Download - Laporan Konservasi Boiler
-
8/18/2019 Laporan Konservasi Boiler
1/15
I. TUJUAN
Mahasiswa mampu mengoperasikan Boiler sesuai dengan prosedur praktikum di
laboratorium termal Teknik Konversi Energi.
Mahasiswa mampu mengidentifikasi potensi penghematan energi pada Boiler di
laboratorium termal Teknik Konversi Energi.
Mahasiswa mampu melakukan konservasi energi pada Boiler.
Mahasiswa mampu menganalisis hasil konservasi energi yang telah dilakukan.
II. Latar Belakang
Dengan semakin meningkatnya kebutuhan ekonomi maka semakin besar pula
konsumsi energi yang dibutuhkan. Saat ini Indonesia masih bergantung pada bahan
bakar minyak sebagai pasokan utama untuk kebutuhan energinya sedangkan !umlah
bahan bakar minyak di Indonesia semakin terbatas. Keterbatasan !umlah bahan bakar
minyak diperparah dengan naiknya harga minyak dunia sehingga Indonesia harus
berupaya semaksimal mungkin untuk meminimalisasi penggunaan bahan bakar
minyak. Berbagai "ara yang dapat ditempuh dalam rangka mewu!udkan hal tersebut
seperti penggunaan energi alternatif dengan biaya rendah ataupun melakukan program
efisiensi energi. #eningkatan efisiensi energi dapat mengurangi !umlah energi yang
terbuang sehingga dapat mengurangi biaya yang dikeluarkan. $angkah awal dalam
melakukan efisiensi energi adalah konservasi energi. Dengan melakukan konservasi
energi kita dapat mengetahui pola distribusi energi sehingga bagian yang
mengkonsumsi energi terbesar dapat diketahui. Dari hasil konservasi energi !uga dapat
diketahui besarnya peluang potensi penghematan apabila dilakukan peningkatan
efisiensi. Dengan adanya konservasi energi pada boiler ini diharapkan dapat diketahui
"ara pengehematan atau modifikasi %retrofitting & sehingga konsumsi energi dapat se'
efisien mungkin.
Laporan Konservasi Energi Pada Sistem Boiler Lab. Termal Teknik Energi 1
-
8/18/2019 Laporan Konservasi Boiler
2/15
III. Dasar Teori
A. Pendahuluan
Mesin'mesin konversi energi adalah mesin'mesin yang digunakan untuk
menkonversi atau mengubah men!adi bentuk energi yang lain. Banyak !enis mesin'
mesin konversi energi diantaranya adalah Boiler. Boiler merupakan rangkaian
peralatan untuk mengubah energi kimia dalam bahan bakar men!adi energi termal
atau panas laten dalam uap. Terdapat dua !enis dasar boiler(
) Boiler pipa api %*ambar+&
) Boiler pipa air %*ambar,&
-enis lain boiler merupakan pengembangan dari kedua !enis tersebut yang
diran"ang dengan ukuran atau dimensi sesuai untuk kebutuhan operasi.
*ambar +. Boiler -enis pi
*ambar ,. Diagram Sederhana /ater Tube Boiler %0our1i"tionary."om&
Laporan Konservasi Energi Pada Sistem Boiler Lab. Termal Teknik Energi 2
-
8/18/2019 Laporan Konservasi Boiler
3/15
B. Prinsip Kerja
Boiler atau ketel uap adalah suatu perangkat mesin yang berfungsi untuk
mengubah air men!adi uap. #roses perubahan air men!adi uap ter!adi dengan
memanaskan air yang berada didalam pipa'pipa dengan memanfaatkan panas dari
hasil pembakaran bahan bakar. #embakaran dilakukan se"ara kontinyu didalam
ruang bakar dengan mengalirkan bahan bakar dan udara dari luar. 2ap yang
dihasilkan boiler adalah uap superheat dengan tekanan dan temperatur yang tinggi.
-umlah produksi uap tergantung pada luas permukaan pemindah panas la!u aliran
dan panas pembakaran yang diberikan. Boiler yang konstruksinya terdiri dari pipa'
pipa berisi air disebut dengan water tube boiler %boiler pipa air&.
#anas yang dihasilkan karena pembakaran bahan bakar dan udara yang berupa
api dan gas dipindahkan ke air uap ataupun udara melalui bidang yang dipanaskan%heating surface& pada suatu instalasi ketel uap dengan tiga "ara yaitu( Konduksi
Konveksi dan 3adiasi.
*ambar 4. 3adiant Tube *as'5ired 3otary 5urna"e. %Sour"e( 1anadian *ov.&
%Energy Management Series 6. #age +4. 5igure 6&
Laporan Konservasi Energi Pada Sistem Boiler Lab. Termal Teknik Energi 3
-
8/18/2019 Laporan Konservasi Boiler
4/15
C. Neraca nergi Boiler
*ambar 7. Diagram 8era"a Energi pada Boiler
D. !isiensi Boiler
Metode langsung perhitungan efissiensi boiler membandingkan energi panas
pada fluida ker!a%air dan steam& dengan energi dari bahan bakar. Parameter yang
dipantau Untuk perhitungan efisiensi boiler dengan metode langsung adalah(
) -umlah steam yang dihasilkan per !am %9& dalam kg:!am
) -umlah bahan bakar yang digunakan per !am %;& dalam kg:!am
) Tekanan ker!a %dalam kg:"m,%g&& dan suhu lewat panas %o1& !ika ada
) Suhu air umpan %o1&) -enis bahan bakar dan nilai panas kotor bahan bakar %*1
-
8/18/2019 Laporan Konservasi Boiler
5/15
Metoda Tidak $angsung dengan Efisiensi boiler %n& > +?? ' %i @ ii @ iii @ iv @ v
@ vi @ vii& kehilangan yang ter!adi dalam boiler adalah kehilangan panas yang
diakibatkan oleh(
) i. *as "erobong yang kering
) ii. #enguapan air yang terbentuk karena A, dalam bahan bakar
) iii. #enguapan kadar air dalam bahan bakar
) iv. danya kadar air dalam udara pembakaran
) v. Bahan bakar yang tidak terbakar dalam abu terbang: fly ash
) vi. Bahan bakar yang tidak terbakar dalam abu bawah: bottom ash
) vii. 3adiasi dan kehilangan lain yang tidak terhitung
. Peluang Konser"asi pada Boiler
Banyak peluang efisiensi energi pada sistem boiler diantaranya(
+. #engendalian Suhu 1erobong
,. #emanasan awal air umpan menggunakan economiers
4. #engendalian udara berlebih
7. #engendalian blowdown se"ara otomatis
. #engurangan tekanan steam di Boiler C. #engendalian beban boiler
6. #engendalian ke"epatan variabel untuk fan boiler dan pompa
. #enggantian Boiler
#. Peralatan dan Bahan Pengujian
Berikut ini adalah peralatan dan bahan pengu!ian yang dilakukan di
laboratorium termal Teknik Konservasi Energi (
+. + 2nit Boiler
,. Bahan Bakar Solar
4. *as nalier
Laporan Konservasi Energi Pada Sistem Boiler Lab. Termal Teknik Energi 5
-
8/18/2019 Laporan Konservasi Boiler
6/15
$. Data %pesi!ikasi Boiler
Boiler 8o. +,6
#abrik pembuat 5ulton Boiler /ork *B $TD Bristol EnglandIn 11ordan"e
Tekanan ( Design +? psi %+?47 Bar&
( Test ,, psi %++ Bar&
Kapasitas #rouksi uap +?? lbs:!am %76C, kg:!am&
Masukan thermal +,64 BT2 %+474,F6 k-&
Efisiensi berdasarkan Desain 6+G
2kuran 8ossel 6?? gall us:!am %,C7F kg:!am&
Sudut pan"ar nossel ?o
$a!u aliran Bahan bakar 4 liter:4 menit %?6 kg:!am&
Motor pembakar H A# %?F k/&
3uang di atas boiler ,674 m dari langit = langit
Keperluan persedian air C74 liter
#ompa pengisi air ketel buatan denmark + k/ ,C? rpm grunfos'4
Mot M* F? S J5 ++ ,,?
-
8/18/2019 Laporan Konservasi Boiler
7/15
&. Prosedur Pengujian
#rosedur per"obaan sebagai berikut(
+. #ela!ari sistem peralatan untuk pengoperasian boiler
,. tur tekanan ker!a boiler 4. Siapkan data pengukuran dan pengamatan
7. #ersiapan sumber kelistrikan air pengisi ketel bahan bakar. -ika sudah siap
boiler dapat dioperasikan dan pengu!ian dapat dilakukan.
!. tur blower masukan udara pada posisi maksimum "atat data penun!ukan alat
ukur baik dibagian parameter utama maupun parameter gas buang pada
bagian gas buang menggunakan gas analier.
C. $akukan pengukuran kualitas uap dengan menggunakan pemisah penyeretan
kalorimeter % separating throtling calorimeter &
6. $akukan pengu!ian 8o pada variasi ke"epatan udara yang berbeda'beda.. $akukan pengukuran terhadap parameter'parameter pengukuran untuk tiap
variasi ke"epatan udara sebanyak 4 kali pengukurang selang waktu menit.
I. Data &asil Pengujian
8o #arameter Satuan
ke". udara
C m:s C7 m:s
#engk.+#engk.
, #engk.4 verage #engk.+ #engk.,#eng
4
+ L, G 64 66 67 676 6, C6 6+
, 1L ppm + +?44 4 , ,
4 1L, G +?, +?+ +? +?+? +?7 +?7 +?C
7 net. Temp o1 ,CC ,67 ,6 ,6+C6 ,C ,6? ,CF
1L:1L, ????,+ ' ' ????,+ ? ? ?
C Temp.mbient o1 4+6 4,7 44 4,46 446 47 47F
6 5lue. Temp
o
1 4?? 4?6 4?C 4?744 4?, 4?7 4? # inde G ??+? ? ? ???44 ? ? ?
F Nair G F F F 6+ 7, ?4 7F,
+? #ressure mBar ?+ ?+6 ?,+ ?+C ?,6 ?44 ?4,
++ 1Ln ##m +F F C ++44 4 4 +
+, lossis G ,?F ,++ ,+4 ,++? ,?, ,? ,?7
+4 SL, ##m ++4 ++4 +?C ++?C6 ++ ++7 ++7
+7 SL,n ##m +4 ++ +7+ +744 +? +7 +7C
+ 8L ##m 6C 6, 67 67?? + CF C
+C 8L ##m 6 6C 67 6?? + 6, 6+
Laporan Konservasi Energi Pada Sistem Boiler Lab. Termal Teknik Energi 7
-
8/18/2019 Laporan Konservasi Boiler
8/15
+6 8Ln ##m FF +?+ F, F644 +?4
+ 8Ln ##m +?7 +?7 F7 +??C6 +? F, F,
+F Efisiensi G 6F6 6F 6F 6F+6 6FC 6FC 6F6
,? T+ o1 ,C ,C ,6 ,C44 ,6 ,6 ,6
,+ T, o1 ,7 ,C ,7 ,7C6 ,7 ,7 ,7
,, T4 o1 ,7 , ,7 ,744 ,7 ,7 ,
,4 T7 o1 +C ++ ++ +,C6 +, +? ++
,7 T o1 ,, 4?7 4? ,6F?? 4?6 4?4 4?,
, # uap Bar + + + +? +
,C # b.bakar Bar , , , , , , ,
,6 9 air mO4 +77F7
+774
+ +77C ??C4 +77C,C +77C
+776
7
, mbb kg:!am 4+ 4 7+6 474 7 ?, 47
29 air flow 0,6 0,65 0,6 0,62 0,8 0,85 0,92
Keterangan
2dara ir Bahan
Bakar 2ap *as
buang
T1 T2 T3 T4 T5
Data PengujianKuaita! uap
Tekana
n uap
dalam
pipa
Tek. 2ap
stelah trotling Kalorimeter
Temperatu
r uap
masuk
Temp.
2ap
setelah
penterata
n
#+ #, m air m uap T+ T,
Bar Bar ml ml o1 o1
4 ?7 6,? F? +47 47
47 ?7 ? ? +4? FC
4C ?7 C+? F? +47 F77 ?7 C? +?? +7? FC
Laporan Konservasi Energi Pada Sistem Boiler Lab. Termal Teknik Energi 8
-
8/18/2019 Laporan Konservasi Boiler
9/15
J. Analisa Perhitungan
'. #lo( Udara )*+ ,-s
Diketahui(
5low udara > C m:s
L, > 676G
1L > +?44 #pm
1L, > +?+?G
Temp. mbient > 4,46 o1 > 4?46 K
5lue Temp > 4?744 o1
SL, > ++?C6 ppm
8L > 6 ppm
Efisiensi pembakaran > 6F+6G
T+:Temp.2dara > ,C44 o1
T,:Temp. ir > ,7C6 o1
T4:Temp. B.bakar > ,744 o1
T7:Temp. 2ap > +,C6o
1
T:Temp. 5lue > 4?744 o1
Tekanan 2ap > + Bar
Tekanan B.bakar > , Bar
Tekanan atm di bdg > CF "mAg > ?F+FF Bar
Keem"apan # 73,04 $ # 0,01743 kg %ater&kg dry air
'P!y()metri( *+art
??C4 m4
$a!u aliran B.bakar > 474 kg:!am
-)!!i! # 21,10 $
?,++? 474 kg:!am > +? kg:!am
Massa !enis solar > 6? kg:m4 %dari Keputusan Direktur -enderal Minyak
dan *as Bumi 8omor ( 4C6 K:,7:D-M:,??C&
luasan masukan udara > ???F m,
Laporan Konservasi Energi Pada Sistem Boiler Lab. Termal Teknik Energi 9
-
8/18/2019 Laporan Konservasi Boiler
10/15
???F m, C m:s se"ond:????, -am > ,6C74 m4:!am
$osiss > ?,++? ,6C74 > ? m4:!am
-
8/18/2019 Laporan Konservasi Boiler
11/15
t #2686,64+2,11074 (107,109−80 )−631,107
2114,523
t # 2644,38 60297&2135,745t # 0,99
• rak!i kekeringan pada pemi!a+an
! #610
610+90 # 0,87
rak!i uap K)m"ina!i # t ! # 0,99 0,87 # 0,86
Efsiensi Boiler (Metode Langsung)Pada Temperatur 152,67 )*
+g # 2749,1 k&kg
+ # 103,449 k&kg pada temperatur air 24,67 )*
# 0,86
m air #0,063m
3 x996kg /m
3
600 detik # 0,1046 kg&!
:nergi )utput # m air '+g+
:nergi )utpur # 0,1046 kg&! '2749,1 103,449 k&kg 0,86 # 237,99
k&!
m ""akar # 474 kg:!am +!am:4C?? se"ond > ??+?C6 kg:s
Energi input > m b.bakar $A< b.bkar
Energi input > ??+?C6 kg:s 42910 k&kg # 458,064 k&!:;!ien!i pem"akaran # 79,17 $:nergi input "a+an "akar # 458,064&0,7917 # 578,58 k&!
Net Boiler Eciency # Energiuap
Energibahanbakar 100$ #237,99
578,064 100$
# 41,17
4!" Ka#ian E$isi %as Buang1! N&' oncentration orrected to 1 &'ygen (N&' at 1 &"),
parts per $illion
Laporan Konservasi Energi Pada Sistem Boiler Lab. Termal Teknik Energi 11
-
8/18/2019 Laporan Konservasi Boiler
12/15
-
8/18/2019 Laporan Konservasi Boiler
13/15
Berat molekul gas 1L > , g:g'mole
1L 1on" > +?44 , ,7F +?'F > 6, +?'6 lb:ds"f
1. %, Concentration In Pounds Per Dr/ %tandard Cu0ic #eet* l0-dsc!
SL, 1on".> %ppm& %mole"ular weight of 1L gas& %1onv. 5a"tor&
Berat molekul gas SL, > C7?C g:g'mole
SL, 1on" > ++?C6 C7?C ,7F +?'F > +6C+?' lb:ds"f
). N2 ,ission 3ate* pounds per hour
8L E3 > %lb:ds"f& %DS15M& C? minute:hour
8L E3 > F+?'C lb:ds"f +,C C?:h
8L E3 > ?,C7 lb:!am > ?+, kg:!am
4. C ,ission 3ate* pounds per hour
1L E3 > %lb:ds"f& %DS15M& %C? minutes:hour&
1L E3 > 6, +?'6 lb:ds"f +,C C? minute:hour
1L E3 > ??,, lb:!am > ???FF6 kg:!am
'5. %6 ,ission 3ate* pounds per hour
SL, E3 > %lb:ds"f& %DS15M& %C? minutes:hour&
SL, E3 > +6C+?' lb:ds"f +,C C? minute:hour
SL, E3 > ?7+ lb:!am > ?,7 kg:!am.
Laporan Konservasi Energi Pada Sistem Boiler Lab. Termal Teknik Energi 13
-
8/18/2019 Laporan Konservasi Boiler
14/15
6. #lo( Udara +.7 ,-s
Diketahui(
5low udara > C7 m:sL, > 6? G
1L > ,44 #pm
1L, > +?76 G
Temp. mbient > 4746 o1 > 4?646 K
5lue Temp > 4?4C6 o1
SL, > ++44 ppm
8L > 67C6 ppm
Efisiensi pembakaran > 6FC4 G
T+:Temp.2dara > ,6?? o1
T,:Temp. ir > ,7?? o1
T4:Temp. B.bakar > ,744 o1
T7:Temp. 2ap > ++?? o1
T:Temp. 5lue > 4?4C6 o1
Tekanan 2ap > ?4 Bar
Tekanan B.bakar > , Bar
Tekanan atm di bdg > CF "mAg > ?F+FF Bar
Keem"apan # 73,04 $ # 0,01743 kg %ater&kg dry air
'P!y()metri( *+art
?+C m4
$a!u aliran B.bakar > 7F kg:!am
-)!!i! # 20,37 $
?,?46 7F kg:!am > +?+7 kg:!am
Massa !enis solar > 6? kg:m4 %dari Keputusan Direktur -enderal Minyak
dan *as Bumi 8omor ( 4C6 K:,7:D-M:,??C&
luasan masukan udara > ???F m,
Laporan Konservasi Energi Pada Sistem Boiler Lab. Termal Teknik Energi 14
-
8/18/2019 Laporan Konservasi Boiler
15/15
???F m, C7 m:s se"ond:????, -am > ,?6+7 m4:!am
$osiss > ?,?46 ,?6+7 > 7+F?7 m4:!am