PERANCANGAN HORIZONTAL FIRETUBE BOILER KAPASITAS 550 KG/JAM

TUGAS AKHIR

DiajukanKepada

UniversitasMuhammadiyah Malang

Untuk memenuhi syarat memperoleh gelar

Sarjana (S-1) Teknik Mesin

Disusun Oleh:

Annas Arif Firmansyah

2011 1012 0311 154

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2016

SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT

Yang bertanda tangan di bawah ini :

Nama : Annas Arif Firmansyah

NIM : 201110120311154

Tempat / Tanggal Lahir : Madiun, 20 Oktober 1992

Fakultas / Jurusan : Teknik / Teknik Mesin

Menyatak bahwa karya ilmiah atau skripsi ini yang berjudul

“PERANCANGAN HORIZONTAL FIRETUBE BOILER KAPASITAS 550

KG/JAM” adalah bukan karya tulis orang lain baik sebagia maupun keseluruhan

kecuali dalam bentuk kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.

Demikian surat pernyataan ini dibuat dengan sebenar – benarnya. Jika

terbukti melanggar, penulis siap menerima sanksi akademik yang berlaku di

Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang.

Malang, 25 Januari 2016

Penulis,

Annas Arif Firmansyah

KATA PENGANTAR

Allhamdulilahi Rabil Alamin, segala puji bagi mu ya Rabb, pemberi cinta

paling hakiki, yang senantiasa menyiapkan rencana sempurna untuk hamba-mu ini,

tak ada yang bisa hamba ucapkan selain kalimat terindah diatas untuk segala

pemberian terbaik . Puji syukurku atas-mu yang telah memudahkan segala kesulitan

, melapangkan segala kesempitan , menenangkan segala kegundahan , serta

memberi petunjuk atas segala kebuntuan. Penulis merasa bersyukur dengan

terselesaikannya tugas akhir ini dengan judul “Perancangan Horizontal Firetube

Boiler Kapasitas 550 Kg/Jam “ setelah hampir setahun waktu berlalu . satu

pelajaran penting yang penulis dapatkan adalah “ keberhasilan dalam menggapai

harapan harus dimulai dengan langkah awal yang mungkin tidak akan mudah “

Penulisan Tugas akhir merupakan salah satu syarat wajib untuk memperoleh

gelar sarjana ( S1 ) pada fakultas Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah

Malang.Dengan selesainya tugas akhir ini , penulis mengucapkan banyak terima

kasih kepada :

1. Tuhan YME atas semua karunia-Nya sehingga penulis dapat

menyelesaikan tugas akhir ini.

2. Kepada kedua orang tua tercinta, yang jasa-jasanya tidak dapat

terwakilkan dengan tulisan ini.

3. Adik-adikku Anis, Rahma yang selama ini sudah mendukung.

4. Ir. Sudarman, MT. selaku dekan Fakultas Teknik.

5. Ir. Daryono, MT. selaku ketua jurusan Teknik Mesin.

6. Budiono, SSi, MT. selaku dosen pembimbing I.

7. Ir. Herry Supriyanto, MT. selaku dosen pembimbing II.

8. Teman-teman Teknik Mesin Angkatan 2011 terutama konco kelet

Hafid, Dicky, Ivan, Najib, Gepeng, Gendut, Alim, Denni, Erik,

Lendra, Abah, Tofa, Danang, Wiki, Asqa, Ical, Dulur Mekatron,

Mas Irkham, Dulur Lab Fisika serta untuk teman-teman semuanya

yang tidak mungkin disebutkan satu persatu.

Penulis menyadari bahwa tulisan ini masih sangat sederhana, oleh karena

itu kritik saran sangat diharapkan untuk perbaikan dikemudian hari akhirnya

penulis berharap, semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat dan dapat

menambah wawasan bagi bagi penulis dan bagi pembaca umumnya semoga

ALLAH SWT. Senantiasa membimbing kita menuju jalannya dan melimpahkan

rahmat serta hidayahnya. AMIN…..

Malang , 22 Januari 2016

Penulis

(Annas Arif Firmansyah )

DAFTAR ISI

Lembar Judul .......................................................................................................i

Poster ...................................................................................................................ii

Lembar Pengesahan ............................................................................................iii

Lembar Konsultasi ..............................................................................................iv

Surat Pernyataan Tidak Plagiat ...........................................................................vi

Abstrak ................................................................................................................vii

Abstrack ..............................................................................................................viii

Kata Pengantar ....................................................................................................ix

Daftar Isi..............................................................................................................xi

Daftar Tabel ........................................................................................................xiv

Daftar Gambar .....................................................................................................xv

BAB I Pendahuluan

1.1 Latar Belakang ......................................................................................1

1.2 Rumusan Masalah ................................................................................3

1.3 Tujuan ..................................................................................................3

1.4 Manfaat .................................................................................................3

1.5 Batasan Masalah ...................................................................................4

BAB II Landasan Teori

2.1 Ketel Uap ..............................................................................................5

2.2 Klasifikasi Ketel Uap ............................................................................6

2.3 Proses Pengauapan.. ..............................................................................12

2.4 Perpindahan Panas pada Ketel Uap ......................................................13

2.5 Pemanfaatan pada Industri Tahu ...........................................................18

2.6 Teori Kekuatan Material.. .....................................................................19

2.6.1 Tegangan ...................................................................................19

2.6.2 Regangan ...................................................................................21

2.6.3 Hubungan Tegangan-Regangan ................................................24

2.6.4 Kriteria Kegagalan Material ......................................................25

2.7 Faktor Keamanan .................................................................................27

BAB III Metode Perancangan

3.1 Tahapan Perancangan ...........................................................................32

3.1.1 Pemilihan Jenis Ketel ..................................................................32

3.1.2 Perhitungan Panas .......................................................................32

3.1.3 Perhitungan Bagian Utama Ketel................................................33

3.2 Diagram Alir Perancangan ....................................................................34

BAB IV Perhitungan

4.1 Perhitungan Panas .................................................................................35

4.1.1 Konsumsi Air ...............................................................................35

4.1.2 Kebutuhan Kalor .........................................................................36

4.1.3 Kebutuhan Bahan Bakar ..............................................................37

4.1.4 Luas Bidang Pemanas ..................................................................37

4.1.5 Analisa Pembakaran ....................................................................41

4.1.6 Kerugian Panas ............................................................................47

4.1.7 Efisiensi Ketel .............................................................................51

4.2 Bagian Utama Ketel ..............................................................................51

4.2.1 Badan Ketel .................................................................................52

4.2.2 Lorong Api ..................................................................................56

4.2.3 Pipa Api .......................................................................................63

4.2.4 Tubesheet ....................................................................................68

4.2.5 Pipa Nosel ...................................................................................70

BAB V Penutup

5.1 Kesimpulan ...........................................................................................73

5.2 Saran .....................................................................................................74

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................75

LAMPIRAN .......................................................................................................76

Daftar Tabel

Tabel 2.1 Faktor keamanan yang disarankan dalam perancangan ......................31

Daftar Gambar

Gambar 2.1 Jenis ketel uap water tube................................................................9

Gambar 2.2 Jenis ketel uap fire tube. ..................................................................10

Gambar 2.3 Tabel harga Cz ...............................................................................15

Gambar 2.4 Konduksi .......................................................................................16

Gambar 2.5 Konsep intensitas gaya dalam sebuah benda yang mendapat beban

.............................................................................................................................20

Gambar 2.6 Ilustrasi regangan untuk benda yang mengalami beban tarik uniaksial

.............................................................................................................................22

Gambar 2.6a Ilustrasi regangan untuk benda yang mengalami regangan geser

murni ...................................................................................................................23

Gambar 2.6b Elemen regangan 2D .....................................................................23

Gambar 4.1 Perpindahan Panas...........................................................................38

Gambar 4.2 Perbandingan lorong api..................................................................53

Gambar 4.3 Lempeng Pipa Kamar Nyala Api ....................................................54

Gambar 4.4 Badan Ketel Tampak Samping ........................................................55

Daftar Pustaka

Hugot E. (1986). Handbook of Cane Sugar Engineering, Amsterdam : Elsevier

Science.

Djokosetyardjo, M.M ( 1987 ). Ketel Uap. Jakarta:Paradya paramita.

Malek, A . Mohammed ( 2004 ). Power Boiler Design, Inspection and Repair.

New York : Mc Graw-Hill Professional.

Muin, Syamsir.A (1988). Pesawat – Pesawat Konversi Energi I : Ketel Uap .

Jakarta: Rajawali Press.

Sjostrom, E. 1995. Kimia Kayu: Dasar – dasar dan Penggunaan. Jilid 2.

Yogyakarta: Universitas Gajah Mada Press

Michael. Vogel (2005), Heating with Wood: Principles of Combustion,Montana

State University, U.S.*)

Primo. Jurandir (2012). ASME Section I & Section VIII Fundamentals. Meadow

Estates: PDH Center

ASME (2010). Section 1 : Rules for Construction of Power Boilers. American :

IHS

ASME (2010). Section 2 : Part CSpecifications for Welding Rods,Electrodes, and

Filler Metals. American : IHS.

ASME (2010). Section 2 : Part D Properties (Metric). American : IHS.

ASME (2010). Section 2 : Part AFerrous Material Specifications SA-451 to End).

American : IHS.

ASME (2010). Section IV Rules for Construction of Heating Boilers (SA-451 to

End) . American : IHS.