Bab3_mke Ketel Uap

5/20/2018 Bab3_mke Ketel Uap

1/24

3

KETEL UAP (STEAM BOILER)

Sebuah ketel uap biasanya merupakan bejana tertutup yang terbuat dari

baja. Fungsinya adalah memindahkan panas yang dihasilkan pembakaran

bahan bakar ke air yang pada akhirnya akan menghasilkan uap. Uap yang

dihasilkan bisa dimanfaatkan untuk:

1. mesin pembakaran luar seperti: mesin uap dan turbin.

2. suplai tekanan rendah bagi kerja proses di industri seperti industri

pemintalan, pabrik gula dsb.

3. menghasilkan air panas, dimana bisa digunakan untuk instalasi

pemanas bertekanan rendah.

Istilahistilah penting pada ketel uap

1. !ulit ketel. "boiler shell#

$ibuat dari pelat baja yang dilengkungkan membentuk silinder dan di

keling atau dilas. !ulit ketel harus mempunyai kapasitas yang %ukup bagi air

dan uap.

2. &uang bakar.

'dalah ruang, umumnya diba(ah kulit boiler, tempat membakar bahan

bakar yang akan digunakan untuk memanaskan air.

3. )anggangan.

'dalah sebuah pelat datar di dalam ruang bakar, dimana bahan bakar"batubara atau kayu# dibakar. )anggangan biasanya terdiri dari batang besi

%or yang berjarak diantaranya supaya udara untuk pembakaran bisa

mele(atinya.

*. +ungku.

'dalah ruang diatas panggangan dan di ba(ah kulit ketel. +ungku biasa

disebut juga kotak api "firebo#.

-. )ermukaan pemanas.

'dalah bagian dari permukaan ketel, dimana terkena langsung ke api

"atau gas panas dari api#.

. /ounting.


2/24

30 Mesin Konversi Energi

Adalah semuafitting yang dipasang pada ketel supaya bisa beroperasi

dengan benar. Fitting ini diantaranya adalah : indikator ketinggian, pengukur

tekanan, katup pengaman dsb.

. 'sesoris.

Adalah piranti-piranti yang merupakan bagian integral dari ketel namun

tidak langsung terpasang pada bodi ketel. Yang termasuk asesoris antaralain: superheater (pemanas lanjut), ekonomiser, pompa umpan dsb.

Esensi Ketel Uap Yang Baik

erikut ini adalah esensi dari ketel uap yang baik.

1. arus menghasilkan kuantitas maksimum uap dengan bahan bakar yang

diberikan.

2. arus ekonomis ketika dipasang, dan menghendaki sedikit perhatian

ketika beroperasi.

3. arus se%ara %epat bisa memenuhi beban yang berfluktuasi.

*. arus bisa distarter dengan %epat.-. eratnya harus ringan.

. arus menempati ruang yang ke%il.

. Sambungan harus sesedikit mungkin dan bisa dinspeksi.

4. 5umpur atau endapan lainnya tidak boleh mengumpul pada pelat

pemanas.

6. +ube tidak boleh mengakumulasi jelaga atau kotoran air, dan harus

mempunyai toleransi ketebalan untuk keausan dan korosi.

10. &angkaian air dan gas asap harus didesain supaya bisa memberikan

ke%epatan fluida maksimum tanpa mengakibatkan kerugian gesek yang

besar.

Pemilihan Ketel Uap

)emilihan jenis dan ukuran ketel uap tergantung pada faktorfaktor

berikut:

1. $aya yang diperlukan dan tekanan kerja.

2. Posisi geografi daripower house (sumber tenaga).

3. !etersediaan bahan bakar dan air.

*. !emungkinan stasiun permanen.

-. Faktor beban yang mungkin.

Asyari D. Yunus Teknik Mesin Universitas Darma Persada - Jakarta


3/24

Ketel Uap (team !oiler" 31

Klasifikasi Ketel Uap

'da banyak klasifikasi ketel uap, berikut ini diberikan beberapa

klasifikasi ketel uap yang penting.

1. Berdasarkan isi tube/pipa.

"a# )ipa api atau pipa asap, dan "b# pipa air.)ada ketel pipa api, nyala api dan gas panas yang dihasilkan

pembakaran, mengalir melalui pipa yang dikelilingi oleh air. )anas

dikonduksikan melalui dinding pipa dari gas panas ke air di sekeliling

pipa tersebut. 7ontoh ketel uap pipa air sederhana: ketel 8ertikal

sederhana, ketel 7o%hran, ketel 5an%hasire, ketel 7ornish, kete S%ot%h

marine, ketel lokomotif dan ketel 9el%on.

)ada ketel pipa air, air dimasukkan ke dalam pipa dimana pipa

dikelilingi oleh nyala api dan gas panas dari luar. 7ontoh ketel jenis

ini : ketel ab%o%k dan il%o, ketel Stirling, ketel 5a/ont, ketel

enson, ketel ;arro( dan ketel 5oeffler.

2. Berdasarkan posisi dapur pembakar.

"a# $ibakar di dalam, dan "b# dibakar di luar.

)ada ketel uap dibakar di dalam, dapur diletakkan di dalam kulit boiler.

Sebagaian besar ketel pipa api mempunyai jenis ini.

)ada ketel uap dibakar di luar, dapur disusun diba(ah susunan bata.

!tel pipa air selalu dibakar di luar.

3. Berdasarkan sumbu shell/kulit.

"a# 9ertikal, dan "b# hori


4/24


"a# Sirkulasi alami, dan "b# sirkulasi paksa.

)ada ketel dengan sirkulasi alami, sirkulasi air adalah dengan arus

kon8eksi alami=natural, dimana dihasilkan karena pemanasan air.

)ada ketel uap dengan sirkulasi paksa, ada sirkulasi paksa pada air

dengan memakai penggerak pompa. )enggunaan sirkulasi paksa

dilakukan pada ketel seperti ketel 5a/ont, ketel enson, ketel 5oefler

dan ketel 9el%on.

6. Berdasarkan penggunaannya.

(a) Stasioner, dan (b) mobil (bergerak).

!etel uap stasioner digunakan di pusat pembangkit tenaga, dan di

industri proses. !etel ini disebut stasioner karena ketel tidak berpindah

dari satu ke tempat lainnya.

!etel uap mobil adalah ketel yang bergerak dari satu tempat ke tempat

lainnya. !etel jenis ini seperti ketel lokomotif dan ketel marine.

. Berdasarkansum#er panas.

Sumber panas bisa berupa pembakaran bahan bakar padat, %air atau gas,

gas sisa panas yang dihasilkan dari proses kimia, energi listrik atau

energi nuklir.

Ketel Uap e!tikal Se"e!hana

!etel uap 8ertikal sederhana menghasilkan uap pada tekanan rendah

dan dalam jumlah ke%il. !arenanya digunakan pada pembangkit daya rendah

atau pada tempat di mana ruang terbatas. !onstruksi ketel jenis ini

diperlihatkan oleh gambar 1.

!etel ini terdiri dari kulit silinder yang mengelilingi kotak api silinder.!otak api silinder ditap di atasnya tempat mengalirnya uap ke permukaan.

)ada dasar kotak api terdapat grate "panggangan#. !otak api dilengkapi

dengan dua atau lebih pipa melintang miring $, $. !emiringan bertujuan

untuk menaikkan permukaan pemanasan disamping juga untuk

meningkatkan sirkulasi air. 5ubang tangan "hand hole# dibuat disamping

untuk keperluan pembersihan deposit. Sebuah lubang orang "man hole#

dibuat di atas untuk supaya orang bisa memasuki ketel untuk pembersihan.

Sebuah lobang abu dibuat pada dasar ketel untuk pembuangan abu yang

mengendap. &uang antara kulit boiler dan kotak api diisi dengan air yang

akan dipanaskan.



5/24


>ambar 1. !etel 8ertikal sederhana.

Ketel Uap #$%h!an ata& Ketel Pipa Ban'ak e!tikal

'da banyak desain mengenai ketel pipa banyak, ketel 7o%hran

dianggap sebagai salah satu ketel jenis ini yang paling efisien. !etel %o%hran

merupakan jenis ketel 8ertikal sederhana yang telah ditingkatkan.

!etel terdiri dari kulit silinder eksternal dan kotak api seperti yang

diperllihatkan gambar 2. !ulit dan kotak api keduanya berbentuk setengahbola. /ahkota setengah bola pada kulit memberikan ruang maksimum dan

kekuatan maksimum untuk menahan tekanan uap di dalam ketel. !otak api

dan ruang bakar "%ombustion %hamber# dihubungkan melalui pipa pendek.

>as asap dari ruang bakar mengalir ke kotak asap "smoke bo# melalui

sejumlah pipa asap. )ipa ini umumnya mempunyai diameter luar 2,- mm

dan berjumlah 1- buah. >as dari kotak asap mengalir ke atmosfir melalui

%erobong "%himney#.&uang bakar dilapisi dengan batu tahan api pada sisi

kulit. 5obang orang dekat pun%ak mahkota kulit diperlukan untuk

pembersihan.



6/24

3* Mesin Konversi Energi

)ada dasar kotak api terdapat panggangan "dalam halpembakaran

batubara# dan batu bara di umpan melalui lobang api "fire hole#. ?ika ketel

digunakan untuk pembakaran bahan bakar minya, tidak diperlukan

panggangan, tetapi dasar kotak api dilapisi dengan bata tahan api. )embakar

minyak di pasang di lobang api.

>ambar 2. !etel 7o%hran.

Ketel S%$t%h Ma!ine

!etel uap marine "kapal# jenis S%ot%h atau tangki digunakan untuk

kerja di laut karena kekompakannya, efisien dalam operasinya dan

kemampuannya untuk menggunakan berbagai jenis air.

!etel mempunyai drum dengan diameter dari 2,- hingga 3,- meter yang

ditempatkan se%ara horisontal. !etel uap ini bisa berupa ujung tunggal atau

ujung ganda. )anjang ketel uap ujung tunggal bisa sampai 3,- meter,

sedangkan ujung ganda bisa sampai ,- meter. !etel ujung tunggal

mempunyai satu sampai empat dapur yang masuk dari sisi depan ketel. !etel



7/24

Ketel Uap (team !oiler" 3-

ujung ganda mempunyai dapur pada kedua ujungnya, dan bisa mempunyai

dapur dari dua sampai empat pada setiap ujung.

!etel uap ujung tunggal S%ot%h marine bisa dilihat pada gambar 3.

Setiap dapur mempunyai ruang bakarnya masingmasing. +erdapat pelat

datar di setiap ruang bakar yaitu pelat atas, pelat ba(ah, dua pelat sisi dan

pelat tube=pipa. Sejumlah pipa asap ditempatkan se%ara horisontal dan

menghubungkan ruang bakar dengan %erobong. )ipa dapur, pipa asap danruang bakar, semuanya dikelilingi oleh air, memberikan luas permukaan

pemanasan yang sangat besar. 'ir bersirkulasi disekeliling pipa asap. 5e8el

air dijaga sedikit diatas ruang bakar. !otak asap "smoke bo# dibuat dengan

pintu untuk membersihkan pipa dan kotak asap.

>ambar 3. !etel S%ot%h marine.

Ketel Lan%hasi!e

!etel ini merupakan jenis pipa api stasioner, pembakaran dalam,

horisontal dan sirkulasi alami. $igunakan jika tekanan kerja dan daya yang

diperlukan menengah. !etel ini mempunyai diameter kulit silinder 1,-

hingga 2,- meter. )anjangnya ber8ariasi dari ,2- m hingga 6 m. !etel ini



8/24


mempunyai dua pipa gas asap internal yang berdiameter kirakira 0,* kali

dari diameter kulit. >ambar ketel ini bisa dilihat pada gambar *.

!etel ini terdiri dari kulit eksternal silinder panjang "1# yang terbuat

dari pelat baja. !etel mempunyai dua pipa api internal besar "2#. )ipa ini

diameternya menge%il pada bagian belakang untuk akses ke bagian yang

lebih rendah pada ketel. )anggangan api "3# yang disebut juga dapur

disediakan pada ujung pipa gas asap dimana disini bahan bakar padatdibakar. )ada ujung panggangan terdapat bata "-# yang berfungsi

membelokkan gas asap ke atas. >as asap panas setelah meninggalkan pipa

gas asap internal turun ke pipa dasar "#. >as asap ini bergerak ke depan

ketel dimana alirannya terbagi dan mengalir ke lorong api sisi "#. >as asap

memasuki lorong utama "6# dan selanjutnya menuju %erobong.

>ambar *. )andangan depan, sisi dan atas ketel 5an%ashire.

$amper "4# berguna untuk mengatur besar aliran gas asap keluar. !atup

"11# berfungsi menyuplai uap ke mesin seperti yang dikehendaki. !etel

dilengkapi dengan katup pengaman pegas "10#, katup pengaman jika uap

tinggi dan air rendah "12#. lo( off %o%k "1# untuk membuang lumpur dsb

yang mengendap pada dasar ketel.



9/24


Ketel #$!nish

!etel ini sejnis dengan ketel 5an%hasire ke%uali ia mempunyai hanya

satu pipa asap. $iameter ketel %ornish berkisar antara 1 m hingga 2 m dan

panjang - m hingga ,- m. !apasitas dan tekanan kerja ketel ini adalah

rendah jika dibandingkan dengan ketel 5an%hasire.

>ambar -. !etel 7ornish.

Ketel L$k$m$tif

/erupakan jenis ketel mobile dan pembakaran internal, horisontal

banyak pipa. )risnip ketel ini adalah menghasilkan uap dengan laju

ke%epatan tinggi. ?enis ketel lokomotif moderen diperlihatkan pada gambar

.

>ambar . !etel 5okomotif.



10/24


!etel terdiri dari kulit atau #arrel yang mempunyai diameter 1,- m dan

panjang * m. atubara diumpan kedalam kotak api melalui pintu api dan

terbakar pada panggangan. >as asap dari panggangan dibelokkan oleh bata

dan keseluruhan kotak api terpanaskan se%ara baik. 'da sekitar 1- pipa

tipis atau pipa api$"diameter *,- mm# dan 2* buah pipa panas lanjut tebal

%"diameter 13 %m#. >as asap setelah mele(ati pipa ini masuk ke kotak

asap. >as kemudian keluar ke atmosfir mele(ati %erobong. arrel berisi airdisekeliling pipa, dimana dipanaskan oleh gas asap dan berubah menjadi

uap.

eader terbagi atas dua porsi, satu adalah ruang uap panas lanjut dan

satu lagi ruang uap jenuh. )ipa uap mengarahkan uap dari regulator ke ruang

uap jenuh. !emudian uap diarahkan ke pipa panas lanjut, dan setelah

mele(ati pipa ini, uap kembali ke ruang uap panas lanjut. Uap panas lanjut

sekarang mengalir melalui pipa uap ke silinder, satu buah di setiap sisi.

'bu daripanggangan dikumpulkan pada nampan abu "ash pan# dan

dibuang dari (aktu ke (aktu dengan bantuan damper yang dioperasikan

oleh batang dan tuas.

Ketel Ba%$%k an" il%$*

/erupakan ketel jenis pipa lurus, stasioner, pipa air. >ambar

memperlihatkan ketel jenis ini.

>ambar . !etel ab%o%k and il%o.

!etel terdiri dari drum uap dan air "1#. $rum dihubungkan dengan pipa

pendek ke bagian atas &eader atau riser "2#. )ipa air "-# "diameter 10 %m#



11/24


dipasang miring dan menghubungkan header atas dengan header ba(ah.

eader dilengkapi dengan lobang tangan "hand hole# di depan pipa dan

ditutup dengan 'ap "14#.

!otak lumpur "# disediakan pada header bagian ba(ah dan lumpur

yang mengendap bisa dibuang. +erdapat panggangan berantai otomatis yang

bergerak lambat dimana ditempatkan batubara yang diumpan dari &opper

"21#.!alebata tahan api akan membuat gas panas bergerak naik turun dannaik lagi sampai akhirnya masuk ke %erobong. Damper "1# digerakkan oleh

rantai "22# untuk mengatur isapan.

!etel di keempai sisinya dikelilingi oleh dinding tahan api. )intu "*#

berguna untuk orang masuk ke ketel untuk tujuan perbaikan dan

pembersihan. 'ir bersirkulasi dari drum "2# ke header "3# dan melalui pipa

"-# ke header dan kembali ke drum. 'ir terusmenerus bersirkulasi seperti ini

sampai air menguap. )emanas lanjut uap "superheater# terdiri dari sejumlah

besar pipa baja "10# dan berisi dua kotak, satu adalah kotak uap panas lanjut

"11# dan satunya lagi kotak uap jenuh"12#.

Uap yang dihasilkan diatas le8el air di drum mengalir di dalam pipa

kering dan pipa inlet ke kotak panas lanjut "11#. !emudian uap menujukotak uap jenuh "12# melalui "10#. Uap selama mengalir melalui pipa "10#

mendapat panas lanjutan sehingga menjadi uap panas lanjut. Uap kemudian

diambil dari ujung pipa "1*# melalui katup "1-#.

!etel dilengkapi dengan berbagai fitting seperti katup pengaman "16#,

katup pengumpan "20#, indikator ketinggian air "4# dan pengukur tekanan

"6#.

Ketel La+M$&nt

!etel ini adalah ketel moderen jenis tekanan tinggi, pipa air, bekerja

dengan sirkulasi paksa. Sirkulasi diatur oleh pompa sentrifugal, digerakkanoleh turbin uap menggunakan uap dari ketel. Sirkulasi paksa menyebabkan

berat air umpan "feed (ater# yang bersirkulasi ke seluruh dinding air dan

drum sama dengan sepuluh kali berat uap. Ini akan men%egah pipa

mendapatkan panas lebih. Skematik diagram ketel ini bisa dilihat pada

gambar 4.

'ir umpan mengalir melalui ekonomiser ke drum penguap. !emudian

air ditarik dengan pompa ke pipa. )ompa mendorong air ke header pada

tekanan diatas tekanan drum. eader mendistribusikan air melalui nosel ke

pipa pembangkit yang bekerja se%ara paralel. 'ir dan uap dari pipa ini

mengalir ke drum. Uap di dalam drum kemudian diambil setelah mele(ati

super&eater.



12/24

*0 Mesin Konversi Energi

>ambar 4. !etel 5a/ount.

Ketel L$effle!

!etel ini adalah ketel jenis pipa air menggunakan sirkulasi paksa.

)rinsip kerja utama adalah dengan menguapkan air dengan uap panas lanjut

darisuper&eater. >as panas dari dapur pemanas digunakan untuk pemanasanpanas lanjut. Skema ketel ini bisa dilihat pada gambar 6.

'ir umpan dari ekonomiser dipaksa ber%ampur dengan uap panas lanjut

di dalam drum penguap "e8aporating drum#. Sehingga terbentuk uap jenuh,

dan kemudian ditarik dari drum dengan pompa sirkulasi uap. Uap ini

kemudian mengalir melalui pipapipa pada dinding ruang bakar memasuki

super&eater. $ari superheater, sekitar sepertiga uap panas lanjut diteruskan

ke turbin dan sisanya yang dua pertiga digunakan untuk menguapkan air

umpan di drum penguap.



13/24

Ketel Uap (team !oiler" *1

>ambar 6. !etel 5oeffler.

Ke&nt&ngan ,an Ke!&gian Ketel Pipa Ai!

!euntungankeuntungan ketel pipa air:

1. /enghasilkan uap dengan tekanan lebih tinggi dari pada ketel pipa api.

2. Untuk daya yang sama, menempati ruang=tempat yang lebih ke%il

daripada ketel pipa api.

3. 5aju aliran uap lebih tinggi.

*. !omponenkomponen yang berbeda bisa diurai sehingga mudah untuk

dipindahkan.

-. )ermukaan pemanasan lebih efektif karena gas panas mengalir keatas

pada arah tegak lurus.

. )e%ah pada pipa air tidak menimbulkan kerusakan ke seluruh ketel.



14/24


!erugiankerugian ketel pipa air:

1. 'ir umpan mensaratkan mempunyai kemurnian tinggi untuk men%egah

endapan kerak di dalam pipa. ?ika terbentuk kerak di dalam pipa bisa

menimbulkan panas yang berlebihan dan pe%ah.

2. !etel pipa air memerlukan perhatian yang lebih hatihati bagi

penguapannya, karena itu akan menimbulkan biaya operasi yang lebih

tinggi.

3. )embersihan pipa air tidak mudah dilakukan.

S&pe!heate!

Superheater adalah piranti penting pada unit pembangkit uap.

+ujuannya adalah untuk meningkatkan temperatur uap jenuh tanpa

menaikkan tekanannya. iasanya piranti ini merupakan bagian integral dari

ketel, dan ditempatkan dijalur gas asap panas dari dapur. >as asap ini

digunakan untuk memberikan panas lanjut pada uap. Superheater udgen

yang biasanya terpasang pada ketel 5an%hasire diperlihatkan oleh gambar

11. )iranti ini terdiri dari dua kotak baja atau &eater dimana bergantungpadanya sekumpulan pipa lengkung berbentu U. Ujung dari pipapipa ini

diteruskan ke header.

Uap masuk ke ujung belakang header dan keluar diujung depan header.

)anas yang berlebihan pada pipa superheater di%egah dengan menggunakan

damperpenyeimbang yang diopersikan dengan handel.

Superheater bekerja jika damper pada posisi yang ditunjukkan gambar.

?ika damper pada posisi 8ertikal, gas akan le(at langsung di dasar tanpa

mele(ati pipapipa superheater. )ada kondisi ini maka superheater tidak

bekerja.

)erlu di%atat bah(a jika superheater bekerja, katup % dan ) dalam

kondisi terbuka dan katup$ tertutup. ?ika uap diambil langsung dari ketel ,katup % dan) tertutup dan katup$ terbuka.



15/24


>ambar 11. Superheater.

Ek$n$mise!

@konomiser adalah piranti yang digunakan untuk memanaskan air

umpan dengan memanfaatkan panas dari gas asap sebelum masuk ke

%erobong. @konomiser akan meningkatkan nilai ekonomis ketel uap. ?enis

ekonomiser yang populer adalah ekonomiser A>reansB dan banyak

digunakan pada ketel stasioner. @konomiser ini terdiri dari sejumlah besar

pipa 8ertikal yang ditempatkan sebagai penambahan gas asap antara ketel

dengan %erobong seperti terlihat pada gambar 12. )ipapipa ini mempunyai

panjang 2,- m, diameter luar 11,* %m dan tebal 11,- mm dari bahan besi

tuang.

@konomiser dibuat dalam seksi tegak. Setiap seksi umumnya terdiri

dari enam atau delapan pipa 8ertikal "1#. )ipapipa ini disambung ke pipa

atau kotak horisontal "2# diatas dan "3# diba(ah. !otak atas "2# dari seksi

yang berbeda disambung dengan pipa "*#, sedangkan kotak ba(ah

disambungkan ke pipa "-#.

'ir umpan dipompa ke ekonomiser pada "# dan memasuki pipa "-#.

!emudian air masuk ke dalam kotak ba(ah "3# dan kemudian ke dalam



16/24

** Mesin Konversi Energi

kotak atas "2# melalui pipa "1#. 'ir kemudian diarahkan pipa "*# ke pipa "#

dan kemudian ke ketel.

)erlu di%atat bah(a temperatur air umpan tidak boleh kurang dari 3-o7, jika tidak ada bahaya korosi disebabkan oleh uap air di gas asap

mengendap di pipa dingin. erikut ini adalah keuntungankeuntungan

menggunakan ekonomiser:

1. 'da penghematan batubara 1- sampai 20C.

>ambar 12. @konomiser.

2. /eningkatkan kapasitas menghasilkan uap karena memperpendek

(aktu yang diperlukan untuk merubah air ke uap.

3. /en%egah pembentukan kerak di dalam pipa air ketel, sebab kerak

sekarang mengendap di pipa ekonomiser yang bisa dengan mudah

dibersihkan.



17/24

Ketel Uap (team !oiler" *-

*. !arena air umpan memasuki ketel panas, sehingga regangan karena

ekspansi yang tidak sama bisa diminimasi.

Un-&k Ke!-a Ketel Uap

1. )enguapan @ki8alen:

?ika sejumlah air diuapkan dari air umpan pada 1000 7 dan

menghasilkan uap jenuh dan kering pada 1000 7 dan tekanan atmosfir,

biasanya dinyatakan dengan dari dan pada *+++,B.

?ika air sudah berada pada temperatur didihnya, maka panas yang

dibutuhkan air hanyalah panas laten pada tekanan 1,033 kg=%m2 untuk

merubahnya ke dalam bentuk uap pada temperatur 10007. arga kalor laten

ini diambil -36,0 k%al=kg. Se%ara matematik, penguapan eki8alen Adari dan

pada 10007B:

E=kalor total yang diperlukan untuk menguapkan air

-36,0

/isalkan t1D temperatur air umpan dalam07

&1D kalor sensibel=nyata air umpan dalam k%al=kg uap

bersesuaian dengan t1

)D kalor total uap dalam k%al=kg uap pada tekanan

kerjanya

D & / ... untuk uap basah

D & / ... untuk uap kering

0 & / ,p"tsup1 tsat# ... untuk uap panas lanjut

2e0berat air yang diuapkan atau jumlah uap yang dihasilkan

dalam kg=h atau kg=kg bahan bakar yang dibakar

!alor yang diperlukan untuk menguapkan 1 kg air:

D) 1 &1

dan E=2e [)1&1]

-36,0



18/24

* Mesin Konversi Energi

7atatan. 1. Faktor ") 1 &1#=-36,0 disebut juga sebagai faktor penguapan, dan

biasanya dilambangkan dengan$e. arganya selalu lebih besar dari

satu untuk semua ketel uap.

3. $alam satuan SI, harga kalor laten pada temperatur 10007 adalah

22-,6 k?=kg.

2. @fisiensi !etel:

'dalah rasio panas yang digunakan dalam memproduksi uap terhadap

panas yang dihasilkan dapur. Se%ara matematik:

0 !alor yang digunakan untuk menghasilkan uap

kalor yang dihasilkan dapur

,&)2e EF 1=

dimana : 2e 0 berat air sebenarnya menguap atau penguapan sebenarnya

dalam kg=kg bahan bakar

, 0 nilai kalor bahan bakar dalam k%al=kg bahan bakar.

?ika 2sadalah berat air yang diuapkan dalam kg dan 2fadalah berat bahan

bakar yang digunakan dalam kg, maka:

(

se

2

22 = kg=kg bahan bakar

dan,

,2

&)2

(

s

=

#" 1

7atatan: jika ketel terdiri dari ekonomiser dan superheater, dianggap sebagai unit

tunggal, kemudian efisiensi adalah efisiensi keseluruhan ketel.



19/24

Ketel Uap (team !oiler" *

3. $aya !etel :

'meri%an So%iety of /e%hani%al @ngineers "'S/@# menentukan

bah(a satu daya kuda ketel adalaheki8alen dengan penguapan 1-,-3 kg

air per jam dari dan pada 100 o7.

Se%ara matematik:

-3,1-0,-36

#"ketel$aya 1

=

&)2e hp

dimana, 2eD berat air yang sebenarnya menguap

) D kalor total uap yang dihasilkan

&1D !alor sensibel=nyata air umpan

Contoh Soal

Sebuah ketel uap menguapkan 3, kg air per kg bahan bakar batubaramenjadi uap jenuh kering pada tekanan 10 kg=%m2absolut. +emperatur air

umpan adalah 3207. 7arilah penguapan eki8alen Adari dan pada 10007B

dan juga faktor penguapan.

?a(ab:

$iketahui:

2eD 3, kg=kg batubara

+ekanan uap D 10 kg=%m2absolut

+emperatur air umpan, t1D 3207

Penguapan ekivalen 4dari dan pada *+++,5

/isalkan ED penguapan eki8alen Adari dan pada 10007B

!alor sensibel=nyata air pada 3207 "dari tabel uap#:

&1D 32,0 k%al=kg

)ada tekanan 10 kg=%m2absolut, dari tabel uap diperoleh:

) D 3,3 k%al=kg

)enguapan eki8alen:



20/24


E=2e)&1

-36,0 =

3, 3,332,0

-36,0 =*,2 kg

$aktor penguapan

/isalkan $e0 faktor penguapan

$e=)&

1

-36,0= 3,332,0-36,0 =1,1

Contoh soal

Gbser8asi berikut dilakukan pada pembangkit ketel uap selama uji satu jam:

tekanan uap : 20 bar

+emperatur uap : 2007

Uap yang dihasilkan : 3.-00 kg

+emperatur air memasuki ekonomiser : 1-07

+emperatur air meninggalkan ekonomiser : 6007

ahan bakar yang digunakan: *.*00 kg@nergi pembakaran bahan bakar: 30.000 k?=kg

itunglah:

a. )enguapan eki8alen per kg bahan bakar

b. @fisiensi termal pembangkit

%. )ersen energi panas dari bahan bakar yang terpakai oleh

ekonomiser.

?a(ab:

$iketahui: +ekanan uap D 20 bar

+emperatur uap, tsup02007

erat uap yang dihasilkan, 2s0 3.-00 kg=h

+emperatur air memasuki ekonomiser, t1D 1-07

$ari tabel uap diperoleh kalor sensibel air:

&1D 2,6 k?=kg

+emperatur air meninggalkan ekonomiser, t2D 6007

$ari tabel uap, kalor sensibel air meninggalakn ekonomiser:

&2D 3,6 k?=kg



21/24


erat bahan bakar, 20 *.*00 kg=h

@nergi pembakaran bahan bakar, ,D 30.000 k?=kg

a.Penguapan ekivalen per kg #a&an #akar

$ari tabel uap, untuk tekanan 20 bar diperoleh:

&D 604, k?=kgH /D 1.44, k?=kgH tsD 212,*0

7

erat air yang diuapkan:

2e=2s

2 (=

3.-00

*.*00=4,-2 kg=kg bahan bakar

dan kalor total dalam 1 kg uap panas lanjut "dengan

mengasumsikan ,pD 2,0# :

)sup0 & / ,p"tsup1 ts# k?

D 604, 1.44, 2 "20 J 212,*# k?

D 2.460,* k?

maka:

E=2e)sup.&1

2.2-,6

=4,-22.460,22,6

2.2-,6 =10, kg

b.Eisiensi termal pem#angkit

/isalkan = efisiensi termal pembangkit

maka:

=2e)sup.&1

,

=4,-22.460,*2,6

30.000=0,403

D 40,3 C

%.Persentase energi panas yang dipakai ole& ekonomiser

!alor yang dipakai oleh ekonomiser per kg bahan bakar:

D 2e"&2J &1# D 4,-2 "3,6 J 2,6# k?



22/24

-0 Mesin Konversi Energi

D 2- k?

)ersentase kalor yang dipakai ekonomiser:

=2.-

30.000=0,046=4,6

Contoh soal!etel uap 5an%ashire menghasilkan 2.*00 kg uap kering per jam pada

tekanan 11 kg=%m2absolut. 5uas area panggangan adalah 3 m2 dan sebanyak

60 kg batubara dibakar per m2 panggangan per jam. arga nilai kalor

batubara adalah .600 k%al=kg dan temperatur air umpan adalah 1,-0 7.

7arilah : "a# )enguapan aktual per kg batubara, "b# $aya ketel, "%# @fisiensi

ketel.

?a(ab

$iketahui: berat uap yang dihasilkan, 2s0 2.*00 kg

+ekanan uap D 11 kg=%m2absolut

5uas panggangan D 3 m2

/aka berat batubara yang dibakar:

20 3 60 D 20 kg

Kilai kalori bahan bakar, ,D .600 k%al=kg batubara

+emperatur air umpan, t10 1,-07

/aka kalor sensibel air umpan pada 1,-07 adalah "dari tabel uap#:

&1D 1,- k%al=kg

a.Penguapan aktual per kg #atu#ara

2e=2s

2 (=

2.*00

20 =4,46 kg

b.Daya ketel

$ari tabel uap, pada tekanan 11 kg=%m2abs, kita dapatkan:

)D *,1 k%al=kg

$aya ketel:



23/24

Ketel Uap (team !oiler" -1

= 2e )&1

-36,0 1-,-3

=4,46*,11,-

-36,01-,-3 =0,6 hp

%.Eisiensi ketel

=2e )&1

,

=4,46*,11,-

.600 =0,24=2,4 C



24/24

-2 Mesin Konversi Energi

S$al+s$al

1. Apakah yang dimaksud dengan ketel uap? Bagaimana ketel

diklasifikasikan?

2. Terangkan prinsip kerja ketel pipa api dan ketel pipa air.

3. Terangkanlah secara singkat tentang ketel Lanchasire dengan bantuan

diagram.

4. Uraikan dengan sketsa cara kerja ketel uap lokomotif.

5. Boiler berbahan bakar batubara mengkonsumsi batubara 400 kg per

jam. Boiler menguapkan 3200 kg air pada 44,50C ke uap panas lanjut

pada tekanan 12 kg/cm2abs dan 274,50C. Jika nilai kalor bahan bakar

adalah 7.800 kcal/kg, carilah: (a) penguapan ekivalen dari dan pada

1000C, (b) efisiensi termal boiler.

6. Data berikut berkaitan dengan pembangkit uap yang terdiri dari boiler,

ekonomiser dan superheater.

tekanan uap : 14 kg/cm2

abs berat uap yang dihasilkan : 5.000 kg/hr

berat batubara yang digunakan : 675 kg/hr

nilai kalor batubara : 7.100 kcal/kg

temperatur air umpan memasuki ekonomiser : 300C

temperatur air umpan meninggalkan ekonomiser : 1300C

fraksi kekeringan uap meninggalkan boiler = 0,97

temperatur uap air meninggalkan superheater = 3200C

Carilah (a) efisiensi keseluruhan pembangkit, (b) persentase kalor yang

tersedia yang digunakan di boiler, ekonomiser, dan superheater.

7. Sebuah boiler menghasilkan 4 kg uap per kg batubara dari air umpan

dengan suhu 450C. Tekanan uap adalah 10,5 kg/cm2abs. Jika fraksi

kekeringan uap 0,98, carilah penguapan ekivalen dari dan pada 1000C.


Documents

Bab3_mke Ketel Uap