UNIVERSITAS DIPONEGORO EVALUASI KINERJA COOLING WATER HEAT EXCHANGER (CWHE) TIPE PLATE HEAT EXCHANGER (PHE) UNIT 1A DI PLTU 3 JAWA TIMUR TANJUNG AWAR

Transkripsi

1 UNIVERSITAS DIPONEGORO EVALUASI KINERJA COOLING WATER HEAT EXCHANGER (CWHE) TIPE PLATE HEAT EXCHANGER (PHE) UNIT 1A DI PLTU 3 JAWA TIMUR TANJUNG AWAR AWAR TUBAN TUGAS AKHIR Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Ahli Madya RIZKI KURNIAVIP FAKULTAS TEKNIK PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK MESIN SEMARANG JULI 2015

2 HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS Tugas Akhir ini adalah hasil karya saya sendiri, dan semua sumber baik yang dikutip maupun yang dirujuk telah saya nyatakan dengan benar. NAMA : RIZKI KURNIAVIP NIM : Tanda Tangan : Tanggal :

3 KEMENTERIAN PENDIDIKAN DAN KEBUDAYAAN UNIVERSITAS DIPONEGORO FAKULTAS TEKNIK T U G A S P R O Y E K A K H I R No. : 009 / VI / PA / DIII TM / 2015 Dengan ini diberikan Tugas Proyek Akhir untuk Mahasiswa berikut : N a m a : Rizki Kurniavip NIM : Judul Proyek Akhir :Evaluasi kinerja Cooling Water Heat Exchanger (CWHE) tipe Plate Heat Exchanger (PHE) unit 1 di PLTU 3 Jawa Timur Tanjung Awar-Awar Tuban Isi Tugas : 1. Untuk memahami tentang cara kerja Cooling Water Heat Exchanger. 2. Untuk mengetahui efektivitas perpindahan panas pada Cooling Water Heat Exchanger melalui perhitungan. 3. Untuk mengetahui kinerja Cooling Water Heat Exchanger. Demikian agar diselesaikan selama-lamanya 6 bulan terhitung sejak diberikan tugas ini, dan diwajibkan konsultasi sedikitnya 12 kali demi kelancaran penyelesaian tugas. Semarang, 28 Juni 2015 Ketua Program DIII Kerjasama FT UNDIP PT PLN Ir. Bambang Winardi, M.Kom NIP

4 LEMBAR PENGESAHAN Tugas Akhir ini diajukan oleh : NAMA : RIZKI KURNIAVIP NIM : Jurusan / Program Studi : TEKNIK MESIN / DIPLOMA III Judul Proyek Akhir :EVALUASI KINERJA COOLING WATER HEAT EXCHANGER (CWHE) TIPE PLATE HEAT EXCHANGER (PHE) UNIT 1A PADA PLTU 3 JAWA TIMUR TANJUNG AWAR- AWAR TUBAN Telah berhasil dipertahankan di hadapan Tim Penguji dan diterima sebagai bagian persyaratan yang diperlukan untuk memperoleh gelar Ahli Madya pada Program Studi Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. TIM PENGUJI Pembimbing :... (...) Penguji I :... (...) Penguji II :... (...) Penguji III :... (...) Semarang, Juli 2015 Ketua Program DIII Kerjasama FT UNDIP PT PLN Ir. Bambang Winardi, M.Kom NIP

5 HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS Sebagai civitas akademika Universitas Diponegoro saya yang bertanda tangan di bawah ini : Nama : Rizki Kurniavip NIM : Jurusan / Program Studi : Teknik Mesin / Diploma III Fakultas : Teknik Jenis Karya : Tugas Akhir Demi pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberikan kepada Universitas Diponegoro Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusive royalty Free Right) atas karya ilmiah berjudul : EVALUASI KINERJA COOLING WATER HEAT EXCHANGER (CWHE) TIPE PLATE HEAT EXCHANGER (PHE) UNIT 1A PADA PLTU 3 JAWA TIMUR TANJUNG AWAR-AWAR TUBAN Beserta perangkat yang ada (jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Non eksklusif ini Universitas Diponegoro berhak menyimpan, mengalih media / formatkan, mengelola dalam bentuk pangkalan data ( database), merawat dan mempublikasikan tugas akhir saya selama tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak Cipta. Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya. Dibuat di : Semarang Pada Tanggal : Yang menyatakan, Rizki Kurniavip NIM

6 HALAMAN PERSEMBAHAN Tugas Akhir ini penulis dedikasikan untuk : 1. Mama dan Papa selaku orang tua penulis yang sudah memberikan dukungan materil maupun doa yang tiada henti, kakak serta adik penulis yang selalu memberikan semangat dan dukungan untuk kelancaran kelulusan penulis. 2. Seluruh dosen dan teman PSD III Teknik Mesin angkatan 2012 yang sudah membantu penulis sehingga dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7 KATA PENGANTAR Alhamdulillah, penulis panjatkan puji dan syukur kehadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat dan hidayah-nya sehingga penulis mampu menyelesaikan Laporan Tugas Akhir. Tugas Akhir yang penulis susun merupakan salah satu syarat dalam kurikuloum pendidikan PSD III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. Penyusunan Tugas Akhir dilaksanakan bersamaan dengan pelaksanaan Praktek Kerja Lapangan / Magang di PLTU 3 Jawa Timur Tanjung Awar-Awar Tuban. Tugas Akhir yang penulis susun memiliki tujuan untuk mengetahui penerapan teori yang diperoleh di bangku perkuliahan dan menerapkannya di dunia industri. Laporan dalam bentuk Tugas Akhir ini disusun berdasarkan hasil observasi lapangan, interview dan data-data dari literatur yang didapatkan penulis selama magang di PLTU 3 Jawa Timur Tanjung Awar-Awar Tuban. Pada kesempatan ini penulis ingin mengucapkan banyak terima kasih kepada berbagai pihak yang sudah banyak membantu penulis menyelesaikan penyusunan Laporan Tugas Akhir ini kepada : 1. Allah SWT atas limpahan rahmat dan hidayah-nya. 2. Ibu dan Ayah penulis yang selalu mendukung baik secara moral maupun material, yang selalu mengingatkan untuk menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini. 3. Bapak Ir. Zainal Abidin, Ms selaku ketua Program Diploma III Fakultas teknik Universitas Diponegoro.

8 4. Bapak Bambang Setyoko, ST, M.Eng selaku ketua Program Studi Diploma III Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Diponegoro. 5. Bapak Ir. Bambang Winardi, M.Kom selaku ketua program kerjasama FT UNDIP dengan PT. PLN (Persero). 6. Bapak Drs.Indartono M.Par,M.Si selaku dosen pembimbing penulis. 7. Bapak Sumanto sebagai Pembimbing Lapangan 1 di PLTU 3 Jawa Timur Tanjung Awar-Awar Tuban. 8. Operator produksi A di PLTU 3 Jawa Timur Tanjung Awar-Awar Tuban yang tak bisa penulis sebutkan satu per satu. 9. Rekan-rekan seperjuangan di Program Studi Diploma III Teknik Mesin Program Kelas Kerjasama PLN angkatan Semua pihak yang telah membantu penulisan laporan ini yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu. Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan laporan ini tak luput dari kesalahan dan kekurangan. Karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari semua pihak. Akhir kata penulis berharap semoga Laporan Tugas Akhir ini dapat berguna bagi kita semua, Amin. Semarang, Juli 2015 Penulis

9 Evaluasi Kinerja Cooling Water Heat Exchanger (CWHE) Tipe Plate Heat Exchanger (PHE) Unit 1 di PLTU 3 Jawa Timur Tanjung Awar Awar Tuban Alat penukar panas merupakan suatu komponen yang sangat penting dalam suatu industri yang melibatkan proses transfer panas seperti pembangkit listrik. Di pembangkit listrik, ada banyak alat penukar panas yang dapat melakukan proses transfer panas. Salah satunya adalah unit Cooling Water Heat Exchanger. Cooling Water Heat Exchanger merupakan alat penukar panas bertipe Plate Heat Exchanger dimana terdapat plat-plat yang digunakan sebagai media transfer panas. PLTU 3 Jawa Timur Tanjung Awar Awar Tuban terdiri dari 2 unit dimana masing masing unitnya mempunyai 2 unit cooling water heat exchanger sehingga totalnya menjadi 4 buah yaitu 1A,1B,2A,2B. Tujuan dari penulisan tugas akhir ini adalah untuk mengetahui unjuk kerja dari salah satu Cooling Water Heat Exchanger unit 1. Dengan metode effectiveness NTU, akan diketahui seberapa besar efektivitas yang diberikan oleh Cooling Water Heat Exchanger unit 1 tersebut. Penulis membatasi evaluasi alat penukar panas ini ketika unit 1 PLTU 3 Jawa Timur Tanjung Awar-Awar Tuban pada tanggal 15 februari dan 17 februari 2015, dengan adanya proses pembersihan (cleaning) yang dilakukan pada tanggal 16 februari Dengan proses evaluasi metode effectiveness NTU tersebut, diperoleh bahwa nilai rata-rata yang diberikan ketika unit beroperasi pada tanggal 15 februari 2015 saat alat terindikasi terjadi pengotoran / sebelum dilakukan pembersihan ( cleaning) adalah sebesar 28,77% sedangkan pada tanggal 17 februari 2015 saat alat kondisi bersih / setelah dilakukan pembersihan (cleaning) adalah sebesar 58,63%. Kata Kunci : Plate Heat Exchanger, Alat Penukar Panas, Cooling Water Heat Exchanger, Effectiveness, NTU.

10 Performance Evaluation of Cooling Water Heat Exchangers (CWHE) Plate Type Heat Exchangers (PHE) 3 Power Plant Unit 1 in East Java Tanjung Awar - Awar Tuban The heat exchanger is a very important component in an industry that involves a process of heat transfer such as power plants. The power plant, there is a lot of heat exchangers which can make the process of heat transfer. One of them is a unit Cooling Water Heat Exchangers. Water Cooling Heat Exchanger is a type of heat exchanger Plate Heat Exchanger where there are plates which are used as the heat transfer medium. 3 power plant in East Java Tanjung Awar - Awar Tuban consists of 2 units where each - each unit has 2 units of cooling water heat exchanger, bringing the total to 4 pieces, namely 1A, 1B, 2A, 2B. The purpose of this thesis was to determine the performance of one of Cooling Water Heat Exchangers unit 1. With this method of effectiveness - NTU, will know how much the effectiveness provided by the Water Cooling Heat Exchanger The unit 1. Writer limit evaluation when the heat exchanger unit 1 3 power plant in East Java Tuban Tanjung Awar-Awar on 15 February and 17 February 2015, in the presence of the cleaning process were performed on 16 February With the effectiveness of the methods of evaluation process - the NTU, found that the average value given when the unit operates on 15 February 2015 occurred when the tool indicated fouling / prior to cleaning amounted to 28.77% and on 17 February 2015 when the tool pristine condition / after cleaning amounted to 58.63%. Keywords : Plate Heat Exchangers, Appliance Heat Exchanger, Cooling Water Heat Exchangers, Effectiveness, NTU.

11 DAFTAR ISI Halaman Judul i Halaman Pernyataan Orisinalitas ii Surat Tugas Proyek Akhir iii Lembar Pengesahan Lembar Pengesahan iv v Halaman Pernyataan Persetujuan Publikasi vi Halaman Persembahan vii Kata Pengantar viii Abstrak Abstract Daftar Isi x xi xii Daftar Gambar xiv Daftar Tabel xvi BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Batasan Masalah Tujuan Manfaat Sistematis Laporan 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA Perpindahan Kalor 6

12 2.2 Alat penukar kalor Jenis-jenis alat penukar kalor Cooling Water Heat Exchanger 29 BAB III PROSEDUR PELAKSANAAN TUGAS AKHIR Objek Penelitian Perencanaan Penelitian Istilah Pengambilan Data Urutan Perhitungan 50 BAB IV EVALUASI DAN PEMBAHASAN Perhitungan Effectiveness Cooling Water Heat Exchanger unit 1 pada PLTU 3 Jawa Timur Tanjung Awar-Awar Tuban Pembahasan 69 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan Saran 72 Daftar Pustaka xvii

13 DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Penukar kalor tipe tabung dan pipa...14 Gambar 2.2 Penukar kalor tabung dan pipa tipe pipa U...16 Gambar 2.3 Penukar kalor tabung dan pipa tipe dua pipa...16 Gambar 2.4 Penukar kalor tipe pipa bersirip...18 Gambar 2.5 Glue Type...20 Gambar 2.6 Clip Type...20 Gambar 2.7 Penukar kalor tipe pelat...21 Gambar 2.8 Tipe pelat varitherm...23 Gambar 2.9 Tipe plate free-flow N...23 Gambar 2.10 Penukar kalor tipe spiral...24 Gambar 2.11 Aliran arah berlawanan...25 Gambar 2.12 Aliran arah sejajar...26 Gambar 2.13 Aliran arah silang...27 Gambar 2.14 Plat dengan profil sudut chevron...29 Gambar 2.15 Gasket tipe clip...29 Gambar 2.16 Proses perpindahan panas didalam plat...30 Gambar 2.17 cooling water heat exchanger...31 Gambar 2.18 Aliran pada plat...32 Gambar 2.19 Cara kerja Cooling Water Heat Exchanger...32 Gambar 2.20 Bentuk lubang pada plat...33

14 Gambar 2.21 Celah yang terbentuk pada lubang...34 Gambar 2.21 Kotoran pada sisi masuk air laut...34 Gambar 2.22 Pelepasan sisi inlet CWHE...36 Gambar 2.23 Proses cleaning CWHE...36 Gambar 3.1 Condensate System...38 Gambar 3.2 Sistem Air Pendingin Siklus Tertutup...39 Gambar 3.3 Sistem Air Pendingin Siklus Terbuka...40 Gambar 3.4 Skema Pembuatan Tugas Akhir...41 Gambar 3.5 Tampilan home komputer pemantau...47 Gambar 3.6 Tampilan data temperatur air demin...47 Gambar 3.7 Tampilan history data...48 Gambar 3.8 Perjanjian tanda pada CWHE unit 1A...50 Gambar 3.9 Distribusi temperatur pada aliran Counterflow...52 Gambar 3.10 Effectiveness of a counterflow heat exchanger...55 Gambar 4.1 grafik effectiveness of a counterflow heat exchanger...58 Gambar 4.2 grafik ε-ntu tanggal 15 februari Gambar 4.3 grafik ε-ntu pada tanggal 17 Februari Gambar 4.4 Grafik efektivitas antara tanggal 15 dan 17 Februari

15 DAFTAR TABEL Tabel 3.1 Format Data Cooling Water Heat Exchanger unit 1A...44 Tabel 3.2 Format Data Perhitungan Cooling Water Heat Exchanger unit 1A...44 Tabel 4.1 Data Cooling Water Heat Exchanger (CWHE) unit 1 tanggal 15 Februari Tabel 4.2 Data Cooling Water Heat Exchanger (CWHE) unit 1 tanggal 15 Februari 2015 (lanjutan)...57 Tabel 4.3 Data Cooling Water Heat Exchanger (CWHE) unit 1 tanggal 17 Februari Tabel 4.4 Data Cooling Water Heat Exchanger (CWHE) unit 1 tanggal 17 Februari 2015 (lanjutan)...59 Tabel 4.5 Data hasil perhitungan pada tanggal 15 Februari Tabel 4.6 Data hasil perhitungan pada tanggal 15 Februari 2015 (lanjutan)...66 Tabel 4.7 Data hasil perhitungan pada tanggal 17 Februari Tabel 4.8 Data hasil perhitungan pada tanggal 17 Februari 2015 (lanjutan)...67

16 DAFTAR PUSTAKA Hewitt,G.F, 2008, Process Heat Transfer, Begell House Publishers, New York Incropera,F.P.et all,2007,fundamental of Heat and Mass Transfer,Wiley Press,New Jersey Fatkhurrohim,R,2013,Rancang Bangun Heat Exchanger Shell and Tube Phase,Laporan Tugas Akhir,Fakultas Teknik,Universitas Diponegoro Kurniavip, R,2015,Pengoperasian dan Pemeliharaan Sistem Air Pendingin pada PLTU 3 Jawa Timur Tanjung Awar-Awar Tuban,Laporan Kerja Praktek,Fakultas Teknik,Universitas Diponegoro MAKALAH_HEAT_EXCHANGER_ALAT_PENUKAR_PANAS diunduh tanggal 25 Mei diunduh tanggal 2 Juni diunduh tanggal 4 Juni 2015