STEAM ENGINE
I.Pendahuluan 1.
Tujuan Dalam praktikum ini diharapkan mahasiswa dapat : a. Mengetahui persiapan pengoperasian steam engine b. Mampu mengoperasikan steam engine c. Mampu melaksanakan percobaan antara lain -
Perhitungan SHP
-
Perhitungan BHP
-
Perhitungan power efisiensi dan lain-lain
2.
DASAR TEORI
2.1
Prinsip kerja
Dalam mesin uap dengan panas yang diperoleh dari pembakaran bahan bakar dalam suatu ketel digunakan untuk merubah air sehingga menjadi uap dengan tekanan dan suhu tertentu. Uap demikian ini sudah mempunyai tenaga tekanan (potensial), uap yang mempunyai daya usaha tempat ini disalurkan kedalam silinder yang di dalamnya terdapat torak beserta batang toraknya, kepala silang, batang penggerak dan engkol ini dapat berubah ke tenaga mekanik, jadi dalam mesin uap terdapat suatu peralihan tenaga tunggal yaitu dari tenaga tempat ke tenaga mekanik.
Pembagian jenis mesin uap:
1. Menurut kerja uap - Mesin kerja tunggal yaitu apabila uap hanya bekerja pada salah satu sisi torak. - Mesin uap bekerja ganda yaitu apabila uap bekerja pada kedua sisi torak.
2.
Menurut arah aliran uap
- Mesin arus bolak-balik - Mesin arus searah 3.
Menurut arah garis sumbu mesin - Mesin tegak, misal: mesin kapal - Mesin datar, misal: mesin darat
4.
Menurut arah putaran AS - Mesin berjalan cepat - Mesin berjalan lambat
Menentukan daya mesin
Ketika mesin sedang bekerja didalam silinder terdapat uap untuk mendesak toraknya. Besarnya tekanan uap selama satu langkah, kita anggap seolah-olah tekanannya tetap ini biasanya disebut tekanan rata-rata atau Pr, dengan satuan Kg/cm2 . Gambar : S
Pr SP ST
D Pr
Keterangan: Pr = Tekanan rata-rata dalam Kg/cm 2 S = Panjang langkah dalam m D = Diameter torak dalam cm A = Luas Torak ( m2 ) Untuk selanjutnya usahanya: A = Pr x S x F
( Kg.m )
Jika kecepatan putaran mesin N putaran tiap menit maka: N = Pr x S x F x N
(Kg.m/Menit)
Untuk sisi tutup poros: Ni = Pr x F x S x N 60 x 70 Untuk sisi poros ke sisi tutup berhubung ada batang toraknya maka: Ni = Pr (F-f) x S x N Dimana : F
60 x 75 = Luas batang torak = 0,875 *d2
Bila mesin bekerja ganda maka usahanya Ni dalah: Ni = (Pr x F x S x N) + Pr (F-f) x S x N 60 x 75 = Pr (2F-f) x S x N 60 x 75 Karena ada gesekan mekanik antara torak dengan silinder antara batang dengan bush backing, antara slop antar dengan jalan antar, juga pada proses pena-pena dan metal AS-nya, maka tenaga yang diberikan mesin sebenarnya akan semakin kecil, tenaga yang diberikan ini sebenarnya disebut tenaga efektif atau Ne < Ni. Jika perbandingan Ne / Ni = ήm Dimana :
ήm = Randasemen mesin
RUMUS
Dalam perhitungan digunakan rumus – rumus yang sama, sehin gga hanya memasukkan saja, rumus – rumus tersebut adalah sebagai berikut : 1.
Tekanan Efektif rata-rata : Pr =
2.
Pin r
(1 log r ) ( Pb
Pout
) ………………….....................……..(bar)
Volume Silinder Vs = { ( As + ( As – Ac ) } s …………………………………………( m 3 )
3.
Untuk Silinder Ganda Vs = 2 x Vs………………………………………………………...….( m3 )
4.
Daya effektif Pe = Pr x Vs x n……………………………………….……………( Watt )
5.
Konsumsi Uap M uap =
6.
M con t con
…………………………………………………..… ( Kg/s )
Daya condenser : P cond = M uap x Ca x (t 2 – t3 )………………………….……….… ( KW )
7.
Daya pendinginan air : P pa = Ma x Ca x ( t 2 – t4 )…………………................…..………… ( KW )
8.
Daya listrik : PL = V x I …………………………………………………..............( Watt )
9.
Effisiensi Total ηT =
PL Pe
……………………………………………………...............( % )
Dimana : PI = Inlet pressure Pb = 1 bar (14,5 lb/sq in) tekanan atmosfer r
=
V2 V1
= 5 , untuk mesin ini
As = 0,0572² m 2 Ac = 0,01032² m2
S
= 0,0508 m
n = Rps, jumlah putaran perdetik Ca = Nilai kalor uap panas = 4,178 KJ / Kg Ma = 0,467 m3 /h xl h/3600 detik V = Voltage I
= Arus
Mcon= jumlah air condensate Tcon= waktu yang diprlukan untuk mngumpukan air condensate
3.
Bahan dan Alat
1. Dinamo / altenator 2. Steam engine 3. Pelumas SAE-30 4. Pelumas SAE-40 5. Bahan bakar solar 6. Pipet 7. Kuas 8. Majun
4. PROSEDUR KERJA
1. Menghidupkan boiler sampai tekanan 10 bar 2. Menghidupkan air pendingin 3. Menutup katup-katup yang ke arah kalorimeter, steam engine, dan super heater. 4. Menghidupkan aliran listrik. 5. Melumasi steam engine 6. Membuka katup utama yang ada pada steam engine 7. Membuka katup cabang yang ada pada steam engine
8. Menekan tombol warm up yang kearah solenoid valve, agar solenoid valve membuka dan uap masuk ke steam engine, kemudian biarkan mesin selama ± 5 menit agar uap masuk. 9. Meneklan tombol start maka steam engine akan menyala. 10. Mencatat data-data hasil percobaan pada table yang sudah tersedia
5. RANGKAIAN PERCOBAAN
III. Analisa Dan Pembahasan
TABEL DATA HASIL PERCOBAAN P
Speed
Pin
Temperatur
Vcond.
Time
Pout
load
(Rps)
(bar)
( ºC )
(liter)
Cond.
(bar)
(%)
(dtk) Engine
Alternator
10
22,8
5,4
15
123,3
25
384,5
T1
T2
T3
T4
5,5
100
75
25
15
0,94
60
167,2
5
100
85
20
12
0,9
599
5,5
100
85
35
15
0,9
Keterangan : T1 = Steam In T2 = Steam Out T3 = Condensor Out T4 = Condensor In atau Cooling Water Ou
PERHITUNGAN dan GRAFIK Perhitungan 1 ( P load = 10 %)
1. Pr
=
Pin r
( 1 + ln r ) – ( Pb – Pout )
= 2,87-1 = 1,87 bar
2. Vs1
= { As + ( As – Ac ) } S = {( 0,0572 ) + ( 0,0572 ) – ( 0,01032 ) } 0,0508 = 0,000529 m3
3. Vs
= 2 x Vs = 2 x 0,000529 = 0,01058 m3
4. Pe
Alternator
= Pr x Vs x n = (1,87 x 100.000 Pa) x 0,01058 m3 x 22,8
V
I
0,1
12
5
60
0,1
13
6
60
0,1
15
7
= 45.066 Watt
5. PL
= V x I = 5 ( 12 ) = 60 Watt
6. η T
= Pl
Pe
= (60/ 45.066) x 100 % = 1,331 %
Perhitungan 1 ( P load = 15 %)
1. Pr
=
Pin r
( 1 + ln r ) – ( Pb – Pout )
= 2,87-1 = 1,87 bar
2. Vs1
= { As + ( As – Ac ) } S = {( 0,0572 ) + ( 0,0572 ) – ( 0,01032 ) } 0,0508 = 0,000529 m3
3. Vs
= 2 x Vs = 2 x 0,000529 = 0,01058 m3
4. Pe
= Pr x Vs x n = (1,87 x 100.000 Pa) x 0,01058 m3 x 12,3 = 24.340 Watt
5. PL
= V x I = 6 ( 12 ) = 72 Watt
6. η T
=
Pl Pe
= (72/ 24.340) x 100 % = 2,958 %
Perhitungan 1 ( P load = 25 %)
1. Pr
=
Pin r
( 1 + ln r ) – ( Pb – Pout )
= 2,87-1 = 1,87 bar
2. Vs1
= { As + ( As – Ac ) } S = {( 0,0572 ) + ( 0,0572 ) – ( 0,01032 ) } 0,0508 = 0,000529 m3
3. Vs
= 2 x Vs = 2 x 0,000529 = 0,01058 m3
4. Pe
= Pr x Vs x n = (1,87 x 100.000 Pa) x 0,01058 m3 x 3,8 = 7520 Watt
5. PL
= V x I = 7 ( 15 ) = 105 Watt
6. η T
=
Pl Pe
= (105/ 7520) x 100 % = 13,96 %
IV PEMBAHASAN Uap bertekanan 10 bar dari steam supply line dialirkan ke steam engine dengan membuka steam flow control valve. Kemudian cooling water condenser dinyalakan dan steam engine dinyalakan. Sebelum dinyalakan pastikan bahwa load pada steam engine pada posisi 0 % dan bagian – bagian yang bergerak pada steam engine seperti connecting rod, crank shaft, dsb diberi pelumas agar tidak cepat berkarat (korosi). Sebelum uap dimasukkan ke dalam steam engine, steam trap valve dibuka dahulu untuk membuang air kondensasi uap yang terjebak. Setelah itu valve ditutup kembali. Kemudian drain valve ditutup agar uap tidak keluar. Steam engine yang digunakan mempunyai tekanan kerja 5,5 bar. Jadi sebelum masuk ke steam engine, uap diatur tekanannya melalui pressure regulating
valve yang sudah diset pada tekanan 5,5 bar. Mekanisme pengaturan pressure regulating valve ini sama dengan sistem mur, yaitu diatur dengan memutar mur bagian atas valve. Jika pressure uap yang masuk ke steam engine melebihi tekanan kerjanya maka secara otomatis uap akan dibuang melalui pressure relief valve. Untuk memulai pengoperasian steam engine , terlebih dahulu steam engine di ON kan. Kemudian tombol warm up ditekan sesaat sebagai pemanasan gerak dari piston pada steam engine. Penekanan tombol warm up dilakukan berulang – ulang sampai piston benar – benar panas dan siap untuk dioperasikan. Setelah selesai, tombol start ditekan untuk memulai pengoperasian steam engine. Setelah
steam engine aktif, pencatatan variabel data yang diperlukan untuk perhitungan dilakukan seperti (temperatur condenser dan steam, putaran mesin dan alternator, tekanan, air condensate, tegangan serta arus). Pencatatan ini dilakukan dengan 3 variasi beban agar dapat diketahui perubahan yang terjadi akibat adanya perubahan beban. Setelah selesai digunakan, kembalikan beban (load) steam engine ke posisi semula yaitu 0 % secara perlahan – lahan. Kemudian steam flow control valve ditutup untuk menghentikan supply uap ke steam engine. Setelah itu tombol stop ditekan untuk menghentikan pengoperasian steam engine dan power supply di OFF kan. Drain valve kemudian dibuka untuk membuang uap dan air kondensasi dari
steam engine. Valve uap buang juga dibuka untuk membuang uap ke udara. Valve uap buang harus dibuka secara perlahan – lahan agar tidak terjadi STEAM HUMER.
Karena uap yang dibuang merupakan uap yang bertekanan besar, bila dibuka secara spontan dan cepat maka dapat membahayakan konstruksi pipa. Pipa terutama sambungan pipa dapat bergetar yang dapat merusak pipa itu sendiri. Setelah selesai digunakan, steam engine dibersihkan dan kemudian diberi pelumas lagi p ada bagian yang selalu bergerak agar tidak cepat berkarat (korosi).
V KESIMPULAN Dari data hasil perhitungan di atas semakin besar persen beban P load maka efisiensi steam engine juga semakin besar karena tegangan dan arus yang di hasilkan oleh alternator semakin besar, sehingga daya listrik yang dihasilkan semakin besar.
DAFTAR PUSTAKA
1. G.Cusson Ltd. “Kalorimeter Instructioanal Manual Hand Book” England 1 December 1986, 2 march 1987. 2. M.J. Djokosetyadjo “Ketel Uap” PT Pradnya Paramita, Jakarta 1999. 3. Maridjo “Petunjuk Praktikum Mesin Konversi” Penerbit Pusat 4. Pengembangan Pendidikan Politeknik, Bandung 1995
BOILER BAB I PENDAHULUAN 1.1.
Latar Belakang Boiler
merupakan
suatu
peralatan
yang
digunakan
untuk
menghasilkan steam (uap) dalam berbagai keperluan. Boiler juga bisa disebut mesin konversi energi yang mengubah air dari fase cair menjadi fase uap bertekanan tinggi. Proses perubahan fase ini membutuhkan kalor yang besar. Kalor yang besar itu dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar. Selain sumber daya alam yang semakin menipis dan semakin mahal, boiler dengan proses pembakaran juga menimbulkan polusi udara. Saat ini banyak sekali industri yang menggunakan boiler. Boilerboiler tersebut menggunakan bahan bakar untuk menghasilkan energi yang kemudian digunakan untuk memanaskan air dan mengubah fase air menjadi uap air. Untuk memperdalam pengetahuan tentang boiler maka kita lakukan praktikum ini. Karena praktikum ini sangat berguna bagi kita, mengingat kita adalah calon Marine Engineer yang harus mengetahui Sistem pada Boiler.
1.2.
Tujuan
Tujuan Instruksional Umum : a.
Mahasiswa akan dapat mengoperasikan dengan benar pengoperasian Boiler, Kalorimeter, Steam Engine, Super Heater, dan Steam
Turbine. b.
Mahasiswa
dapat
mengukur,
menghitung
dan
menganalisa
performance / karakteristik dari : Boiler, Kalorimeter, Steam Engine,
Super Heater, dan Steam Turbine.
Tujuan Instruksional Khusus : a.
Mahasiswa dapat mengetahui dan menyebutkan bagian-bagian dari Boiler
b.
Mahasiswa dapat mengetahui persiapan-persiapan yang harus dilakukan sebelum melakukan Start-Up Boiler.
c.
Mahasiswa dapat mengoperasikan Boiler
d.
Mahasiswa dapat menggunakan pemakaian alat-alat antara lain laju aliran bahan bakar, thermometer atau thermocouple untuk mengukur temperatur udara, temperatur feed water, temperatur pembakaran, temperatur Flue atau gas buang, temperatur uap.
BAB II DASAR TEORI 2.1.
Pengertian Boiler Boiler adalah pesawat yang berfungsi untuk menghasilkan uap. Dengan kata lain adalah boiler merupakan bagian dari pesawat uap. Uap yang dihasilkan dari boiler masih bersifat jenuh atau Saturated Steam. Uap yang dihasilkan oleh boiler ini dapat diaplikasikan untuk beberapa hal, yaitu : a.
Digunakan sebagai Heater
b.
Sebagai Pengering
c.
Untuk proses Sterilisasi
d.
Penyulingan, dll
Jadi pada intinya uap jenuh (Saturated Steam) yang dihasilkan oleh boiler digunakan untuk proses produksi. Beberapa pabrik atau perusahaan yang banyak menggunakan boiler adalah :
Rumah Sakit
Pabrik Kertas
PLN
Pabrik Gula
Pabrik Tepung, dll Boiler yang menghasilkan uap jenuh (Saturated Steam) disebut
dengan Boiler bertekanan rendah (Low Pressure Boiler) yang mana tekanan yang dihasilkan adalah ≤ 15 bar, dengan kapasitas yang besar. Sedangkan kapasitas adalah produksi uap tiap jamnya.
2.2.
Bagian – Bagian Boiler Boiler memiliki alat-alat kelengkapan yang biasa disebut dengan Appendages. Alat-alat kelengkapan tersebut meliputi ; 1.
Pressure Gauge (Manometer) yang berfungsi untuk mengukur tekanan uap dalam boiler.
2.
Water Gauge ( Sight Glass) yang berfungsi untuk mengetahui level air dalam boiler.
3.
Safety Valve berfungsi untuk membuang uap yang tekanannya melebihi tekanan operasional boiler.
4.
Blow Down Valve mempunyai fungsi untuk membuang air yang berada di dalam boiler saat proses pembakaran awal yang ada di dalam boiler. Sehingga dapat menghindari terjadinya peluapan air di dalam boiler yang mengembang karena pemanasan.
5.
Water Column adalah kolom air yang berfungsi sebagai level switch, yang terdiri dari Feed Water Off, Feed Water On dan Cut Burner (Burner Off)
Burner Off FW On FW Off 1 3 Sigh Control Glass Boiler
Gambar 2.1 Water Column
2
Panel
Gambar 2.2 Valve Pada Water Column
Cara kerja dari valve–valve yang ada pada water column ini adalah sebagai berikut : 1) V5 dan V4 Harus dibuka karena V5 dan V4 ini mewakili level air yang ada pada sight glass yang menunjukkan level air yang ada di dalam boiler. 2) V3 Harus ditutup karena jika V3 air yang ada di dalam boiler akan keluar semua 3) V1 dan V2 Harus ditutup karena jika dibuka maka uap yang ada didalam water column akan keluar lewat V1 dan airnya akan keluar lewat V 2. V 1 dan V2 ini digunakan sebagai checking valve untuk mengetahui apakah V5 dan V4 buntu atau tidak yaitu dengan cara membuka V1 dan V2 dan apabila tidak keluar uap dan air maka V 5 dan V4 buntu.
6.
Burner
Burner adalah alat yang berfungsi sebagai penyemprot bahan bakar cair misalnya solar, residu, dll. Pada pabrik gula penggunaan Burner sangat ditekan karena dengan penggunaan Burner berarti menggunakan bahan bakar yang beli, sedangkan pabrik gula adalah produsen bahan bakar padat yaitu bagasse. Oleh karena itu harus diupayakan agar mois atau kandungan air pada bagasse sekecil mungkin. Namun demikian peralatan Burner harus tetap dipasang, karena pada sebelum tersedia bahan bakar bagasse maka Burner harus digunakan. Selain itu mungkin terjadi gangguan pada pada peralatan bahan bakar bagasse pada saat operasi.
Burner terdiri dari :
Motor Listrik
Fan, berfungsi untuk memasukkan udara ke dalam Boiler.
Electrode berfungsi untuk menimbulkan percikan bunga api
Ignition Transformer berfungsi untuk menaikkan kuat arus (Amp) dan untuk menurunkan tegangan (Volt) yang ditujukan untuk mempermudah dalam menimbulkan percikan bunga api.
Nozel Injector berfungsi untuk mengkabutkan (menyepray) bahan bakar sehingga dapat mempermudah bahan bakar untuk terbakar.
Photo Cell berfungsi untuk menghentikan fungsi electrode bila sudah terjadi pembakaran.
Fuel Pump berfungsi untuk memompa bahan bakar ke dalam ruang bakar.
7.
Main Steam Valve Main Steam Valve berfungsi untuk memberi kesempatan keluarnya Oksigen yang ada di dalam boiler saat awal proses dihidupkannya boiler.
8.
Hand Hole digunakan untuk mempermudah dalam melakukan maintenance boiler.
2.3.
Jenis-jenis boiler :
Berdasarkan bahan Jenis boiler berdasarkan bahan bakar dapat dikelompokkan menjadi : - Boiler bahan bakar padat - Boiler bahan bakar cair - Boiler bahan bakar gas
Berdasarkan posisi air dan gas panas Jenis boiler berdasarkan posisi air dan gas panas dapat diklasifikasikan sebagai berikut: - Boiler pipa air ( water tube ) - Boiler pipa api ( fire tube ) - Boiler kombinasi
Berdasarkan tekanan Jenis boiler berdasarkan tekanan dapat dibagi menjadi : - Boiler tekanan rendah - Boiler tekanan sedang - Boiler tekanan tinggi
Berdasarkan sirkulasi Jenis boiler berdasarkan sirkulasi air dapat dibagi atas : - Boiler sirkulasi alami - Boiler sirkulasi paksa
2.4.
Kondisi Air Umpan Boiler Air yang digunakan pada proses pengolahan dan air umpan boiler diperoleh dari air sungai, air waduk, sumur bor dan sumber mata air lainnya.
Kualitas air tersebut tidak sama walaupun menggunakan sumber air sejenis, hal ini dipengaruhi oleh lingkungan asal air tersebut. Sumber mata air sungai umumnya sudah mengalami pencemaran oleh aktivitas penduduk dan kegiatan industri, oleh sebab itu perlu dilakukan pemurnian. Air umpan boiler harus memenuhi spesifikasi yang telah ditentukan agar tidak menimbulkan masalah-masalah pada pengoperasian boiler. Air tersebut harus bebas dari mineral-mineral yang tidak diinginkan serta pengotor-pengotor lainnya yang dapat menurunkan efisiensi kerja dari boiler. Feed water harus memenuhi persyaratan tertentu seperti yang diuraikan dalam tabel di bawah ini :
NALCOH. Reference
2.5.
Masalah-masalah pada Boiler Suatu boiler atau pembangkit uap yang dioperasikan tanpa kondisi air yang baik, cepat atau lambat akan menimbulkan masalah-masalah yang berkaitan dengan kinerja dan kualitas dari sistem pembangkit uap. Banyak masalah-masalah yang ditimbulkan akibat dari kurangnya penanganan dan perhatian khusus terhadap penggunaan air umpan boiler. Akibat dari kurangnya penanganan terhadap air umpan boiler akan menimbulkan masalah-masalah sebagai berikut : 1. Pembentukan kerak 2. Peristiwa korosi 3. Pembentukan deposit 4. Terjadinya terbawanya uap (steam carryover)
2.6.
Spesifikasi Air Umpan Boiler Untuk boiler tekanan rendah ( modern ) memerlukan air umpan boiler dengan spesifikasi yang telah ditentukan, karena dengan tingginya tekanan material yang ditinggalkan semakin besar, hal ini tentu mempengaruhi efisiensi boiler. Tabel Karakteristik Air Filter
Sumber: Laboratorium Utility PT. PIM 2.7.
Karakteristik Boiler
Ada beberapa petunjuk yang memberi gambaran spesifik dari boiler dapat diketahui melalui karakteristiknya sebagai berikut : 1. Tekanan effektif dari boiler dinyatakan dalam bar ( kg/ cm 2 )atau N/m 2 atau Pa (pascal). 2. Suhu uap panas lanjut Suhu uap kondisi kering dimana besarnya lebih kecil dari suhu 550°C hal ini untuk menyelamatkan pipa boiler. 3. Produksi uap tiap jam atau kapasitas penyimpanan untuk boiler untuk Boiler kapasitas rendah besarnya antara 10 kg/jam sampai 250 Kg/ jam. Untuk boiler kapasitas besar bisa mencapai 4000 ton/ jam. 4. Luas panas pengumpan adalah luas metalik dari pemproduksi uap yang berhubungan langsung dengan gas panas. Untuk kapasitas rendah mencapai 2 m2 untuk kapasitas besar mencapai 2000 m 2 5. Produksi uap spesifik adalah produksi uap tiap jam tiap m2 dari luas panas penguapan untuk kapasitas kecil 10 kg/ jam m 2 dan kapasitas besar 60 Kg/ jam m2. 6. Randemen termis dari boiler adalah perbandingan antara jumlah kalor yang diserap oleh boiler untuk penguapan dengan jumlah kalor yang diberiknan bahan bakar/jam.
2.8.
Persiapan Pengoperasian Boiler Dalam persiapan pengoperasian boiler yang perlu dilakukan adalah sebagai berikut : 1. Pemeriksaan air yang ada di tandon Pemeriksaan air yang ada di dalam tandon perlu dilakukan karena supply air dalam boiler berasal dari air yang ada di dalam tandon. Untuk di PPNS menggunakan tandon atas sehingga air yang akan masuk kedalam boiler dapat mengalir secara gravitasi ke dalam boiler. Dan dapat terus menyuplay air ke dalam boiler saat level air dalam boiler menunjukkan minimnya iar di dalam sehingga daoat menghindari kerusakan boiler ataupun meledaknya boiler. 2. Pemeriksaan air di Feed Water Tank
Pemeriksaan ini perlu dilakukan untuk mengetahui persedian air yang ada di dalam FWT. 3. Pemeriksaan air yang ada di dalam boiler lewat Sight Glass 4. Pemeriksaan Bahan bakar 5. Pemeriksaan Listrik (Power Supply) 6. Pengaturan Valve 7. Start Dalam proses pengoperasian boiler yang juga harus diperhatikan adalah kualitas air yang akan digunakan sebagai feed water ke dalam boiler. Karena air yang akan digunakan dalam boiler apabila tidak diolah terlebih dahulu dapat menyebabkan korosi pada boiler. Dan hal ini dapat menyebabkan turunnya performance (efisiensi) boiler. Korosi ini timbul akibat bereaksinya H2O dengan FeC yang membentuk CO yang dapat menimbulkan korosi. Korosi ini juga dapat menyebabkan penipisan logam baik pada boiler ataupun saluran-saluran yang ada sehingga sangat berbahaya sekali jika itu terjadi karena dapat menyebabkan hal-hal yang tidak diinginkan seperti peledakan ataupun kebakaran dan lain sebagainya.
2.9.
Proses Pengolahan Air Feed Water Proses pengolahan (Treatment) air yang akan di gunakan sebagai feed water adalah sebagai berikut, air PDAM dari tandon atas turun secara gravitasi dan masuk kedalam Feed Water Tank (FWT) ketika V a dibuka. Tetapi terlebih dahulu air PDAM tersebut masuk kedalam Softener. Softener ini berfungsi untuk melunakkan air bahan baku bolier. Setelah itu air tersebut akan mengalir masuk kedalam Feed Water Tank (FWT). Air bahan baku boiler yang ada di dalam FWT harus ditreatment lagi untuk menghilangkan mineral-mineralnya dan oksigen yang terkandung, yaitu dengan menambahkan larutan Dosage atau larutan Housemen dengan cara di-injectsikan. Baru setelah FWP diaktifkan dan Vb dan Vc dibuka maka air bahan baku boiler yang telah ditreatment yang berada di FWT dapat dialirkan masuk kedalam boiler.
Ada juga beberapa sistem treatment air bahan baku boiler yang menggunakan Demin. Demin atau Demineralisasi digunakan untuk menghilangkan mineral-mineral yang ada di dalam boiler, yaitu dengan menggunakan Resin (pasir kering), Anion yang berupa (NaOH), Kation yang berupa (HCl) dan penggunaan Mixbed. Yang digunakan sebagai parameter air bahan baku boiler untuk menghindari korosi atau untuk meningkatkan performance boiler, yaitu dengan :
2.10.
pH
Hardness
Conductivity
Kandungan Clorate (Cl)
Kandungan Silica, dll
Pemeliharaan Boiler Boiler yang berperan dalam proses pengubahan air menjadi uap memerlukan perlakuan dan perawatan khusus. Masalah yang timbul pada boiler umumnya disebabkan oleh perlakuan air umpan boiler yang tidak memenuhi persyaratan. Untuk perawatan dan pemeliharaan boiler dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut : 1. Proses Commisioning awal Proses persiapan awal yang dilakukan baik terhadap boiler yang baru ataupun boiler yang sudah lama adalah suatu pemeriksaan utama yang terdiri dari proses penghilangan kerak ataupun material asing pada boiler setelah uji hidrostatik dan pemeriksaan pada kebocoran boiler. Ketel dioperasikan dengan cara pendidihan yang menggunakan larutan alkali untuk menghilangkan material-material yang mengandung minyak dan deposit-deposit yang lain. Selama pendidihan, boiler dioperasikan pada tekanan rendah yang dijaga setengah dari tekanan penuh. Waktu pendidihan lebih kurang 24 jam. Untuk boiler tekanan tinggi pembersihan secara kmia dengan mengurangi zat-zat dilakukan untuk menghilangkan kerak. Setelah
pendidihan atau pembersihan secara asam (acid cleaning) boiler dikosongkan, diisi kembali dan dicuci dengan air segar. Boiler kemudian siap untuk beroperasi pada tekanan uap optimal dan menggunakan tombol pengaman.
2. Operasi pada keadaan normal dan emergency (darurat) Pengoperasian pada keadaan normal dilakukan oleh pabrikpabrik ketel yang memerlukan pemeliharaan dan kondisi air ketel yang baik untuk mencegah timbulnya kerak atau korosi. Untuk memeriksa secara benar/baik perlu diperhatikan uap dan temperature uap yang dihasilkan serta menjaga kebersihan gas. Jangka waktu untuk memulai dan untuk pendinginan boiler setelah dimatikan, ditetapkan dalam petunjuk manual ketel dan harus diikuti/ dipatuhi dengan baik. Pengoperasian pada keadaan darurat, merupakan hal yang penting untuk diperhatikan. Keadaan ini dapat berupa kesalahan pada sediaan air umpan atau sediaan bahan bakar. Kehilangan udara atau kesalahan pada api pembakaran. Unit boiler yang modern dilengkapi dengan kunci pengaman yang otomatis untuk aliran sediaan bahan bakar dan pada saat ketel berhenti beroperasi., jika terjadi keadaan yang membahayakan.
3. Pengawasan dan perawatan Pembersihan eksternal sering dilakukan dengan penyiaktan dan pengaliran gas atau dengan air mengalir. Pembersihan internal dengan air dan uap dilakukan dengan cara manual jika mungkn dan dapat juga dengan menggunakan pembersih kimia secara otomatis untuk ketel yang modern pada unit boiler terutama pada bagian ketel yang tidak semuannya dapat dijangkau oleh tangan. Pembersihan
secara
kimia
harus
dilakukan
dibawah
pengawasan supervisor. Kebanyakan asam hidroklorik digunakan bersama-sama dengan zat kimia untuk menghilangkan kerak-kerak
yang keras. Pembersihan asam jika dibuat oleh orang yang tidak kompeten dapat menyebabkan kelebihan zat-zat kimai pada boiler. Setelah pencucian dengan asam, dinetralkan dengan larutan alkali dan terakhir kali boiler dioperasikan pada pemanasan tekanan rendah dengan larutan inert. Pada saat ketel dihentikan uttuk periode yang lama sekitar 1 atau 2 bulan. Metode storage kering dianjurkan untuk melindungi boiler dari serangan korosi. Ini memerlukan pembersihan dan pengeringan yang seksama terhadap boiler dan penutup semua lubang juga menghilangkan air dan udara diruangan boiler dan alat-alat pengukur tekanan. Penampang material penyerap air ditempatkan untuk membersihkan kelembapan yang rendah. (Pedoman Efisiensi Energi
untuk
Industri
di
Asia
www.energyefficiencyasia.org/2010/01/20/)
2.11.
Keamanan Boiler Secara historis, boiler adalah sumber cedera serius dan kerusakan properti karena prinsip teknik kurang dipahami. Kerang logam tipis dan rapuh bisa pecah, sementara jahitannya buruk dilas dikeling atau bisa membuka, mengarah ke letusan kekerasan terhadap uap bertekanan. Ketika air diubah menjadi uap mengembang ke lebih dari 1.000 kali volume awalnya dan bergerak ke bawah pipa uap pada lebih dari 100 kilometer per jam. Karena uap ini merupakan cara terbaik untuk memindahkan energi dan panas di sekitar situs dari boiler sentral untuk tempat yang membutuhkan, tapi tanpa pengobatan air umpan boiler yang tepat, tanaman uap penggalangan akan menderita pembentukan kerak dan korosi. Palingpaling, ini meningkatkan biaya energi dan dapat menyebabkan uap berkualitas buruk, efisiensi berkurang, kehidupan tanaman lebih pendek dan operasi tidak dapat diandalkan. Paling buruk, dapat memicu terjadinya kerusakan fatal dan korban jiwa. Tabung boiler Collapsed atau copot juga bisa menyemprotkan mendidih-panas uap dan asap keluar dari asupan udara dan saluran menembak, melukai petugas pemadam kebakaran yang memuat
batubara ke dalam api ruang. Boiler sangat besar menyediakan ratusan tenaga kuda untuk mengoperasikan pabrik berpotensi dapat menghancurkan seluruh bangunan.
BAB III METODOLOGI PRAKTIKUM
3.1.
Alat Dan Bahan Alat yang digunakan adalah sebagai berikut : a.
Boiler Unit
b.
Gloves
c.
Lap / Kain Pembersih
Bahan yang digunakan adalah sebagai berikut :
3.2.
a.
Air PDAM
b.
Bahan Bakar (Solar)
c.
Larutan Softener (NaCl)
d.
Larutan Dosage (Housemen)
Prosedur Kerja
Start Up Boiler Prosedur start up boiler adalah: 1
Dilakukan pemeriksaan air yang ada di dalam boiler lewat sight glass. Jika sight glass menunjukkan boiler dalam low level maka iar dapat disuplaykan kedalam boiler.
2
Dilakukan pemeriksaan air yang ada di dalam Feed Water Tank
3
Dilakukan pemeriksaan air yang ada di dalam tandon air. Perlu dilakukan dikarenakan air yang ada di dalam tandon merupakan bahan baku utama boiler. Jika habis maka kran dan pompa air dapat dibuka sehingga air PDAM dapat disuplaykan ke dalam
4
tandon air. Dilakukan pemeriksaan Bahan Bakar. Jika bahan bakar habis maka bahan bakar dapat segera diisikan ke dalam Fuel Tank sebelum boiler dioperasikan.
5
Dilakukan pemeriksaan Supplay Listrik. Dipastikan bahwa supplay Listrik tidak ada gangguan atau cukup untuk digunakan.
6
Valve-valve yang ada di atur. Yaitu dengan dibukanya valve saluran air yang akan dialirkan kedalam softener dan boiler. Tidak hanya itu saja valve bahan bakar jaga harus dibuka. Main Steam Valve dan Blow Down Valve ditutup, baru setelah dilakukan starting boiler Blow Down Valve dan Main Steam Valve dapat di buka.
7
Starting Boiler dapat dimulai.
8
Dicatat waktu start up boiler
9
Dicatat First water consumption
10
Dicatat temperature dan pressure tiap 10 menit sekali
11
Dicatat gas buang (flue) yang dihasilkan.
Shut Down Boiler Prosedur shut down boiler adalah: 1.
Switch Off Boiler ditekan
2.
Katub
uap
buang
dibuka
secara
perlahan-lahan
untuk
menghindari Steam Hummer. (Bergeraknya atau bergetarnya pipa-pipa yang dilewati uap karena tekanan yang besar) 3.
Ditunggu hingga tekanan dalam boiler = 0
4.
Main
Steam
Valve dibuka secara perlahan-lahan
menghindari terjadinya steam hummer. 5.
Dicatat waktu Shut Down Boiler
6.
Dicatat Last water consumption
7.
Dicatat Fuel Consumption
untuk
3.3.
RANGKAIAN PERCOBAAN / GAMBAR KERJA
Gambar 3.1 Rangkaian Percobaan / Gambar Kerja
Gambar 3.2 Rangkaian Pengoprasian Boiler
Gambar 3.3 Rangkaian Percobaan / Gambar Kerja
3.4.
Prosedur Keselamatan Dalam boiler tekanan maksimumnya adalah 10 bar jika hal ini tercapai akan berfungsi beberapa keselamatan antara lain :
Burner mati secara otomatis.
”Double Safety Valve ” akan menyemburkan uap yang bertekanan lebih besar dari 10 bar.
Diatas burner terdapat penngamanan berupa tali yang dihubungakan dengan kawat baja , yang jika tekanan melebihi tekanan maksimum akan terbakar dan terputus , yang selanjutnya akan menutup bahan bakar ke Burner dan tentunya burner akan mati.
BAB IV ANALISA dan PEMBAHASAN 4.1.
Pembahasan Dari hasil percobaan didapatkan adanya data yang fluktuatif mengenai temperature udara yang diambil tiap menitnya, yaitu antara 32oC – 37 oC. Fluktuasi ini terjadi dikarenakan adanya panas yang dihasilkan oleh boiler sehingga berpengaruh terhadap suhu udara luar. Fluktuasi suhu udara ini sangat kecil sekali sehingga tidak begitu berpengaruh terhadap efisiensi dari boiler. Dari hasil perhitungan, didapatkan bahwa efisiensi boiler adalah 42,237 %. Besar atau kecilnya efisiensi yang dimiliki oleh suatu boiler
dipengaruhi oleh beberapa faktor. Secara teoritis, faktor-faktor tersebut dapat diketahui dari rumus yang digunakan dalam perhitungan efisiensi boiler. Faktor-faktor tersebut adalah Mass Feed Water Flow Rate (Mw) yang mana semakin besar M w yang digunakan oleh Boiler saat pengoperasiannya maka akan semakin besar efisiensi yang dihasilkan oleh boiler. Mass Feed Water Flow Rate (M w) sendiri dipengaruhi oleh banyaknya air yang terkonsumsi saat pengoperasian boiler tiap jamnya. Yang mana semakin besar konsumsi air yang digunakan tiap jamnya maka akan semakin besar pula (M w) dari boiler dan itu berarti akan semakin besar pula efisiensi dari boiler itu sendiri. Mass Fuel Flow Rate (M f) juga berpengaruh terhadap efisiensi dari boiler itu sendiri. Karena (Mf) berbanding terbalik maka semakin besar (M f) maka semakin kecil efisiensi yang dimiliki oleh boiler. (M f) sendiri dipengaruhi oleh debit bahan bakar atau bnyaknya konsumsi bahan bakar tiap jamnya dan massa jenis dari bahan bakar yang digunakan. Karena baik debit bahan bakar maupun massa jenis dari bahan bakar yang digunakan berbanding lurus dengan (Mf) maka semakin besar debit bahan bakar dan semakin besar massa jenis dari bahan bakar yang digunakan maka akan semakin besar pula (M f) dan ini berarti efisiensi boiler akan semakin kecil.
Selain itu faktor dari entalphi uap (h g) dan air (hf) juga berpengaruh dalam menentukan besar kecilnya efisiensi dari boiler. Yang mana semakin besar perbandingan antara (hg) dan (hf) yang mana apabila (h g) semakin besar pula maka akan semakin besar pula efisiensi dari Boiler. Hal itu dikarenakan besarnya nilai pengurangan antara (h g) dengan (hf) berbanding lurus dengan efisiensi boiler. Faktor yang juga menentukan besarnya nilai efisiensi yang dimiliki oleh boiler adalah besarnya nilai kalor dari bahan bakar yang digunakan, yang mana semakin besar nilai kalor dari bahan bakar yang digunakan semakin besar maka akan semakin kecil efisiensi yang dihasilkan oleh boiler. Hal itu dikarenakan besarnya nilai kalor bahan bakra yang digunakan berbanding terbalik dengan efisiensi boiler. Dari beberapa macam faktor dari segi teoritis yang mempengaruhi efisiensi boiler dapat dianalisa lebih lanjut untuk mengetahui faktor-faktor apa saja yang dapat menentukan efisiensi boiler. Jika dilihat dari segi teoritis diketahui ada faktor Mass Fuel Flow Rate (Mf) dan Mass Feed Water Flow Rate (Mw) maka pada dasarnya dapat diketahui bahwa semakin besar konsumsi bahan bakar yang digunakan untuk menguapkan sejumlah air tertentu dalam waktu tertentu dan suhu tertentu maka dapat menunjukkan kurang baiknya efisiensi dari boiler itu sendiri. Dari sini dapat diketahui bahwa efisiensi boiler dipengaruhi oleh kualitas air, bahan bakar, dan performance fisik dari boiler itu sendiri. Kualitas air (feed water) yang digunakan tergantung dari treatment yang digunakan yang mana semakin baik treatment yang digunakan maka akan semakin baik pula kualitas air yang digunakan sebagai feed water. Dengan kualitas feed water yang baik berarti feed water yang digunakan memiliki nilai kekerasan yang rendah (lebih soft) serta tidak mengandung mineral-mineral atau kotoran lain yang dapat menurunkan performance dari boiler. Selain itu juga memiliki pH netral (mendekati = 7) untuk mencegah terjadinya korosi pada boiler karena pH yang asam ataupun basa. Ini berarti dengan kualitas feed water yang baik berarti bahwa feed water yang digunakan akan lebih mudah diuapkan sehingga tidak membutuhkan konsumsi bahan bakar yang lebih besar untuk menguapkan sejumlah air
pada waktu tertentu dan suhu tertentu. Karena dengan hal ini bisa menurunkan konsumsi bahan bakar maka berarti dapat menurunkan (M f) yang digunakan. Karena (Mf) berbanding terbalik dengan besarnya efisiensi boiler ini berarti dengan turunnya nilai (M f) maka akan semakin besar efisiensi yang dimiliki oleh boiler. Selain itu juga faktor bahan bakar yang mempengaruhi efisiensi dari boiler itu sendiri adalah titik bakar dari bahan bakar yang digunakan. Karena semakin tinggi titik bakar dari suatu bahan bakar maka berarti bahan bakar tersebut memiliki kemampuan yang baik untuk menguapkan air dengan waktu yang relative lebih cepat sehingga bahan bakar yang digunakan untuk menguapkan air dalam jumlah tertentu pada suhu dan waktu tertentu adalah semakin sedikit dan ini dapat memperbesar efisiensi yang dimiliki oleh boiler. Selain itu juga harus dilihat nilai kalor dari bahan bakar tersebut karena apabila perbandingan antara kemampuan bahan bakar untuk menguapkan air pada waktu, jumlah dan suhu tertentu dengan nilai kalor bahan bakar tersebut adalah semakin besar. Dalam artian dengan menggunakan bahan bakar dengan titik bakar yang lebih tinggi beberapa tingkat dari sebelumnya justru dapat menaikkan nilai kalor bahan bakar tersebut beberapa kali maka ini justru dapat menurunkan efisiensi dari boiler itu sendiri. Oleh karena itu penggunaan jenis bahan bakar juga mempengaruhi efisiensi dari boiler itu sendiri. Sedangkan faktor yang juga penting dalam penentuan efisiensi dari boiler adalah performa fisik dari boiler tersebut. Maksudnya bahan yang digunakan untuk membuat boiler adalah bahan yang mudah menghantarkan panas tetapi memenuhi syarat-syarat kemanannya. Jika dilihat lebih jauh lagi maka faktor maintenance juga mempengaruhi efisiensi dari boiler yang mana jika boiler tidak dibersihkan pada jangka waktu tertentu maka akan banyak terdapat kerak-kerak yang menempel pada dinding boiler. Kerakkerak yang menempel pada dinding boiler (pipa apinya ataupun pipa airnya) akan menghambat penghantaran panas. Sehingga untuk menguapkan air dalam jumlah dan waktu tertentu dibutuhkan konsumsi bahan bakar yang
lebih banyak dan hal ini berarti semakin menurunkan efisiensi dari boiler itu sendiri.
BAB V PENUTUP
5.1.
Kesimpulan Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan bahwa boiler adalah pesawat yang berfungsi untuk menghasilkan uap. Dengan kata lain adalah boiler merupakan bagian dari pesawat uap. Uap yang dihasilkan dari boiler masih bersifat jenuh atau Saturated Steam. Sehingga sebelum melakukan pengoperasian sebaiknya melakukan pengecekan terhadap
safety equipment yang ada untuk melindungi boiler terhadap bahaya tekanan tinggi yang dihasilkan ketika pengoperasian boiler.
DAFTAR PUSTAKA G.Cusson Ltd. “Kalorimeter Instructioanal Manual Hand Book” England 1 December 1986, 2 march 1987. Maridjo “Petunjuk Praktikum Mesin Konversi” Penerbit Pusat Pengembangan Pendidikan Politeknik, Bandung 1995. M.J. Djokosetyadjo “Ketel Uap” PT Pradnya Paramita, Jakarta 1999.
KALORIMETER BAB I PENDAHULUAN 1.3. Latar Belakang
Saat ini banyak sekali industri yang menggunakan boiler. Boiler-boiler tersebut menggunakan bahan bakar untuk menghasilkan energi yang kemudian digunakan untuk memanaskan air dan mengubah fase air menjadi uap air. Untuk memisahkan kandungan air dalam uap tersebut maka digunakan alat yang bernama kalorimeter. Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor atau energi panas. Pertukaran energi kalor merupakan dasar teknik yang dikenal dengan nama kalorimetri, yang merupakan pengukuran kuantitatif dari pertukaran kalor. Kalor merupakan energi yang ditransfer dari suatu benda ke benda yang lain karena adanya perbedaan temperatur.Ketika dua buah benda yang mempunyai temperatur yang berbeda diletakan saling bersentuhan,kalor akan mengalir seketika dari yang panas ke yang dingin.Aliran kalor yang seketika itu selalu dalam arah yang cenderung menyamakan temperatur.Jika kedua benda tersebut disentuhkan cukup lama sehingga temperatur keduanya sama,keduanya dikatakan dalam keadaan ketimbangan termal,dan tidak ada lagi kalor yang mengalir di antarnya. Pada praktikum ini kita diajarkan untuk mengerti, memahami dan sekaligus mengaplikasikan kalorimeter yang terdapat pada boiler di PPNS. Hal tersebut sangat berguna bagi kita, sebagai ilmu tambahan untuk bekal ke dunia kerja nantinya.
1.4. Tujuan
Tujuan Instruksional Umum :
a.
Mahasiswa akan dapat mengoprasikan/mendemonstrasikan dengan benar pengoprasian : Boiler, Kalorimeter, Steam Engine, Super Heater, dan Steam
Turbine.
b.
Mahasiswa
akan
dapat
mengukur,
menghitung,
menganalisa
performance/karakteristik dari : boiler, calorimeter, steam engine, super
heater, dan steam turbine.
Tujuan Instruksional Khusus :
e.
Mahasiswa dapat mengetahui dan menyebutkan bagian-bagian dari Boiler
f.
Mahasiswa dapat mengetahui persiapan-persiapan yang harus dilakukan sebelum melakukan Start-Up Boiler.
g.
Mahasiswa dapat mengoperasikan Boiler
h.
Mahasiswa dapat menggunakan pemakaian alat-alat antara lain laju aliran bahan bakar, thermometer atau thermocouple untuk mengukur temperatur udara, temperatur feed water, temperatur pembakaran, temperatur Flue atau gas buang, temperatur uap.
BAB II DASAR TEORI 2.1 Pengertian
Kombinasi pemisahan dan penyeratan kalorimeter digunakan untuk menentukan kualitas uap (tingkat kekeringan uap). Pemisah kalorimeter merupakan alat untuk memisahkan kandungan air dari uap melalui proses mekanis. Proses mekanis tersebut adalah sebagai berikut : 1. Uap basah yang masih mengandung air dilewatkan pada pemisah kalorimeter, karena perapatan air lebih besar dari uap, maka air akan cenderung terlempar dari uap. Air ini dikumpulkan dan jumlahnya dapat diukur. 2. Sedang uap yang relative tidak mengadung air dialirkan ke throttling calorimeter, sehingga tekanannya turun tekanan setelah throttling menjadi sedikit dibawah temperatur atmosfer. Ini menyebabkan uap menjadi kering. Dengan pengukuran temperatur dan tekanan akhir uap, maka tingkat kekeringan uap dapat dihitung. Karena jenis kalorimeter tersebut mempunyai keterbatasan, maka digunakan kombinasi pemisah dan throttling kalorimeter. a. Dryness fraction (kualitas uap)
Dryness fraction dari uap didefinisikan sebagai jumlah uap kering yang terdapat didalam campuran uap basah.
Dryness Fraction =
jumlah uap ker ing Jumlah uap ker ing air
b. Sparating Kalorimeter Disini terjadi proses mekanika dimana pemasukan uap kalorimeter dibuat mengalir secara seri terhadap sudut tumpul sehingga momen inersia dari air menyebabkan mereka terpisah dari alirannya. Wt
Xs = Wt Ws
Dimana : Wt = Berat dari uap kering yang diisikan ke dalam kalorimeter Ws = Berat air yang dipisahkan didalam kalorimeter dalam waktu yang sama
Xs = Dryness fraction yang diukur melalui kalorimeter sparasi. c. Trottling Kalorimeter ( kalorimeter penghambat )
Trottling kalorimeter terdiri dari aliran fluida melalui sebuah prifice penghambat dari tekanan lebih tinggi P1 ke tekanan lebih rendah P 2. Dari persamaan energi kondisi steady dapat ditunjukkan bahwa penghambat adiabatik (adiabatik trottling) adalah proses entalphi konstan. Enthalpi uap basah sebelum trottling : H1 = hf1 + xt. hfg1 Enthalpi uap basah setelah trottling : H2 = hg2 + cp.(t2 – ts2) Proses enthalpi konstan : H1 = H2 hf1 + hfg1 = hg2+ cp (t2 - ts2) xt = {hg2 + cp (t2 - ts2) – hf1 } / hfg1 dimana : hf1
= Panas sensibel kondisi 1, dengan tekanan P
1
xt
= Dryness fraction pada kondisi trottling kalorimeter
hfg1
= Panas laten kondisi 1, dengan tekanan P 1
hg2
= Enta\halpi dari uap dengan tekanan P 2, (kJ/kg)
cp
= Panas spesifik pada tekanan kostan, (kJ/ kg. K)
t2
= Suhu uap pada trottling kalorimeter, (K)
ts2
= Suhu uap jenuh pada tekanan P2, (K)
d. Kombinasi Sparating dan trottling Jika W = berat air dalam uap yang meninggalkan separating kalorimeter dan masuk ke dalam trottling kalorimeter. Kemudian dengan definisi dryness fraction : Xt = (Wt – W)/W dan W = W1 (1-xt) Tetapi sparating kalorimeter telah memisahkan air seberat Ws, sehingga berat total air dalam uap basah (Ws + Wt) adalah Ws + W
Gambar 2.1 Skema Kalorimetri
2.2.
Rumus 1.
Tingkat Kekeringan Uap
Tingkat kekeringanuap atau biasa disebut fraksi uap adalah banyaknya uap kering yang ada dalam campura uap basah. Fraksi kekeringan =
2.
Pemisahan Calori
banyaknyauap ker ing banyaknyauap ker ing kandunganair
meter
Didalam kondisi yang sebenarnya tidak semua air dapat dipisahkan dari uap yang masuk kedalam kalorimeter. Jika berat uap kering yang keluar dari kalorimeter = Wt dan berat air yang dipisahkan dalam kalorimeter pada waktu yang sama = Ws, maka fraksi uap yang diukur melalui pemisah kalorimeter ini ( Xs ) adalah : Xs =
3.
Wt Wt
Ws
Penyeratan Ca lor im eter
Memberikan aliran suatu fluida melalui throttling orifice dari tekanan tinggi P1 ke tekanan rendah P2. dari persamaan energi aliran
tunak ( steady flow ) dapat ditunjukkan bahwa proses yang terjadi adalah penyeratan adiabatais, yaitu proses adiabatic entalpi tetap. Uap basah sebelum penyeratan akan
menjadi uap kering pada tekanan
rendah setelah penyeratan.
Entalpi uap basah sebelum penyeratan : H1 = hfl + Xt. hfg Entalpi uap basah setelah penyeratan : H2 = hg2 + Cp (t2 – ts2) Karena : H1 = H2 Hfl + X1 hfg = hg2 + Cp (t 2 – ts2) Maka : Xt =
hg 2 Cp(t 2 ts 2) hfl hfgl
Dimana :
hfl
: panas densibel bergantung tekanan P1
Xt
: fraksi kekeringan padathrottling calorimeter cerat
hfgl
: panas laten tergantung tekanan P1
Cp
: panas jenis pada tekanan tetap
T2
: temperature uap pada throttling calorimeter cerat
Ts2
: temperature uap saturasi tergantung kepada tekanan P 2
4.
Kombinasi Pemisah dan Penyeratan
Jika W = berat air dalam uap meninggalkan pemisah kalorometer dan masuk penyeratan kalorimeter cerat, maka sasuai definisi singkat. Xt
=
Wt
w
Wt
dan W Wt (t - Xt)
Tetapi kalorimeter pemisah telah memisahkan air sebesar Ws, oleh karena itu total berat air ada;ah ( Ws = w ) didalam uap basah Ws + Wt. sesuai definisi fraksi uap : X
=
= = =
(Ws Wt) (Ws w) (Ws Wt) Wt
w
Ws Wt Wt
Wt
Wt
atau,
tetapi w = Wt (1 - Xt)
(1 Xt )
Ws
WtXt Wt
Ws
Wt
=
Wt
Ws
Xt
Fraksi kekeringan sesungguhnya (actual) adalah : X
2.3.
= Xs x Xt
Perhitungan
Dalam perhitungan diperlukan tabel uap air untuk menentukan nilai persamaan berikut : Xs
=
Wt Ws Wt
Sehingga Xt dapat dicari :
Xt =
hg 2 Cp(t 2 ts 2) hfl hfgl
BAB III METODOLOGI PRAKTIKUM
3.1
Alat Dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan adalah sebagai berikut: 1.
Seperangkat ketel uap
2.
Pipa uap utama
3.
Pemisah dan throttle calorimeter
4.
Thermometer
5.
Manometer jenis bourdon dan pipa U
6.
Tabel uap
3.2
Prosedur Kerja
1.
Menstart aliran air pendingin melalui kondensor.
2.
Meletakkan penampung air kondensat dibawah outlet kondensat.
3.
Membuka katup uap dan mengalirkan uap melalui kalorimeter untuk pemanasan sistem.
4.
Memeriksa permukaan kondensat sparasi naik sampai cairan itu dapat dilihat dalam pipa kondensat kalorimeter.
5.
Membuang kondensat utama dalam penampung kondensat.
6.
Mengukur dan mencatat permukaan awal cairan dalam sparating kalorimeter, harga awal dari permukaan kondensat dalam penampung kondensat, tekanan uap suply, tekanan uap keluar, tekanan atmosfer, suhu uap suply dan suhu uap dalam trottling kalorimeter.
7.
Mengukur hal tersebut sebanyak lima kali dalam interval waktu yang sama.
8.
Mematikan aliran uap supply dengan katup uap.
9.
Mendinginkan peralatan dan mematikan air pendingin kondensor.
10. Drain kalorimeter Sparasi.
3.3 Rangkaian Percobaan / Gambar Kerja
Nama – nama bagian rangkaian diatas :
1. Meter Tekanan 2. Katup Pipa masuk 3. Pengindera Temperatur 4. Pipa Kaca 5. Meter Temperatur
6. Throttling 7. Meter Tekanan 8. Penginderaan 9. Pendinginan
BAB IV ANALISA dan PEMBAHASAN 4.1.
Analisa
Berdasarkan praktikum yang dilakukan maka dapat dianalisa bahwa semakin tinggi tekanan uap yang masuk, maka suhu uap semakin tinggi pula. Suhu uap akan semakin menurun setelah dilakukan throttling. Semakin tinggi tekanan uap yang masuk, maka jumlah air kondensat akan semakin tinggi pula.
4.2.
Pembahasan
Uap bertekanan yang disuplai dari boiler ke kalorimeter kemudian diukur. Pada kalorimeter terdapat separator untuk menampung uap basah dan throtling untuk menampung uap kering. Dimana pada keduanya dipasang pengindera (detektor) temperatur yang kemudian diinterlock dengan temperatur meter untuk mengetahui suhunya. Pada throtling terdapat sistem air pendingin ( cooling) yang digunakan untuk mengkondensasikan uap. Kemudian pengukuran dimulai dengan membuka valve dari steam supply ke kalorimeter selama waktu yang ditentukan yaitu 5 menit. Kemudian suhu dari uap yang masuk ke separator dan uap yang masuk ke throtling dicatat. Selain itu tekanan uap pada pipa utama juga dicatat. Setelah 5 menit uap di suplai ke kalorimeter, valve ditutup dan ditunggu sampai tekanan uap mencapai 0 bar atau mendekati 0 bar. Ini untuk memberikan waktu kepada uap untuk berkondensasi sehingga dapat diukur jumlah air condensatenya. Setelah mecapai 0 bar, valve untuk mengalirkan air kondensasi dari separator dibuka dan kemudian air kondensasinya ditampung dan diukur. Selain itu air kondensasi yang berasal dari throtling juga diukur. Ternyata jumlah air condensate dari separator lebih sedikit dibandingkan air condensate pada throtling. Ini dikarenakan pada throtling menggunakan sistem cooling water untuk mempercepat kondensasi dari uap yang masuk sehingga jumlah air condensatenya lebih banyak.
BAB V PENUTUP
5.1.
Kesimpulan
Berdasarkan hasil percobaan yang telah kami lakukan, maka dapat disimpulkan bahwa: 1. Uap yang dihasilkan dari boiler dapat dikondensasikan menggunakan kalorimeter sehingga dapat diketahui tingkat kekeringan uap dan kualitas uap. 2. Dapat mengetahui kualitas uap dan kadar air yang terkandung dalam uap tersebut. 3. Dengan menggunakan calorimeter suhu dari uap yang keluar dari boiler dapat diketahui sehingga dapat diperhitungkan tindakan safety apa saja yang harus dilakukan ketika akan mengoperasikan calorimeter.
DAFTAR PUSTAKA
G.Cussons Ltd. 1986. Boiler, Instructional manual Hand Book. England 1 December 1986, 2 march 1987. M.J Djokosetyardjo. 1999. Ketel Uap. Jakarta : PT Pradnya Paramita. Mardjo. 1995. Petunjuk Praktikum Mesin Konversi . Bandung : Penerbit Pusat Pembangan Pendidikan Politeknik
STEAM TURBINE BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pada umumnya turbin uap dioperasikan secara kontiniu dalam jangka waktu yang lama. Masalah-masalah pada turbin uap yang akan berujung pada berkurangnya efisiensi dan performansi harus bisa dideteksi
dan dimonitor selama beroperasi. Performansi dari turbin uap dipengaruhi berbagai faktor termasuk komponen-komponen dari turbin uap dan sistem kontrol/instrumentasi yang bekerja selama beroperasi. B. Tujuan Percobaan
1. Dapat mengoperasikan turbin uap. 2. Mengetahui fungsi atau turbin uap dan prinsip kerjanya. 3. Membuat daftar simbol parameter-parameter yang digunakan dalam satuan SI. 4. Melaksanakan kalibrasi beban torsi yang diberikan. 5. Pada putaran turbin konstan dan pemilihan jumlah nossel ukur tekanan temperature uap, torsi, temperatur kondensor, laju aliran kondensat, temperatur air pendingin masuk dan keluar dan laju aliran air pendingin. 6. Menghitung konsumsi uap, penyerapan panas, panas perpindahan pada air pendingin, kerja poros, efisiensi dan kerugian radiasi. 7. Menggambar karakteristik-karakteristik : kerja listrik, kerja poros, konsumsi uap, konsumsi uap spesifik, dan efisiensi thermal dengan tekanan inlet, nossel sebagai variabel. 8. Menggambar diagram panas sitem turbin uap. 9. Menggambar drop tekanan kedalam diagram Moller atau diagram entalpi-entropi. 10. Melaksanakan deail perhitungan. 11. Membuat laporan percobaan performansi turbin uap.
BAB II DASAR TEORI A. Pengertian Turbin Uap
Turbin Uap adalah salah satu komponen dasar dalam pembangkit listrik tenaga uap. Dimana komponen utama dari sistem tersebut yaitu: Ketel, kondensor, pompa air ketel, dan turbin itu sendiri. Uap yang berfungsi sebagai fliuda kerja dihasilkan oleh ketel uap, yaitu suatu alat yang berfungsi untuk mengubah air menjadi uap.
Siklus ideal yang terjadi didalam turbin adalah siklus Rankine : Air pada siklus 1 dipompakan, kondisinya adalah isentropik s1=s2 masuk ke boiler dengan tekanan yang sama dengan tekanan di kondenser tetapi boiler menyerap panas sedangkan kondenser melepaskan panas, kemudian dari boiler masuk ke turbin dengan kondisi super panas h 3=h4 dan keluaran dari turbin berbentuk uap jenuh dimana laju aliran massa yang masuk ke turbin sama dengan laju aliran massa keluar dari turbin, ini dapat digambarkan dengan menggunakan diagram Ts berikut:
Menurut Hukum pertama Thermodinamika, kerja yang dihasilkan oleh suatu proses siklus adalah sama dengan Jumlah Perpindahan Kalor pada fluida
kerja selama proses siklus tersebut berrlangsung. Jadi untuk proses Siklus 1 - 2- 2’ - 3 -3’ – 4 – 1 Dengan rumus: W=
T dS
W = Kerja per satuan berat fluida kerja. Ds = Luas 1 – 2 – 2 – 2’ – 3 – 4 – 1 pada diagram ( T-s) Dalam kenyataan Siklus sistem Turbin Uap menyimpang dari Siklus Ideal (Siklus Rankine) antara lain karena faktor tersebut dibawah ini : 1. Kerugian dalam pipa atau saluran fluida kerja, misalnya kerugian gesekan dan kerugian kalor ke atmosfer di sekitarnya. 2. Kerugian tekanan dalam ketel uap. 3. Kerugian energi didalam turbin uap karena adanya gesekan pada fluida kerja dan bagian-bagian dari turbin.
B. Klasifikasi Turbin Uap.
Turbin Uap dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kategori yang berbeda berdasarkan pada konstruksinya, prinsip kerjanya dan menurut proses penurunan tekanan uap sebagai berikut : Klasifikasi Turbin berdasarkan Prinsip Kerjanya. 1. Turbin Impulse Turbin Impuls atau turbin tahapan implus adalah turbin sederhana berrotor satu atau banyak (gabungan) yang mempunyai sudu-sudu pada rotor itu. Sudu biasanya simetris dan mempunyai sudut masuk dan sudut keluar.
-
Turbin satu tahap.
Turbin impuls gabungan.
Turbin impuls gabungan kecepatan
Proses pengembangan uap / penurunan tekanan seluruhnya terjadi pada sudu diam / nossel.
-
Akibat tekanan dalam turbin sama sehingga disebut Tekanan Rata.
2. Turbin Reaksi Turbin reaksi mempunyai tiga tahap, yaitu masingmasingnya terdiri dari baris sudu tetap dan dua baris sudu gerak. Sudu bergerak turbin reaksi dapat dibedakan dengan mudah dari sudu impuls karena tidak simetris, karena berfungsi sebagai nossel bentuknya sama dengan sudu tetap walaupun arahnya lengkungnya berlawanan. Ciri-ciri turbin ini adalah :
-
Penurunan tekanan uap sebagian terjadi di nosel dan sudu gerak.
-
Adanya perbedaan tekanan didalam turbin sehingga disebut Tekanan Bertingkat.
Klasifikasi turbin uap berdasarkan pada tingkat penurunan Tekanan Dalam Turbin .
Turbin Tunggal (Single Stage) Dengan kecepatan satu tingkat atau lebih turbin ini cocok untuk daya kecil, misalnya penggerak kompresor, blower, dll.
Turbin Bertingkat (Aksi dan Reaksi) Disini sudu-sudu turbin dibuat bertingkat, biasanya cocok untuk daya besar. Pada turbin bertingkat terdapat deretan sudu 2 atau lebih.
Sehingga
turbin
tersebut
terjadi
distribusi
kecepatan/tekanan. Klasifikasi turbin berdasarkan Proses Penurunan Tekanan Uap.
Turbin Kondensasi Tekanan keluar trurbin kurang dari 1 atm dan dimasukkan kedalam kompresor.
Turbin Tekanan Lawan. Apabila tekanan sisi keluar turbin masih besar dari 1 atm sehingga masih dapat dimanfaatkan untuk menggerakkan trubin lain.
Turbin Ekstraksi. Didalam turbin ini sebagian uap dalam turbin diekstraksi untuk proses pemanasan lain, misalnya proses industri.
C. Prinsip Kerja Turbin Uap
Secara singkat prinsip kerja trubin uap adalah sebagai berikut:
Uap masuk kedalam turbin melalui nosel. Didalam nosel energi panas dari uap dirubah menjadi energi kinetis dan uap mengalami pengembangan. Tekanan uap pada saat keluar dari nosel lebih kecil dari pada saat masuk ke dalam nosel, akan tetapi sebaliknya kecepatan uap keluar nosel lebih besar dari pada saat masuk ke dalam nosel. Uap yang memancar keluar dari nosel diarahkan ke sudu-sudu turbin yang berbentuk lengkungan dan dipasang disekeliling roda turbin. Uap yang mengalir melalui celah-celah antara sudu turbin itu dibelokkan kearah mengikuti lengkungan dari sudu turbin. Perubahan kecepatan uap ini menimbulkan gaya yang
mendorong dan kemudian memutar roda dan poros turbin. Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkan sudu turbin berarti hanya sebagian yang energi kinetis dari uap yang diambil oleh sudu-sudu turbin yang berjalan. Supaya energi kinetis yang tersisa saat meninggalkan sudu turbin dimanfaatkan maka pada turbin dipasang lebih dari satu baris sudu gerak. Sebelum memasuki baris kedua sudu gerak. Maka antara baris pertama dan baris kedua sudu gerak dipasang satu baris sudu tetap (guide blade) yang berguna untuk mengubah arah kecepatan uap, supaya uap dapat masuk ke baris kedua sudu gerak dengan arah yang tepat.
Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat sekecil mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat dimanfaatkan sebanyak mungkin. Dengan demikian effisiensi turbin menjadi lebih tinggi karena kehilangan energi relatif kecil.
D. Rumus Teori
a. Laju aliran uap (m s) Ms
=
()
b. Drop entalpi aktual:
∆ℎ() =ℎ1ℎ2 ( ) c. Drop entalpi isentropik : ∆hisent
= h1 – h2
(Kj/s)
d. Energi yang disuplai turbin (ET) : ET = ms (h1 – h2’)
(KW) : secara aktual
= ms (h1 – h2s)
(KW) : secara ideal
e. Panas yang diterima air pendingin (Ect) : Ect = mW . CP . (T2 – T1)
f.
(KW)
Energi dalam air kondensat (E c) : Ec = ms . cp . Tkondensat
(KW)
g. Panas pendingin lanjut (Ept) : Ept = ms . h2’ - Ec
(KW)
h. Energi suplai panas rankine (E R) : ER = Es - Ec
i.
(KW)
Daya poros turbin (Ebp) : =ET bp . W
(KW)
j.
Konsumsi energi (SCC) :
=
(/)
k. Konsumsi uap spesifik (SCC) : SCC =
l.
) (
Effisiensi isentropik (
isent = ∆∆ m. Effisiensi thermal (
th =
o. Effisiensi relatif (
rel
=
th
(%)
): R
(%)
ret) :
(%)
p. Effisiensi konversi mekanis(
mek
(−)
=
(%)
):
n. Effisiensi Rankine (
R = ∆
)
mek )
:
BAB III PELAKSANAAN PERCOBAAAN
A. Peralatan Percobaan
1. Unit boiler atau sistem generator. 2. Unit superheater (jika diperlukan untuk digunakan). 3. Rangkaian pengujian turbin uap. 4. Thermometer. 5. Manometer. 6. Torque meter. 7. Speed meter. 8. Time digital. 9. Ammeter dan voltmeter. 10. Diagram MOLLIER (untuk perhitungan)
B. Prosedur Percobaan
1. Pengoperasian unit turbin uap. a. - Operasikan boiler (lihat prosedur pengoperasian boiler).
- Suplai power ke turbin. - Hidupkan unit cooling tower. - Suplai udara kompress guna keperluan safety mekanis. b. - Pemeriksaan sebelum operasi.
- Pastikan dinamometer loading switch ON dalam posisi “ABSORB”.
-
Set potensiometer beban untuk kontrol torsi ke minim.
- Periksa alat-alat ukur ke posisi nol kecuali indikator temperature.
- Periksa katub-katub ke posisi yang mungkin.
- Buka katub nosel dengan penuh dan tutup yang lainnya. 2. Start turbin uap a. Buka katub inlet dengan perlahan sehingga mengalirkan jumlah uap yang kecil guna pemanasan turbin. b. Pastikan bahwa beban dinamometer adalah nol. c. Buka katub air ke “vakum pump” sedikit, kemudian tekan tombol “vakum pump ON” secepatnya d. Secara perlahan-lahan buka katub inlet hingga turbin bergerak dengan memutar tertentu (governor akan mengatur atau mengontrol putaran turbin pada 4000 rpm, jika tidak matikan secara perlahan dan ulangi operasi. e. Periksa bahwa vakunm dalam kondensor (P3) ada kira-kira tekanan 0,7 bar, jika tidak atur dengan katub keluaran vakum secara perlahan. f.
Untuk membebani turbin disesuaikan dengan kontrol beban dinamometer melalui potensiometer.
g. Pada variasi pengukuran, jika tekanan inlet nosel P1 mendekati tekanan uap terutama P2, buka penuh katub nosel nomor 2 dan tambahkan beban. h. Beban penuh dicapai apabila force meter menunjukkan kira-kira 100 Newton (potensiometer diputar maksimum).
C. Titik-titik Pengukuran
Titik –titik pengukuran pengambilan data-data dapat dilihat dari diagram skema berikut (skema gambar dibalik) Keterangan-keterangan notasi : T1 = Temperature condesate
(0C)
T2 = Temperature turbin exhaust
(0C)
T3 = Temperature cooling water outlet
(0C)
T4 = Temperature condenser steam inlet
(0C)
T5 = Temperature cooling water inlet
(0C)
T6 = Temperature nozzle inlet
(0C)
T7 = Temperature steam line
(0C)
P1 = Tekanan nosel
(bar)
P2 = Tekanan steam line
(bar)
P3 = Tekanan kondenser
(bar)
P4 = Tekanan gland seld
(bar)
P5 = Tekanan exhaust turbin
(bar)
Contoh Data
I
II
III
IV
Percobaan Nozzle inlet
(bar) P1
2,9
5,6
6,8
7
Steam line
(bar)P2
4,6
5,7
7
8,6
Condenser
(bar)P3
-0,8
0
0
0
Glandseal
(bar)P4
0
0
0
0
Turbin exhaust
(bar)P5
-0,8
0
0
0
Temperature
(0C)T1
48
57
63
65
Turbin exhaust
(0C)T2
67
104
104
104
Coolling water outlet
(oC)T3
31
32
33
34
Condenser steam
(0C)T4
71
104
103
103
(0C)T5
28
28
28
28
kondensat
inlet Cooling water inlet
(0C)T6
152
164
170
171
(0C)T7
161
165
171
180
Putaran
(rpm)N
3946
3425
3852
3990
Gaya
(N)F
20,3
8,3
8,6
8,7
Tegangan medan
(V) Vf
280
280
280
280
Tegangan jangkar
(V)Va
315
280
310
320
Arus jangkar
(A)Ia
4
1
1
1
Nozzle inlet temperature Steam line temperature
BAB IV ANALISA DATA
Sebagai Contoh perhitungan, diambil Contoh data untuk kondisi berbeban. 1. Konsumsi uap teorotis (ms) Ms = A x c x 2
dimana : A = luas nozzel
(mm ) (m3/kg) (bar abs)
P = tekanan nozzel V = volume spesifik
uap C =
konstanta
=
0,0368 Untuk
nozzel
no.31 A=
x (5,159)2 = 20,90 mm2 4
P = 3,9 bar abs V = 0,4897 m 3/kg
Sehingga
ms
,9 = 20,90 x 0,0368 x 0,489 = 2,17 kg/menit
2. Panas yang disuplai (Qs) Qs = ms x extalpi pada nozzel, dimana kondisi nozzle 2,9 bar g; C Qs= 2,17 x 2750 extalpi pada nozzle = 2750kj/kg = 5967,5kj/menit (dari diagram mollier)
1520
3. Panas Exhaust (Qexh) Qexh = ms x extalpi pada exhaust, kondisi exhaust -0,8 bar g; C = 2,17 x 2630 extalpi pada exhaust = 2630kj/kg = 5707,1kj/menit (dari diagram mollier)
670
4. Drop entalpi actual = Panas yang disuplai – panas exhaust = 5967,5 – 5707,1 = 260,4 kj/menit
5. Drop entalpi isentropis = Panas yang display – (ms x entalpi isentropis exhaust)
= 5967,5 – (2,17 x 2290) = 998,2 kj/menit
6. Panas dalam kondensat (Qc) Qc = ms x Cp x T = 2,17 x 4,18 x 48 = 435,39 kj/menit 7. Panas yang diterima air pendingin (Qcw) Qcw = mcw x Cp x (Tcwo – Tcwi) =
000 x 4,18 x (31 – 28) 0
= 4807 kj/menit
8. Panas pendingin lanjutan (undercooling) Quc = panas exhaust – panas dalam kondenset = 5707,1 – 435,39 = 5271,71 kj/menit 9. Suplai panas Rankine (Qr) Qr = panas yang disuplai – panas dalam kondenset = 5967,5 – 435,39 = 5532,11 kj/menit 10. Brake Power
0 = 0 94 0, 0, = 0
BP =
= 2097,11 W = 125,83 kj/menit 11. Konsumsi Energi =
= , ,09
= 2637 kj/menit
12. Konsumsi Uap Spesifik (SSC)
, 0 =62,09 kg/kwh = ,09
SSC =
13. Efisiensi Isentropis
=
0,4 x 100% = 26,09% 998,
=
14. Efisiensi Konversi Mekanikal
= =
,8 x 100% = 48,32%
0,4 = ,8 = , x 100% = 2,27%
15. Efisensi thermal
16. Efisiensi Rankine
= =
0,4 , x 100% = 4,71%
17. Efisiensi Relatif
= = 48,2%
18. Daya Elektris P= xVxI=
√3
√3 x 315 = 2182,4 W
Perhitungan untuk distribusi energy 1. Panas yang dikandung uap dalam turbin 0 Kondisi steam line 5,6 bar abs; 161 C Entalpi steam line = 2760 kj/kg P = x entalpi pada steam line = 2,17 x 2760 = 5989,2 kj/menit
2.
Panas yang disuplai ke nozzle
= 5967,5 kj/menit
3.
Panas yang hilang pada katub throttle
4. 5. 6. 7.
Panas yang diterima air pendingin Panas exhaust Panas daya output (BP) Panas akibat gesekan radiasi
= 5989,2 – 5967,5 = 21,7 kj/menit = 4807 kj/menit = 5707,1 kj/menit = 125,83 kj/menit = 5967,5 – (5707,1+125,83) = 134,57 kj/menit
8. 9.
Panas yang terkandung dalam kondensat = 4435,39 kj/menit Kehilangan panas akibat radiasi dan sebagainya; = (panas exhaust – panas yang terkandung dalam kondensat) – panas air pendingin = (5707,1 – 435,39) – 4807 = 464,71 kj/menit Contoh Table hasil perhitungan No 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
Volume spesifik uap (m3/kg) Konsumsi uap teoritis (kg/min) Panas suplai ke nozzle (kj/min) Panas exhaust (kj/min) Drop entalpi actual (kj/min) Drop entalpi isentropis (kj/min) Panas dalam kondensat Panas dalam cooling water (kj/min) Panas undercooling (kj/min) Suplai panas rankine (kj/min) Brake power (BP) Konsumsi power (kj/kw min) SSC (kg/kwh) Efisiensi isentropis (%) Efisiensi mekanikal (%) Efisiensi thermal (%) Efisiensi rankine (%) Efisiensi relative (%) Daya listrik (W) Panas uap masuk tubin (kj/min) Kehilangan panas pada katub (kj/min) Panas gesekan (kj/min) Kehilangan panas akibat radiasi (kj/min)
Kondisi I = dalam pengujian diberi beban Kondisi II,III,IV tidak diberi beban
I II III 0,4897 0,3016 0,3136 2,17 3,60 3,84 5967,5 9972 10675 5707,1 9684 10329,6 260,4 288 345,6 998,2 1116 1344 435,39 857,4 1011,23 4807 6409,3 8011,67 5271,71 8826,26 9318,37 5532,11 9114,26 9663,97 2097 74423 867,26 2637,97 12246 11142,98 62,09 290,2 265,66 26,09 25,8 25,71 48,32 15,50 15,06 2,27 0,49 0,54 4,71 3,16 3,58 48,2 15,51 15,08 2182,4 485 536,9 5989,2 9999,0 10694,4 21,7 18 19,2 134,57 43,35 293,56
IV 0,2408 4,43 12293 11916,7 376,3 1572,4 1203,63 9614 10713,07 11089,37 908,78 12202,48 292,48 23,93 14,49 0,49 3,39 14,45 554,3 12315,4 22,4 321,77
464,71
1099,07
2416,96
1306,7
BAB IV KESIMPULAN
Dari Contoh Data Praktikum tersebut dapat diambil beberapa merupakan : 1. Hubungan antara brake power (daya elektrik) dengan tekanan inlet adalah hubungan linier 2.
3.
4. 5.
6.
Hal ini dapat dijelaskan dengan hubungan linier antara drop entalpi dan tekanan yang melebihi range yang telah ditentukan. Jika tekanan inlet di perbesar, maka ada pertambahan proporsional pada daya keluaran. Pada unit turbin ini, efisiensi termalnya kecil sekali. Tetapi inilah yang diharapkan pada suatu unit yang kecil. Hal ini jelas menunjukkan bahwa gaya gesekan sangat besar dibandingkan total daya keluaran. Hubungan laju aliran massa uap dengan tekanan inlet adalah linier, dimana pada tekanan yang tinggi nosel di tekik (disempitkan). Grafik SSC dengan tekanan inlet (brake power) diusakan yaitu laju aliran massa uap dibutuhkan untuk menghasilkan daya keluaran, menguranginya pada kondisi desain yang optimum. SSC yang minimum, merupakan kondisi efisiensi maksimum.
DAFTAR PUSTAKA
Instrucion Manual Steam Turbin Steam Turbin www.academia.edu
