boiler melda

22
BOILER 2.1 TUJUAN PERCOBAAN Setelah mempelajari dan melakukan pengujian ketel uap, mahasiswa diharapkan dapat : - Menjelaskan fungsi dan cara kerja boiler - Melakukan pengukuran temperatur, tekanan laju bahan bakar, dan air masuk ketel uap. - Menghitung kapasitas pembentukan uap dalam boiler pada kondisi pengoperasian yang telah ditentukan. - Menghitung efisiensi boiler. - Menganalisis dan menarik kesimpulan dari percobaan yang dilakukan. 2.2 DASAR TEORI 2.2.1 Pengertian Boiler Boiler merupakan peralatan penghasil uap. Uap ini diperoleh dari air yang dipanaskan sebagai hasil pembakaran sejumlah bahan bakar. Bahan bakar boiler di MUHAMMAD JULHAM HAMZAH – 442 12 022 1

Upload: zulham-gates

Post on 07-Nov-2015

256 views

Category:

Documents


3 download

DESCRIPTION

regeg

TRANSCRIPT

BOILER

2.1 TUJUAN PERCOBAAN Setelah mempelajari dan melakukan pengujian ketel uap, mahasiswa diharapkan dapat : Menjelaskan fungsi dan cara kerja boiler Melakukan pengukuran temperatur, tekanan laju bahan bakar, dan air masuk ketel uap. Menghitung kapasitas pembentukan uap dalam boiler pada kondisi pengoperasian yang telah ditentukan. Menghitung efisiensi boiler. Menganalisis dan menarik kesimpulan dari percobaan yang dilakukan.2.2 DASAR TEORI2.2.1 Pengertian BoilerBoiler merupakan peralatan penghasil uap. Uap ini diperoleh dari air yang dipanaskan sebagai hasil pembakaran sejumlah bahan bakar. Bahan bakar boiler di Laboratorium Teknik Energi adalah bahan bakar jenis cair, yaitu solar. Nilai kalor bahan bakar dapat diperoleh dari data yang dikeluarkan oleh pertamina atau melalui analisis kimia.

Gambar 2.1 Boiler2.2.2 Kesetimbangan energi pada Boiler

Energi yang diberikan Bahan bakar + udaraEnergi uapEnergi yang terbuang ke udara disekitarEnergi ke uap airEnergi ke gas asap kering Energi yang terbuangmelalui gas buang

Gambar 2.2 Diagram kesetimbangan energi

2.2.3 R u m u s1. Jumlah energi kalor yang tersedia akibat proses pembakaran bahan bakar dapat ditentukan dengan persamaan berikut ini.Ebb = mbb x Nbb (KJ)mbb = laju aliran bahan bakar (Kg/s)Nbb = nilai kalor bahan bakar cair (KJ/Kg) 2. Energi pembentukan uap Energi yang digunakan untuk mengubah air menjadi uap adalah entalpi yang dikandung uap dikurangi dengan entalpi yang dikandung air pengisian.Besarnya dapat ditentukan dengan persamaan berikut :Eu = ma (hu ha) KJ = ma [hu Cp (ta 0)]ma = massa air pengisian hu = entalpi uap (Kj/Kg)ha = entalpi air pengisian (KJ/Kg)Cp = panas spesifik air pengisi ketel (KJ/Kgo)ta = temperatur air pengisi ketel (oC)

3. Efisiensi Boiler Efisiensi boiler didefinisikan sebagai perbandingan kalor terpakai untuk mengubah air menjadi uap dengan kalor hasil proses pembakaran bahan bakar.

Energi pembentukan uap ma ( hu ha ) = ma ( hu Cp (ta 0))Tekanan absolut uap.Pabs = tekanan gauge + tekanan atmosfir = Pg + PatmPg adalah tekanan gauge dalam bar Maka efisiensi Boiler :

4. Kalor yang terkandung yang melewati gas buang Energi yang dikandung oleh gas buang hasil pembakaran diperoleh dari aliran panas jenis rata-rata gas buang. Temperatur rata-rata gas buang dan udara sekitarnya.Ewg + Edg = mg Cg (tf1 tat) kJ/kgEwg= energi yang dikandung gas buang kering (kJ/kg).Edg = energi terhadap kandungan air moisture (kJ/kg).mg = massa gas buang kering per kg bahan bakar (kg/kg)Cpgb = panas jenis gas buang termasuk air (kJ/kgoC)tf1 = temperatur gas buang (oC).tat = temperatur udara sekitar (oC).5. Rugi rugi lain yang tidak terukur

Ef = Ebb (Eu + Ewg + Edg)

2.2.4 Pengukuran Gambar skematis instalasi Boiler

Gambar 2.3 Instalasi BoilerKeterangan :ma = kg air /kg bahan bakar.mgb = massa gas buang / kg bahan bakar.mm = massa uap didalam gas buang / kg bahan bakar.mb = massa bahan bakar.hu = entalpi uap.ha = entalpi air masuk ketel.Cgb = panas spesifik gas buang (CO2,CO,HC).Cm= panas spesifik uap panas lanjut.

ta = temperatur air masuk ketel..tgb = temperatur gas buang.tam = temperatur udara sekitar.Peukur yang digunakan Peukur yang digunakan pengujian adalah sebagai berikut : Meter tekanan ; Meter temperatur; Laju aliran air; Laju aliran bahan bakar; Laju aliran gas buang; Kalorimeter dan pemisah separating throttling.

2.3 LANGKAH PERCOBAAN 2.3.1 Peralatan Utama (Deskripsi Peralatan)Peralatan Utama pengujian adalah sebagai berikut : Boiler (ketel uap); Peukur pada boiler; Stop watch.2.3.2 Menghidupkan Boiler Persiapan percobaan 1. Menyiapkan sumber kelistrikan Menghidupkan saklar sumber listrik dari PLN (panel MCB) Menghidupkan saklar sistem air pendingin Menghidupkan sistem kelistrikan Boiler2. Menyiapkan pemasok air Menutup katup pemasok pompa vakum Membuka katup pemasok air Menutup katup bypas air lunak (softner) Membuka katup pemasok air lunak (softner) Membuka katup pemasok tangki air pengisi boiler Menutup katup untuk pengujian kualitas uap Membuka katup pemasok air pada menara pendingin Menutup katup pemasok air pompa kalor Membuka katup pemasok air ke ketel uap suplai Menyalakan pompa pemasok air (disebelah luar gedung) dan memeriksa tekanannya sekitar 2,5 bar.3. Menyiapkan air pengisi Boiler Membuka katup keluaran air pengisi ketel Membuka katup pemasok air pengisi ketel uap Menutup katup blow down ketel uap 4. Memeriksa ketinggian air Boiler Membuka katup lower water coloum Membuka katup upper water coloum Menutup katup lower tricock Membuka katup upper tricock Menutup katup water coloum blow down.5. Memeriksa gelas pendugaMemastikan handel ketiga katup yang terdapat pada gelas penduga selalu dalam posisi vertikal.6. Katup-katup pengeluaran Boiler Menutup katup uap utama Membuka katup pengukuran tekanan uap Menutup/mengunci katup pengeluaran ketel uap.7. Pemasok bahan bakar Boiler Memastikan volume tangki bahan bakar, minimal setengah penuh. Membuka katup pemasok minyak pada tangki Membuka katup pemasok minyak pada ketel uap. Membuka katup kembalian minyak dari ketel uap Memastikan red fire valve arm pada pemasok minyak ketel uap berada pada posisi terbuka.8. Sistem kelistrikan pada Boiler Menghidupkan saklar pemasok listrik untuk ketel uap (terletak pada dinding dibelakang pemanas lanjut) Menyalakan saklar daya ketel uap pada kotak distribusi Memutar kunci saklar permulaan boiler pada posisi on. Pada kondisi ini pompa pengisian air boiler bekerja dan memompa air kedalam boiler. Hal ini berlangsung terus sampai ketinggian air pada boiler siap untuk dioperasikan.9. Penyalaan pembakar Menyalakan electrical circuit breaker yang terletak disebelah kiri kotak kendali boiler dan tekan tombol berwarna hijau pada sebelah kanan kotak kendali. Burner atau pembakar motor akan bekerja dan setelah lebih kurang 15 detik proses pembakaran dimulai.10. Pemanasan Boiler Setelah proses pembakaran dimulai, proses pembakaran, selanjutnya diatur secara otomatis oleh kendali tekanan pada kotak panel, pembakaran akan mati pada kondisi tekanan sekitar 10 bar (tekanan pengesetan) Bila ketinggian air didalam boiler mencapai batas terendah, maka proses pembakaran akan mati secara otomatis. Memastikan ketinggian air pada gelas penduga adalah 2-3 cm di bawah batas ketinggian maksimal, jika perlu kurangi ketinggian air dengan membuka katup blow down boiler.2.3.3 Mematikan Boiler1. Matikan electrical circuit breaker yang terletak pada sebelah kiri kotak kontrol.2. Menutup katup pemasok bahan bakar 3. Membuka katup fan atmosfir 4. Membuka katup blow down boiler kurang lebih seperempat putaran sampai pompa air pengisi ketel menyala kemudian menutup kembali katup tersebut.5. Menunggu beberapa saat dan mengulangi langkah 4 sampai sekitar tiga kali sehingga tekanan berada dibawah 2 bar.6. Menutup katup uap.7. Mematikan sistem pemasok listrik pada boiler.8. Menutup katup pemasok air pengisi ketel.9. Menutup katup pemasok air utama.10. Membuka sedikit katup upper tricock.2.3.4 Prosedur Percobaan 1. Mempelajari sistem peralatan untuk mengoperasikan boiler.2. Mengatur tekanan kerja boiler.3. Menyiiapkan data pengukuran dan pengamatan.4. Mempersiapkan sumber kelistrikan, air pengisi ketel, bahan bakar lihat pada tata cara menghidupkan boiler. Jika semua sudah siap boiler dapat dioperasikan dan pengujian dapat dilakukan.5. Mencatat parameter yang dibutuhkan daria awal operasi dan catat pula untuk setiap periode waktu tertentu.Ingat pengamatan dilakukan pada saat terjadi proses pembakaran (dilihat pada tata cara pengamatan).6. Pada saat bersamaan dilakukan pengukuran kualitas uap (faktor x (uap) dapat diukur menggunakan pemisah penyeratan kalorimeter (separating throting calorimeter).

2.4 DATA HASIL PERCOBAANTabel 2.1 Tabel pengamatan percobaan BoilerNo.Waktu(mnt)Bahan BakarAirUdaraGas BuangUap

PembacaanFlow(liter)Suhu(oC)P(bar)PembacaanFlow(liter)Suhu(oC)P(mmHg)Suhu(oC)Suhu(oC)Flue DraughtP(bar)Suhu(oC)

101,025019827720290-025

2106,425151982972029379-125

32012,225151982972029405-2,525

43018,425151982972029423-8104

53119,925151982972029430-10199

63521,225151982972029344-10181

735,722,825151982972029291-9,5183

839,923,525151982972029224-10180

2.5 ANALISA DATAKondisi Katup Manometer DibukaContoh Perhitungan Data ke 1 dan 8 sebagai data in dan out:Diketahui : Waktut = 39,9 menit = 2394 s Volume bahan bakar Vf = 22,5 liter = 22,5 x 10-3 m3 Temp. bahan bakar Tf= 25 oC Tekanan bahan bakar Pf = 15 bar Pembacaan awal flow meter air Vw = 198 m3 Temperatur air Tw = 27 oC Temperatur udaraTs= 29 oC Tekanan udaraPa = 720 mmHg = 0,9999 bar 1 bar Temperatur uapTs(in) = 25 oCTs(out) = 180 oC Tekanan uapPs(in)= 10 barPs(out) = 10 bar Nilai kalor bahan bakar, LHVf = 43250 kJ/kg Massa jenis bahan bakar, f = 860 kg/m3

1) Laju aliran bahan bakar, mf :

2) Daya input bahan bakar, Qin :

3) Entalpi pengisian air, hfW = h1 : Dari tabel A-2 (kondisi cair jenuh) Untuk Ts = 25 oC , diperoleh :hf = 104,89 kJ/kghfg = 2442,3 kJ/kg x = 0.86h2= hf . x . hfg= 104,89 + (0,86 . 2442,3) = 2473,91 kJ/kg4) Entalpi uap, hs = h2 :Pabs = Pgauge + Patm = 10 + 1 = 11 barDari tabel A-3 (kondisi uap jenuh) Untuk Pabs = P2 = 11 Bar diperoleh :hf= 779,21 kJ/kghfg= 2013,29 kJ/kgx = 0,86hg = 2780,88hg yang di gunakan untuk pehitungan daya uap, karena di asumsikan keadaan uapnya murni,

5) Laju aliran uap, ms :Berdasarkan persamaan dasar :

, dimana :

sat = , sat diperoleh dari tabel A-4

Untuk P2 = 11 bar diperoleh, sat = 0,1819 m3/kg

Jadi, sat = Sedangkan q adalah fraksi kekeringan uap dari percobaan calorimeter diperoleh q = 0,86

6) Daya uap, Qout :Berdasarkan persamaan dasar :Qout = ms [kg/s] (h2 h1) [kJ/kg] =[kW]= 0,415 [kg/s] (2780,88 2473,91) [kJ/kg] = 127,439 kW

7) Efisiensi thermal, thermal :Berdasarkan persamaan dasar :

thermal =

No.tVfmfQinh1P2h2msQoutthermal

[s]Ltr[kg/s][kW][kJ/kg][bar][m3/kg][kg/m3][kJ/kg][kg/jam][kW][%]mmHg

100002400.6511.76930.56522473.910000

26006.40.0092396.7472400.6520.90501.10502574.480.06134.4188.675720

31200120.0086371.952400.653.50.53071.88442603.540.12640.17210.8001800

4600120.0172743.92400.6590.21594.63152646.230.35448.6256.5365760

56607.70.0100433.9422400.65110.17815.61362780.880.436165.61638.1667200

63002.80.0080347.1532712.29110.18195.49752778.200.43128.4108.1847200

72822.90.0088382.52778.20110.17815.61362780.970.4361.2070.3157200

8227423.50.0089384.3812473.9110.50.18635.36842780.870.415127.43933.1546840

2.6 DATA HASIL PERHITUNGAN

2.7 KESIMPULAN

Dari hasil percobaan dan perhitungan kami dapat simpulkan bahwa : Hasil perhitungan dari efisiensi thermal belum mencapai di atas nilai 50 % maksimal karena hasil nilai dari Qout lebih jauh di bandingkan Qin. Perlu adanya pengamatan data yang lebih baik dan tepat sehingga perhitungan data yang hasil efisiensi thermal bisa mencapai pada data yang berikutnya.MUHAMMAD JULHAM HAMZAH 442 12 022 13