PERANCANGAN KETEL UAP LANCASHIRE DENGAN KAPASITAS 10 TON PER JAM SKRIPSI

Transkripsi

1 PERANCANGAN KETEL UAP LANCASHIRE DENGAN KAPASITAS 10 TON PER JAM SKRIPSI Diajukan Kepada Fakultas Teknik Mesin Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang Untuk memenuhi syarat memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin Disusun Oleh : MINGGO HAWINU JURUSAN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG 2016

2 LEMBAR PENGESAHAN SKRIPSI PERANCANGAN KETEL UAP LANCASHIRE DENGAN KAPASITAS 10 TON PER JAM Diajukan kepada: UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar Sarjana (S1) Teknik Mesin Program Strata Satu (S-1) Jurusan Teknik Mesin Oleh : Minggo Hawinu Diterima dan Disetujui Pada tanggal 23 Januari 2016 iii

3 iv

4 v

5 vi

6 KATA PENGANTAR Puji dan syukur kita panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpah dan rahmat-nyalah sehingga saya dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini dalam bentuk maupun isinya yang sederhana. Dalam penulisan skripsi ini penulis memberikan judul Perancangan Ketel Uap Lancashire Dengan Kapasitas 10 Ton/Jam. skripsi ini dibuat dengan tujuan sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar keserjanaan di Universitas Muhammadiyah Malang. Tugas akhir ini tidak dapat tersusun tanpa adanya bantuan dan dukungan dari berbagai pihak baik dalam segi material maupun spiritual dan karenanya penyusun mengucapkan terima kasih : 1. Tuhan Yang Maha Esa yang memberikan rahmat dan karunianya sehingga penulis bisa menyelesaikan Tugas Akhir ini. 2. Ayah dan Ibu tercinta, adik dirumah, beserta seluruh keluarga dan orangorang yang penulis sayangi yang selalu memberikan motivasi bagi penulis untuk menyelesaikan Tugas Akhir ini, yang selalu memberikan doa dan restu bagi penulis juga dukungan baik moril maupun material. 3. Bpk. Muhadjir Effendi,.M.AP. selaku Rektor Universitas Muhammadiyah Malang. 4. Bpk. Ir. Sudarman,.M.T selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Malang. 5. Bpk. Ir Daryono,.M.T selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin Universitas Muhammadiyah Malang. ix

7 6. Bpk. Ir. Herry Suprianto,.M.T selaku dosen pembimbing I yang telah banyak memberikan bimbingan dan pengarahan dengan sabar dan bijaksana serta memberikan dorongan dari awal hingga akhir penulisan Tugas Akhir ini. 7. Ibu Dra. Rr Heni Hendaryanti,.M.T selaku dosen pembimbing II yang juga telah banyak membantu dengan memberikan semangat dan motivasi, serta bimbingan dan pengarahan dengan sabar dan bijaksana serta memberikan dorongan dari awal hingga akhir penulisan Tugas Akhir ini. 8. Bapak dan Ibu Dosen khususnya jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan bekal ilmu pengetahuan dan juga wawasan yang luas pada saat perkuliahan. 9. Para Staf dan juga teknisi jurusan Teknik Mesin yang sudah banyak membantu dan dengan sabar memberikan petunjuk dan arahan didalam penyelesaian rangkaian kegiatan pada Tugas Akhir ini. 10. Rekan-rekan mahasiswa transfer POLIBAN angkatan 2013 yang selama ini telah setia menemani, memberikan suffort, semangat dan dukungan yang saya rasa kan sungguh luar biasa di dalam menyelesaikan seluruh kegiatan selaman Tugas Akhir ini. 11. Dan juga tidak lupa kepada teman-teman KKN 23 serta teman-teman mahasiswa regular Universitas Muhammadiya Malang, khusunya jurusan Teknik Mesin yang telah dengan sangat terbuka, baik dan ramah dalam menerima kehadiran kami selama ini. Baik pada saat mengikuti kegiatan perkuliahan dikelas, maupun dalam pergaulan sehari-hari. x

8 Harapan penulis semoga tugas akhir ini dapat memberikan manfaat baik diri pribadi ataupn orang lain dan semoga kebaikan rekan-rekan semuanya mendapatkan pahala yang berlipat ganda. Amin. xi

9 DAFTAR ISI Halaman LEMBAR JUDUL...i POSTER... ii LEMBAR PENGESAHAN... iii BERITA ACARA BIMBINGAN TUGAS AKHIR (TA)... iv LEMBAR SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT...vi ABSTRAK... vii ABSTRACT... viii KATA PENGANTAR... ix DAFTAR ISI... xii DAFTAR TABEL... xviii DAFTAR GAMBAR... xix BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Rumusan Masalah Tujuan Manfaat Batasan Masalah... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Pengertian Ketel Uap Proses Terbentuknya Uap Klasifikasi Ketel Uap... 5 xii

10 2.2.1 Berdasarkan Fluida Yang Mengalir Dalam Pipa Berdasarkan Pemakaian Berdasarkan Letak Dapur Berdasarkan Bentuk dan Letak Pipa Berdasarkan Sistem Peredaran Air Berdasarkan Jumlah Lorong Berdasarkan Kapasitas Uap Bagian-Bagian Ketel Uap Ruang Bakar Dimensi Ruang Bakar Drum Ketel Uap Dimensi Drum Analisa Kekuatan Pada Drum Pipa Waterwall Cerobong Asap Bahan Bakar Bahan Bakar Padat Bahan Bakar Cair Bahan Bakar Gas Bahan Bakar Nuklir Pembakaran Pembakaran Bahan Bakar Padat Pemabakaran Bahan Bakar Cair Pembakaran Bahan Bakar Gas xiii

11 2.6 Perpindahan Panas Pada Ketel Uap Perpindahan Panas Secara Pancaran (Radiasi) Perpindahan Panas Secara Aliran (Konveksi) Perpindahan Panas Secara Perambatan (Konduksi) Kebutuhan Bahan Bakar Nilai Kalor Bahan Bakar Kalor Pembakaran Dalam Ruang Bakar Kerugian-Kerugian Panas Pembakaran Pada Ketel Kerugian Cerobong Kerugian Akibat Radiasi Kerugian Panas Karena Abu Kerugian Karena Penguapan Kadar Air Yang Mengandung H2 Dalam Bahan Bakar Kerugian Karena Peralatan Ketel Dan Yang Lain-Lainnya Temperatur Bahan Bakar Didalam Ruang Bakar Kebutuhan Udara Pembakaran Jumlah Gas Asap Yang Terbentuk Panas Yang Diperlukan Ketel Uap Alat Bantu Ketel Uap BAB III METODOLOGI PERANCANGAN Diagram Alir Perancangan Konsep Desain Ketel Uap Lancashire Daftar Persyaratan Konsep Produk xiv

12 Drum Ketel Pipa Api Dimensi BAB IV PERANCANGAN KETEL UAP LANCASHIRE Data Ketel Perhitungan Panas Nilai Kalor Bahan bakar Nilai Kalor Atas Atau Highest Heating Value (Hhv) Nilai Kalor Bawah Atau Lowest Heating Value (Lhv) Kebutuhan Bahan Bakar Kalor Pembakaran Dalam Ruang Bakar Panas Yang Diperlukan Ketel Uap Kebutuhan Udara Pembakaran Kebutuhan Udara Teoritis Kebutuhan Udara Sebenarnya Jumlah Gas Asap Terbentuk Jumlah Berat Gas Asap Teoritis Jumlah Berat Gas Asap Sebenarnya Analisa Gas Asap Kerugian-Kerugian Panas Pembakaran Pada Ketel Kerugian Cerobong Kerugian Panas Karena Abu Kerugian Akibat Radiasi Kerugian Karena Penguapan Kadar Air Yang Mengandung xv

13 H2 Dalam Bahan Bakar Kerugian Karena Peralatan Ketel Dan Yang Lain Lainnya Total Kerugian Dari Ketel Efisiensi Ketel Panas Yang Berguna Tabel Neraca Kalor Diagram Sankey Bagian Utama Ketel Ruang Bakar Dimensi Ruang Bakar Temperatur Pembakaran Bahan Bakar Didalam Ruang Bakar Drum Ketel Dimensi Drum Ketel Analisa Kekuatan Pada Drum Luas Bidang Perpindahan Panas Luas Perpindahan Panas Secara Pancaran Atau Radiasi Luas Perpindahan Panas Secara Aliran Atau Konveksi Luas Perpindahan Panas Secara Perambatan Atau Konduksi Perpindahan Panas Koefisien Perpindahan Panas Konveksi Diluar Pipa Api Koefisien Perpindahan Panas Konveksi Didalam Pipa Api Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh xvi

14 4.6 Jumlah Pipa Api Ketel Uap Kebutuhan Supply Air Cerobong Ketel BAB V PENUTUP Kesimpulan Saran-Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN xvi

15 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 3.1 Persyaratan Perancangan Drum Ketel Uap Lancashire Table 4.1 Data Komposisi Kimia Dalam Bahan Bakar Batubara Tabel 4.2 Persentase Kandungan Gas Asap Tabel 4.3 Neraca Kalor Tabel 4.4 Beban Spesifik Ruang Bakar Tabel 4.5 Kontanta Pancaran dari Stephan-boltzmann Tabel 4.6 Peralihan Panas Tabel 4.7 Angka Perambatan Panas xviii

16 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Ketel Pipa Api... 6 Gambar 2.2 Ketel Pipa Air... 6 Gambar 2.3 Katup Pengaman Gambar 2.4 Katup Uap Induk Gambar 2.3 Manometer Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Ketel Uap Lancashire Gambar 4.1 Diagram Sankey Gambar 4.2 Ruang Bakar xix

17 DAFTAR PUSTAKA A. Muin, Ir. Syamsir Pesawat-Pesawat Konversi Energi I (Ketel Uap). Jakarta: CV.Rajawali, Antara, I Nengah Ludra Optimalisasi Pembakaran Bahan Bakar Cair Pada Ketel Uap Pipa Api Di PT. Canning Indonesian Products (C I P ) Denpasar Bali. (Online), Vol. 3 No. 1. Diambil dari (6 Juli 2015) Djokosetyardjo, Ir. M. J Ketel Uap. Jakarta: PT. Pradnya Paramita. DPR Laporan Kunjungan Kerja Komisi VII DPR RI ke Provinsi Kalimantan Tengah, Reset Masa Persidangan IV Tahun Sidang Hariyanto, Puji Perancangan Ketel Uap Untuk Pengolahan Kelapa Sawit Pada PT. Rama Jaya Pramukti. Skripsi, Pekanbaru: Fakultas Teknik, Universitas Islam Riau Nusalim, Theo Adrian Perancangan Ketel Uap untuk PT. Hongxing Algae International. (Online), Vol 1 No. 13. Diambil dari diakses 14 (Oktober 2015) Onny Pengertian boiler (Ketel uap). Diambil dari (6 Juli 2015) Primo, Jurandir ASME Section I & Section VIII Fundamentals. PDHonline Course M398. Yohana E dan Askhabulyamin Perhitungan Efisiensi Dan Konversi Dari Bahan Bakar Solar Ke Gas Pada Boiler Ebara HKL 1800 KA. Rotasi, (Online), Vol 11 No. 3. Hal: Diambil dari (22 Juli 2015) Zazz, Rev Pengertian Boiler Serta Komponen Utamanya. Diambil dari (6 Juli 2015)