perancangan ketel uap (boiler) tipe fire tube...
TRANSCRIPT
PERANCANGAN KETEL UAP (BOILER) TIPE FIRE TUBE
HORIZONTAL UNTUK INDUSTRI TAHU PETIS
SKRIPSI
DIAJUKAN KEPADA UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
UNTUK MEMENUHI SYARAT MEMPEROLEH GELAR SARJANA TEKNIK
MESIN STRATA SATU (S1)
Disusun Oleh :
RIZALDI VALIANT ERLANGGA
201210120311020
JURUSAN TEKNIK MESIN
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG
2017
iii
LEMBAR PENGESAHAN
SKRIPSI
PERANCANGAN KETEL UAP (BOILER) TIPE FIRE TUBE
HORIZONTAL UNTUK INDUSTRI TAHU PETIS
Diajukan kepada Universitas Muhammadiyah Malang
Untuk memenuhi syarat memperoleh
Gelar Sarjana Teknik Mesin Strata Satu (S1)
Disusun oleh :
NAMA : RIZALDI VALIANT ERLANGGA
NIM : 201210120311010
Malang, 19 Januari 2017
Yang telah disahkan oleh :
Dosen Pembimbing I
Ir. Sudarman, MT
108.8909.0132
Dosen Pembimbing II
Ir. Herry Supriyanto, MT
108.8709.0049
Mengetahui,
Ketua Jurusan Teknik Mesin
Ir. Daryono, MT
108.8909.0124
vi
LEMBAR PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT
Yang bertanda tangan dibawah ini :
Nama
NIM
Tempat / Tanggal Lahir
Fakultas / Jurusan
Instansi
Menyatakan bahwa karya ilmiah atau skripsi ini yang berjudul “Perancangan
Ketel Uap (Boiler) Tipe Fire Tube Horizontal Untuk Industri Tahu Petis
” adalah bukan karya tulis orang lain baik sebagian 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.
: Rizaldi Valiant Erlangga
: 201210120311020
: Kuningan, 16 Mei 1995
: Teknik / Mesin
: Universitas Muhammadiyah Malang
Malang, 19 Januari 2017
Penulis,
(Rizaldi Valiant Erlangga)
vii
PERANCANGAN KETEL UAP (BOILER) TIPE FIRE TUBE
HORIZONTAL UNTUK INDUSTRI TAHU PETIS Rizaldi
1. Sudarman
2. Herry
3
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Tenik Universitas Muhammadiyah Malang
Jl. Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax.(0341) 460782 Malang Ja-
Tim
Email: [email protected]
Abstrak
Boiler atau ketel uap merupakan bejana tertutup dimana panas pembakaran
dialirkan ke air sampai terbentuk uap panas (steam) berupa energi kerja. Pada
tugas akhir ini penulis merancang boiler tipe pipa api horizontal bertekanan (6
bar), karena boiler tipe pipa api memiliki kelebihan antara lain tidak
membutuhkan setting khusus, sehingga proses pemasangannya mudah dan cepat,
investasi awal untuk boiler pipa api ini murah, bentuknya lebih compact dan
portable, untuk 1 boiler tidak memerlukan area yang besar, dan cocok untuk
industri kecil seperti industri pembuatan tahu kapasitas output boiler yang
direncanakan. Rancangan ketel uap ini merupakan hasil dari analisis dan survey
yang dilakukan disalah satu industri tahu di kota Malang. Rancana kapasitas uap
didapatkan sebesar yang tentunya lebih besar dari kapasitas uap yang
di butuhan yaitu sebesar . Kebutuhan kalor yang di dapat dari kapasitas
uap perancanaan senilai . Data tersebut menunjukan ketel
uap ini merupakan ketel dengan kapasitas kecil oleh sebab itu ketel ini tergolong
ketel uap tipe fire tube boiler atau ketel uap pipa api denagan posisi horizontal.
Kata kunci: ketel uap, industri tahu.
viii
ERANCANGAN KETEL UAP (BOILER) TIPE FIRE TUBE
HORIZONTAL UNTUK INDUSTRI TAHU PETIS Rizaldi
1. Sudarman
2. Herry
3
Jurusan Teknik Mesin Fakultas Tenik Universitas Muhammadiyah Malang
Jl. Tlogomas No. 246 Telp. (0341) 464318-128 Fax.(0341) 460782 Malang Ja-
Tim
Email: [email protected]
Abstract
Boiler is a closed vessel in which the combustion heat transferred to
water to form steam heat (steam) energy in the form of work. In this thesis the
author designed a boiler-type fire tube horizontal pressure (6 bar), because the
boiler type fire tube has advantages such as not requiring a specific setting, so the
installation process is easy and fast, the initial investment for the boiler fire tube
is cheap, the shape is more compact and portable, for one boiler does not require
a large area, and suitable for small industries such as shipbuilding tofu planned
boiler output capacity. The design of the boiler is the result of analyzes and
surveys conducted at one of the tofu industry in the city of Malang. Plan capacity
of 87.586 kg of steam is obtained which is certainly greater than the capacity of
the steam that is in needs in the amount of 43.793 kg. Needs heat obtained from
steam capacity planning 226,016.549 worth kJ / hour. The data shows a boiler
steam boiler with a small capacity and therefore is classified as a boiler-type
steam boiler fire tube boiler or fire tube boiler with a horizontal position.
Keywords: boilers, industrial tofu
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Allah Subhanahu Wa Ta'ala. Atas segala limpahan
anugerah-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
“Perancangan Ketel Uap (Boiler) Tipe Fire Tube Horizontal Untuk Industri
Tahu Petis”. Penulis ucapkan terima kasih kepada semua pihak yang telah
banyak membantu dalam menyelesaian skripsi ini, terutama kepada :
1. Allah Subhanahu Wa Ta'ala yang telah memberikan kelancaran dalam
menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak Januar dan Ibu Nia Rahmawati selaku orang tua kandung yang banyak
memberikan dukungan baik materi maupun nonmateri dalam menyelesaikan
skripsi ini.
3. Bapak Yayan Mulyana dan Ibu N. Ika Nurhikmah selaku orang tua angkat
yang juga banyak memberikan dukungan baik materi maupun nonmateri
dalam menyelesaikan skripsi ini.
4. Bapak Ir. Sudarman, MT. Selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Muhammadiyah Malang dan dosen pembimbing I.
5. Bapak Ir. Daryono, MT. Selaku Ketua Jurusan Universitas Muhammadiyah
Malang.
6. Bapak Ir. Herry Supriyanto, MT. Selaku dosen pembimbing II yang telah
sabar dalam membimbing dan selalu memberikan ide, gagasan, kritik dan
saran yang sangat membangun dalam menyelesaikan skripsi ini.
x
7. Bapak/Ibu Dosen, TU, Penjaga Lab, Asisten Lab serta karyawan Teknik
Mesin Universitas Muhammadiyah Malang yang telah memberikan
pelayanan, fasilitas dan bantuannya dalam menyelesaikan skripsi ini.
8. Adikku Alisya Chantika Salsabila yang telah banyak mensupport dalam
menyelesaikan skripsi ini.
9. Teman-teman yang turut membantu dan memberikan masukan Farelia
Rachmawati, Eggy Sulistyawan, dan Daru Hendramawan.
10. Para geng GRT-5 Ilham Farosadid, Muammar Habibi Irsyad, M. Ari Prima
Girsang, Risal Bulu Datu, Trian Wahyudi, Asef Efendi, Arizal Asfat, Heru
Setya Budi dan Sabilil Muttaqin.
11. Teman-teman Teknik Mesin angkatan 2012 terutama kelas A yang telah
banyak memberikan support.
12. Semua pihak yang telah memberikan support dan do’a dalam menyelesaikan
skripsi ini.
Kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan kepada para
pembaca. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi yang membutuhkan.
Malang, 25 Oktober 2016
Penulis,
(Risal Bulu Datu)
Malang, 19 Januari 2017
Penulis,
(Rizaldi Valiant Erlangga)
xi
DAFTAR ISI
LEMBAR JUDUL ................................................................................................. i
POSTER ................................................................................................................ ii
LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................ iii
LEMBAR KONSULTASI ................................................................................... iv
LEMBAR PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT ............................................... vi
ABSTRAK .......................................................................................................... vii
KATA PENGANTAR ......................................................................................... ix
DAFTAR ISI ........................................................................................................ xi
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... xiv
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang .......................................................................................... 1
1.2 Rumusan Masalah ..................................................................................... 4
1.3 Tujuan ....................................................................................................... 4
1.4 Manfaat ...................................................................................................... 4
1.5 Batasan Masalah ....................................................................................... 5
BAB II LANDASAN TEORI
2.1 Proses Pembuatan Tahu ............................................................................ 6
2.1.1 Cara Pemasakan Tahu .............................................................................. 8
2.1.2 Pemanfaatan Uap pada Produksi Tahu .................................................. 9
2.2 Boiler ....................................................................................................... 10
2.2.1 Klasifikasi Boiler .................................................................................... 12
xii
2.2.2 Bagian-Bagian Boiler ............................................................................. 14
2.3.3 Pengoprasian Boiler ................................................................................ 22
2.3 Proses Penguapan .................................................................................... 25
2.4 Perpindahan Panas pada Ketel Uap ....................................................... 26
BAB III METODELOGI
3.1 Tahapan Perancangan ............................................................................. 30
3.1.1 Pemilihan Jenis Ketel Uap (Boiler) ............................................... 30
3.1.2 Perhitungan Panas .......................................................................... 30
3.1.3 Perhitungan Bagian Utama Ketel ................................................... 31
3.2 Diagram Alir ........................................................................................... 32
3.2.1 Diagram Alir Perpindahan Panas ................................................... 32
3.2.1 Diagram Alir Luas Bidang Pemanas .............................................. 33
3.2.1 Diagram Alir Kontruksi Boiler ....................................................... 34
BAB IV PERHITUNGAN
4.1 Perhitungan Kebutuhan Uap ................................................................... 34
4.1.1 Kebutuhan Kalor .................................................................................. 37
4.1.2 Kebutuhan Bahan Bakar ...................................................................... 37
4.1.3 Kebutuhan Supply Air ......................................................................... 38
4.1.4 Temperatur Output Api Pada Lorong Api ........................................ 38
4.2 Perhitungan Luas Bidang Pemanas ......................................................... 39
4.3 Kontruksi Boiler ............................................................................................. 41
4.3.1 Perencanaan Ukuran Boiler ................................................................ 41
4.3.1.1 Badan Boiler ............................................................................ 43
xiii
4.3.1.2 Lorong Api .............................................................................. 45
4.3.1.3 PipaApi ..................................................................................... 46
4.3.1 Perhitungan Massa air pada Boiler .................................................... 48
4.3.2 Tekanan Air .......................................................................................... 49
4.4 Pipa Saluran Peralatan Pengaman (Appendages) .......................................... 51
BAB V KESIMPULAN ...................................................................................... 54
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 55
LAMPIRAN ......................................................................................................... 56
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Diagram Alir Pembuatan Tahu ........................................................ 7
Gambar 2.2 Neraca Diagram Pembuatan Tahu ................................................... 8
Gambar 2.3 Fire Tube Boiler ............................................................................ 11
Gambar 2.4 Water Tube Boiler ......................................................................... 14
Gambar 2.5 FD Fun ........................................................................................... 23
Gambar 2.6 Steam Drum ................................................................................... 24
Gambar 2.7 Mud Drum ...................................................................................... 24
Gambar 2.8 Ash Hopper ..................................................................................... 24
Gambar 2.9 Chimney .......................................................................................... 24
Gambar 2.10 Pressure Furnance Draft Controller .............................................. 24
Gambar 2.11 Induced Draft Fan .......................................................................... 24
Gambar 2.12 Dust Collector ................................................................................ 24
Gambar 2.13 Superheater..................................................................................... 24
Gambar 2.14 Safety Valve .................................................................................... 24
Gambar 2.15 Gelas Penduga ................................................................................ 24
Gambar 2.16 Manometer ...................................................................................... 24
Gambar 2.17 Kran Uap Induk .............................................................................. 24
Gambar 2.18 Panel Utama.................................................................................... 24
Gambar 4.1 Lempeng Pipa Kamar Api ................................................................. 43
Gambar 4.1 Badan Boiler ........................................................................................ 44
Gambar 4.2 Lorong Api .......................................................................................... 46
Gambar 4.3 Pipa Api ............................................................................................... 47
56
DAFTAR PUSTAKA
ASME. (2010). Boiler and Pressure Vessel Code, secton IV Rules for Contruction of Heating
Boiler.
Djayanti, S. (2015). Kajian Penerapan Produksi Bersih di Industri Tahu di Desa Jimbaran
Bandungan, Jawa Tengah. Jurnal Reset Teknologi Pencegah Pencemaran Industri,
75-80.
Efendi, D. A., Sutoyo, & Masugiono. (2014). Rancang Bangun Boiler pada Industri Tahu
untuk Proses Pemanasan Sistem Uap dengan Menggunakan CATIA V5. Jurnal Of
Mechanical of Engineering Learning.
Hicks, T. G. (1985). Standard Handbook of Engineering Calculation. USA: McGraw-hill
Book Company.
Junari, A., Desti, D. N., & Fetie, S. I. (2014). Pengaruh Laju Alir Gas Pembakar (LPG)
Terhadap Pembuatan Katalis Heterogen Nanokomposit 2nO/Fe2O3. Ekuilibrium, 35-
40.
Lukman , B. (2015). Perpindahan Panas (Heat Transfer). Semarang: UNDIP.
Muin, S. A. (1988). Pesawat-Pesawat Konversi Energi I (Ketel Uap). Jakarta: Rajawali pers.
Sudarman, Suwahyo, & Suntoyo. (2015). Penerapan Ketel Uap (Steam Boiler) Pada Industri
Pengolahan Tahu Untuk Meningkatkan Efisiensi dan Kualitas Produk. Sainteknol
Jurnal Sain dan Teknologi.
57
LAMPIRAN