BAB IV PELAKSANAAN PENELITIAN

Transkripsi

1 BAB IV PELAKSANAAN PENELITIAN 4.1 Pengumpulan dan penyajian data Pengumpulan data dan penyajian data Pada tabel 4.1 Check sheet temperatur dan tekanan pompa sirkulasi periode Tabel 4.1 Check Sheet Temperatur dan tekanan Pompa sirkulasi Tgl Shift Jam kerja Temp. Boiler (steam) Pump Pressure Temperatur Batu bara Pompa 1 Pompa 2 Pompa 3 Pompa 4 Furnace Qtty Qty ( 0 C) (kpa) (kpa) (kpa) (kpa) ( 0 C) Ton/hr kj/kg 1/12/2010 pagi siang Malam

2 4.2 Analisa data Untuk mencari hasil dari operasi kerja mesin Boiler Longchuan adalah dengan menganalisa hukum I thermodinamika terhadap bagian-bagian sistem tersebut dimana (persamaan 2.1) : Masukan energi = keluaran energi + kandungan energi Data energi yang diperoleh dari setiap komponen dalam siklus energi panas di jelaskan pada tabel di bawah,sebagai berikut: Tabel 4.2 Energi Masuk Menuju Heater Udara Air First Heater Second Heater Fan 1 Fan 2 Fan 1 Fan 2 Economizer P (KPa) 10,42 10,28 2,08 2,12 13,78 Mpa T ( 0 C) 52, ,8 39,3 55,20 Tabel 4.3 Energi Masuk Boiler Udara Air First Heater Second Heater Batubara Economizer Fan 1 Fan 2 Fan 1 Fan 2 P (kpa) 9,44 9,41 1,91 1,97 9,38 (MPa) T (C) 187,2 197, ,1 m (kg/hr) 2,93 2,96 0,28 0, (ton/hr) 6,1 h (kj/kg) 159, ,9 179, HHV (kj/kg) Tabel 4.4 Energi Keluar Boiler m T h P (kg/hr) (C) (kj/kg) (MPa) High temperatur superheater 6,53 725,8 742,8 Low temperatur superheater 6, ,8 Economizer 6, ,9 Second air temperatur 6, ,2 First air temperatur 6, ,7 Steam 165 (ton/hr) 519, ,

3 Gambar 4.1 Siklus Energi Masuk Boiler 26

4 Gambar 4.2 Siklus Energi Keluar Boiler 27

5 Dari data-data yang terkumpul diperoleh : - Energi Masuk Energi masuk pada proses boiler di dapat dari batubara, udara dan air. Perhitungan besar energi yg masuk bisa di jabarkan satu persatu dengan rumus: 1. Batu bara E = m c. HHV (Persamaan 2.10) 2. Udara E = m 2. H 2 (Persamaan 2.9) 3. Air E = m 10. H 10 (Persamaan 2.3) - Energi Keluar Energi keluar dari proses boiler di dapat dari steam (uap), high temperature superheater, low temperature superheater, economizer, second air heater, first air heater. Perhitungan besar energi yang keluar bila di jabarkan dengan rumus, sebagai berikut: 1. Steam E = m 11. H 11 (Persamaan 2.2) 2. High temperature superheater E = m 12. H 12 (Persamaan 2.8) 3. Low temperature superheater E = m 13. H 13 (Persamaan 2.7) 28

6 4. Economizer E = m 14. H 14 (Persamaan 2.4) 5. Second air heater E = m 15. H 15 (Persamaan 2.6) 6. First air heater E = m 16. H 16 (Persamaan 2.5) - Nilai effisiensi boiler (η) η = E keluar / E masuk 4.3 Analisa Energi Analisa besar energi boiler di dapat dari perhitungan besar energi yang masuk dengan energi yang keluar Energi Masuk 1. Batu bara (coal) Besar energi yang di hasilkan batubara: Ec = m. HHV (Persamaan 2.10) Data sbb: m = 6,1 ton/hr HHV = kj/kg LHV = kj/kg Analisa: Ec = m. HHV = 6,1 ton/hr. 24 hr/hari. 30 hari/bln kg/1 ton Kj/kg 29

7 = x 10 3 kj/bln E = 6,1 ton/hr kg/1 ton = 6100 kg/hr kj/kg = x 10 2 kj/hr Karena coal feeder ada 4 maka besar energi yang dihasilkan oleh batu bara menjadi : Ec = x 4 = kj/hr = kw 2. Udara Udara yang masuk pada boiler menggunakan 4 fan (kipas), 4 kipas di bagi menjadi 2 bagian yang mengantarkan udara pada 2 saluran yang berbeda. Pembagian supply udara 2 unit melalui first air heater dan 2 unit melalui second air heater. Besar energi setiap fan berbeda-beda di jelaskan dengan persamaan sebagai berikut: Dik : 1. Fan 1 to first air heater E udara input = E fan T = 187,2 0 C = 187, = 460,2 K P R = 9,44 kpa ; V = 41,9 m 3 /hr = 0,28 kj/kg.k Persamaan gas ideal : P = ρ. R. T ; P R. T 30

8 9,44 kpa 1000 Pa X 0,28 kj/kg.k. 460,2 K 1 kpa 9440 Pa J/kg. K atau 9,44x10 3 N/m J/kg. K 0,07 kg / m 3 Jadi : m = ρ. v = 0,07 kg/m 3. 41,9 m 3 /hr = 2,93 kg/hr E 2 = m. H (Persamaan 2.9) = 2,93 kg/hr. 159,7 kj/kg = 467,9 kj/hr = 0,13 kw 2. Fan 2 to first air heater E udara input = E fan T 4 = 197,5 0 C = 197, = 470,5 0 K P R = 9,41 kpa ; V = 41,74 m 3 /hr = 0,28 kj/kg.k Persamaan gas ideal : 31

9 P = ρ. R. T ; P R. T 9,41 kpa 1000 Pa X 0,28 kj/kg.k. 470,5 K 1 kpa 9410 Pa J/kg. K atau 9,41x10 3 N/m J/kg. K 0,071 kg / m 3 Jadi : m = ρ. v = 0,071 kg/m 3. 41,74 m 3 /hr = 2,96 kg/hr E 4 = m. H (Persamaan 2.9) = 2,96 kg/hr. 170 kj/kg = 503,2 kj/hr = 0,139 kw 3. Fan 1 to second air heater E udara input = E fan T 6 = C = = K P R = 1,91 kpa ; V = 22,1 m 3 /hr = 0,28 kj/kg.k 32

10 Persamaan gas ideal : P = ρ. R. T ; P R. T 1,91 kpa 1000 Pa X 0,28 kj/kg.k. 504 K 1 kpa 1,91 Pa J/kg. K atau 1,91x10 3 N/m J/kg. K 0,013 kg / m 3 Jadi : m = ρ. v = 0,013 kg/m 3. 22,1 m 3 /hr = 0,28 kg/hr E 6 = m. H (Persamaan 2.9) = 0,28 kg/hr. 204,9 kj/kg = 57,3 kj/hr = 0,015 kw 4. Fan 2 to second air heater E udara input = E fan T 8 = C = = K P = 1,97 kpa ; V = 26,4 m 3 /hr 33

11 R = 0,28 kj/kg.k Persamaan gas ideal : P = ρ. R. T ; P R. T 1,97 kpa 1000 Pa X 0,28 kj/kg.k. 479 K 1 kpa 1970 Pa J/kg. K atau 1,97x10 3 N/m J/kg. K 0,014 kg / m 3 Jadi : m = ρ. v = 0,014 kg/m 3. 26,4 m 3 /hr = 0,36 kg/hr E = m. H (Persamaan 2.9) = 0,36 kg/hr. 179,2 kj/kg = 64,5 kj/hr = 0,017 kw Total udara yang masuk = m = m fan1 + m fan2 + m fan1 + m fan2 = 2,93 kg/hr + 2,96 kg/hr + 0,28 kg/hr + 0,36 kg/hr = 6,53 kg/hr 34

12 E total = E fan1 + E fan2 + E fan1 + E fan2 = 467,9 kj/hr + 503,2 kj/hr + 57,3 kj/hr + 64,5 kj/hr = 1092,9 kj/hr = 0,303 kw 3. Air (water) Besar energi yang dihasilkan oleh air adalah E 10 = m. H 10 (Persamaan 2.3) Data sbb : T = 308,1 0 C = 308, = 581,1 0 K H m = 2757,3 kj/kg = 179 ton/hr Analisa: E 10 = m. H 10 = 179 ton/hr kg/1 ton. 2757,3 kj/kg = kj/hr = kw Energi Keluar Besar energi keluar boiler diperoleh dari : 1. Steam E = m. H 11 (Persamaan 2.2) Data: T 11 = C 35

13 = = K H 11 = 3443 kj/kg m = 165 ton/hr Analisa : E 11 = m. H 11 = 165 ton/hr kg/1 ton kj/kg = kj/hr = ,16 kw 2. Energi High Temperature Superheater E 12 = m. H 12 (Persamaan 2.8) Data: m T = 6,53 kg/hr = 725,8 0 C = 725, = 998,8 0 K H 12 = 742,8 kj/kg Analisa : E 12 = m. H 12 = 6,53 kg/hr. 742,8 kj/kg = 4850,4 kj/hr = 1,347 kw 36

14 3. Energi Low temperature Superheater E 13 = m. H 13 (Persamaan 2.7) Data: m 13 T 13 = 6,53 kg/hr = C = = K H 13 = 601 kj/kg Analisa : E 13 = m. h = 6,53 kg/hr. 601 kj/kg = kj/hr = 1.09 kw 4. Energi Economizer E 14 = m. H 14 (Persamaan 2.4) Data : m 14 T 14 = 6,53 kg/hr = C = = K H 14 = 407,9 kj/g Analisa: E 14 = m. H 14 = 6,53 kg/h. 407,9 kj/kg = 2663 kj/hr 37

15 = kw 5. Energi Second Air Heater E 15 = m. H 15 (Persamaan 2.6) Data : m 15 T 15 = 6,53 kg/hr = C = = K H 15 P 15 = 244,2 kj/kg = 9,2 MPa Analisa : E 15 = m. H 15 = 6,53 kg/hr. 244,2 kj/kg = 1594,6 kj/hr = 0,443 kw 6. Energi menuju first heater E 16 = m. H 16 (Persamaan 2.5) Data ; m T = 6,53 kg/hr = C = = K H 16 = 198,7 kj/kg Analisa : E 16 = m. H 16 = 6,53 kg/hr. 198,7 kj/kg 38

16 = 1297,51 kj/hr = 0,360 kw Besar energi dari tiap komponen sudah di peroleh, maka besar nilai Q (jumlah perpindahan energi) dapat dihitung. Besar nilai Q di peroleh dari besar energi keluar di kurangi besar energi masuk. Dengan perhitungan sebagai berikut: Q = (E 11 + E 12 + E 13 + E 14 + E 15 + E 16 ) (E 2 + E 4 + E 6 + E 8 + E 10 + E c ) = ( kj/hr ,4 kj/hr kj/hr kj/hr ,6 kj/hr ,51 kj/hr) (467,9 kj/hr + 503,2 kj/hr + 57,3 kj/hr + 64,5 kj/hr kj/hr kj/hr) = kj/hr kj/hr = kj/hr Maka untuk mengetahui hasil efisiensi dari operasi kerja Boiler Longchuan adalah dengan memasukan hasil analisa perbandingan energi masuk dengan energi keluar adalah sebagai berikut : η = η = E Keluar E Masuk kj/hr kj/hr η = 0,52 η = 52% 39