TUGAS KHUSUS PERHITUNGAN TUGAS KHUSUS EFISIENSI FURNACE A. Data Data Perhit Perhitung ungan an Furn Furnace ace Data diambil pada hari senin, 10 Agustus 2016 1. Furnace a. b. c. d.
Temperature badan furnace Temperature Temperature stac" Temperature dinding dalam furnace Temperature dinding luar furnace
= 816,2oC = 101,16 o! = #00oC = $2o! = $%$.2 oC = 1#66,%6 o! = 60 oC = 1#0 o!
2. Crude Oi a. b.
&pecific gra'it( )) *C, "g+m) A-
o
= 0, 82$ = 147,5
SG
60 60
℉ CrudeOil
= #6,8 = #6,8 = 1)0oC = 266 o!
c.
Temperature crude oil masu"
d.
Temperature crude oil "eluar
= ))0 oC = 626 o!
e.
Te"anan crude oil masu"
= % "g+cm2
f.
Te"anan cude oil "eluar
= 0,1$% "g+cm 2
g.
!lo rate masu"
= 268,86 m )+hari = 268.86 /+hari
!. Fue Oi Oi a. b.
&pecific gra'it( 6# *C, "g+m) A-
o
= 0, 881 =
−131,5
147,5
SG
60 60
−131,5
℉ CrudeOil
= ).%2 = %0 oC = 1%# o!
c.
Temperature fuel oil masu"
d.
Te"anan fuel oil masu"
= ),# "g+cm2
e.
ater content t3
= 0,1 lab "ilang3
f.
!lo rate masu"
= .)#% /+hari = 0,22)
m
3
+4am
". Fue Ga# a.
Temperature = Ambiens )0 *C3
b.
Te"anan umpan masu" dapur
c.
Analisa fuel gas
= 0,) "g+cm2
5eri"ut ini table analisa fuel gas 7ompone
A3
53
C3
D3
3
!3
59
mol3
!ra"si
D=A:C
/;<
!=C:
9ol
/b+lbmol
5tu+cuf
n
C);8 C#;10 C#;12
## 8 $2
#% #% 2
0,#% 0,#% 0,02
21,6 28,#2 1,## $ D % &1."2
t 2.)$1 2.%$$ ).6
%$1.161,$% 1.#8,$) $),8 $ D % 2.'(")1
Table 1. analisa fuel gas pada LPG
3 /;< tiap "omponen dapat dilihat pada tabel %>18 ?obert err( ;3 @! adalah /;< dari bahan ba"ar gas fuel gas3
= 26%#,1 btu+cuft
@D adalah 59 rata>rata fuel gas
= 1,#2 lb+lb mol
Temperatur fuel gas masu" dapur
= )0*C = 86*!
Te"anan fuel gas masu" dapur
= 0,) "g+cm2g = 1,) psig : 1#,$ = 1%,11 psia
*encari +u,ah -ue ga# ang diguna/an ema"aian fuel gas dapat dihitung mengguna"an persamaan “Wax Mount” ;al.122 di bu"u Furnance Operation.
s = ##),#
√
2
Ts 2,667 p 1 − p 2 xd Ps LST
2
7eterangan s = s = Bas flo &C!+da(3
&
= &B of gas
D = Diameter 1in3
T
= Absolute of floing gas *?3
1 = initial , 1,sia3
Ts = &tandart absolute T
2 = final /
= /ength of line miles3
= 00C = )2 0! #603 *? s = &tandart 1#,$ psia3
*enghitung S0eci-ic Grait Ga#
massa < = n?T = BM ?T - fuel gas
P x BM = RT =
lbmol lb =0,1677 lb / cu cuft 10,713 psia x ldmol° R
19,11 psia x 51,42
- udara > &B fuel gas
= 0,062 lb+cuft ρ fuel gas = = ρ gas
0,1677 lb / cuft 0,062 lb / cuft
Di"etahui
= Te"anan fuel gas masu"
= 1%,11 psia
dapur ? = 7onstanta gas ideal = 10,$)1 59 = 5erat mol rata rata T = Temperatur absolute gas Data> data dari perhitungan s 0
=2,705
psia cuft lbmol ° R
= 1,#2 lb+lbmol = 86 *! #60 = #6 *?
T = #6 ?
s = 1#,$ psia
1 = 1%,11 psia
Ts = )2 ! #60 = #%2 ?
2 = 1#,$ psia
D = 2 inchi
0
0
9a"a
s = ##),#
s = ##),#
√
2
Ts 2,667 p 1 − p 2 xd Ps LST
492
P 14,7
x d
2,667
√
2
2
19,11
−14,72
0,031 x 2,705 x 546
= 1$0106,)#0% &C!+hari Di"etahui dalam "ondisi standart T = )2 *!, = 1 atm3 setiap 1 lb mol gas = )% cuft, ma"a fuel gas dalam berat adalah
170106,3409 SCF / hari
=
359 cuft
x 51,42 lb / lbmol
= 2#)6#,)#%6 lb+hari = 101,188% lb+4am
&. Udara At,i3ing 4Stea,5 a.
Te"anan upan masu" dapur
= #,08 "g+cm 2 2 = #,08 "g+ cm 1,0)) "g+
cm
2
= ,11) "g+ cm b.
Temperature udara atomiEing masu" dapur
=12 oC = 2$ o!
'. Udara Pe,6a/aran a. b.
Te"anan masu" dapur Temperature masu" dapur
= 1 atm = 12 oC = 2$ o!
2
7. Taha0 Perhitungan Furnace 1. *encari niai 6a/ar -ue i a. b.
&pecific gra'it( 6# *C, "g+m) A-
o
= 0,881 = ).%2 = %0 oC = 1%# o!
c.
Temperature fuel oil masu"
d.
Temperature basis
= 60 o!
e.
ater content t3
= 0,) lab "ilang3
f.
!lo rate masu"
= .)#% /+hari
h. 9encari "andungan hidrogen dalam fuel oil dengan asumsi fuel oil
i.
4.
tida" mengandung sulfur !ormula !obert ". Perr# pers$ % & '3 ; = 26 1& 7eterangan ; = "andungan hidrogen & = &B 60+60 fuel oil t ; = 26 1& = 26 1 0,8813 = 12,$8 t C = 100 > t ; = 100 > 12,$8 = 8$,21 Dari tabel ( & 1 W.L.)elson 9id boiling point fuel oil 800 *! data destilasi residu3 "ore"si $2
*! A', 5p min(a" ba"ar = 800 $2 = $28 *! ". Dari Fig. (-*+ WL. )elson, " = 11,8$ l. Dari Fig. (-** WL. )elson$ Gross "eating ,alue B;<3 B;< = 1%.%0 5tu+lb 2. *encari 89er Heating :aue 48H:5 -ue i formula !obert ". Perr# persaaan % & 3 Dimana / = /;< 5tu+lb3 ; = B;< 5tu+lb3 ; = 7andungan ; t3 / = ; %2,$; = 1%.%0 %2,$ 12,$83 = 18#.00#,8) 5tu+lb !. *enghitung 0ana# ,a#u/ -urnace
5asis 1 4am oprasi, T dan standart T = )2 *!, = 1 atm3 15 Pana# 0e,6a/aran -ue i 4;15 a. &B 60+60 fuel oil = 0,881 b. fuel oil = &B 60+60 fuel oil : air 3 = 0,881 : 1000 "g+ m = 881 "g+ m c. "ebutuhan fuel oil
= 0,22)
m
3
3
+4am : 0,881 "g+ m
3
: 2,20
lb+"g = #)),200% lb+4am d.
panas
pemba"aran
fuel
oil = "ebutuhan fuel oil : /;< fuel oil
13 =
#)),200%
lb+4am :
18#.00#,8)
5tu+lb = <.(<2.(=( 7tu>+a,
25 Pana# #en#i6e -ue i 4;25 a. Temperature fuel oil = 1%# o!, " = 11,8$ b. Dari fig. (-1 WL. )elsen ada T 1%# o! didapat"an Cp fuel oil 0, 5tu+lb. o! ada T )2 o! didapat"an Cp fuel oil 0,## 5tu+lb. o! 0,55+ 0,44
9a"a Cp ter"ore"si fuel oil =
2
= 0,#% 5tu+lb. o!
c. anas sensible fuel oil 23
= "ebutuhan fuel oil : Cp fuel oil : T 2 −T 1 3 = #)),200% lb+4am : 0,#% 5tu+lb. o! : 1%# )23 o! % !".+a,
!5 a. b. c.
Pana# 0e,6a/aran -ue ga# 4;!5 Temperature fuel gas masu" dapur = )0 *C = 86 *! = #6 *? 7ebutuhan fuel gas = 1$0.106,)#0% &C! +hari anas spesifi" masu" "omponen dapat di cari dengan bantuan Fig.% /ern$ 0..1%'+ “Process "eat Transfer” 2 = 0,) "g+ cm g : 1#,223 1#,$
1 atm
= 18,%66 psia :
14,7 psia
= 1,2%02 at d. 7ebutuhan fuel gas pada te"anan 0,) "g+ cm )0 oC adalah P0 = 1 atm,
T 0 = )2 *! = #%2 !,
+hari P1 = 1,2%02 atm,
2
g dan temperatute
0 = 1$0.106,)#0% &C!
T 1 = 86 *! = #6 !,
1
= FFF..
&C! +hari e. 7arena n dan ? "onstan, ma"a persamaan tersebut men4adi P0 ! 0 P1 ! 1 = "onstan T 0 T 1 sehingga,
1
P0 ! 0 ! T 1 =
T 0. P
1
SCF x 546 R hari 1,2902 atm x 492 R
1 atm x 170.106,3409
=
= 1#6.)1,$2 = 60%6,#886
cuft hari :
1 hari 24 "am
cuft "am
f. Gadi pemba"aran fuel gas )3 "5 Pana# 0e,6a/aran -ue ga# 4;"5 )
= "ebutuhan fuel gas = 60%6,#886 = 1#6.)1,$2 = 60%6,#886
1 : /;< fuel gas
cuft "am : cuft hari : cuft "am
1 hari 24 "am
: 26%#,1
= 1'."2".&"(.(" 7tu>+a,
Btu cuft
a. Temperature fuel gas masu" b. Temperature basis c. H T = 86 )23 *! #s dalam berat d.
7ompone
= )0 *C = 86 *! = #6 ! = )2 *! = # *! = 1.01,188% lb+4am
A3
53
C3
D3
3
!3
B3
59
!ra"si
D=A:C
berat
Cp
anas
mol3
9ol
/b+lbmol
=
5tu+ lb
sensible
*!
B=:!:
n
$ x %$
HT
mass FG C);8
C#;10
C#;12
##
8
$2
#%
#%
2
0,#%
0,#%
0,02
21,6
28,#2
2.)$1
2.%$$
1,## @D=
).6$% @=
1.#2
101,18%
1.161,
%$1#.21,120
1.#8,$)
2 16.)61,62)
$),8
$%8,)1## @B= )1.#11,081
Table 1. analisa per2itungan panas sensible 345 pada LPG 9a"a panas sensible pada fuel gas #3 = !1."11)?&=1 7tu>+a,
7eterangan untu" table diatas "olom A 5erat mole"ul 593 "olom 5 7andungan "omponen mole"ul3 mol "olom C 7olom A : "olom 5 roporsi lb, = 59 rata>rata3 "olom D 5erat "omponen lb3 "olom ;arga Cp "omponen 5tu+lb*!3 "olom ! anas sensibel "omponen, m Cp. HT 5tu+4am3
&5 Pana# at,i3ing #tea, 4;&5 a. Te"anan atomiEing steam masa" dapur
= #,08 "g+ cm
2
g
b. Temperature steam masu" dapur = 12 *C = 2$ *! c. 7ebutuhan fuel oil 5erdasar"an WL. )elson$ 2alaan 4* , (ang men(ata"an baha fuel oil berte"anan 12 psig, "ebutuhan steam 0,2 0, lb+lb !I. 9a"a diasumsi"an "ebutuhan steam 0,2 lb+lb !I. 7ebutuhan fuel oil
= 0,2 : #)),200% lb+4am3 = 86,6#018 lb+4am : 0,## "g+lb = )%,))#6 "g+4am d. anas amomiEing steam 3 Dari steam table 3table ,666-1$ /ard7ono$ 893 didapat entalpi steam pada 0 *C = %$,#% ""al+"g, dan 12 *C = 6#2,208 ""al+"g, ma"a anas amomiEing steam 3
& 125 °− & 0 ° = M steam x ¿ 3 = )%,))#6 : 6#2,208 %#,#%3 = 1.<&<)(=?= 7tu>+a,
'5 Pana# udara 0e,6a/aran 4;'5 a. Te"anan udara = 1 atm b. Temperature udara masu" = )0 *C c. 7omposisi fuel oil & 2
= 12,$8 dan C = 8$,21
Artin(a untu" setiap 1 "g fuel oil engandung & 2 = 0,12$8 "g C = 0,8$21 "g d. 9enghitung udara teoritis a3 "g+"g bahan ba"ar a = 11,% C )#,8$ & 2 > O 2 +83 #,) & /ard7ono$ 8.9. “:etel uap dan siste tenaga uap persaaan”$ 4**$ 2al.1;'5 9a"a, a = 11, % 0,8$213 )#,8$ 0,12$8 > 0+83 #,)03 a = 1#,66) "g+"g bahan ba"ar e. 9enghitung e:cess air Dengan di"etahui "omposisi fuel gas
7omponen
CO2
11,$
O2
,6
CO❑
0
' 2
82,8)
Table +. :ooposisi fuel gas 5erdasar"an persamaan % >1# ?obert ;. err(, e:cess air dapat dihitung
dimana
O2 dan ' 2 dalam 'olume O2
J=
( 0,266 x ' )−5,6
x 100
2
5,6
J=
( 0,266 x 82,83 )−5,6
x 100
J = )#,0$8
f. 9enghitung "ebutuhan udara pemba"aran fuel gas sebenarn(a
( ) 3 ( ) = 1
x 100
3 : a
3/ard7o$ 8.9. “/atel
( ) = 1
34,078 100
3 : 1#,66) "g+"g bahan ba"ar
( ) = 1%,)02 "g+"g bahan ba"ar g. enggunaa fuel oil = Gumlah umpan fuel oil : &B. !uel Iil : air = 0,222 m)+4am : 0,881 : 1000 "g+m) = 1%,82 "g+4am h. 7ebutuhan udara pemba"aran fuel oil = penggunaa fuel oil : ( )
i.
= 1%,82 "g+4am : 1%,)02 "g+"g bahan ba"ar = )81%,$6) "g+4am Kdara pemba"aran fuel gas teoritis
7eb. Kdara 5erat 7omponen 7omponen
Kdara pemba"aran pemba"aran lb+lb
lb3
lb3 pemba"aran3
C);8 C#;10 C;12
#% #% 2
1,$0 1,#% 1,)
$6%,) $%,01 )0,$ @ = 1%,01
Tabel 4. 0ata :ebutu2an udara teoritis :oponen
4.
Kdara pemba"aran fuel gas sederhana = @ udara pemba"aran : :cess udara = 1%,01 lb+4am : 1,)# = 20%0,)82% lb+4am : 0,## "g+lb = %#%,0))8 "g+4am ". Kdara pemba"aran seluruhn(a = 7ebutuhan udara pemba"aran fuel oil "ebutuhan udara pemba"aran fuel gas = )81%,$6) "g+4am %#%,0))8 "g+4am = #.$68,%%01 "g+4am l. anas udara pemba"aran 63 = "ebutuhan udara pemba"aran seluruhn(a : Cp udara : T actual T basis3 Di"etahui Cp udara = 0,2#0# ""al+"g*C 6 = #.$68,%%01 "g+4am : 0,220# ""al+"g*C : )0>03*C = )1.)2,62 ""al+4am : ),%68 5tu+""al = 12&.121)2?=1 7tu>+a, <5 Pana# #en#i6e air /arena /ee,6a6an udara 4;<5 $ = A : 9A3 : Cp air : Tactual Tbasis3 Dimana A = "ebutuhan udara seluruhn(a 9A = berat air dalam udara "ering = 0,02$ dari ;umidit( Chart3 Cp = 1 ""al+"g*C $ = A : 9A3 : Cp air : Tactual Tbasis3
$ = #.$68,%%01 "g+4am : 0,02$ 3 : 1 ""al+"g*C : )0>03 *C = ).862,881% ""al+4am : ),%68 5tu+""al % 1&.!2<)(1&< 7tu>+a, ". Perhitungan 0ana# /euar da0ur 15 Pana# ter6a9a ga# a#a0 /ering 4;@15 /,0nen
A 47*5
7 4 ,5
40r0#ina5 /g C %
Fra/#i
C0 K,0.
C0 Fue ga#
6erat D
K/a>/g
F%DE
% BC 4E5
) x B 100
C C
∑ CO2
##
11,$
,0%1
0,16%
0,210
0,0)#
O2
)2
,6
1,$%2
0,06
0,21%1
0,0)1
CO❑
28
0
0
0
0
0
' 2
28
82,8)
2),1%2
0,$$1
0,2#8)
0,1%1
$C % !?)?<&
$D % 1
$F % ?)2!=
Table (. =p gas asap
a. 5erat gas asap pe "g bahan ba"ar anas pemba"aran fuel gas
= 16.#2#.#%
Btu "am
/;< fuel oil = 18.#0#,8) 5tu+lb Gi"a bahan ba"ar fuel gas diganti dengan fuel oil Btu 16.424 .549 "am = Btu 18.404,83 lb = 8%2,#0#) lb!I+4am b. enggunaan bahan ba"ar fuel oil seluruhn(a = #)),200% lb+4am 8%2,#0#) lb!I+4am = 1.)2,602 lb+4am = 1.)2,602 lb+4am : 0,## 7g+4am = 601,82#$ 7g+4am
c. 5esar asap per "g bahan ba"ar
( FG =
11 3
C % & 2 2& 0,$$
a Di"etahui t C t & 2
= 0,8$21
J a A
= )#,0$8 = 1#,66) "g+"g bahan ba"ar = 1%,)02 "g+"g bahan ba"ar
( FG =
( ) 0,002) J
= 0, 12$8
11 3
0,8$213 % 0, 12$83 2 03 0,$$
1%,)023 0,002) )#,0$83 1#,66)3 = 20,2$8 "g+"g bahan ba"ar d. 5erat asap "eseluruhan = ( FG : penggunaan bahan ba"ar berupa fuel oil seluruhn(a = 20,2$8 "g+"g bahan ba"ar L 601,82#$ 7g+4am = 12.)#,1)$ "g+4am e. 9assa panas terbaa gas asap "ering M13 M1 = ( FG : C FG : HT = 12.)#,1)$ "g+4am : 0,2)8 7"al+"g *C : #00>)23 *C = 1.182.6%2,$6 7"al+4am = 10.8202#,$#1$ 7"al+4am : ),%68 5tu+4am % ".2(!."<")1<&1 7tu>+a, 25 Pana# ter6a9a ua0 air dan ga# a#a0 /arena /andungan air 4H2O5 daa, 6ahan 6a/ar 4;@25 M2 = : & ¿ : penggunaan bahan ba"ar Dimana = "andungan air "andungan content, t3 = 0,1 & ¿ = $81,81 77al+"g enggunaan bahan ba"ar = 601,82#$ 7g+4am M2 = 0,1 : $81,81 77al+"g : 601,82#$ 7g+4am = #$01,268 ""al+4am : ),%68 5tu+77al % 1='.'(()!=<2 7tu>+a,
!5 Pana# ter6a9a eh ua0 daa, ga# a#a0 /arena adana
& 2
daa, 6ahan 6a/ar 4;@!5 ;@!% ( & 2 & ¿ 0enggunaan 6ahan 6a/ar Di,ana & 2 % 9t & 2 & ¿ ;@!
% ?)12$8
% <=1)=1 //a>/g % ( 4?)12<=5 <=1)=1 KKa>/g 601,82#$ 7g+4am % &!((12)<2" //a>+a, !)('= 7tu>KKa % 2.1"2.!+a,
"5 Pana# ter6a9a eh ua0 daa, ga# a#a0 /arena /ee,6a0an udara 0e,6a/aran -ue i 4;@"5 M#3 = A : 9a : ;sup : penggunaan bahan ba"ar Dimana A = 1%,)02 "g+"g penggunaan udara sebenarn(a = 601,82#$ 7g+4am 9a = "elembapan udara = 0,02$ & ¿ = $81,81 ""al+"g enggunaan bahan ba"ar = 601,82#$ 7g+4am M# = 1%,)02 "g+"g bahan ba"ar : 0,02$ : $81,81 ""al+"g : 601,82#$ 7g+4am = 2#8.108,2)) ""al+4am : ),%68 5tu+""al % (="."(")'2?< 7tu>+a,
&5 Pana# hiang ,eaui dinding -urnace 4;@&5 M = ;i : A : T2 T13 ""al+4am Dimana A = /uas permu"aan dinding dapur = 2 rrt3 = 2 : ),1# : #,%) ft #,%) ft 2#,##2 ft3 = 8)$,#86$ ft2 ;i = "oefisien perpindahan panas leat dinding dapur T 1 = temperatur ling"ungan *!3
T 2 N
= temperatur dinding luar dapur *!3 9enghitung h
− 10
4
4
: O : T 2 −T 1 ¿ 1 0,2 <3 :
10
; = 1$,# :
T 2 −T 1 3 Dimana O T 2 da*T 1
= emisi'it( = 0,80 = temperatur !3
< = "ecepatan angin ft+det 3 Di"etahui < = 10 "m+4am : 1 4am+)600 det : ),2808 ft+ m = %,11) ft+det T 1 = )0 *C = 86 *! = #6 *?
T 2
= 60
; = 1$,# :
*C = 1#0 *! = 600 *? − 10
4
4
: 0,80 : 600❑−546❑ ¿ 1 0,2 :
10
%,11)3 :
600−546 3
= 6,6%18 1$%,#8601 = 2)6,1$$8 5tu+4amcuft N
9engetahui ;i h
;i
=
( T 2−T 1 )
236,1778
=
2
5tu+4am ! ft .*!
( 600− 546)
2
5tu+4am ! ft .*!
= #,)$)$ 5tu+4amft2*! N
9enghitung M
M
− = ;i : A : T 2 T 1 3 2
= #,)$)$ 5tu+4am ft
*! : 8)$,#86$
2
ft
: 1#0 863*!
= 1(<.<(<)""1! 7tu>+a,
&. Neraca Pana# 15 Pana# ,a#u/ -urnace N.
Nt 1 2 ) # 6 $
u,ah 47tu>+a,5 $.%$2.%8%,#1) )#.$)8,)81)$ 16.#2#.#%,%# )1.#11,081 1.$$,%808 12.121,2081 1.)2$,%1$ 2".'?&.=(&)(
1. 2.
Pana# /euar -urnace anas terbaa gas asap "ering anas terbaa uap air dan gas asap "arena
Nt M1 M2
u,ah 47tu>+a,5 #.2%).#$#,1$1 186.6%%,)8$2
).
"andungan air ;2I3 dalam bahan ba"ar anas terbaa oleh uap dalam gas asap
M)
2.1#2.)$),688%
M#
%8#.#%#,620$
M
1%$.$%$,##1) <.=?".=!()!1!
1. 2. ). #. . 6. $.
Pana# ,a#u/ -urnace anas pemba"aran fuel oil anas sensible fuel oil anas pemba"aran fuel gas anas pemba"aran fuel gas anas atomiEing steam anas udara pemba"aran anas sensible air "arena "elembaban udara Tta 25 Pana# /euar -urnace
N.
"arena adan(a & 2 dalam bahan ba"ar #.
anas terbaa oleh uap dalam gas asap "arena "elembapan udara pemba"aran fuel
.
oil anas hilang melalui dinding furnace Tta
'. *enghitung e-i#ien#i -urnace pa*asmasu+ fur*ace − pa*as+eluar fur*ace fisiensi furnace = pa*asmasu+ dapur 100
24.605 .895,9 −7.804 .839,313
=
24.605 .895,9
: 100
:
% '=.2=?'
