pemanas lanjut.
Rumus-Rumus Yang Digunakan
1. Energi uap kering yang terbentuk serta efisiensi pemanas lanjut dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut:
Energi bahan bakar (ES)
bb fs s m N E Dimana: s
E = kalor hasil proses pembakaran bahan-bahan di pemanas (KW)
bb
N = nilai kalor bahan bakar (kj/kg)
fs
m = massa bahan bakar (kg/dtk)
2. Jumlah energi kalor yang dipergunakan untuk mengubah uap basah menjadi uap. Panas lanjut dapat ditentukan dengan persamaan sbb:
) ( sh u u sts m h h E Dimana : sts
sh
h = entalpi uap keluar (Kj/Kg)
u
h = entalpi uap masuk (Kj/Kg) 3. Efisiensi
Efisiensi pemanas lanjut adalah perbandingan antara kalor yang terpakai untuk mengubah uap basah menjadi uap panas lanjut dengan kalor hasil proses pembakaran bahan bakar sehingga dapat dituliskan sebagai :
s sts s E E n dimana : s
n = efisiensi pemanas lanjut (%)
sts
E = kalor terpakai untuk merubah uap basah menjadi uap Panas lanjut (Kj/Ks)
s
E = kalor hasil proses pembakaran bahan bakar pemanas lanjut (kJ /det) 4. Efisiensi pemanas lanjut (n s)
naslanjut imasukpema totalenerg ap diperolehu energiyang n s 5. Total energi = mbbN bb (kJ/s)
6. Energi yang diterima uap dari pemanas lanjut: Es=h p (hu h fg )
7. Tekanan absolut = tekanan pengukuran + tekanan atmosfer
atm g abs P P P Dimana: g
P = tekanan pengukuran (bar)
atm
Gambar skematis instalasi pemanas lanjut:
Gambar 1.3 Instalasi pemanas lanjut.
Keterangan :
b
m = massa bahan bakar kg/jam
u
m = massa uap masuk per kg bahan bakar
gb
m = massa gas buang.
u
h = enthalpi uap
s
h = entahlpi uap pemanas lanjut
ps
C = panas spesifik uap pemanas lanjut
pgb
C = panas spesifik gas buang
gb
t = temperatur gas buang
s
t . = temperatur uap pemanas lanjut
u
t = temperatur uap sebelum pemanas lanjut
Mgb Cpgb Masukan uap mu tu x pu Keluaran uap mu tu x ps Bahan bakar Nkbb mbb Gas buang Masukan
1.3 ALAT DAN BAHAN
Peralatan yang digunakan untuk pengujian superheater adalah: Meter tekanan
Meter temperature Laju aliran uap
Laju aliran bahan bakar Laju aliran gas buang Exhaust gas analyser
1.4 PROSEDUR PERCOBAAN
M enyalakan pemanas lanj ut :
1. Mengaktifkan sumber kelistrikan.
2. Memeriksa volume bahan bakar pada tangki bahan bakar. 3. Membuka katup Pemasok oli tank.
4. Memastikan tekanan masukan uap pada 10 bar'.
5. Mengatur keluaran temperatur uap pada kondisi kerja yang diinginkan (maksimal 220oC).
6. Mengatur coil over temperatur trip.
7. Membuka perlahan-lahan katup utama sehingga uap akan masuk ke dalam pemanas lanjut dan bersikulasi di dalam pemanas lanjut. Yang perlu diperhatikan di sini tekanan masukan uap harus dijaga tekanannya. Setiap embunan yang terbentuk di dalam pemanas lanjut akan dikeluarkan secara otomatis melalui jebakan khusus.
8. Membuka katup oil supply.
9. Menekan reset push button untuk mulai pembakaran.
10. Jika temperatur uap keluar mendekati kondisi kerja yang diinginkan (220 o
C) maka uap yang dihasilkan siap digunakan.
11. Jumlah aliran uap yang keluar dari pemanas lanjut sebaiknnya dijaga pada kondisi maksimal, meskipun kebutuhan uap pada turbin kecil, sedangkan sisa kelebihan uap dikeluarkan ke atmosfer.
M ematikan Pemanas L anju t
1. Mematikan supplay listrik pemanas lanjut. 2. Menutup katup supply no.21 dan 22
3. Membiarkan uap tetap mengalir pada pemanas lanjut sampai temperatur masukan dan keluaran sama.
Prosedur Penguj i an
1. Menset pemanas sesuai kondisi uap yang dibutuhkan, menunggu sampai stabil.
2. Mencatat waktu pembebanannya, banyaknya bahan bakar tiap periode waktu tertentu. Mencatat juga parameter yang ditunjukkan pada alat ukur pemanas lanjut (dapat air yang tekondensasi pada turbin).
3. Faktor uap (x) dapat dicari dengan menggunakan separating dan throttling kalorimeter.
4 Flue gas-gas buang dapat diamati dengan menggunakan orsat aparatur, CO2, CO, HC sehingga C psh dapat dihitung.
7
1.5. TABEL HASIL PERCOBAAN Tabel 1.1 Data percobaan
No Tout steam(oC) t (sekon) P burner (bar) Pin steam(bar) Fuel flow
(ltr) Tair Ts in(
0
C) Ts out(0C) Tfuel Tflue ΔH
(mmHg) 1 170 536 10,5 10 2,4 33 177 174 1807 165 166 2 175 705 10,5 10,5 9,0 33 180 178 1809 177 197
Ket : a). Nilai kalor bahan bakar solar = 45588,352 kJ/kg b). Massa jenis solar ( bb) = 860 kg/m3
1.6 ANALISA DATA
Untuk perhitungan, diambil data No.1 pada table 3.1 Diketahui:
Tekanan uap masuk super heater (P2= P3) = 10 bar (g)
Temperatur uap masuk super heater (Tin) = 177oC
Temperatur uap keluar super heater (Tout) = 174oC
Temperatur gas buang (Tgb) = 165oC
Laju aliran uap (∆h) = 166 mmHg
Fraksi kekeringan uap (x) = 0,776
Volume konsumsi bahan bakar (V bb) = 2,4 ltr = 2,4x10-3m3
Lama konsumsi bahan bakar (t) = 536 detik
Nilai kalor bahan bakar (NK bb) = 45588,352 kJ/kg
Massa jenis bahan bakar ( bb ) = 860 kg/m3
Tekanan udara sekitar (Patm) = 0,955 bar
Penyelesaian:
Menghitung laju aliran massa bahan bakar, (m bb): mbb=
x
bb = x 860 = 3,851 x 10-3kg/sMenghitung daya bahan bakar (daya in put), (P bb ):
Q bb = m bbx NK bb
= 3,851 x 10-3x 45588,352 = 175,561 kW
h2 = hf + x . hfg {hf dan hfgdiperoleh dari Table T-3 Uap Jenuh (saturated) berdasarkan temperature uap masuk dan di interpolasi}
untuk tekanan uap masuk absolute, Pin (a)= Pin+ Patm = 10 + 0,955 = 10,955 bar Tin = 177oC Maka didapatkan: hf = 750,017 kJ/kg hfg= 2025,35 kJ/kg sehingga: h1 = hf + x . hfg = 750,017 + (0,776 x 2025,35) = 2321,689 kJ/kg
Entalpi uap keluar, h2:
Diperoleh dari Table T-4 Uap Panas Lanjut (Superheated) berdasarkan tekanan uap masuk, P2 dan di Interpolasi (proses superheater berlangsung dalam tekanan konstan, P2=P3) dan temperature uap keluar, Tout.
P2(a)= Pin+ Patm = 10 + 0,955 = 10,955 bar Tout = 174 oC
Berdasarkan table uap pada tekanan 10,955 bar dan temperature 174oC dengan cara mengeinterpolasi antara tekanan 10 bar dan 12 bar, uap kelua maka dari itu dapat diketahui h2.
h2 = 301,476 kJ/kg
= msx (h2 – h1) = x (301,476 – 2321,689) = -56,117 kW Efisiensi superheater (ηsh) ηsh= x 100 % = x 100 % = -31,964 %
Menghitung Laju Aliran Udara
̇
̇ ̇ -3
= 0,054 kg/s Menghitung Energi Panas Gas Buang
Cpgas buang = Cpudara = 1,0335 (Kj/kg.K) Kalor gas buang :
gb gb udara gb m Cp T Q
. . ) 273 165 ( ) / 0335 , 1 ( ) / 0,054 ( kg s kJ kg K Q gb = 24,444 kW% 100 % x Q Q Q bb gb gb % 100 175,561 24,444 %Q gb x = 13,923 % Rugi-rugi bahan bakar
) ( s gb bb loss Q Q Q Q ) 444 , 4 2 56,117 -( 561 , 175 loss Q = 207,235 kW Efisiensi gas buang :
% 100 % x Q Q Q bb loss loss % 100 444 , 24 207,235 %Q gb x = 847,795 %
12
1.7 TABEL HASIL ANALISA DATA
Tabel 1.5 hasil analisa data pada bagian percobaan ke-1
m bb Q bb hf hfg H1 H2 Qsteam ηsh ̇ Cpgb Qgb % Qgb Qloss % Qloss
3,851 x 10- 175,561 750,017 2025,35 2339,968 2888,85 4,574 0,144 0,9734 1,0425 563,22416 17,76819 2602,047 82,087512 10,979 x 10- 500,502 763,22 2015 2339,968 2913,95 3,827 0,022 5,3981 1,0422 3116,72 17,731071 14457,18 82,247159
1.8 KESIMPULAN
1. Fungsi pemanas lanjut untuk meningkatkan kualitas uap yang dihasilkan ketel uap.
2. Pengukuran besaran yang diperlukan untuk menentukan karakteristik superheater adalah tekanan,temperature,laju aliran uap,laju aliran bahan bakar,laju aliran gas buang dan exhaust gas analyser.
3. Nilai efisiensi superheater yang tertinggi pada data percobaan 1 adalah 1,19 %, pada data percobaan 2 adalah 3,18 %, pada data percobaan 3 adalah 3,5547 %, pada data percobaan 4 adalah 3,14 %
