power & steam -...
TRANSCRIPT
POWER & STEAM
Nur Istianah,ST.,MT.,M.Eng
POWER
• Jumlah energi yang diperlukan per satuan
waktu
• Energi diperlukan untuk proses, pelengkap
(penerangan, komputer, dll), pengolahan
limbah dan transportasi bahan
• Semua energi dikonversi menjadi Kwh
• Dapat ditentukan kebutuhan energi (listrik)
POWER
• Kebutuhan daya (energi) untuk proses
dapat dihitung dari neraca energi dan
waktu operasi
• P = E/t
• Dijabarkan dalam spesifikasi mesin
• Beberapa peralatan memiliki perhitungan
daya sendiri: pengadukan dan pompa
Kebutuhan daya pompa
• Digunakan untuk:
• Menggerak air (energi kinetik)
• Mengangkat air (energi potensial)
• Mengatasi hambatan (gesekan, tikungan,
sambungan, dll)
Energy losses
Item Pipa lurus Fitting Contraction Enlargment
f Laminar/
Turbulen(pipa
halus/kasar)
- - -
EF - Kf(V1)2/α Kf(V1)
2/α [1-(A1/A2)2](V1)
2/α
ΔP 2f(v2)Lρ/D 2f(v2)L’ρ/D EF x ρ EF x ρ
L’/D lihat Tabel 6.3
Laminar: f=16/Re
Energy losses
Item Pipa lurus Fitting Contraction Enlargment
f Laminar/
Turbulen(pipa
halus/kasar)
- - -
EF - Kf(V1)2/α Kf(V1)
2/α [1-(A1/A2)2](V1)
2/α
ΔP 2f(v2)Lρ/D 2f(v2)L’ρ/D EF x ρ EF x ρ
L’/D lihat Tabel 3.2
TABLE 3.1
RELATIVE ROUGHNESS FACTORS FOR PIPES
Material Roughness factor
(e) Material
Roughness factor
(e)
Riveted steel 0.001- 0.01 Galvanized
iron 0.0002
Concrete 0.0003 - 0.003 Asphalted
cast iron 0.001
Wood staves 0.0002 - 0.003 Commercial
steel 0.00005
Cast iron 0.0003 Drawn tubing Smooth
TABLE 3.2
FRICTION LOSS FACTORS IN FITTINGS
k
Valves, fully open:
gate 0.13
globe 6.0
angle 3.0
Elbows:
90° standard 0.74
medium sweep 0.5
long radius 0.25
square 1.5
Tee, used as elbow 1.5
Tee, straight through 0.5
Entrance, large tank to pipe:
sharp 0.5
rounded 0.05
Friction factors in pipe
Berpakah daya pompa yang dibutuhkan untuk
mengalirkan air mineral dengan densitas 1.00 g/cm3
dan viskositas 0.7 cP melalui sanitary pipe (1-in
nominal) sepanjang 30 m menuju tangki penampung
dengan diameter 5m agar memenuhi kapasitas
produk 10.8 ton/jam? Bagian exhaust pipa yang
terhubung dengan tangki penampung dipasang 90o
elbow std. Selisih ketinggian air di penampung 1 dan
2 adalah 10m.
Contoh soal
Solution:
det
m003.0
det 3600
1jam
1000kg
1m
jam
kg 10800m/ =Q
33
xx
333
36
3 m
kg1000
10
kg
m
cm10
cm
g 1=
gxx
sPa.0007,0m.s
kg0007,0
cm.s
g700,0poise 700,0cP 0,7=
det/28.7)(0.02291/2
1
det003.0
area
Q=
22
3
mm
xm
Diameter (1.50 in nominal, sanitary pipe)< : D = 1.402 in = 0.0356 m
L = 60
1
238302
0007.0
02291.028.71000
Re
xx
D
Pa
xxxx
D
LLfP
560201
02291.0
1000)802.030()28.7(004035.02
)'()(2
2
2
(turbulen) f pipa halus, 104<Re<106 f = 0,048*Re(-0,2)
= 0.004035
Solution:
Fitting elbow std 90°:
L’/D = 35
L’ = 35x0.02291=0.802 m
2
3a
3,4
b
4a
10^104078.4
5
02291.0
4/1
4/1
44
2
1
2
2
1
2
2
2
2
1
2
2
1
x
D
D
A
A
D
D
A
A
26.50775=E
2
28.7x4.4078x10-1=E
xA
A-1=E
f
210-
f
22
21
1f
Solution: Enlargment:
Laminar, (asumsi fluida newtonian) α = 2
Pers. Bernoulli:
ΔPf/ρ = ΔP/ρ + Ef = 586.7096 J/kg m2/s2
W = ΔPf/ρ + g(h2 – h1) = 586.7096 + 100 J/kg = 686.7096
5a
5b
5c
6
Contoh
• Pompa untuk menaikkan air setinggi 22 m dengan debit 1,2 m3/menit. Pipa dari galvanis berdiameter 15 cm dengan panjang 120m. Jika ada 8 tikungan berapa kebutuhan daya pompa.
Reynold number
• Assume properties of water at 20°C are density 998 kg m-3, and viscosity 0.001 N s m-2
• Cross-sectional area of pipe A = (π/4)D2 = π /4 x (0.15)2 = 0.0177 m-2 Volume of flow V = 1.2 m3 min-1 = 1.2/60 m3 s-1 = 0.02 m3 s-1.
• Velocity in the pipe = V/A = (0.02)/(0.0177) = 1.13 ms-1
• Now (Re) = Dvρ/µ
• = (0.15 x 1.13 x 998)/0.001 = 1.7 x 105 so the flow is clearly turbulent.
friction loss of energy
From Table 3.1, the roughness factor ε is 0.0002 for
galvanized iron and so roughness ratio
ε /D = 0.0002/0.15 = 0.001
So from Fig. 3.8,
ƒ = 0.0053
Therefore the friction loss of energy
= (4ƒv2/2) x (L/D)
= [4ƒv2L/2D]
= [4 x 0.0053 x (1.13)2 x 120]/(2 x 0.15)
= 10.8 J.
• For the eight right-angled bends, from Table 3.2 we would expect a loss of 0.74 velocity energies at each, making (8 x 0.74) = 6 in all. velocity energy =k.v2/2 = (1.13)2/2 = 0.64 J
• So total loss from bends and discharge energy = (6 + 1) x 0.64 = 4.5 J There would be one additional velocity energy loss because of the unrecovered flow energy discharged into the reservoir.
Energy loss from bends and discharge
Energy to move 1 kg water
• Energy to move 1 kg water against a head of 22 m of water is E = Zg = 22 x 9.81 = 215.8 J.
• Total energy requirement per kg: Etot = 10.8 + 4.5 + 215.8 = 231.1 J
energy requirement of pump
• and theoretical power requirement = Energy x volume flow x density = (Energy/kg) x kgs-1 = 231.1 x 0.02 x 998 = 4613 J s-1. Kwh
• Now the head equivalent to the energy requirement = Etot/g = 231.1/9.81 = 23.5 m of water,
•
POWER
• Sumber energi:
– Listrik (PLN atau turbin)
– Steam
– Bahan bakar komersil
– Daur ulang limbah (padat, gas atau cair)
STEAM
SISTEM PEMBANGKIT STEAM (UAP AIR)
• Istilah Steam (uap air) merepresentasikan
kondisi bentuk/fasa uap dari air dan steam juga
digunakan sebagai sumber energi.
• Energi dari steam dapat digunakan untuk
menaikkan temperatur baha-bahan lain,
misalnya bahan/produk pangan, dan pada
proses pemanasan tersebut menghasilkan hasil
samping berupa kondensat air (akibat dari
perubahan fasa karena kehilangan energi)
SISTEM PEMBANGKIT STEAM (UAP AIR)
• Steam (uap air) dapat dihasilkan dengan cara menambahkan panas dari pembakaran bahan bakar (BBM atau gas) untuk mengubah fasa air menjadi uap.
• Sistem pembangkit uap (boiler) adalah sebuah wadah/ketel yang di desain untuk memberikan kontak antara air dan sumber panas, sebagai syarat untuk mengubah fasa cairan menjadi uap/gas
• Ketel boiler di desain untuk menampung steam dan mempertahankan tekanan hasil dari perubahan bentuk/fasa air menjadi uap
SISTEM PEMBANGKIT STEAM (UAP AIR)
• Sistem Pembangkit uap yang utama terbagi menjadi 2 macam, yaitu : Fire-tube (pipa api) dan Water-tube (pipa air)
• Pada pembangkit uap (boiler) pipa api, api berada di dalam pipa, dan air berada di luar pipa dalam jumlah yang banyak.
• Pada boiler pipa air, air yang akan diuapkan disimpan dalam pipa-pipa kecil, dan api berada di luar sekitar pipa air.
SISTEM
PEMBANGKIT
STEAM (UAP AIR)
• Boiler Pipa Api Api dan gas panas hasil pembakaran bahan bakar mengalir di dalam pipa dan memanasi air yang berada di luar pipa
SISTEM
PEMBANGKIT
STEAM (UAP AIR)
• Boiler Pipa Air Api dan gas panas hasil pembakaran bahan bakar mengalir di luar pipa dan memanasi air yang berada di dalam pipa
Efisiensi boiler
• Perbandingan uap panas yang dihasilkan
dengan air umpan boiler yang diberikan
• Dipengaruhi koefisien transfer panas HE
dan kualitas air
• Parameter umum:
– Soft water
– Bebas endapan, bahan organik, dan minyak
THANKS FOR YOUR ATTENTION
The best person is one give something useful always