strength of drum

TATAP MUKA-07

UNIVERSITAS KRISNADWIPAYANAFAKULTAS TEKNIKPRODI TEKNIK MESIN

MODUL KULIAHKETEL UAP(STEAM GENERATOR)

KEKUATAN DINDING KETEL.

Abstrak :Menjelaskan perhitungan kekuatan drum ketel berdasarkan mekanika kekuatan material terhadap tekanan uap didalam drum tanpa memperhitungkan berkurangnya kekuatan material drum ketel akibat temperatur uap.

Kompetensi :Mahasiswa diharapkan mengetahui dan memahami bagaimana menghitung kekuatan drum ketel dan dapat menentukan ketebalan plat material drum dengan memperkirakan pengurangan kekuatan karena tempeartur uap didalamnya.

1

TATAP MUKA-04

KEKUATAN DINDING KETEL.

1. Drum Ketel.Drum atau tangki ketel diperhitungkan terhadap dua kemungkinan pecah

atau rusak, yaitu ;

a. Kemungkinan Belah.

b. Kemunghkinan Putus.

1.1. Tebal drum berdasarkan kemungkinan belah.

D = diameter drum ( m ).

Gbr.1. t = tebal drum ( m ).

L = panjang drum ( m ).

p = tekanan uap ( N/m2)

σ t = tegangan tarik ijin pada mate

rial drum ( N/m2)

Gaya yang membelah drum F = p . D . L ( N ).

Luas potongan plat drum yang harus menahan gaya yang membelah drum

ialah → A = 2 . L . t + 2.t { D + 2.t } ……. m2.

Atau A = 2 . L . t + 2 t D + 4 t2

Kekuatan dinding ketel = A . σ t , sehingga :

F = L . D . p = A . σ t = (2 . L . t + 2. t. D + 4 t 2 ) x σ t . Dalam hal ini 4 t 2

dapat kita abaikan karena sangat kecil dibandingkan dengan 2 t D , maka

didapat : F = L . D . p = (2 . L . t + 2. t. D ) σ t

KK.16282, Disusun oleh Ir. J Pansius Damanik, M.Si Prodi Tek.Mesin 2014

TATAP MUKA-04

Atau : t = L. D . p

2. σ t . (L+D ) = L .D . p

2. σ t . (1+D /L ) ( m )

Agar drum tidak terbelah maka tebal dinding drum ketel harus dibuat lebih

besar dari hasil perhitungan diatas, tb ≥ t.

1.2. Tebal drum berdasarkan kemungkinan putus.

Besarnya gaya yang memutuskan drum ialah :

F=π4.D2 . p ( N ).

Gaya tersebut harus dapat ditahan oleh dinding ketel yang luas potongannya

sebesar, A=π4

[D+2 t ]2−D 2

A=π4

[D2+4.D . t+4.t 2 ]−D2= π4

[ 4.D . t+4.t 2 ]

Disini juga harga 4 t 2 dapat diabaikan karena kecil dibandingkan 4. D. t,

sehingga tegangan yang terjadi pada dinding drum ketel, ialah :

σ t = FA =

π4D2 . p

π44 . D. t

= p . D4 .t

Sehingga, t = p . D4 . σ t

( m )

Agar drum tidak putus maka ………→ tp ≥ t ( m ).

Dari kedua harga t diatas jelas terlihat bahwa tb > tp, oleh karena itu

perhitungan dinding drum ketel dapat dilakukan dengan hanya

memperhitungkannya terhadap kemungkinan belah saja.

Harga σ t tidak hanya tergantung pada jenis bhan drum ketel, tetapi juga

dipengaruhi suhu dan tekanan kerja drum ketel.

Mengingat pada umumnya drum ketel banyak dilobangi untuk keperluan

sambungan pipa-pipa dan juga untuk lubang laluan orang (man hole) maka

kekuatan drum ketel menjadi berkurang, oleh karena itu digunakan rumus

empiris dalam menentukan tebal dinding drum sbb ;


TATAP MUKA-04

Jika : Di = diameter dalam drum ( m )

Do = diameter luar drum, dimana Do ≤ 1,2 Di

v=s−ds disini : v = faktor perlemahan.

S = jarak antara garis tengah lubang pipa

atau tabung-tabung.

d = diameter lubang pipa atau tabung

k = faktor keamanan.

Baja tuang k = 2,0

Baja biasa k = 1,5

J = faktor konversi

= 100, jika p dan σ t dalam kg/mm2

= 1,00 jika p dan σ t dalam N/m2

Maka ; t=

D i . p

2J . v .σ tk−p

( m )

1.3. Tebal Tutup Drum (front).

Untuk R ≥ 1,3 D , maka t u=p Rk2J .σ t

( m ).

Untuk R ≤ D , maka t u=pDk β4 . J . σ t

( m )

Dalam hal ini, bila R = D …………… maka β = 2,9

R = 0,8 D ……. Maka β = 2,0


TATAP MUKA-04

1.4. Tebal Pipa Evaporator dan Pipa Superheater.Jika diameter luar pipa ( do) kurang dari 0,20 meter, maka tebal pipa adalah:

t=do . p

2.J . v .σ tk+ p

( m )

Disini : p ≤0 ,9

k ¿ 1,5

1.5. Tebal Header Dengan Potongan Empat Persegi Panjang.

t=12m√ p . kJ .σ t √ 3 (1−C2/m2 )

(1+v /cos φ ) meter.

Dimana : v= s−ds

k = 1,8 → baja tuang

k = ( 1,3 ÷ 1,4 ) → baja biasa.


TATAP MUKA-04

1.6. Tebal Header dengan potongan Bundar dan Bujur Sangkar.

a. Bila ujung berlubang.

t=t u=0,45√ p .dh2. kJ .σ t(dh2+do2 ) meter.

b. Bila ujung-ujungnya tidak berlubang.

t u=t=0,45√ p .dh2. kJ .σ t meter.


TATAP MUKA-04

DAFTAR PUSTAKA

1. Archi. W Culp, Prinsip-Prinsip Konversi Energi, Penerbit Erlangga,

Jakarta, 1996

2. Babcock & Wilcox, Steam its generation and use, Babcock & Wilcox

Company, Ohio-USA, 1992.

3. M.J.Djokosetijardjo, Ketel Uap, jilid 1, Pradnya Paramita, Jakarta, 1988.

4. M.J.Djokosetijardjo, Ketel Uap, jilid 2, Pradnya Paramita, Jakarta, 1990.

5. R.W.Haywood, Analisis siklus-siklus Teknik, edisi ke 4, U-I PRESS,

Jakarta 1995.

6. Syamsir A Muin, Pesawat-Pesawat Konversi Energi I (Ketel Uap ),

Rajawali Pers, Jakarta, 1988.


strength of drum

Documents