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


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&



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&



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


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



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 ++ ,,?


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+



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



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,



10/15

???F m, C m:s se"ond:????, -am > ,6C74 m4:!am

$osiss > ?,++? ,6C74 > ? m4:!am


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



12/15


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.



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,



15/15

???F m, C7 m:s se"ond:????, -am > ,?6+7 m4:!am

$osiss > ?,?46 ,?6+7 > 7+F?7 m4:!am

laporan konservasi boiler

Documents