KARAKTERISTIK KETEL UAP

Karakteristik ketel uap ditentukan oleh tekanan kerja [ N/ m2, bar, kgf/cm2], pemakaian bahan bakar tiap meter persegi rangka bakar [ kg/m2 -luas rangka bakar], produksi uap tiap meter persegi luas pemanas [kg/m2-luas pemanas], produksi uap tiap jam [ kg uap/jam].

Dua karakteristik yang penting adalah effisiensi ketel *1 dan kapasitas ketel *2.

1. 1. Effisiensi Ketel uap

Efisiensi boiler adalah sebuah besaran yang menunjukkan hubungan antara supply energi masuk ke dalam boiler dengan energi keluaran yang dihasilkan oleh boiler. Namun demikian, efisiensi pada boiler dapat didefinisikan ke dalam tiga cara yaitu:

• Efisiensi Pembakaran
• Efisiensi Termal
• Efisiensi Bahan Bakar-Uap Air (Fuel-to-Steam)

Gambar 1. Aliran Ketel uap 1

Effisiensi ketel dinyatakan sebagai :

n       = effisiensi 

B      = produksi uap tiap jam (kg/jam)

h2     = entalpi uap (kkal /kg)

h1     = entalpi air (kkal/kg)

G       = berat bahan bakar/jam ( kg/jam)

LHV  = nilai kalor bawah bahan bakar (kkal/kg)

1. 2. Kapasitas Ketel 

Rumus Kapasitas Ketel = 

B = m (h2-h1)

m = massa alir uap (kg/s)

h2 = entalpi uap  (kj/kg)

h1 = entalpi air masuk (kj/kg)

Gambar 2. Aliran Ketel uap 2

NILAI KETEL UAP

NILAI UTS 1 dan UTS 2 (lisan).

Nilai dapat dilihat di sini

Catatan : Nilai yang di highlight warna kuning oren (pada UTS 2) nanti ujian susulan.

bagi yang tidak susulan maka nilainya akan dosen pengampu kosongkan.

MATERI PRESENTASI KETEL UAP

Pertama-tama dibuat grup (ex; +/- 40 org mahasiswa) dibagi +/- 5 orang mahasiswa (menjadi +/- 8 kelompok/grup)

Pilih topik yang akan di presentasikan (Berdasarkan grafik macam2 ketel uap di bawah ini) :

notes : syarat masing-masing kelompok harus berbeda pemilihan topiknya. 

    Materi presentasi harus dibuat berdasarkan :

1. Buat Laporan (hard Copy dan soft copy) , MS-word (laporan sebelum presentasi dan sesudah presentasi) dan diburning pada CD.
2. Buat laporan Presentasi (minimum 20 lembar ( > 20 lembar) pada Word dan PPT 
3. Format laporan dan isi presentasi bentuk file word :

• Penjelasan mengenai Pengertian Boiler (secara umum)
• Penjelasan mengenai jenis Boiler yang akan dipresentasikan ex Fire tube boiler
• Penjelasan mengenai Balance massa Boiler yang akan dipresentasikan ex Fire tube boiler
• Penjelasan mengenai Balance energi Boiler yang akan dipresentasikan ex Fire tube boiler
• Manfaat dan keunggulan/kelemahan dari boiler yang akan dipresentasikan (fire tube boiler)
• Penjelasan mengenai effisiensi dari Boiler yang dipresentasikan (fire tube boiler)
• Kesimpulan & Saran

Evaluasi Penilaian presentasi didasarkan pada :
- Ke-aktif-an
- Bertanya
- Bentuk Laporan

 Contoh laporan dapat di unduh :
- Laporan sebelum presentasi (format modul) di sini
- Laporan setelah presentasi di sini
- Excel pembagian grup di sini
- Format Presentasi di sini


Trims.

RM,M.T.

KETEL UAP (Boiler)     (2)

Sebelum belajar lebih lanjut tentang ketel uap (boiller) terlebih dahulu kita belajar thermodinamika. Apa itu Thermo/thermodinamika ???

1.    THERMOdinamika

Termodinamika (berasal dari kata thermos (panas) dan dynamic (gerak atau perubahan)) adalah salah satu cabang dari ilmu fisika yang mempelajari panas dan temperatur, serta hubungan keduanya pada energi dan gerak.

Hukum Thermo 1 menjadi basic fundamental untuk mempelajari ilmu tentang yang berhubungan dengan prinsip konversi energi (energy conversion)

Hukum Termodinamika 1

Hukum termodinamika 1 menunjukkan hukum kekekalan energi.

“Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya bisa diubah bentuknya saja”

Terdapat persamaan matematik yang menjelaskan hukum ini, yaitu:

    ...(1)

Dimana  adalah kalor/panas yang diterima/dilepas (J),  adalah energi/usaha (J), dan  adalah perubahan energi (J). J adalah satuan internasional untuk energi atau usaha, yaitu Joule. Dari persamaan tersebut dapat diketahui bahwa seluruh kalor yang diterima atau dilepas oleh benda akan dijadikan usaha ditambahkan dengan perubahan energi.

Dari rumus Hk. Thermo 1 ini dapat diturunkan menjadi konsep 

- balance mass (kesetimbangan massa)

- balance energy (kesetimbangan energi)

*khusus untuk boiller

KESETIMBANGAN MASSA (inflow dan outflow) for typical boiller

Hukum kekekalan Massa = Mass tidak dapat diciptakan dan dimusnahkan.

Konsep Kesetimbangan Massa (Mass Balance) adalah Massa akan tetap sama konstan di setiap titiknya. Artinya keseimbangan massa dapat dinyatakan sebagai keseimbangan Massa Total. Keseimbangan massa digunakan untuk melacak aliran bahan masuk (inflow) dan keluar (outflow) dalam suatu proses dan menghasilkan kuantitas komponen2 atau proses secara keseluruhan.

Keseimbangan Massa Total, 

Persamaan yang digunakan adalah hukum kekekalan massa

 Massa masuk = Massa Keluar    ...(2)

Gambar 1. Mass Balance (kesetimbangan massa)

mdot in = mdot out

Fuel (in) + Air (in) + feed water (in) = Exhaust (out) + steam (out) + Blow down (out)

KESETIMBANGAN PANAS ENERGI (HEAT BALANCE) for Boiller

Sesuai dengan hukum thermodinamika 1, tentang kekekalan energi di mana “Energi tidak dapat diciptakan ataupun dimusnahkan, melainkan hanya bisa diubah bentuknya saja”

Energi masuk = Energi keluar

Ein = Eout ....(3)

Panas Masuk = Panas Keluar

Qin = Qout ...(4)

Gambar 2. Heat Balance (kesetimbangan panas)

Contoh Soal : 

Diketahui suatu boiller memiliki kapasitas energi panas (100 kJ/kg). Dimana boiller tersebut memiliki effisiensi sebesar 60 %, rugi rugi (losses) terdiri dari rugi Radiasi dan Blow down masing-masing 2 %. gas buang (exhaust gas) yang dihasilkan cukup besar yaitu 36 %. Hitung/estimasi Heat Balance pada Boiler tersebut ? 

                                                                               

      Diketahui : 

                       Qin = 100 kJ/kg, asumsi effisiensi n = 60%, rugi2 akibat radiasi = 2%, Blowdown = 2 %,                     gas buang = 36 %.

      Ditanyakan : 

       Q out = ...?   Qin = Qout

      Jawab :

      Eff                 = 60% --> 0,6 x 100 kJ/kg = 60 kJ/kg

      losses radiasi = 2% --> 0,02 x 100 kJ/kg =  2 kJ/kg

     Blowdown      = 2% --> 0,02 x 100 kJ/kg =  2 kJ/kg

     Gas buang     = 36% --> 0,36 x 100 kJ/kg = 36 kJ/kg 

     Total  = 60 kJ/kg + 2 kJ/kg + 2 kJ/kg + 36 kJ/kg  

             Qout  = 100 kJ/kg

                                       maka Qin = Qout

  Gambar 3.  Solusi dengan Excel

     Calculation Sheet Excel (xls) di atas dapat di UNDUH DI DIEU

     

     Nilai Sementara MK.KU di SINI

created by : Rizki Muliawan.,M.T.

 KETEL UAP / BOILLER   (1)

KETEL UAP / BOILLER =

adalah alat untuk menghasilkan uap /steam dengan kapasitas tertentu ( mdot )* dan tekanan tertentu (p)*.  Karena berfungsi sebagai alat perpindahan panas/energi (HX)* dimana terjadi perubahan fasa yang semula air menjadi uap bertekanan maka kadang disebut Pressure Vessel atau juga boiller.

Uap/steam bertekanan tinggi tersebut dapat digunakan aplikasinya banyak di bidang engineering dan kehidupan sehari-hari.

*Catatan (notes) , dimana :

- mdot (flow) satuan  kg/s, kg/min, liter/sec dsb

- pressure (p) tekanan satuannya Pascal, atm, bar dsb. 

 Gambar 1. Contoh Prinsip Boiller / ketel 

Macam-macam dari Boiler (ketel Uap) dapat dilihat di dalam grafik di bawah ini;

Gambar 2. Jenis dari Boiler

Materi selengkapnya dapat di unduh di sini

created by : Rizki Muliawan, M.T