PROTOTIPE POWER GENERATION (Studi Komprehensif Kinerja Power Generation Ditinjau dari Nilai Entropi Siklus Uap dengan Melihat Pengaruh Jumlah Udara Pembakaran)

(1)

PROTOTIPEPOWER GENERATION

(Studi Komprehensif KinerjaPower Generation_{Ditinjau dari Nilai Entropi} Siklus Uap dengan Melihat Pengaruh Jumlah Udara Pembakaran)

Diajukan Untuk Memenuhi Syarat Menyelesaikan Pendidikan Sarjana Terapan (D IV) pada Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi

Politeknik Negeri Sriwijaya Palembang

Oleh : Weriana 0611 4041 1562

POLITEKNIK NEGERI SRIWIJAYA PALEMBANG

(2)

LEMBAR PENGESAHAN TUGAS AKHIR

PROTOTIPEPOWER GENERATION

(Studi Komprehensif KinerjaPower GenerationDitinjau dari Nilai Entropi Siklus Uap dengan Melihat Pengaruh Jumlah Udara Pembakaran)

Oleh: Weriana 0611 4041 1562

Palembang, Juni 2015

Pembimbing I, Pembimbing II,

Tahdid, S.T., M.T Ir. Fatria, M.T.

NIP. 197201131997021001 NIP. 196602211994032001

Mengetahui, Ketua Program Studi

Sarjana Terapan (D IV) Teknik Energi

(3)

iii

Motto

“ Believe and do it “

Kupersembahkan Kepada :

 Kedua Orang Tua

 Saudaraku

(4)

ABSTRAK

Studi Komprehensif SistemPower Generation_{Ditinjau dari Nilai Entropi} Siklus Uap dengan Melihat Pengaruh Jumlah Udara Pembakaran

(Weriana, 2015, 107 Halaman, 34 Gambar, 26 Tabel, 5 Lampiran)

Power generation merupakan suatu sistem pembangkit listrik yang mengkonversikan energi kimia menjadi energi listrik dengan air sebagai fluida kerjanya, dilengkapi dengan beberapa unit utama seperti boiler furnace, kompresor, pompa, tabung bahan bakar, turbin uap, dan kondensor. Tujuan dari tugas akhir ini adalah untuk menentukan pengaruh jumlah udara pembakaran terhadap efisiensi termal siklus power generation dan energi yang hilang berdasarkan nilai entropi siklus uap. Pengujian dilakukan dengan variasi tekanan udara 4, 5, 6, dan 7 bar. Setelah dilakukan perhitungan diperoleh efisiensi termal siklus yang optimal pada tekanan udara 5 bar yaitu sebesar 11,59%, tetapi dilihat dari diagram T-s, tekanan 5 bar memiliki losses yang lebih besar dibandingkan tekanan 4,6,dan 7 bar dengan panas sensibelflue gasdiperoleh sebesar 2469,698 kcal.

(5)

v ABSTRAC

Comprehensive Study of the Power Generation System Performance Reviewed from Entropy Value of Steam Cycle by the Amount of Combustion

Air Effect

(Weriana, 2015, 107 pages, 34 Pictures, 26 Tables, 5 Attachments)

Power generation is a power generation system which converts chemical energy into electrical energy with water as the working fluid, equipped with several major units such as boiler furnace, compressor, pump, fuel tubes, steam turbine and condenser. The aim of this undergraduate thesis is to determine the effect of the amount of combustion air to the thermal efficiency of power generation and energy cycle lost by the value of entropy steam cycle. Tests carried out by the air pressure variation 4, 5, 6, and 7 bar. From the data results of tests performed made Ts diagram to determine the energy lost. After the calculation, the thermal efficiency of the cycle is optimal at 5 bar air pressure that is equal to 11.59%, but seen from the diagram Ts, the pressure of 5 bar had losses greater than the pressure of 4,6, and 7 bar with sensibel dry flue gas is 2469.698 kcal.

(6)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, atas segala Rahmat

dan Karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir yang

berjudul “PROTOTIPE POWER GENERATION _{(Studi Komprehensif}

Kinerja Sistem Power Generation _{ditinjau dari Nilai Entropi Siklus Uap} dengan Melihat Jumlah Udara Pembakaran)_”

Tugas Akhir ini disusun untuk memenuhi persyaratan mata kuliah Tugas

Akhir pada Jurusan Teknik Kimia Program Studi Teknik Energi di Politeknik

Negeri Sriwijaya. Tugas Akhir ini didasarkan pada studi rancang bangun yang

dilakukan pada bulan Februari–Mei 2015.

Selama penyusunan dan penulisan Tugas Akhir ini, penulis mendapatkan

bantuan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu, penulis mengucapkan

terima kasih kepada yang terhormat :

1. RD. Kusumanto, S.T, M.M, selaku Direktur Politeknik Negeri Sriwijaya.

2. Ir. Robert Junaidi, M.T, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik

negeri Sriwijaya.

3. Zulkarnain, S.T, M.T, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia Politeknik

negeri Sriwijaya.

4. Ir. Arizal Aswan, M.T, selaku Ketua Program studi Teknik Energi Jurusan

Teknik Kimia Politeknik negeri Sriwijaya.

5. Tahdid, S.T, M.T, selaku Dosen Pembimbing I yang telah banyak

membantu selama proses penyelesaian penelitian maupun penyusunan

Tugas Akhir ini.

6. Ir. Fatria, M.T, selaku Dosen Pembimbing II yang telah banyak membantu

selama proses penyelesaian penelitian maupun penyusunan Tugas Akhir

ini.

7. Seluruh Staf Pengajar, Administrasi, dan Jurusan teknik Kimia dan teknik

Energi atas bantuan dan kemudahan yang diberikan dalam menyelesaikan

(7)

vii

8. Kedua orang tua dan saudara-saudara saya yang telah memberikan do’a,

restu, motivasi, bantuan moril dan semangat serta dukungannya selalu

penyelesaian Tugas Akhir ini.

9. Terima kasih kepada kelompokPower Generationatas segala bantuannya,

secara langsung maupun tak langsung.

10. Teman-teman 8 EGB dan teman-teman Teknik Energi Politeknik Negeri

Sriwijaya Palembang Angkatan 2011 yang tidak bisa disebutkan namanya

satu persatu, terima kasih atas masukan dan bantuannya yang telah

diberikan selama ini.

Penulis menyadari bahwa Tugas Akhir ini masih belum sempurna, oleh

karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun untuk

penyempurnaan Tugas Akhir ini. Penulis berharap semoga Tugas Akhir ini dapat

bermanfaat bagi kita semua. Semoga Allah SWT senantiasa memberikan

ridho-Nya kepada kita, Amin.

Palembang, Juni 2015

(8)

DAFTAR ISI

1.4 Rumusan Masalah ... 3

BAB II. URAIAN PROSES 2.1 Energi Dalam ... 4

2.2 Entropi ... 5

2.3 Perubahan Fasa Pada Zat Murni ... 9

2.4 Pembangkit Listrik Tenaga Uap... 12

2.5 Efisiensi Termal Siklus ... 14

2.6 Komponen-komponen Utama Pembangkit Listrik Tenaga Uap ... 15

2.7 Bahan Bakar ... 20

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Pendekatan Desain Fungsional ... 23

3.2 Pendekatan Desain Struktural ... 23

3.3 Pertimbangan Percobaan ... 27

3.4 Pengamatan ... 29

3.5 Prosedur Percobaan ... 30

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil ... .... 32

4.2 Pembahasan... .... 32

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan ... .... 43

5.2 Saran ... .... 43

DAFTAR PUSTAKA ... 45

(9)

ix

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman

1. Spesifikasi Bahan Bakar Solar ... 21

2. Analisa Sifat Fisika-Kimia LPG di Beberapa Depot di Indonesia... 22

3. Data Hasil Pengamatan ... 32

4. Data Hasil Perhitungan Efisiensi Termal Siklus... 32

5. Nilai Entropi Siklus Rankine ... 36

6. KomposisiUltimateBahan Bakar Solar ... 47

7. Data KomposisiDry Flue Gas... 47

8. Data Kondisi Operasi SiklusPower Generationpada Tekanan Udara 4 bar... 48

11. Data Kondisi Operasi SiklusPower Generationpada Tekanan Udara 7 bar ... 50

12. Perhitungan Komposisi solar ... 52

13. Komposisi Molar Udara Basah Masuk Ruang Bakar ... 56

14. Komposisi MolFlue GasBasah ... 56

15. Komposisi Massa Udara Basah Masuk Ruang Bakar... 57

16. Neraca Massa padaBoiler Furnacedengan Tekanan Udara Kompresor 4 bar... 57

20. KomponenFlue GasKering ... 61

21. Konstanta Komponen Gas ... 61

22. Panas Sensibel KomposisiFlue Gas... 62

23. Neraca Energi padaBoiler Furnacedengan Tekanan Udara Kompresor 4 bar... 64

(10)

DAFTAR GAMBAR

Gambar Halaman

1. Kurva Temperatur-Entropi... 7

2. Diagram Temperatur-Entropi... 8

3. Diagram Entalpi-Entropi ... 9

4. Air pada Fase Cair Tekan... 10

5. Air pada Fasa Cair Jenuh ... 10

6. Campuran Air dan Uap ... 11

7. Uap Jenuh... 11

8. UapSuperheated... 12

9. Diagram T–v Pemanasan Air pada Tekanan Konstan ... 12

10. Skematik Pembangkit Listrik Tenaga Uap... 13

11. Siklus Rankine Sederhana... 13

12.BoilerPipa Api... 16

13.BoilerPipa Air ... 16

14. Proses Ekspansi Pada Nosel... 18

15. Prinsip Generator ... 19

16. Konstruksi Generator ... 19

17. Sistem Kondenser... 20

18.

Boiler Pipa Api Vertikal... 24

19.

Bagian-bagian Boiler Pipa Api ... 25

20.

Penampang Tube dan Penompang Tube ... 25

21. Kondenser... 25

22. DesainPrototype Power Generationsecara Keseluruhan ... 26

23. Blok Diagram Kesetimbangan Massa diBoiler Furnace... 58

24. Blok Diagram Kesetimbangan Energi diBoiler Furnace... 65

25. SkematikPower Generationpada Tekanan Udara 4 bar... 67

(11)

xi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Halaman

1. Data Pengamatan ...47

2. Perhitungan ...52

3. Perhitungan dan Gambar Desain...79

4. Gambar...104