LAPORAN SISTEM PEMBANGKIT UAP
M.Eros Bagaskara
NRP. 0816040009
Dosen Pengajar :
Muhammad Shah, ST.,MT
PROGRAM STUDI TEKNIK PERPIPAAN
JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL
POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA
2018
i
LAPORAN
BOILER
Disusun Oleh :
M.Eros Bagaskara 0816040009
PROGRAM STUDI TEKNIK PERPIPAAN
JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL
POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA
2018
1
Kata Pengantar
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmatNya sehingga
laporan ini dapat tersusun hingga selesai . Tidak lupa kami juga mengucapkan banyak
terimakasih atas bantuan dari pihak yang telah berkontribusi dengan baik.
Dan harapan kami semoga laporan ini dapat menambah pengetahuan dan
pengalaman bagi para pembaca, Untuk ke depannya dapat memperbaiki bentuk
maupun menambah isi laporan agar menjadi lebih baik lagi.
Karena keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman kami, Kami yakin
masih banyak kekurangan dalam laporan ini, Oleh karena itu kami sangat
mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan
laporan ini.
Surabaya, 4 Juni 2018
Penulis
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1.
Latar Belakang
Boiler merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk menghasilkan steam
(uap) dalam berbagai keperluan. Boiler juga bisa disebut mesin konversi energi
yang mengubah air dari fase cair menjadi fase uap bertekanan tinggi. Proses
perubahan fase ini membutuhkan kalor yang besar. Kalor yang besar itu
dihasilkan dari proses pembakaran bahan bakar. Selain sumber daya alam yang
semakin menipis dan semakin mahal, boiler dengan proses pembakaran juga
menimbulkan polusi udara.
Saat ini banyak sekali industri yang menggunakan boiler. Boiler-boiler
tersebut menggunakan bahan bakar untuk menghasilkan energi yang kemudian
digunakan untuk memanaskan air dan mengubah fase air menjadi uap air.
Untuk memperdalam pengetahuan tentang boiler maka kita lakukan praktikum
ini. Karena praktikum ini sangat berguna bagi kita, mengingat kita adalah calon
ahli K3 yang harus mengetahui segala macam hazard – hazard yang ada.
2
1.2.
Tujuan :
Tujuan Instruksional Umum :
a.
Mahasiswa akan dapat mengoperasikan dengan benar pengoperasian
Boiler, Kalorimeter, Steam Engine, Super Heater, dan Steam Turbin.
b.
Mahasiswa
dapat
mengukur,
menghitung
dan
menganalisa
performance / karakteristik dari : Boiler, Kalorimeter, Steam Engine,
Super Heater, dan Steam Turbin.
Tujuan Instruksional Khusus :
a.
Mahasiswa dapat mengetahui dan menyebutkan bagian-bagian dari
Boiler
b.
Mahasiswa dapat mengetahui persiapan-persiapan yang harus
dilakukan sebelum melakukan Start-Up Boiler.
c.
Mahasiswa dapat mengoperasikan Boiler
d.
Mahasiswa dapat menggunakan pemakaian alat-alat antara lain laju
aliran bahan bakar, thermometer atau thermocouple untuk mengukur
temperature udara, temperature feed water, temperature pembakaran,
temperature Flue atau gas buang, temperature uap.
3
BAB II
DASAR TEORI
2.1.
Pengertian Boiler
Boiler adalah pesawat yang berfungsi untuk menghasilkan uap. Dengan
kata lain adalah boiler merupakan bagian dari pesawat uap. Uap yang
dihasilkan dari boiler masih bersifat jenuh atau Saturated Steam. Uap yang
dihasilkan oleh boiler ini dapat diaplikasikan untuk beberapa hal, yaitu :
a.
Digunakan sebagai Heater
b.
Sebagai Pengering
c.
Untuk proses Sterilisasi
d.
Penyulingan, dll
Jadi pada intinya uap jenuh (Saturated Steam) yang dihasilkan oleh
boiler digunakan untuk proses produksi. Beberapa pabrik atau perusahaan yang
banyak menggunakan boiler adalah :
Rumah Sakit
Pabrik Kertas
PLN
Pabrik Gula
Pabrik Tepung, dll
Boiler yang menghasilkan uap jenuh (Saturated Steam) disebut dengan
Boiler bertekanan rendah (Low Pressure Boiler) yang mana tekanan yang
4
dihasilkan adalah ≤ 15 bar, dengan kapasitas yang besar. Sedangkan kapasitas
adalah produksi uap tiap jamnya.
2.2.
Bagian – Bagian Boiler
Boiler memiliki alat-alat kelengkapan yang biasa disebut dengan
Appendages. Alat-alat kelengkapan tersebut meliputi ;
1.
Pressure Gauge (Manometer) yang berfungsi untuk mengukur tekanan
uap dalam boiler.
2.
Water Gauge (Sight Glass) yang berfungsi untuk mengetahui level air
dalam boiler.
3.
Safety Valve berfungsi untuk membuang uap yang tekanannya melebihi
tekanan operasional boiler.
4.
Blow Down Valve mempunyai fungsi untuk membuang air yang berada di
dalam boiler saat proses pembakaran awal yang ada di dalam boiler.
Sehingga dapat menghindari terjadinya peluapan air di dalam boiler yang
mengembang karena pemanasan.
5.
Water Column adalah kolom air yang berfungsi sebagai level switch, yang
terdiri dari Feed Water Off, Feed Water On dan Cut Burner (Burner Off)
Burner
Off
FW On
1
3 2
FW Off
Panel
Sigh
Control
Glass
Boiler
Gambar 2.1 Water Column
5
Gambar 2.2 Valve Pada Water Column
Cara kerja dari valve–valve yang ada pada water column ini adalah sebagai
berikut :
1) V5 dan V4
Harus dibuka karena V5 dan V4 ini mewakili level air yang ada pada
sight glass yang menunjukkan level air yang ada di dalam boiler.
2) V3
Harus ditutup karena jika V3 air yang ada di dalam boiler akan keluar
semua
3) V1 dan V2
Harus ditutup karena jika dibuka maka uap yang ada didalam water
column akan keluar lewat V1 dan airnya akan keluar lewat V2. V1 dan
V2 ini digunakan sebagai checking valve untuk mengetahui apakah V5
dan V4 buntu atau tidak yaitu dengan cara membuka V1 dan V2 dan
apabila tidak keluar uap dan air maka V5 dan V4 buntu.
6.
Burner
6
Burner adalah alat yang berfungsi sebagai penyemprot bahan bakar cair
misalnya solar, residu, dll. Pada pabrik gula penggunaan Burner sangat
ditekan karena dengan penggunaan Burner berarti menggunakan bahan
bakar yang beli, sedangkan pabrik gula adalah produsen bahan bakar padat
yaitu bagasse. Oleh karena itu harus diupayakan agar mois atau kandungan
air pada bagasse sekecil mungkin. Namun demikian peralatan Burner
harus tetap dipasang, karena pada sebelum tersedia bahan bakar bagasse
maka Burner harus digunakan. Selain itu mungkin terjadi gangguan pada
pada peralatan bahan bakar bagasse pada saat operasi.
Burner terdiri dari :
Motor Listrik
Fan, berfungsi untuk memasukkan udara ke dalam Boiler.
Electrode berfungsi untuk menimbulkan percikan bunga api
Ignition Transformer berfungsi untuk menaikkan kuat arus (Amp) dan
untuk
menurunkan
tegangan
(Volt)
yang
ditujukan
untuk
mempermudah dalam menimbulkan percikan bunga api.
Nozel Injector berfungsi untuk mengkabutkan (menyepray) bahan
bakar sehingga dapat mempermudah bahan bakar untuk terbakar.
Photo Cell berfungsi untuk menghentikan fungsi electrode bila sudah
terjadi pembakaran.
Fuel Pump berfungsi untuk memompa bahan bakar ke dalam ruang
bakar.
7.
Main Steam Valve
Main Steam Valve berfungsi untuk memberi kesempatan keluarnya
Okxygen yang ada di dalam boiler saat awal proses dihidupkannya boiler.
8.
Hand
Hole
digunakan
untuk
mempermudah
dalam
melakukan
maintenance boiler.
7
2.3.
Jenis-jenis boiler :
Berdasarkan bahan
Jenis boiler berdasarkan bahan bakar dapat dikelompokkan menjadi :
- Boiler bahan bakar padat
- Boiler bahan bakar cair
- Boiler bahan bakar gas
Berdasarkan posisi air dan gas panas
Jenis boiler berdasarkan posisi air dan gas panas dapat diklasifikasikan
sebagai berikut:
- Boiler pipa air ( water tube )
- Boiler pipa api ( fire tube )
- Boiler kombinasi
Berdasarkan tekanan
Jenis boiler berdasarkan tekanan dapat dibagi menjadi :
- Boiler tekanan rendah
- Boiler tekanan sedang
- Boiler tekanan tinggi
Berdasarkan sirkulasi
Jenis boiler berdasarkan sirkulasi air dapat dibagi atas :
- Boiler sirkulasi alami
- Boiler sirkulasi paksa
8
2.4.
Kondisi Air Umpan Boiler
Air yang digunakan pada proses pengolahan dan air umpan boiler
diperoleh dari air sungai, air waduk, sumur bor dan sumber mata air lainnya.
Kualitas air tersebut tidak sama walaupun menggunakan sumber air sejenis,
hal ini dipengaruhi oleh lingkungan asal air tersebut. Sumber mata air sungai
umumnya sudah mengalami pencemaran oleh aktivitas penduduk dan kegiatan
industri, oleh sebab itu perlu dilakukan pemurnian.
Air umpan boiler harus memenuhi spesifikasi yang telah ditentukan
agar tidak menimbulkan masalah-masalah pada pengoperasian boiler. Air
tersebut harus bebas dari mineral-mineral yang tidak diinginkan serta
pengotor-pengotor lainnya yang dapat menurunkan efisiensi kerja dari boiler.
Feed water harus memenuhi persyaratan tertentu seperti yang diuraikan
dalam tabel di bawah ini :
NALCOH. Reference
9
2.5.
Masalah-masalah pada Boiler
Suatu boiler atau pembangkit uap yang dioperasikan tanpa kondisi air
yang baik, cepat atau lambat akan menimbulkan masalah-masalah yang
berkaitan dengan kinerja dan kualitas dari sistem pembangkit uap. Banyak
masalah-masalah yang ditimbulkan akibat dari kurangnya penanganan dan
perhatian khusus terhadap penggunaan air umpan boiler.
Akibat dari kurangnya penanganan terhadap air umpan boiler akan
menimbulkan masalah-masalah sebagai berikut :
1. Pembentukan kerak
2. Peristiwa korosi
3. Pembentukan deposit
4. Terjadinya terbawanya uap (steam carryover)
2.6.
Spesifikasi Air Umpan Boiler
Untuk boiler tekanan tinggi ( modern ) memerlukan air umpan boiler
dengan spesifikasi yang telah ditentukan, karena dengan tingginya tekanan
material yang ditinggalkan semakin besar, hal ini tentu mempengaruhi efisiensi
boiler.
Tabel Karakteristik Air Filter
Sumber: Laboratorium Utility PT. PIM
10
2.7.
Karakteristik Boiler
Ada beberapa petunjuk yang memberi gambaran spesifik dari boiler
dapat diketahui melalui karakteristiknya sebagai berikut :
1. Tekanan effektif dari boiler dinyatakan dalam bar ( kg/ cm2 )atau N/m
2
atau Pa (pascal).
2. Suhu uap panas lanjut
Suhu uap kondisi kering dimana besarnya lebih kecil dari suhu 550°C
hal
ini untuk menyelamatkan pipa boiler.
3. Produksi uap tiap jam atau kapasitas penyimpanan untuk boiler untuk
Boiler kapasitas rendah besarnya antara 10 kg/jam sampai 250 Kg/ jam.
Untuk boiler kapasitas besar bisa mencapai 4000 ton/ jam.
4. Luas panas pengumpan adalah luas metalik dari pemproduksi uap yang
berhubungan langsung dengan gas panas. Untuk kapasitas rendah
mencapai 2 m2 untuk kapasitas besar mencapai 2000 m2
5. Produksi uap spesifik adalah produksi uap tiap jam tiap m2 dari luas
panas penguapan untuk kapasitas kecil 10 kg/ jam m2 dan kapasitas
besar 60 Kg/ jam m2.
6. Randemen termis dari boiler adalah perbandingan antara jumlah kalor
yang diserap oleh boiler untuk penguapan dengan jumlah kalor yang
diberiknan bahan bakar/jam.
2.8.
Persiapan Pengoperasian Boiler
Dalam persiapan pengoperasian boiler yang perlu dilakukan adalah
sebagai berikut :
1. Pemeriksaan air yang ada di tandon
Pemeriksaan air yang ada di dalam tandon perlu dilakukan karena supply air
dalam boiler berasal dari air yang ada di dalam tandon. Untuk di PPNS –
ITS menggunakan tandon atas sehingga air yang akan masuk kedalam
boiler dapat mengalir secara gravitasi ke dalam boiler. Dan dapat terus
menyuplay air ke dalam boiler saat level air dalam boiler menunjukkan
11
minimnya iar di dalam sehingga daoat menghindari kerusakan boiler
ataupun meledaknya boiler.
2. Pemeriksaan air di Feed Water Tank
Pemeriksaan ini perlu dilakukan untuk mengetahui persedian air yang ada
di dalam FWT.
3. Pemeriksaan air yang ada di dalam boiler lewat Sight Glass
4. Pemeriksaan Bahan bakar
5. Pemeriksaan Listrik (Power Supply)
6. Pengaturan Valve
7. Start
Dalam proses pengoperasian boiler yang juga harus diperhatikan adalah
kualitas air yang akan digunakan sebagai feed water ke dalam boiler. Karena
air yang akan digunakan dalam boiler apabila tidak diolah terlebih dahulu dapat
menyebabkan korosi pada boiler. Dan hal ini dapat menyebabkan turunnya
performance (efisiensi) boiler. Korosi ini timbul akibat bereaksinya H2O
dengan FeC yang membentuk CO yang dapat menimbulkan korosi. Korosi ini
juga dapat menyebabkan penipisan logam baik pada boiler ataupun saluransaluran yang ada sehingga sangat berbahaya sekali jika itu terjadi karena dapat
menyebabkan hal-hal yang tidak diinginkan seperti peledakan ataupun
kebakaran dan lain sebagainya.
2.9.
Proses Pengolahan Air Feed Water
Proses pengolahan (Treatment) air yang akan di gunakan sebagai feed
water adalah sebagai berikut, air PDAM dari tandon atas turun secara gravitasi
dan masuk kedalam Feed Water Tank (FWT) ketika Va dibuka. Tetapi terlebih
dahulu air PDAM tersebut masuk kedalam Softener. Softener ini berfungsi
untuk melunakkan air bahan baku bolier. Setelah itu air tersebut akan mengalir
masuk kedalam Feed Water Tank (FWT). Air bahan baku boiler yang ada di
dalam FWT harus ditreatment lagi untuk menghilangkan mineral-mineralnya
dan oksigen yang terkandung, yaitu dengan menambahkan larutan Dosage atau
larutan Housemen dengan cara di-injectsikan. Baru setelah FWP diaktifkan dan
12
Vb dan Vc dibuka maka air bahan baku boiler yang telah ditreatment yang
berada di FWT dapat dialirkan masuk kedalam boiler.
Ada juga beberapa sistem treatment air bahan baku boiler yang
menggunakan Demin. Demin atau Demineralisasi digunakan untuk
menghilangkan mineral-mineral yang ada di dalam boiler, yaitu dengan
menggunakan Resin (pasir kering), Anion yang berupa (NaOH), Kation yang
berupa (HCl) dan penggunaan Mixbed.
Yang digunakan sebagai parameter air bahan baku boiler untuk
menghindari korosi atau untuk meningkatkan performance boiler, yaitu dengan
:
pH
Hardness
Conductivity
Kandungan Clorate (Cl)
Kandungan Silica, dll
2.10. Pemeliharaan Boiler
Boiler yang berperan dalam proses pengubahan air menjadi uap
memerlukan perlakuan dan perawatan khusus. Masalah yang timbul pada
boiler umumnya disebabkan oleh perlakuan air umpan boiler yang tidak
memenuhi persyaratan. Untuk perawatan dan pemeliharaan boiler dapat
dilakukan dengan cara sebagai berikut :
1. Proses Commisioning awal
Proses persiapan awal yang dilakukan baik terhadap boiler yang
baru ataupun boiler yang sudah lama adalah suatu pemeriksaan utama
yang terdiri dari proses penghilangan kerak ataupun material asing pada
boiler setelah uji hidrostatik dan pemeriksaan pada kebocoran boiler.
Ketel dioperasikan dengan cara pendidihan yang menggunakan larutan
alkali untuk menghilangkan material-material yang mengandung minyak
dan deposit-deposit yang lain. Selama pendidihan, boiler dioperasikan
pada tekanan rendah yang dijaga setengah dari tekanan penuh. Waktu
pendidihan lebih kurang 24 jam. Untuk boiler tekanan tinggi
13
pembersihan secara kmia dengan mengurangi zat-zat dilakukan untuk
menghilangkan kerak. Setelah pendidihan atau pembersihan secara asam
(acid cleaning) boiler dikosongkan, diisi kembali dan dicuci dengan air
segar. Boiler kemudian siap untuk beroperasi pada tekanan uap optimal
dan menggunakan tombol pengaman.
2. Operasi pada keadaan normal dan emergency (darurat)
Pengoperasian pada keadaan normal dilakukan oleh pabrikpabrik ketel yang memerlukan pemeliharaan dan kondisi air ketel yang
baik untuk mencegah timbulnya kerak atau korosi. Untuk memeriksa
secara benar/baik perlu diperhatikan uap dan temperature uap yang
dihasilkan serta menjaga kebersihan gas. Jangka waktu untuk memulai
dan untuk pendinginan boiler setelah dimatikan, ditetapkan dalam
petunjuk manual ketel dan harus diikuti/ dipatuhi dengan baik.
Pengoperasian pada keadaan darurat, merupakan hal yang
penting untuk diperhatikan. Keadaan ini dapat berupa kesalahan pada
sediaan air umpan atau sediaan bahan bakar. Kehilangan udara atau
kesalahan pada api pembakaran. Unit boiler yang modern dilengkapi
dengan kunci pengaman yang otomatis untuk aliran sediaan bahan bakar
dan pada saat ketel berhenti beroperasi., jika terjadi keadaan yang
membahayakan.
3. Pengawasan dan perawatan
Pembersihan eksternal sering dilakukan dengan penyiaktan dan
pengaliran gas atau dengan air mengalir. Pembersihan internal dengan air
dan uap dilakukan dengan cara manual jika mungkn dan dapat juga
dengan menggunakan pembersih kimia secara otomatis untuk ketel yang
modern pada unit boiler terutama pada bagian ketel yang tidak
semuannya dapat dijangkau oleh tangan.
Pembersihan secara kimia harus dilakukan dibawah pengawasan
supervisor. Kebanyakan asam hidroklorik digunakan bersama-sama
dengan zat kimia untuk menghilangkan kerak-kerak yang keras.
Pembersihan asam jika dibuat oleh orang yang tidak kompeten dapat
menyebabkan kelebihan zat-zat kimai pada boiler. Setelah pencucian
14
dengan asam, dinetralkan dengan larutan alkali dan terakhir kali boiler
dioperasikan pada pemanasan tekanan rendah dengan larutan inert.
Pada saat ketel dihentikan uttuk periode yang lama sekitar 1 atau
2 bulan. Metode storage kering dianjurkan untuk melindungi boiler dari
serangan korosi. Ini memerlukan pembersihan dan pengeringan yang
seksama terhadap boiler dan penutup semua lubang juga menghilangkan
air dan udara diruangan boiler dan alat-alat pengukur tekanan.
Penampang material penyerap air ditempatkan untuk membersihkan
kelembapan yang rendah. (Pedoman Efisiensi Energi untuk Industri di
Asia )
4. Ruangan ketel
2.11. Keamanan Boiler
Secara historis, boiler adalah sumber cedera serius dan kerusakan
properti karena prinsip teknik kurang dipahami. Kerang logam tipis dan rapuh
bisa pecah, sementara jahitannya buruk dilas dikeling atau bisa membuka,
mengarah ke letusan kekerasan terhadap uap bertekanan. Ketika air diubah
menjadi uap mengembang ke lebih dari 1.000 kali volume awalnya dan
bergerak ke bawah pipa uap pada lebih dari 100 kilometer per jam. Karena uap
ini merupakan cara terbaik untuk memindahkan energi dan panas di sekitar
situs dari boiler sentral untuk tempat yang membutuhkan, tapi tanpa
pengobatan air umpan boiler yang tepat, tanaman uap penggalangan akan
menderita pembentukan kerak dan korosi. Paling-paling, ini meningkatkan
biaya energi dan dapat menyebabkan uap berkualitas buruk, efisiensi
berkurang, kehidupan tanaman lebih pendek dan operasi tidak dapat
diandalkan. Paling buruk, dapat memicu terjadinya kerusakan fatal dan korban
jiwa. Tabung boiler Collapsed atau copot juga bisa menyemprotkan mendidihpanas uap dan asap keluar dari asupan udara dan saluran menembak, melukai
petugas pemadam kebakaran yang memuat batubara ke dalam api ruang.
15
BAB III
METODOLOGI PRAKTIKUM
3.1.
Alat Dan Bahan
Alat yang digunakan adalah sebagai berikut :
a.
Boiler Unit
b.
Gloves
c.
Lap / Kain Pembersih
Bahan yang digunakan adalah sebagai berikut :
3.2.
a.
Air PDAM
b.
Bahan Bakar (Solar)
c.
Larutan Softener (NaCl)
d.
Larutan Dosage (Housemen)
Prosedur Kerja
Start Up Boiler
Prosedur start up boiler adalah:
1
Dilakukan pemeriksaan air yang ada di dalam boiler lewat sight
glass. Jika sight glass menunjukkan boiler dalam low level maka iar
dapat disuplaykan kedalam boiler.
2
Dilakukan pemeriksaan air yang ada di dalam Feed Water Tank
3
Dilakukan pemeriksaan air yang ada di dalam tandon air. Perlu
dilakukan dikarenakan air yang ada di dalam tandon merupakan
bahan baku utama boiler. Jika habis maka kran dan pompa air dapat
dibuka sehingga air PDAM dapat disuplaykan ke dalam tandon air.
16
4
Dilakukan pemeriksaan Bahan Bakar. Jika bahan bakar habis maka
bahan bakar dapat segera diisikan ke dalam Fuel Tank sebelum
boiler dioperasikan.
5
Dilakukan pemeriksaan Supplay Listrik. Dipastikan bahwa supplay
Listrik tidak ada gangguan atau cukup untuk digunakan.
6
Valve-valve yang ada di atur. Yaitu dengan dibukanya valve saluran
air yang akan dialirkan kedalam softener dan boiler. Tidak hanya itu
saja valve bahan bakar jaga harus dibuka. Main Steam Valve dan
Blow Down Valve ditutup, baru setelah dilakukan starting boiler
Blow Down Valve dan Main Steam Valve dapat di buka.
7
Starting Boiler dapat dimulai.
8
Dicatat waktu start up boiler
9
Dicatat First water consumption
10
Dicatat temperature dan pressure tiap 10 menit sekali
11
Dicatat gas buang (flue) yang dihasilkan.
Shut Down Boiler
Prosedur shut down boiler adalah:
1.
Switch Off Boiler ditekan
2.
Katub uap buang dibuka secara perlahan-lahan untuk menghindari
Steam Hummer. (Bergeraknya atau bergetarnya pipa-pipa yang
dilewati uap karena tekanan yang besar)
3.
Ditunggu hingga tekanan dalam boiler = 0
4.
Main Steam Valve dibuka secara perlahan-lahan untuk menghindari
terjadinya steam hummer.
5.
Dicatat waktu Shut Down Boiler
6.
Dicatat Last water consumption
7.
Dicatat Fuel Consumption
17
3.3.
RANGKAIAN PERCOBAAN / GAMBAR KERJA
Gambar 3.1 Rangkaian Percobaan / Gambar Kerj
18
Gambar 3.2 Rangkaian Pengoprasian Boiler
Gambar 3.3 Rangkaian Percobaan / Gambar Kerja
19
3.4.
Prosedur Keselamatan
Dalam boiler tekanan maksimumnya adalah 10 bar jika hal ini tercapai akan
berfungsi beberapa keselamatan antara lain :
Burner mati secara otomatis.
”Double Safety Valve ” akan menyemburkan uap yang bertekanan lebih besar
dari 10 bar.
Diatas burner terdapat penngamanan berupa tali yang dihubungakan dengan
kawat baja , yang jika tekanan melebihi tekanan maksimum akan terbakar dan
terputus , yang selanjutnya akan menutup bahan bakar ke Burner dan tentunya
burner akan mati.
20
BAB IV
ANALISA dan PEMBAHASAN
Lampiran I ( Pembahasan Boiler )
21
BAB V
PENUTUP
5.1.
Kesimpulan
Dari percobaan yang telah dilakukan, dapat ditarik kesimpulan bahwa
boiler adalah pesawat yang berfungsi untuk menghasilkan uap. Dengan kata
lain adalah boiler merupakan bagian dari pesawat uap. Uap yang dihasilkan
dari boiler masih bersifat jenuh atau Saturated Steam. Sehingga sebelum
melakukan pengoperasian sebaiknya melakukan pengecekan terhadap safety
equipment yang ada untuk melindungi boiler terhadap bahaya tekanan tinggi
yang dihasilkan ketika pengoperasian boiler
22
LAPORAN
KALORIMETER
Disusun Oleh :
M.Eros Bagaskara 0816040009
PROGRAM STUDI TEKNIK PERPIPAAN
JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL
POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA
2018
23
Kata Pengantar
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmatNya sehingga
laporan ini dapat tersusun hingga selesai . Tidak lupa kami juga mengucapkan banyak
terimakasih atas bantuan dari pihak yang telah berkontribusi dengan baik.
Dan harapan kami semoga laporan ini dapat menambah pengetahuan dan
pengalaman bagi para pembaca, Untuk ke depannya dapat memperbaiki bentuk
maupun menambah isi laporan agar menjadi lebih baik lagi.
Karena keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman kami, Kami yakin
masih banyak kekurangan dalam laporan ini, Oleh karena itu kami sangat
mengharapkan saran dan kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan
laporan ini.
Surabaya, 4 Juni 2018
Penulis
24
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Saat ini banyak sekali industri yang menggunakan boiler. Boiler-boiler tersebut
menggunakan bahan bakar untuk menghasilkan energi yang kemudian digunakan
untuk memanaskan air dan mengubah fase air menjadi uap air. Untuk memisahkan
kandungan air dalam uap tersebut maka digunakan alat yang bernama kalorimeter.
Kalorimeter adalah alat yang digunakan untuk mengukur kalor atau energi panas.
Pertukaran energi kalor merupakan dasar teknik yang dikenal dengan nama
kalorimetri, yang merupakan pengukuran kuantitatif dari pertukaran kalor. Kalor
merupakan energi yang ditransfer dari suatu benda ke benda yang lain karena adanya
perbedaan temperatur.Ketika dua buah benda yang mempunyai temperatur yang
berbeda diletakan saling bersentuhan,kalor akan mengalir seketika dari yang panas ke
yang dingin.Aliran kalor yang seketika itu selalu dalam arah yang cenderung
menyamakan temperatur.Jika kedua benda tersebut disentuhkan cukup lama sehingga
temperatur keduanya sama,keduanya dikatakan dalam keadaan ketimbangan
termal,dan tidak ada lagi kalor yang mengalir di antarnya. Pada praktikum ini kita
diajarkan untuk mengerti, memahami dan sekaligus mengaplikasikan kalorimeter yang
terdapat pada boiler di PPNS. Hal tersebut sangat berguna bagi kita, sebagai ilmu
tambahan untuk bekal ke dunia kerja nantinya.
25
1.2 Tujuan
Tujuan Instruksional Umum :
1. Mahasiswa akan dapat mengoperasikan dengan benar pengoperasian Boiler,
Kalorimeter, Steam Engine, Super Heater, dan Steam Turbin.
2. Mahasiswa dapat mengukur, menghitung dan menganalisa performance /
karakteristik dari : Boiler, Kalorimeter, Steam Engine, Super Heater, dan
Steam Turbin.
Tujuan Instruksional Khusus :
a. Mahasiswa dapat mengetahui dan menyebutkan bagian-bagian dari
Kalorimeter
b. Mahasiswa dapat mengoperasikan Kalorimeter
c. Mahasiswa dapat mengetahui tekanan uap dan temperature yang masuk
kedalam calorimeter dan mengetahui kualitas uap yang dihasilkan.
26
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Pengertian Kalorimeter
Kombinasi pemisahan dan penyeratan kalorimeter digunakan untuk
menentukan kualitas uap (tingkat kekeringan uap). Pemisah kalorimeter merupakan
alat untuk memisahkan kandungan air dari uap melalui proses mekanis. Proses
mekanis tersebut adalah sebagai berikut :
1. Uap basah yang masih mengandung air dilewatkan pada pemisah kalorimeter,
karena perapatan air lebih besar dari uap, maka air akan cenderung terlempar dari
uap. Air ini dikumpulkan dan jumlahnya dapat diukur.
2. Sedang uap yang relative tidak mengadung air dialirkan ke throttling calorimeter,
sehingga tekanannya turun tekanan setelah throttling menjadi sedikit dibawah
temperatur atmosfer. Ini menyebabkan uap menjadi kering. Dengan pengukuran
temperatur dan tekanan akhir uap, maka tingkat kekeringan uap dapat dihitung.
Karena jenis kalorimeter tersebut mempunyai keterbatasan, maka digunakan
kombinasi pemisah dan throttling kalorimeter.
a. Dryness fraction (kualitas uap)
Dryness fraction dari uap didefinisikan sebagai jumlah uap kering yang
terdapat didalam campuran uap basah.
Dryness Fraction =
jumlah uap ker ing
Jumlah uap ker ing air
27
b. Sparating Kalorimeter
Disini terjadi proses mekanika dimana pemasukan uap kalorimeter dibuat
mengalir secara seri terhadap sudut tumpul sehingga momen inersia dari air
menyebabkan mereka terpisah dari alirannya.
Xs =
Wt
Wt Ws
Dimana :
Wt = Berat dari uap kering yang diisikan ke dalam kalorimeter
Ws = Berat air yang dipisahkan didalam kalorimeter dalam waktu
yang sama
Xs = Dryness fraction yang diukur melalui kalorimeter sparasi.
c. Trottling Kalorimeter ( kalorimeter penghambat )
Trottling kalorimeter terdiri dari aliran fluida melalui sebuah prifice
penghambat dari tekanan lebih tinggi P1 ke tekanan lebih rendah P2. Dari
persamaan energi kondisi steady dapat ditunjukkan bahwa penghambat
adiabatik (adiabatik trottling) adalah proses entalphi konstan.
Enthalpi uap basah sebelum trottling :
H1 = hf1 + xt. hfg1
Enthalpi uap basah setelah trottling :
H2 = hg2 + cp.(t2 – ts2)
Proses enthalpi konstan :
H1 = H2
hf1 + hfg1 = hg2+ cp (t2 - ts2)
xt = {hg2 + cp (t2 - ts2) – hf1 } / hfg1
dimana :
hf1
= Panas sensibel kondisi 1, dengan tekanan P1
xt = Dryness fraction pada kondisi trottling kalorimeter
hfg1 = Panas laten kondisi 1, dengan tekanan P1
hg2= Enta\halpi dari uap dengan tekanan P2, (kJ/kg)
cp
= Panas spesifik pada tekanan kostan, (kJ/ kg. K)
28
t2
= Suhu uap pada trottling kalorimeter, (K)
ts2= Suhu uap jenuh pada tekanan P2, (K)
d. Kombinasi Sparating dan trottling
Jika W = berat air dalam uap yang meninggalkan separating kalorimeter dan
masuk ke dalam trottling kalorimeter.
Kemudian dengan definisi dryness fraction :
Xt = (Wt – W)/W dan W = W1 (1-xt)
Tetapi sparating kalorimeter telah memisahkan air seberat Ws, sehingga berat
total air dalam uap basah (Ws + Wt) adalah Ws + W
Gambar 2.1 Skema Kalorimetri
29
2.2.
Rumus Kalorimeter
1.
Tingkat Kekeringan Uap
Tingkat kekeringanuap atau biasa disebut fraksi uap adalah
banyaknya uap kering yang ada dalam campura uap basah.
Fraksi kekeringan =
2.
banyaknyauap ker ing
banyaknyauap ker ing kandunganair
Pemisahan Calorimeter
Didalam kondisi yang sebenarnya tidak semua air dapat dipisahkan
dari uap yang masuk kedalam kalorimeter. Jika berat uap kering yang
keluar dari kalorimeter = Wt dan berat air yang dipisahkan dalam
kalorimeter pada waktu yang sama = Ws, maka fraksi uap yang diukur
melalui pemisah kalorimeter ini ( Xs ) adalah :
Xs =
3.
Wt
Wt Ws
Penyeratan Calorimeter
Memberikan aliran suatu fluida melalui throttling orifice dari
tekanan tinggi P1 ke tekanan rendah P2. dari persamaan energi aliran tunak
( steady flow ) dapat ditunjukkan bahwa proses yang terjadi adalah
penyeratan adiabatais, yaitu proses adiabatic entalpi tetap. Uap basah
sebelum penyeratan akan menjadi uap kering pada tekanan rendah setelah
penyeratan.
Entalpi uap basah sebelum penyeratan :
H1 = hfl + Xt. hfg
Entalpi uap basah setelah penyeratan :
H2 = hg2 + Cp (t2 – ts2)
Karena : H1 = H2
Hfl + X1 hfg = hg2 + Cp (t2 – ts2)
30
Maka :
Xt =
hg 2 Cp (t 2 ts 2) hfl
hfgl
Dimana :
Hfl : panas densibel bergantung tekanan P1
Xt : fraksi kekeringan padathrottling calorimeter cerat
hfgl: panas laten tergantung tekanan P1
Cp : panas jenis pada tekanan tetap
T2 : temperature uap pada throttling calorimeter cerat
Ts2 : temperature uap saturasi tergantung kepada tekanan P2
4.
Kombinasi Pemisah dan Penyeratan
Jika W = berat air dalam uap meninggalkan pemisah kalorometer
dan masuk penyeratan kalorimeter cerat, maka sasuai definisi singkat.
Xt=
Wt w
dan W Wt (t - Xt)
Wt
Tetapi kalorimeter pemisah telah memisahkan air sebesar Ws, oleh karena
itu total berat air ada;ah ( Ws = w ) didalam uap basah Ws + Wt. sesuai
definisi fraksi uap :
X=
(Ws Wt ) (Ws w)
(Ws Wt )
atau,
=
Wt w
tetapi w = Wt (1 - Xt)
Ws Wt
=
Wt Wt (1 Xt )
Wt Ws
=
WtXt
Wt Ws
=
Wt
Xt
Wt Ws
Fraksi kekeringan sesungguhnya (actual) adalah :
X = Xs x Xt
31
2.3.
Perhitungan Kalorimeter
Dalam perhitungan diperlukan tabel uap air untuk menentukan nilai persamaan
berikut :
Xs =
Wt
Ws Wt
Sehingga Xt dapat dicari :
Xt =
hg 2 Cp (t 2 ts 2) hfl
hfgl
32
BAB III
METODELOGI PRAKTIKUM
3.1 Alat Dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan adalah sebagai berikut:
1. Seperangkat ketel uap
2. Pipa uap utama
3. Pemisah dan throttle calorimeter
4. Thermometer
5. Manometer jenis bourdon dan pipa U
6. Tabel uap
3.2Prosedur Kerja
1.
Menstart aliran air pendingin melalui kondensor.
2.
Meletakkan penampung air kondensat dibawah outlet kondensat.
3.
Membuka katup uap dan mengalirkan uap melalui kalorimeter untuk
pemanasan sistem.
4.
Memeriksa permukaan kondensat sparasi naik sampai cairan itu dapat dilihat
dalam pipa kondensat kalorimeter.
5.
Membuang kondensat utama dalam penampung kondensat.
6.
Mengukur dan mencatat permukaan awal cairan dalam sparating kalorimeter,
harga awal dari permukaan kondensat dalam penampung kondensat, tekanan
uap suply, tekanan uap keluar, tekanan atmosfer, suhu uap suply dan suhu uap
dalam trottling kalorimeter.
7.
Mengukur hal tersebut sebanyak lima kali dalam interval waktu yang sama.
8.
Mematikan aliran uap supply dengan katup uap.
9.
Mendinginkan peralatan dan mematikan air pendingin kondensor.
10. Drain kalorimeter Sparasi.
33
BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN
Lampiran 2 ( Kalorimeter )
34
BAB V
PENUTUP
5.1. Kesimpulan
Berdasarkan hasil percobaan yang telah kami lakukan, maka dapat disimpulkan
bahwa:
1. Uap yang dihasilkan dari boiler dapat dikondensasikan menggunakan
kalorimeter sehingga dapat diketahui tingkat kekeringan uap dan kualitas uap.
2. Dapat mengetahui kualitas uap dan kadar air yang terkandung dalam uap
tersebut.
3. Dengan menggunakan calorimeter suhu dari uap yang keluar dari boiler
dapat diketahui sehingga dapat diperhitungkan tindakan safety apa saja yang
harus dilakukan ketika akan mengoperasikan calorimeter
35
LAPORAN
MESIN UAP
Disusun Oleh :
M.Eros Bagaskara 0816040009
PROGRAM STUDI TEKNIK PERPIPAAN
JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL
POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA
2018
36
Kata Pengantar
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmatNya sehingga laporan
ini dapat tersusun hingga selesai . Tidak lupa kami juga mengucapkan banyak terimakasih
atas bantuan dari pihak yang telah berkontribusi dengan baik.
Dan harapan kami semoga laporan ini dapat menambah pengetahuan dan
pengalaman bagi para pembaca, Untuk ke depannya dapat memperbaiki bentuk maupun
menambah isi laporan agar menjadi lebih baik lagi.
Karena keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman kami, Kami yakin masih
banyak kekurangan dalam laporan ini, Oleh karena itu kami sangat mengharapkan saran
dan kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan laporan ini.
Surabaya, 4 Juni 2018
Penulis
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Kehidupan pada masa kini tidak dapat dilepaskan dari apa yang terjadi pada masa
lalu. Serangkaian penemuan yang terjadi pada masa silam diakui atau tidak terus
berkembang dan mewarnai kehidupan umat manusia pada era modern. Berbicara
mengenai modernisasi, nyaris tidak dapat dilepaskan dari Eropa sebagai kiblat
modernisasi dunia. Meskipun sedikit demi sedikit telah digeser oleh Amerika Serikat,
namun tidak dapat dipungkiri bahwa Eropa adalah homeland modernisasi dunia.
Dasar dari penyusunan makalah “sejarah penemuan mesin uap pada masa revolusi
industri” ini adalah untuk mengetahui sejarah tentang penemuan mesin uap pada
zaman revolusi industri .
1.3.
Tujuan :
Tujuan Instruksional Umum :
a. Mahasiswa akan dapat mengoprasikan/mendemonstrasikan dengan benar
pengoprasian : Boiler, Kalorimeter, Steam Engine, Super Heater, dan Steam
Turbin.
b. Mahasiswa
akan
dapat
mengukur,
menghitung,
menganalisa
performance/karakteristik dari : boiler, calorimeter, steam engine, super
heater, dan steam turbine.
Tujuan Instruksional Khusus :
Dalam praktikum ini diharapkan mahasiswa dapat :
a. Mengetahui persiapan pengoperasian steam engine
b.
Mampu mengoperasikan steam engine
c. Mampu melaksanakan percobaan antara lain :
Perhitungan konsumsi uap
Perhitungan daya efektif
Perhitungan daya listrik
Perhitungan daya air pendingin
Perhitungan efisiensi steam engine
d. Mampu menganalisa dan menyimpulkan hasil percobaan
BAB II
DASAR TEORI
2.1 PENGERTIAN MESIN UAP
Mesin uap adalah mesin yang menggunakan energi panas dalam uap air dan
mengubahnyamenjadinergimekanis.Mesinuapdigunakan
dalam pompa,lokomotif dan kapal laut, dan sangat penting dalam Revolusi Industri.
Mesin uap merupakan mesin pembakaran eksternal, dengan cairan yang terpisah
dari hasil pembakaran. Sumber panas yang dapat digunakan yaitu tenaga surya, tenaga
nuklir, atau tenaga panas bumi. Jika uap berkembang melalui piston atau turbin, akan
menyebabkan kerja mekanik.
Mesin uap (steam engines) masuk dalam kategori pesawat kalor, yaitu peralatan
yang digunakan untuk merubah tenaga termis dari bahan bakar menjadi tenaga mekanis
melalui proses pembakaran. Ada dua jenis pesawat kalor yaitu Internal Combustion
Engines/ICE (motor pembakaran dalam) dan External Combustion Engines/ECE (motor
pembakaran luar). Pada pesawat kalor jenis ICE, proses pembakaran bahan bakar untuk
mengasilkan tenaga mekanis dilakukan didalam peralatan itu sendiri; sedangkan pada
ECE, peralatan ini hanya merubah tenaga termis menjadi tenaga mekanis adapun proses
pembakaran dilakukan diluar peralatan tersebut.
Contoh dari pesawat kalor jenis ICE adalah motor bensin dan motor disel yang
sangat populer sebagai prime mover baik untuk otomotif maupun untuk industri. Pada
motor bensin dan motor disel proses pembakaran bahan bakar (bensin/solar) dilakukan
didalam silinder motor itu sendiri dan perubahan tenaga termis hasil pembakaran menjadi
tenaga mekanis juga dilakukan didalam pesawat itu sendiri melalui gerakan kian kemari
dari piston menjadi gerakan putaran dari crank shaft.
Mesin uap menggunakan uap air sebagai media penghantar kalor. Uap biasa
disebut sebagai zat kerja mesin uap. Terdapat dua jenis mesin uap, yakni mesin uap tipe
bolak balik dan mesin uap turbin (turbin uap). Rancangan alatnya sedikit berbeda tetapi
kedua jenis mesin uap ini mempunyai kesamaan, yakni menggunakan uap yang
dipanaskan oleh pembakaran minyak, gas, batu bara atau menggunakan energi nuklir.
a. Mesin uap tipe bolak balik
Air dalam wadah biasanya dipanaskan pada tekanan yang tinggi. Karena
dipanaskan pada tekanan yang tinggi maka proses pendidihan air terjadi pada suhu
yang tinggi (ingat pembahasan mengenai pendidihan Teori kinetik gas).Suhu
berbanding lurus dengan tekanan. Semakin tinggi suhu uap, semakin besar
tekanan uap. Uap bersuhu tinggi atau uap bertekanan tinggi tersebut bergerak
melewati katup masukan dan memuai terhadap piston. Ketika memuai, uap
mendorong piston sehingga piston meluncur ke kanan. Dalam hal ini, sebagian
kalor uap berubah menjadi energi kinetik (uap melakukan kerjaterhadap piston -W = Fs). Pada saat piston bergerak kekanan, roda yang dihubungkan dengan
piston berputar (1). Setelah melakukan setengah putaran, roda menekan piston
kembali ke posisinya semula(2). Ketika piston bergerak ke kiri, katup masukan
dengan sendirinya tertutup, sebaliknya katup pembuangan dengan sendirinya
terbuka. Uap tersebut dikondensasi oleh kondensor sehingga berubah menjadi
embun (embun = air yang berasal dari uap). Selanjutnya, air yang ada di dalam
kondensordipompa kembali ke wadah untuk dididihkan lagi. Demikian seterusnya
karena prosesnya terjadi secara berulang-ulang maka pistonbergerak ke kanan dan
ke kiri secara terus menerus. Maka roda pun berputar secara terus
menerus.Putaran roda bisaa digunakan untuk menggerakan sesuatu.
Proses perubahan bentuk energi dan perpindahan energi pada mesin uap
tipe bolak balik di atas bisa dijelaskan seperti ini : Bahan bakar fosil (batu
bara/minyak/gas) memiliki energi potensial kimia. Ketika bahan bakar fosil
dibakar, energi potensial kimia berubah bentuk menjadi kalor. Kalor yang
diperoleh dari hasil pembakaran bahan bakar fosil digunakan untuk memanaskan
air (kalor berpindah menuju air dan uap). Selanjutnya sebagian kalor pada uap
berubah bentuk menjadi energy kinetik translasi piston, sebagian lagi diubah
menjadi energi dalam air. Sebagian besar energi kinetic translasi piston berubah
menjadi energi kinetik rotasi roda pemutar, sebagian kecil berubah menjadi kalor
(kalor timbul akibat adanya gesekan antara piston dengan silinder). Jikadigunakan
untuk membangkitkan listrik maka energi kinetik rotasi roda pemutar berubah
bentuk menjadi energi listrik.
b. Turbin uap
Pada dasarnya prinsip kerja turbin uap sama dengan mesin uap tipe bolak
balik. Perbedaannya mesin uap tipe bolak balik menggunakan piston, sedangkan
turbin uap menggunakan turbin. Pada mesin uap tipe bolak-balik, kalor diubah
terlebih dahulu menjadi energi kinetik translasi piston. Setelah itu energi kinetic
translasi piston diubah menjadi energi kinetik rotasi roda pemutar.Pada turbin uap,
kalor langsung diubah menjadi energi kinetik rotasi turbin.Turbin bisa berputar
akibat adanya perbedaan tekanan. Suhu uap sebelah atas bilah jauh lebih besar
daripada suhu uap sebelah bawah bilah (bilah adalah lempeng tipis yang ada di
tengah turbin). Ingat, suhu berbanding lurus dengan tekanan.
Karena suhu uap pada sebelah atas bilah lebih besar dari suhu uap pada
sebelah bawah bilah maka tekanan uap pada sebelah atas bilah lebih besar
daripada tekanan uap pada sebelah bawah bilah. Adanya perbedaan tekanan
menyebabkan uap mendorong bilah ke bawah sehingga turbin berputar.
Perlu diketahui bahwa prinsip kerja mesin uap didasarkan pada diagram
perpindahan energi yang telah dijelaskan di atas. Dalam hal ini, energi mekanik
bisa dihasilkan apabila kita membiarkan kalor mengalir dari benda atau tempat
bersuhu tinggi menuju benda atau tempat bersuhu rendah. Dengan
demikian,perbedaan suhu sangat diperlukan pada mesin uap. Apabila kita
memperhatikan cara kerja mesin uap tipe bolak balik, tampak bahwa piston tetap
bisa bergerak ke kanan dan ke kiri walaupun tidak ada perbedaan suhu (tidak ada
kondensor dan pompa). Piston bisa bergerak ke kanan akibat adanya pemuaian
uap bersuhu tinggi atau uap bertekanan tinggi. Dalam hal ini, sebagian kalor pada
uap berubah menjadi energi kinetik translasi piston. Energi kinetic translasi piston
kemudian berubah menjadi energi kinetik rotasi roda pemutar. Setelah melakukan
setengah putaran, roda akan menekan piston kembali ke kiri. Ketika roda menekan
piston kembali ke kiri, energi kinetik rotasi roda berubah lagi menjadi energi
kinetik translasi piston. Ketika piston bergerak ke kiri, piston mendorong uap
yang ada dalam silinder. Pada saat yang sama, katup pembuangan terbuka.
Dengan demikian, uap yang didorong piston tadi akan mendorong temannya ada
di sebelah bawah katup pembuangan. Apabila suhu uap yang berada di sebelah
bawah katup pembuangan adalah suhu uap yang didorong piston, makasem u a
energi kinetik translasi piston akan berubah lagi menjadi energi dalam uap.
Energi dalam berbanding lurus dengan suhu. Kalau energi dalam uap
bertambah maka suhu uap meningkat. Suhu berbanding lurus dengan tekanan.
Kalau suhu uap meningkat maka tekanan uap juga meningkat. Dengan demikian,
tekanan uap yang dibuang melalui katup pembuangan adalah tekanan uap yang
masuk melalui katup masukan. Piston akan tetap bergerak ke kanan dan ke kiri
seterusnya tetapi tidak akan ada energi kinetik total yang bisa dimanfaatkan (tidak
ada kerja total yang dihasilkan). Jadi energi kinetik yang diterima oleh piston
selama proses pemuaian (piston bergerak ke kanan) akan dikembalikan lagi
kepada uap selama proses penekanan (piston bergerak ke kiri).
Dari penjelasan sebelumnya, kita bisa menyimpulkan bahwa perbedaan
suhu dalam mesin uap tetap diperlukan. Perbedaan suhu dalam mesin uap bisa
diperoleh dengan memanfaatkan kondensor. Ketika suhu dan tekanan uap yang
berada di sebelah bawah katup pembuangan jauh lebih kecil dari pada suhu dan
tekanan uap yang berada di dalam silinder, maka ketika piston bergerak kembali
ke kiri, besarnya tekanan yang dilakukan piston terhadap uap jauh lebih kecil
daripada besarnya tekanan yang diberikan uap kepada piston ketika piston
bergerak ke kanan. Dengan kata lain, besarnya usaha yang dilakukan piston
terhadap uap jauh lebih kecil daripada besarnya kerja yang dilakukan uap terhadap
piston (W =Fs). Jadi hanya sebagian kecil energy kinetik piston yang
dikembalikan lagi pada uap. Dengan demikian akan ada energi kinetik total atau
kerja total yang dihasilkan.
Mesin tenaga uap merupakan jenis mesin pembakaran luar [gambar 19.1] dimana
fluida kerja dengan sumber energi terpisah. Sumber energi kalor dari proses
pembakaran digunakan untuk membangkitkan uap panas. Uap panas dibangkitkan
di dalam boiler atau sering disebut ketel uap. Untuk memperoleh uap dengan
temperatur yang tinggi digunakan reheater. Pada reheater uap dipanaskan lagi
menjadi uap panas lanjut sehingga temperaturnya naik. Selanjutnya uap
panas dimasukan ke Turbin Uap untuk diekspansi yang akan menghasilkan energi
mekanik.
Di dalam turbin uap energi uap panas dikonversi menjadi energi mekanik di dalam
sudu-sudu turbin uap. Energi mekanik yang berupa putaran poros turbin uap akan
menggerakan generator pada instalasi pembangkit listrik tenaga uap.
2.2 PRINSIP KERJA MESIN UAP
Mesin uap mengandalkan uap yang memiliki energi kinetik dan entalpi tinggi
untuk memutar turbin. Uap dihasilkan dari air. Air dipanaskan oleh sesuatu (minyak, batu
bara, gas bumi, nuklir, sinar matahari, dsb) dan menghasilkan uap. Uap melalui suatu
pipa, dan pipa dipersempit untuk menghasilkan kecepatan dan tekanan yang tinggi
(prinsip mekanika fluida). Kecepatan yang tinggi akan menyebabkan uap memiliki energi
kinetik yang tinggi, sehingga dapat memutar turbin lebih cepat, namun tidak mampu
memutar turbin yang lebih besar. Pengaturan tekanan uap menjadi hal yang sangat krusial
dalam penentuan efisiensi kerja mesin uap, seperti halnya desain turbin dan energi input
yang dibutuhkannya, karena pada dasarnya mesin uap merupakan mesin kalor (prinsip
termodinamika).
2.3 CARA KERJA MESIN UAP
Didalam cylinder mesin uap terdapat piston yang mempunyai piston rod yang
dihubungkan dengan cross head yang berada diluar cylinder. Cross head dihubungkan
oleh connecting rod dengan crank shaft (tidak tampak pada gambar), sehingga apabila
piston bergerak kian kemari maka crank shaft dapat berputar.
Slide valve yang mempunyai valve rod digerakkan oleh crank shaft melalui
eksentrik, sehingga slide valve dapat bergerak kian kemari sambil membuka dan menutup
dua buah lubang uap yang berhubungan dengan cylinder. Valve box dimana slide valve
berada mempunyai dua saluran, saluran pemasukan yang dihubungkan dengan boiler
untuk menyalurkan uap dengan tekanan tinggi (warna merah), dan saluran pembuangan
yang dihubungkan dengan cerobong untuk membuang uap bekas (warna biru).
Pada waktu piston mencapai posisi paling kiri, maka slide valve akan membuka
lubang uap cylinder bagian kiri sehingga uap dari boiler dapat masuk kedalam cylinder
pada bagian kiri dari piston dan mendorong piston kekanan, sementara itu lubang uap
sebelah kanan dihubungkan dengan saluran pembuangan sehingga uap bekas dapat
terbuang keluar melalui cerobong. Sebelum akhir langkah piston, lubang uap tersebut
sudah ditutup oleh slide valve sehingga pasokan uap terhenti namun piston tetap bergerak
kekanan karena ekpansi dari uap.
Pada waktu piston mencapai posisi paling kanan, maka slide valve akan membuka
lubang uap cylinder bagian kanan sehingga uap dari boiler dapat masuk kedalam cylinder
pada bagian kanan piston dan mendorong piston kekiri, sementara itu lubang uap sebelah
kiri dihubungkan dengan saluran pembuangan sehingga uap bekas dapat terbuang melalui
cerobong. Sebelum akhir langkah piston, lubang uap tersebut sudah ditutup oleh slide
valve sehingga pasokan uap terhenti namun piston tetap bergerak kekanan karena ekpansi
dari uap.
Karena cross head dengan crank shaft dihubungkan oleh connecting rod, maka
gerakan kian kemari dari piston tersebut akan diubah menjadi gerakan putaran dari crank
shaft. Demikian selama ada pasokan uap dari boiler maka mesin uap akan merubah
menjadi tenaga mekanis dengan gerakan putaran dari crank shaft.
Lokomotif uap biasanya mempunyai 2 buah mesin uap yang dipasang dikanan
dan kiri lokomotif, gerakan putaran yang dihasilkan oleh kedua buah mesin uap tersebut
langsung digunakan untuk memutarkan roda lokomatif sehingga mampu menarik seluruh
rangkaian kereta api
2.4 Menentukan Daya Mesin
Ketika mesin sedang bekerja didalam silinder terdapat uap untuk
mendesak toraknya. Besarnya tekanan uap selama satu langkah, kita anggap seolah-olah
tekanannya tetap ini biasanya disebut tekanan rata-rata atau Pr, dengan satuan Kg/cm2 .
Gambar :
Keterangan:
Pr = Tekanan rata-rata dalam Kg/cm2
S = Panjang langkah dalam m
D = Diameter torak dalam cm
A = Luas Torak ( m2 )
Untuk selanjutnya usahanya:
A = Pr x S x F
( Kg.m )
Jika kecepatan putaran mesin N putaran tiap menit maka:
N = Pr x S x F x N
(Kg.m/Menit)
Untuk sisi tutup poros:
Ni = Pr x F x S x N
60 x 70
Untuk sisi poros ke sisi tutup berhubung ada batang toraknya maka:
Ni = Pr (F-f) x S x N
60 x 75
Dimana :
F = Luas batang torak
= 0,875 *d2
Bila mesin bekerja ganda maka usahanya Ni dalah:
Ni = (Pr x F x S x N) + Pr (F-f) x S x N
60 x 75
= Pr(2F-f) x S x N
60 x 75
Karena ada gesekan mekanik antara torak dengan silinder antara batang dengan
bush backing, antara slop antar dengan jalan antar, juga pada proses pena-pena dan
metal AS-nya, maka tenaga yang diberikan mesin sebenarnya akan semakin kecil,
tenaga yang diberikan ini sebenarnya disebut tenaga efektif atau Ne < Ni.
Jika perbandingan Ne / Ni = ήm
Dimana :
ήm = Randasemen mesin
2.5 Rumus Perhitungan
Dalam perhitungan digunakan rumus – rumus yang sama, sehingga hanya
memasukkan saja, rumus – rumus tersebut adalah sebagai berikut :
1. Tekanan Efektif rata-rata :
Pm =
Pin
( 1 ln r ) ( Pb Pout ) ……..............…………………..(bar)
r
2. Volume Silinder
Vs = { ( As + ( As – Ac ) } s ………………….........……………( m3 )
3. Untuk Silinder Ganda
Vs = 2 x Vs……………………………………………........…….( m3 )
4. Daya effektif
Pe = Pm x Vs x n………………………………………........... ( Watt )
5. Konsumsi Uap
M uap =
M con
……………………………………………....... ( Kg/s )
t con
Daya condenser :
P on = M uap x Ca x (t2 – t3 )...........…………………………... ( KW )
6. Daya pendinginan air :
Ppa = Ma x Ca x ( t2 – t4 )………………………………............. ( KW )
7. Daya listrik :
PL = V x I ……………………………………………….......…( Watt )
8. Effisiensi Total
ηT =
PL
……………………………………………………..........( % )
Pe
BAB III
METODELOGI PRAKTIKUM
3.1 Alat Dan Bahan
Alat dan bahan yang digunakan adalah sebagai berikut :
1.
Dinamo / altenator
2.
Steam engine
3.
Pelumas SAE-30
4.
Pelumas SAE-40
5.
Bahan bakar solar
6.
Pipet
7.
Kuas
8.
Majun dan kain pel
9.
Stop Watch
10. Gelas Ukur
3.2 Prosedur Kerja
Prosedur kerja dalam praktikum steam engine adalah sebagai berikut :
1.
Persiapan sebelum start
a. Membuka tutup botol pelumas dan melumasi dengan oil SAE-40
b. Membuka penutup/pelindung steam engine
c. Melumasi bagian mesin yang bergerak dengan pelumas SAE-30
d. Memutar roda gila dan memberi pelumas secukupnya pada dinding silinder
d. Menutup kembali steam engine
. 2. Starting and Running the engine
a. Menekan tombol start setelah persiapan cukup
b. Kontrol engine dapat dilakukan dengan pembebanan/loading
c. Mencatat semua data loading, Rpm, dll
3.
Shutting Down The Engine
a. Memutar alternator pada posisi pembebanan minimum
b. Menutup katup uap yang masuk ke Engine
c. Menekan tombol “Stop” dan memutar “Power Isolator” pada posisi “Off”
d. Menutup katup air pendingin yang menuju ke condensor
e. Melumasi cylinder pada bagian-bagian yang bergerak dengan pelumas SAE 30
f. Membersihkan dan mengerikan bagian
2.4 RANGKAIAN PERCOBAAN /GAMBAR KERJA
Gambar 3.1 rangkaian percobaan mesin uap
BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN
Lampiran 3 ( Log Sheet Mesin Uap dan Perhitungan )
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Jadi, jika load yang diberikan semakin besar maka daya listrik yang dihasilkan semakin
besar begitu juga dengan efisiensinya.
LAPORAN
TURBIN UAP
Disusun Oleh :
M.Eros Bagaskara 0816040009
PROGRAM STUDI TEKNIK PERPIPAAN
JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL
POLITEKNIK PERKAPALAN NEGERI SURABAYA
2018
Kata Pengantar
Puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas segala rahmatNya sehingga laporan
ini dapat tersusun hingga selesai . Tidak lupa kami juga mengucapkan banyak terimakasih
atas bantuan dari pihak yang telah berkontribusi dengan baik.
Dan harapan kami semoga laporan ini dapat menambah pengetahuan dan pengalaman
bagi para pembaca, Untuk ke depannya dapat memperbaiki bentuk maupun menambah isi
laporan agar menjadi lebih baik lagi.
Karena keterbatasan pengetahuan maupun pengalaman kami, Kami yakin masih
banyak kekurangan dalam laporan ini, Oleh karena itu kami sangat mengharapkan saran dan
kritik yang membangun dari pembaca demi kesempurnaan laporan ini.
Surabaya, 4 Juni 2018
Penulis
18
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Turbin merupakan sebuah alat yang salah satunya digunakan untuk membangkitkan
suatu energi. Di Indonesia telah tersebar berbagai macam turbin, mulai dari turbin gas, turbin
air dan turbin uap. Turbin sangat membantu dalam kehidupan sehari-hari kita, salah satunya
untuk memenuhi kebutuhan kita yang tidak lepas dari alat tersebut, yaitu listrik. Dengan
turbin kita dapat melakukan kegiatan malam tanpa harus dalam kondisi gelap. Kegiatan
malam akan berjalan lancar dengan adanya listrik yang tidak lepas dari turbin tersebut.
Semakin banyaknya turbin dan pesatnya perkembangan turbin tersebut, kini turbin tak
asing lagi. Segala macam cara dilakukan untuk memodifikasi kembali turbin tersebut hanya
untuk meningkatkan kenyamanan bagi pemakai, baik individu maupun kelompok. Terlebih
lagi dengan adanya perkembangan teknologi saat ini, proses pemodifikasian turbin tersebut
menjadi lebih mudah dilakukan.
Dengan adanya berbagi macam turbin tersebut yang telah tersebar hingga dipelosok
Indonesia, maka kami berupaya untuk menulis sebuah makalah yang menyangkut
permasalahan tersebut yaitu Turbin Uap.
1.2 Tujuan
Tujuan Instruksional Umum :
1. Mahasiswa dapat mengoperasikan dengan benar pengoperasian Boiler,
Kalorimeter, Steam Engine, Super Heater, dan Steam Turbine.
2. Mahasiswa dapat mengukur, menghitung dan menganalisa performance /
karakteristik dari Boiler, Kalorimeter, Steam Engine dan Super Heater.
19
Tujuan Instruksional Khusus :
1. Mahasiswa dapat melakukan pengukuran terhadap beberapa parameter antara
lain putaran turbine, tekanan, temperature uap, laju aliran embunan, laju aliran
pendinginan, dan parameter lain yang diperlukan untuk menentukan
performance steam turbine.
2. Mahasiswa dapat menghitung laju aliran embunan, laju aliran pendinginan,
konsumsi uap, penurunan entalphi actual, penurunan isentropis, perpindahan
panas pada air pendingin dan embunan, daya poros, daya listrik dan efisiensi.
20
BAB II
DASAR TEORI
2.1 Pengertian Turbin Uap
Definisi Turbin Uap Turbin uap adalah suatu penggerak mula yang mengubah energi
potensial menjadi energi kinetik dan energi kinetik ini selanjutnya diubah menjadi energi
mekanik dalam bentuk putaran poros turbin. Poros turbin langsung atau dengan bantuan
elemen lain, dihubungkan dengan mekanisme yang digerakkan. Tergantung dari jenis
mekanisme yang digerakkan turbin uap dapat digunakan pada berbagai bidang industri,
seperti untuk pembangkit listrik. Turbin uap merupakan salah satu jenis mesin yang
menggunakan metode external combustion engine (mesin pembakaran luar).Pemanasan
fluida kerja (uap) dilakukan di luar sistem.Prinsip kerja dari suatu instalasi turbin uap secara
umum adalah dimulai dari pemanasan air pada ketel uap.Uap air hasil pemanasan yang
bertemperatur dan bertekanan tinggi selanjutnya digunakan untuk menggerakkan poros
turbin.
Uap yang keluar dari turbin selanjutnya dapat dipanaskan kembali atau langsung
disalurkan ke kondensor untuk didinginkan.Pada kondensor uap berubah kembali menjadi
air dengan tekanan dan temperatur yang telah menurun.Selanjutnya air tersebut dialirkan
kembali ke ketal uap dengan bantuan pompa.Dari penjelasan diatas dapat disimpulkan bahwa
turbin uap adalah mesin pembangkit yang bekerja dengan sistem siklus tertutup. Siklus
Rankine adalah siklus daya uap yang digunakan untuk menghitung atau memodelkan proses
kerja mesin uap / turbin uap. Siklus ini bekerja dengan fluida kerja air. Semua PLTU
(pembangkit listrik tenaga uap) bekerja berdasarkan prinsip kerja siklus Rankine. Siklus
Rankine pertama kali dimodelkan oleh: William John Macquorn Rankine, seorang ilmuan
Scotlandia dari Universitas Glasglow. Untuk mempelajari siklus Rankine, terlebih dahulu
kita harus memahami tentang T-s diagram untuk air. Berikut ini adalah T-s diagram untuk
air.
21
Gambar 1 diagram T-s untuk air
T-s diagram adalah diagram yang menggambarkan hubungan antara temperatur (T)
dengan entropi (s) fluida pada kondisi tekanan, entalpi, fase dan massa jenis tertentu. Jadi
pada diagram T-s terdapat besaran-besaran tekanan, massa jenis, temperatur, entropi, entalpi
dan fase fluida. Sumbu vertikal T-s diagram menyatakan skala temperatur dan sumbu
horizontal menyatakan entropi. Terdapat 2 sistem satuan untuk T-s diagram yaitu sistem
satuan internasional seperti pada gambar 1 dan sistem satuan Inggris. Menggunakan diagram
ini perlu diperhatikan sistem satuan yang digunakan. Selain itu masing-masing jenis fluida
mempunyai diagram T-s nya sendiri-sendiri dan berbeda satu dengan lainnya. Misalnya T-s
diagram untuk air tidak akan sama dengan T-s diagram untuk freon R12 dan tidak akan sama
dengan T-s diagram untuk amoniak. Selain diagram T-s juga dikenal Mollier diagram atau
h-s diagram. Berikut ini adalah h-s diagram untuk air.
Gambar 2 h-s diagram untuk air
Diagram h-s menggambarkan hubungan antara energi total (entalpi (h)) dengan
entropi (s). Sama seperti diagram T-s, untuk setiap fluida memiliki diagram h-s nya sendirisendiri. Kedua diagram ini dapat digunakan untuk menghitung kinerja pembangkit listrik
tenaga uap dengan menggunakan siklus Rankine. Bagian-bagian T-s diagram dapat dilihat
pada gambar 3 berikut ini.
22
Gambar 3 bagian-bagian T-s
Gambar 3 bagian-bagian T-s diargam Pada T-s diagram terdapat garis lengkung
berbentuk kubah yang disebut kubah uap. Puncak kubah uap ini terdapat sebuah titik yang
disebut titik kritis. Bila fluida dipanaskan pada tekanan kritis yaitu tekanan pada titik kritis
ini, maka pada saat temperatur fluida mencapai temperatur kritisnya, semua molekul fluida
akan berubah secara cepat dari fase cair menjadi fase gas (uap) tanpa ada proses penyerapan
panas laten (panas penguapan) oleh sebab itu titik ini disebut titik kristis fluida. Untuk air,
titik kritis berapa pada tekanan 218 atm (22,064 MPa) dan temperatur 374 oC. Jadi bila air
dipanaskan pada tekanan 22,064 Mpa atau 218 atm, maka ketika temperatur air mencapai
374 oC, secara cepat air akan berubah langsung dari fase cair menjadi fase gas tanpa melalui
proses penyerapan energi untuk proses penguapan. Dari titik kristis ke arah kanan mengikuti
garis kubah uap disebut garis uap jenuh. Bila fluida berada pada kondisi tekanan dan
temperatur yang sesuai dengan garis ini, maka fluida tersebut berada pada kondisi 100% uap
jenuh. Dari titik kristis ke
arah kiri mengikuti garis kubah uap, disebut garis cair jenuh. Pada garis ini fluida
memiliki fase cair 100%. Di dalam kubah uap adalah daerah panas laten yaitu panas
penguapan atau panas pengembunan. Pada daerah ini fluida berada dalam kondisi 2 fase yaitu
fase cair dan fase gas bercampur menjadi satu. Kadar uap dapat ditentukan dari garis kadar
uap. Daerah di atas kubah uap di sebelah kanan adalah daerah uap panas lanjut ( superheated
steam ). Sedangkan daerah di sebelah kiri di luar kubah uap disebut daerah dingin lanjut.
Untuk uap jenuh, sifat-sifat termodinamika uap dapat ditentukan hanya dengan mengunakan
23
temperatur atau tekanannya saja, tetapi untuk menentukan sifat-sifat termodinamika uap pada
kondisi panas lanjut dan dingin lanjut harus diketahui tekanan dan temperatur uap.
2.2 SIKLUS FLUIDA KERJA PADA TURBIN UAP
Siklus ideal yang terjadi didalam turbin adalah siklus Renkine ; Air pada siklus 1
dipompakan, kondisinya adalah isentropik s1 = s2 masuk ke boiler dengan tekanan yang
sama dengan tekanan di kondenser tetapi Boiler menyerap panas sedangkan kondenser
melepaskan panas, kemudian dari boiler masuk ke turbin dengan kondisi super panas h3 =
h4 dan keluaran dari turbin berbentuk uap jenuh dimana laju aliran massa yang masuk ke
turbin sama dengan laju aliran massa keluar dari turbin, ini dapat digambarkan dengan
menggunakan diagram. Menurut Hukum pertama Thermodinamika, kerja yang dihasilkan
oleh suatu proses siklus adalah sama dengan Jumlah Perpindahan Kalor pada fluida kerja
selama proses siklus tersebut berlangsung. Jadi untuk proses Siklus 1 – 2 – 2’ – 3 – 3’ – 4 –
Dalam kenyataan Siklus sistem Turbin Uap menyimpang dari Siklus Ideal (Siklus Rankine )
antara lain karena faktor tersebut dibawah ini :
1. Kerugian dalam pipa atau saluran fluida kerja, misalnya kerugian gesekan dan kerugian
kalor ke atmosfer disekitarnya .
2. Kerugian tekanan dalam ketel uap
3. Kerugian energi didalam turbin karena adanya gesekan pada fluida kerja dan bagianbagian dari turbin.
Tetapi didalam siklus terjadinya steam yang digunakan untuk memutar turbin pada semua
pltu , dan untuk mendapatkan hasil yang seefisien
mungkin maka perlu ditambah peralatan – peralatan pendukung agar steam yang dihasilkan
menjadi steam yang kwalitasnya baik.
Jenis trurbin yang tepasang adalah double casing dan dua exhaust , dimana posisi HP
dan IP digabung jadi satu casing, tetapi karena tekanan dan temperature tinggi sehingga untuk
posisi HP di design dengan double casing dan untuk IP dibuat simetris dan mersap dengan
dua lapisan casing dimana fungsinya untuk mengurangi termal stress pada casing, pada HP
steam yang telah dipakai diproses kembali diboiler dan dialirkan ke IP turbin dan ke LP
Turbin kearah depan dan belakang lalu terakir masuk ke condenser.
24
2.3 BAGIAN – BAGIAN TURBIN
a. CASING
Didalam structur turbin casing dibedakan menjadi 2 bagian yaitiu outer casing dan
inner casing dimana: Outer casing terdapat pada HIP sisi Upper dan Lower sedangkan untuk
LP hanya sisi Upper , material yang dipakai harus mampu menahan tekanan dan temperature
tinggi . kedua casing tersebut diikat dengan mengunakan baut dengan ukuran yang berbedabeda. Inner casing terdapat pada HP dan LP sisi Upper dan Lower dengan material yang juga
harus mampu
menahan tekanan dan temperature tinggi , kedua casing tersebut diikat dengan
menggunakan baut dan juga ukurannya berbeda – beda.
b. ROTOR
Rotor adalah bagian terpenting dari suatu kontruksi turbin yang berputar , dimana
fungsinya sebagai pengikat sudu –sudu turbin , pada sisi HIP terdapat 15 blade yaitu 9 stage
pada HP dan 6 stage pada IP , pada HIP rotor juga terconect main oil pump yang posisinya
pada unjung rotor HIP sisi depan , sedangkan sisi belakang terdapat Thrush dish / collar dan
juga coupling flange . untuk LP rotor terdapat 2 x 6 stage ( stage ini lebih dikenak sisi positif
dan negative ) , pada ujung sisi belakang juga terconect reduzer gear yang fungsinya untuk
fasilitas memutar rotor pada saat akan peroperasi , juga terconect coupling flange pada sisi
depan dan belakang.
c. NOZZLE
yang dilalui uap pertama kali masuk kedalam sudu turbin disebut Nozzle Box
,Nozzle / sudu tetap sendiri merupakan inner part turbin yang fungsinya sebagai alat untuk
mengarahkan , menampah tekanan uap untuk memutar sudu ( blade ) turbin , nozzle –nozzle
ini terpasang pada casing sisi upper dan lower baik pada HIP maupun LP , sedangkan pada
HP terpasang pada inner casing . sedangkan sedangkan yang tersentuh oleh uap didalam
nozzle box disebut Fist stage ( Curtis) . untuk penempatan masing – masing nozzle , pada HP
dimulai dari no 2 – 9, sedangkan no 1 nozzlenya ikut dengan nozzle box. Untuk IP
penempatan masing – masing nozzle terbagi menjadi 2 bagian yaitu nutuk nozzle no 1-3
terpasang pada blade carrier #1 sedanhgkan nozzle 4-6 terpasang pada blade carrier #2 hal
ini dimaksudkan agar kebocoran uap dapat dikuarangi.
d. WHEEL
Wheel merupakan kumpulan rangkaian sudu-sudu jalan yang terangkai padashaft
rotor dan diikat dengan shroud dan dikunci dengan cougkling dan dibuatper segmet sesuai
dengan design dari engineering pabrikan.
25
e. GLAND LABYRITH
Merupakan suatu inner part dari turbin yang fungsinya sebagai perapat uap
( steam ) antara rotor dengan stator ( wheele dengan wheele yang lainnya ) dimana posisi nya
dekat dengan shaft rotor disebut Gland labyrinth.
f. RADIAL SPILL TRIP
Merupakan suatu inner part dari turbin yang fungsinya sebagai perapat uap ( steam )
antara rotor dengan stator ( wheele dengan wheele yang lainnya ) dimana posisi nya dekat
dengan rotor disebut Radial spill trip dan diikat dengan baut pengikat agar kekakuan dari
nozzle tersebut menjadi lebih baik.
g. BEARING
Bearaing merupakan suatu bagian inner part utama dari turbin yang fungsinya sebagai
support / daya lincir untuk shaft turbin dari gaya radial , type bearing yang terpasang pada
unit ini adalah Tilting – pad bearing dan Elliptical bearing. Untuk type tilting – pad bearing
terpasang pada posisi bearing no 1 dan no 2 , sedangkan untuk Elliptical bearing terpasang
pada posisi bearing no 3 dan no 4.
h. OIL DEFLECTOR Oil deflector
merupakan bagian dari inner part yang terpasang pada sisi depan dan belakang dari
bearing , yang fungsinya sebagai seal atau perapat agar pelumas ( oil ) tidak terjadi cross air
pada saat pelumasan pada bearing beroperasi .
a. TRUSH BEARING
Trust bearing merupakan bagian dari bearing turbin yang fungsinya menahan gaya
axial pada saat turbin beroperasi , posisi trust bearing ini berada diantara trust dish
yaitu posisi aktif dan pasif ( self – positioning dan positioning ) trust bearing ini terdiri
11 segment , yaitu 11 segment posisi aktif ( positioning ) dan 11 segment posisi pasif
( self – positioning ) kemampuan daya dorong dari trust –pad minimum sebesar 121.8
kN sedang mampu menahan gaya dorong maximum sebesar 131.53 kN. Hal ini untuk
mengantisipasi apabila terjadi ganguan yang mengakibatkan unit mati / trip.
b. TRUSH DISH / COOLAR Trust dish adalah bagian dari turbin yang digunakan untuk
tumpuan dari trust – pad , trust dish ini di design menyatu pada HIP rotor setelah shaft
tumpuan bearing.
26
k. MAIN OIL PUMP
Main oil pump merupakan peralatan yang juga install pada HIP Shaft rotor yang
diikat dengan baut , dan ditempatkan pada sisi depan turbin ( posisi pada front standard )
yang fungsinya sebagai pompa pelumas bearing.
2.4 TURBIN VALVE Turbin
valve dalam pembangkit merupakan bagian terpenting dalam perakitan / assembly
turbin uap karena valve tersebut merupakan safety bagi turbin itu sendiri , karena masuknya
kosumsi uap yang diperlukan bagi turbin diatur oleh valve.
Bagian – bagian valve yang terinstall di turbin antara lain : a. Main Stop Valve ( MSV
) Main stop valve merupakan valve utama yang fungsinya sebagai pemblockit uap yang akan
masuk ke turbin setelah melalui proses di boiler , main stop valve yang terpasang ada 2 unit
yaitu terpasang kanan dan kiri salah satu dari main stop valve pada stem dishnya didesign
ada bypassnya yang fungsinya sebagai pemanas awal bagi CV ( control valve ), cara kerja
dari main stop valve ini closedopen.
a. Control Valve ( CV / Gavenur Valve ) Control Valve merupakan valve yang
fungsinya sebagai pengontol jumlah kebutuhan uap yang akan masuk kedalam turbin
, jumlah control valve yang terpasang sebanyak 4 buah dengan urutan nomer 1 – 3 –
4 – 2 , dimana line yang masuk no 1 dan 2 dipasang sisi atas ( upper ) sedangkan no
3 dan 4 dipasang sisi bawah ( lower ).
b. Combained Reheat valve ( CRV ) Combained reheat valve adalah combinasi antara
MSV dan CV dimana susunan kontruksi dari CRV terdapat dua funsi yaitu IV =
intersave valve dan RSV = reheat stop valve yang fungsinya sama dengan Main stop
valve dan control valve dimana untuk CRV , RSV = full open sedangkan IV = sebagai
gavenor valvenya.
IX. FRONT STANDARD Front Standard Merupakan bagian utama dari rangkaian turbin
uap dimana didalam ya terdapat rangkaian peralatan – peralatan pendukung dalam
tercapainya fungsi turbin uap menjadi lebih baik dan handal , peralatan didalam front standart
antara lain : a. Main Oil Pump b. Speed Control c. Mechanical Trip d. Tumpuan / Support
bagi Bearing Turbin No 1 Pada front standart tertup karena peralatan yang ada didalamnya
banyak yang mengunakan media oil untuk proses operasinya sehingga untuk menjaga agar
fungsi dari oil tidak berubah .
X. TURNING GEAR Fungsi dari Turning gear adalah perangkat Turbin Uap yang berfungsi
untuk memutar rotor Turbin Generator pada putaran rendah ( 5 – 10 rpm ) yang funsinya
untuk menjamin pemanasan / pendinginan rotor yang merata sehingga menggurangi
kemungkinan terjadinya bengkok pada rotor. Selain itu turning Gear juga mempunyai funsi
27
lain yaitu memberikan gerak awal pada saat turbin akan di start sehingga dapat mengurangi
gesekan statis pada bantalan ( Bearing Turbin – Generator ) Pada umumnya turning gear
dipasang pada turbin diantara turbin low pressure ( LP ) dengan Generator. Turning gear
sendiri terdiri dari gear-gear ( roda gigi ) yang tersusun / terangkai dan digerakan oleh motor
listrik dan salah satu rangkaian roda gigi dihubungkan dengan roda gigi yang terpasang pada
rotor ( poros turbin ). Pada saat roda gigi turning gear terhubung dengan roda gigi poros
turbin disebut “ ENGAGE “ Apabila kondisi engage,
maka bila motor turning gear berputar , rotor turbin generator akan berputar.dengan putaran
rendah. Bila uap ( steam ) sudah masuk ke turbin dan mendorong sudu – sudu turbin dan
putaran turbin mulai meninggakat maka turning gear yang engage dengan roda gigi poros
turbin generator akan terlepas. Jadi roda gigi turning gear tidak lagi terhubung lagi dengan
roda gigi pada poros turbin . Kondisi seperti ini disebut “ DISENGAGE”.
XI. JACKING OIL Funsi dari Jacking oil adalah menggangkat poros turbin pada saat turbin
akan operasi ( start ) maupun kondisi turbin shut down . Line discharge pada jacking oil
terkonect pada bearing no 3 dan 4 pada sisi LP turbin dan bearing no 4 dan 5 sisi Generator.
Fungsi yang lain yaitu menjaga agar kondisi bearing tidak terjadi gesekan statis yang
berlebihan antara poros turbin dengan babit bearing. Presuure yang diagunakan untuk dapat
mengangkat poros turbin berkisar antara 12– 14 Mpa.
2.3Cara Kerja Turbin Uap Secara singkat cara kerja turbin uap adalah sebagai berikut : Uap
masuk kedalam turbin melalui nosel. Didalam nosel energi panas dari uap dirubah menjadi
energi kinetis dan uap mengalami pengembangan.Tekanan uap pada saat keluar dari nosel
lebih kecil dari pada saat masuk ke dalam nosel, akan tetapi sebaliknya kecepatan uap keluar
nosel lebih besar dari pada saat masuk ke dalam nosel.Uap yang memancar keluar dari nosel
diarahkan ke sudu-sudu turbin yang berbentuk lengkungan dan dipasang disekeliling roda
turbin. Uap yang mengalir melalui celah-celah antara sudu turbin itu dibelokkan kearah
mengikuti
lengkungan dari sudu turbin. Perubahan kecepatan uap ini menimbulkan gaya yang
mendorong dan kemudian memutar roda dan poros turbin. Jika uap masih mempunyai
kecepatan saat meninggalkn sudu turbin berarti hanya sebagian yang energi kinetis dari uap
yang diambil oleh sudu-sudu turbin yang berjalan. Supaya energi kinetis yang tersisa saat
meninggalkan sudu turbin dimanfaatkan maka pada turbin dipasang lebih dari satu baris sudu
gerak. Sebelum memasuki baris kedua sudu gerak. Maka antara baris pertama dan baris
kedua sudu gerak dipasang satu baris sudu tetap ( guide blade ) yang berguna untuk
mengubah arah kecepatan uap, supaya uap dapat masuk ke baris kedua sudu gerak dengan
arah yang tepat.
Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat
dibuat sekecil mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat dimanfaatkan sebanyak
mungkin. Dengan demikian effisiensi turbin menjadi lebih tinggi karena kehilangan energi
relatif kecil.
28
Keuntungan turbin uap jika dibandingkan dengan mesin uap Ada beberapa keuntungan turbin
uapa jika dibandingkan dengan mesin uap, yaitu sebagai berikut. 1.) Peralatan pada turbin
tidak banyak ragamnya/lebih sederhana 2.) Gerak yang dihasilkan lebih tenang karena hanya
gerak putar saja. 3.) Gerakan putarnya secara langsung tanpa perantara 4.) Torsi yang
dihasilkan pada porsi lebih besar. 5.) Tidak ada kerugian gesek pada rotasinya. 6.)
Dibandingkan denga mesain uap yang horizontal, maka turbin uap tidak memerlukan pondasi
yang begitu besar. 7.) Dari ukuran turbin uap sama dengan mesin uap, maka turbin uapa
memeperoleh daya yang lebih besar. 8.) Akibat banyak timbul gerak putar saja, maka getaran
yang ditimbulkan lebih kecil dari pada mesin uap.
Kerugian turbin uap jika dibandingkan dengan mesin uap 1.) Untuk
mengekspansikan uap dibutuhkan peralatan yang khusus yaitu pipa pemancar 2.) Pipa
pemancar memerlukan perencanaan yang sangat teliti 3.) Karena uap yang di pake untuk
mendorong sudu jalan, padahal sudu jalan hanya merupaklan kepingan yang terbuka,
sehingga diperlukan rumah turbin yang sangat rapat dan kuat, sehingga tidak timbul
kebocoran uap sedangkan pada mesin uap hal tersebut di atas tidak memerlukan perhatian
yang sangat penting.
2.4 Klasifikasi Turbin Uap Turbin Uap dapat diklasifikasikan menjadi beberapa kategori
yang berbeda berdasarkan pada konstruksinya, prinsip kerjanya dan menurut peoses
penurunan tekanan uap sebagai berikut:
2.4.1 Klasifikasi Turbin berdasarkan Prinsip Kerjanya
1.Turbin Impulse
Turbin ini merubah arah dari aliran fluida berkecepatan tinggi menghasilkan putaran
impuls dari turbin dan penurunan energi kinetik dari aliran fluida. Tidak ada perubahan
tekanan yang terjadi pada fluida, penurunan tekanan terjadi di nozzle. Ciri-ciri dari turbin
pengembangan uap / penurunan tekanan seluruhnya terjadi pada
sudu diam / nosel.
2. Turbin Reaksi
Turbin ini menghasilkan torsi dengan menggunakan tekanan atau massa gas atau fluida.
Tekanan dari fluida berubah pada saat melewati sudu rotor. Pada turbin jenis ini diperlukan
semacam sudu pada casing untuk mengontrol fluida kerja seperti yang bekerja pada turbin
tipe multistage atau turbin ini harus terendam penuh pada fluida kerja (seperti pada kincir
angin).
29
Ciri-ciri turbin ini adalah :
uap sebagian terjadi di Nosel dan Sudu Gerak
2.5 Klasifikasi turbin uap
berdasarkan pada tingkat penurunan Tekanan Dalam Turbin
1. Turbin Tunggal ( Single Stage )
Dengan kecepatan satu tingkat atau lebih turbin ini cocok untuk untuk daya kecil,
misalnya penggerak kompresor, blower, dll.
2. Turbin Bertingkat (Aksi dan Reaksi ).
Disini sudu-sudu turbin dibuat bertingkat, biasanya cocok untuk daya besar. Pada
turbin bertingkat terdapat deretan sudu 2 atau lebih. Sehingga turbin tersebut terjadi
distribusi kecepatan / tekanan.
Klasifikasi turbin berdasarkan Proses Penurunan Tekanan Uap
1) Turbin Kondensasi.
Tekanan keluar turbin kurang dari 1 atm dan dimasukkan kedalam kompresor.
2) Turbin Tekanan Lawan.
Apabila tekanan sisi keluar turbin masih besar dari 1 atm sehingga masih dapat
dimanfaatkan untuk menggerakkan turbin lain.
3) Turbin Ekstraksi.
Didalam turbin ini sebagian uap dalam turbin diekstraksi untuk roses pemanasan lain,
misalnya proses industri.
2.6 Pengoperasian Steam Turbine
Untuk menjalankan atau mengoperasikan turbin uap (Steam Turbine) harus
digunakan uap, selain itu uap yang digunakan harus berupa Superheated Steam. Karena
uap yang dihasilkan dari Boiler hanya berupa Saturated Steam maka sebelum uap
tersebut digunakan untuk mengoperasikan turbin uap, uap tersebut harus dipanaskan
kembali dengan menggunakan Superheater (pemanas lanjut) hingga mencapai
Superheated Stem. Uap yang akan digunakan untuk mengoperasikan Boiler harus berupa
30
uap kering (Superheated Steam) karena apabila uap tersebut masih dalam kondisi uap
jenuh (Saturated Steam) dapat menyebabkan kavitasi dan korosi pada turbin.
Saturated Steam
Super Heater Steam
Super Heater
Saturated Steam
SuperHeater Steam
Su
Super Heater
Gambar 2.1. Proses Perubahan Uap dengan Menggunakan Superheater
2.7 Prinsip Kerja Turbine Uap
Secara singkat prinsip kerja turbin uap adalah sebagai berikut :
Uap masuk kedalam turbin melalui nosel. Didalam nosel energi panas dari uap
dirubah menjadi energi kinetis dan uap mengalami pengembangan. Tekanan uap
pada saat keluar dari nosel lebih kecil dari pada saat masuk ke dalam nosel, akan
tetapi sebaliknya kecepatan uap keluar nosel lebih besar dari pada saat masuk ke
dalam nosel. Uap yang memancar keluar dari nosel diarahkan ke sudu-sudu turbin
yang berbentuk lengkungan dan dipasang disekeliling roda turbin. Uap yang mengalir
melalui celah-celah antara sudu turbin itu dibelokkan kearah mengikuti lengkungan
dari sudu turbin. Perubahan kecepatan uap ini menimbulkan gaya yang mendorong
dan kemudian memutar roda dan poros turbin.
Jika uap masih mempunyai kecepatan saat meninggalkn sudu turbin berarti hanya
sebagian yang energi kinetis dari uap yang diambil oleh sudu-sudu turbin yang
31
berjalan. Supaya energi kinetis yang tersisa saat meninggalkan sudu turbin
dimanfaatkan maka pada turbin dipasang lebih dari satu baris sudu gerak. Sebelum
memasuki baris kedua sudu gerak. Maka antara baris pertama dan baris kedua sudu
gerak dipasang satu baris sudu tetap ( guide blade ) yang berguna untuk mengubah
arah kecepatan uap, supaya uap dapat masuk ke baris kedua sudu gerak dengan arah
yang tepat.
Kecepatan uap saat meninggalkan sudu gerak yang terakhir harus dapat dibuat sekecil
mungkin, agar energi kinetis yang tersedia dapat dimanfaatkan sebanyak mungkin.
Dengan demikian effisiensi turbin menjadi lebih tinggi karena kehilangan energi
relatif kecil.
2.8Proses Pemanasan Air pada Steam Turbine
Dalam dunia industri yang menggunakan Steam Turbine, digunakan beberapa
proses pemanasan air hingga siap digunakan untuk mengoperasikan Boiler (hingga
menjadi Superheated Steam). Proses tersebut dilakukan dengan menambahkan
Economizer, Evaporator dan Superheater. Tidak hanya itu, ada juga yang
memanfaatkan exhaust gas untuk memanskan Boiler. Boiler type ini disebut dengan
HRSG (Heat Recovery Steam Generator). Dan juga ada yang menggunakan Cogeration
atau Regenerator. Fungsi dari alat – alat tersebut adalah sebagai berikut :
Economizer
Digunakan untuk memanasi air dingin dari Feed Water Tank menjadi air
panas.
Evaporator
Digunakan untuk memanasi air panas menjadi uap basah.
Superheater
Digunakan untuk memanasi uap basah menjadi uap kering (Superheater Steam)
32
Cogeration / Regenerator
Digunakan untuk memanasi uap yang telah keluar dari turbin pertama (High
Pressure Turbine) ke turbin kedua atau (Low Pressure Turbine)
Steam Turbine
EXHAUST
SH2
SH1
EVA
ECO
STACK
( ± 110 oC)
Gambar 2.1 HRSG Boiler dengan menggunakan ECO, EVA dan SH
33
G
Turbin & generator
Condensor
Boiler + SH
FWP
Gambar 2.2. Exhaust System
Exhaust Steam yang keluar dari steam turbine akan mengalami drop tekanan sehingga
tekanan uap yang akan masuk kedalam condensate lebih kecil ( P = 0 Bar ) daripada tekanan
cooling water dalam condensate (P = 1 atm atau 1 Bar). Untuk dapat dikondensasi maka
harus digunakan vacuum pump untuk mengalirkan uap kedalam condensate. Karena cooling
water in digunakan untuk mendinginkan uap panas maka cooling water out yang dikeluarkan
akan bersifat panas. Oleh karena itu cooling water out dispray agar dapat didinginkan olah
cooling van.
34
Condensate harus selalu dalam keadaan baik (tidak kotor) karena apabila
condensate terganggu karena adanya kotoran dari cooling water uap yang seharusnya
didinginkan menjadi terganggu proses pendinginannya sehingga uap tetap bersifat
panas. Hal ini menyebabkan tekanan dalam condensate naik yang menyebabkan naiknya
tekanan vacum pump yang pada akhirnya menyebabkan turunnya performance dari
Boiler. Untuk mengatasi hal ini dapat dilakukan dengan mem-Blow Down sedikit
Cooling Water In. Dan untuk mencegah terjadinya korosi maka cooling water harus di
treatment, yaitu dengan menggunakan Injection Chemical yang terdiri dari :
1. NaOCl
2. Inhibitor
3. Phospat
4. H2SO45
5. Bioxid
Gambar :
Cooling Water Out
C.W.P
Blow Down
Gambar 2.3. Proses Cooling Water
35
2.9 Sistem Proteksi Untuk Over Speed pada Steam Turbin
Uap dari Boiler sebelum digunakan ke Steam Turbine terlebih dahulu uap
tersebut di panaskan kembali lewat superheater hingga mencapai superheated steam.
Pada saat sebelum tercapai superheated steam, uap dijebak dahulu hingga menjadi
superheated steam. Karena uap dijebak maka uap akan berkondensasi maka valve
kondensasi harus dibuka. Baru setelah menjadi superheated steam, uap dapat digunakan
untuk mengoperasikan steam turbine.
Untuk steam turbine di PPNS – ITS memiliki putaran maximum 4000 Rpm. Oleh
karena itu apabila putaran dari turbine melebihi 4000 Rpm maka propeller akan
menghancurkan casing. Untuk menghindari over speed maka digunakan sistem proteksi,
yaitu :
Dynamo
Tranduser
udara
Pan
Gambar 2.4. Sistem Proteksi Untuk Over Speed Pada Steam Turbine
36
Cara kerja system proteksi ini adalah ketika putaran uap di dynamo lebih tinggi
dari 4000 Rpm maka akan mengaktifkan solenoid. Kemudian solenoid membuka
menyebabkan udara (uap) masuk lalu secara pneumatic uap tersebut akan menekan
piston, sedangkan piston akan menekan valve uap yang ada pada saluran masuknya uap
ke turbine. Karena piston menekan valve yang ada pada swaluran masuknya uap ke
turbine maka valve tersebut menutup uap yang akan masuk kedalam turbine sehingga
putaran turbine turun.
37
2.10 Aplikasi Steam Turbine
Pada aplikasinya ada yang menggunakan steam turbine dengan menggunakan
regenerator untuk meningkatkan efisiensi dari penggunaan uap. System tersebut dapat
dilihat pada gambar di bawah :
Regenerator
\REHEATE
Turbine 1 (HP)
Turbin 2 (LP)
Super Heater
Condensato
Boiler + Economizer + Evaporator (Gambar 2. 5. Steam Turbine dengan Regenerator)
38
T
5
3
7
4
6
2
1
8
S
Gambar 2.6 T – S diagram Steam Turbine Dengan Regenerato
Keterangan :
1.
1, 2, 3 = air dipompa kedalam Economizer, Evaporator
2.
4
= Masuk Boiler
3,
5
= Masuk Super Heater
4.
6
= Masuk Turbine (1)
5.
7
= Masuk Regenerator
6.
8
= Masuk Turbine (2) + Condensator
39
Turbine (1) di – couple dengan turbine (2) dengan tujuan untuk memanfaatkan
efisiensi dari uap yang dihasilkan pada system tersebut. Dengan di – couplenya turnbine
1 dengan turbine 2 maka sedikit uap dari regenator dapat memutar turbine (2) lebih cepat
karena tercopulenya turbine 1 dengan turbine 2 yang mana turbine 1 membantu proses
berputarnya turbine 2. Karena turbine 1 langsung menerima superheated steam dai super
heater maka tenaga yang dimiliki / dihasilkan turbine 1 lebih besar daripada turbine 2
sehingga turbine 1 disebut juga dengan High Pressure Turbine, sedangkan turbine 2
disebut juga dengan Low Pressure Turbine.
Dengan mengabaikan perubahan energi kinetis dan potensial yang dapat terjadi
maka keluaran kerja persatuan masa yang dihasilkan turbin dapat dicari persamaan
sebagai berikut :
3.
Kerja Turbin
Ws
= h1 – h2s
Ws
= Keluaran kerja tuebin pada proses isentropis (Kw/Kg)
h1
= Entalpi uap masuk turbin (Kj/Kg)
h2s
= Entalpi uap keluar turbin (Kj/Kg)
Namun dalam praktek, proses yang terjadi pada turbin juga dipengaruhi adanya
gesekan yang terjadi yaitu ekspansi adiabatic tak dapat balik (irrevisible).
Keluaran kerja turbin dapat dicari dengan persamaan berikut ini :
W
= h1 – h 2
W
= Keluaran kerja turbin sebenarnya (Kw/Kg)
h1
= Entalpi uap masuk turbin (Kj/Kg)
h2
= Entalpi uap keluar turbin (Kj/Kg)
40
Perbandingan antara keluaran kerja turbin sebenarnya dengan keluaran kerja turbin
pada proses isentropis.
Et Isentropis = W / Ws
4.
Konsumsi uap (Kj/Kg)
SC = massa embun yang terkumpul (Kg) / waktu yang diperlukan (s)
5.
Pemasok nuap energi uap (KJ/Kg)
HS = Entalpi pada nozel x konsumsi uap
6.
Energi panas yang keluar dari turbin (KJ/s)
HE = Entalpi uap pada proses isentropis (KJ/s)
7.
Penurunan entalpi isentermis (KJ/s)
= pemasok energi panas – energi panas keluaran
= (HS – HE)
8.
Penurunan entalpi pada proses isentropis
= Pemasok energi panas – entalpi isentropic keluaran x konsumsi uap
= (HS – (entalpi isentropic keluaran X Sc)
9.
Kandungan embun (KJ/s)
HK = (laju aliran massa uap = 4,18 temperatur embun)
10.
Kandungan panas pada air pendingin (KJ/s)
HCW = (laju aliran masa air pendingin = 4,18 beda temperature air pendingin).
11.
Panas yang diserap pada pendingin lanjut (KJ/s)
= Panas keluaran turbine – panas didalam embunan.
41
HU = HE – HK
12.
Panas yang duberikan pada siklus rankine (KJ/s)
HR = Pemasok energi panas – panas didalam embunan
HR = HS – HK
Ef. Rel = (Effisiensi termal / Effisiensi Rankin) x 100%
13.
14.
Daya rem/brake power (Kw)
HP
= 2π x N x T
N
= Putaran Poros Turbin
T
= Torsi (nm)
Konsumsi uap spesifik/SSC (Kg/Kw)
SSC = Konsumsi Uap / Break power
15.
Effisiensi isentropic (%)
Ef.Ist = (penurunan entalpi sesungguhnya / penurunan entalpi isentropis) x 100%
16.
Effisiensi mekanis (%)
Ef.Mek = (break power / panas yang diberikan pada siklus rankin) x 100%
17.
Effisiensi termal (%)
Ef.Ter = (break power / panas yang diberikan pada siklus rankin) x 100%
18.
Effisiensi Rankin (%)
42
Ef.Rkn = (penurunan entalpi sesungguhnya / panas yang diberikan pada siklus rankin)
x 100%
19.
Efisiensi relative (%)
Ef. Rel = (Effisiensi termal / Effisiensi Rankin) x 100%
20.
Daya listrik yang dibangkitkan (Kw)
EL
=VxI
V
= Beda potensial generator (Volt)
I
= Arus Generator (ampere)
43
BAB III
METODELOGI PRAKTIKUM
3.1 Alat dan Bahan
Alat
Alat – alat yang digunakan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut :
1.
Paket Boiler
2.
Super Heater
3.
Steam Turbine
4.
Power Supply
5.
Compressor
6.
Pompa
7.
Condensator
8.
Steam Turbin
9.
Boiler
10. Super heater
11. Bahan bakar / solar
12. Water treatment
13. Air
14. Electric supply
15. Pompa
16. Compressor
17. Stop watch
18. Gelas ukur
19. Timba
44
Bahan
Bahan – bahan yang digunakan dalam praktikum ini adalah sebagai berikut :
1.
Air
2. Oli
3.Uap
3.2 RANGKAIAN PERCOBAAN /GAMBAR KERJA
Gambar 3.1 . Diagram Blok
3.3 Prosedur Kerja Steam Turbine
1. Nyalakan pompa colling water, periksalah air pendingin ( air pendingin harus sudah
bersirkulasi sebelum uap masuk pada instalasi / unit Steam Turbin ).
2.
Putar pada posisi ON eksternal electrical supply pada RCB ( residual current breaker
) pada box isolator switch pada panel disamping steam turbin.
3.
Start boiler
45
4.
Tutup katub IV ( steam inlet ) ke turbin dengan catatan bila katub terbuka maka uap
akan masuk ke instalasi pipa.
5.
Alirkan uap bertekanan 10 bar ke Super heater
6.
Buka katub bahan baker untuk Super heater. Tekanlah tombol ON untuk power Super
heater
7.
Burner akan menyala, tunggu beberapa saat, lihatlah pada alat control, apabila steam
outlet menunjukan angka 240 0C maka pemanasan uap pada super heater telah cukup
dan burner akan mati secara otomatis
8.
Putar panel switch pada posisi ON dan tekan tombol start ON untuk cooling tower
dan fan
9.
Bukalah katub pada system pendingin. Hubungkan compressor dengan membuka
valve yang ada pada ruangan Automatic Marine Diesel dan aturlah valve ( boldvalve)
pada tekanan kira – kira 6,5 bar sehingga solenoid di steam turbin akan menyala.
10.
Swich ON untuk steam turbin
11.
Putarlah kunci kontak pada posisi absorber, putar knob merah stop steam turbin maka
kecil hijau akan menyala
12.
Bulkalah katub steam turbin inlet perlahan – lahan
13.
Bukalah katub gland sealing V 13 dan V14
14.
Bila turbin telah hangat bukalah steam turbin
46
.3.4 DATA-DATA PERCOBAAN
Gambar 3.1. Log Sheet Turbin Uap
47
BAB IV
ANALISA DAN PEMBAHASAN
Lampiran 4 ( Log Sheet Turbin uap dan Perhitungan )
48
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Kesimpulan yang dapat kami ambil dari hasil penyusunan makalah ini adalah sebagai
berikut :
1. Dalam kehidupan sehari-hari turbin uap telah digunakan untuk melakukan suatu
pekerjaan khususnya dibidang industri.
2. Untuk menggunakan turbin uap dengan baik dan benar, maka kita harus mengetahui
cara kerja dari turbin uap tersebut, agar kesalahan yang mungkin terjadi bias
diminimalisir.
3. Turbin uap dapat diklasifikaasikan menjadi berbagai macam yaitu menurut prinsip
kerjanya, menurut penurunan tekanan dalam turbin dan menurut penurunan tekanan
uap.
4. Turbin uap harus digunakan sesuai dengan kegunaan turbin tersebut, dan tidak untuk
digunakan yang tidak sesuai penggunaannya.
49
DAFTAR PUSTAKA
https://www.academia.edu/9673044/kalorimeter
http://yogidwiprayogo.blogspot.co.id/2015/04/sop-standar-operasi-prosedur-mesin.html
https://dokumen.tips/documents/laporan-boiler-55b089e49da16.html
http://suparyani.blogspot.co.id/2014/05/tugasketel-uap-resumemesin-uap-tugas.html
G.Cusson Ltd. “Kalorimeter Instructioanal Manual Hand Book” England 1 December 1986,
2 march 1987.
Maridjo “Petunjuk Praktikum Mesin Konversi” Penerbit Pusat Pengembangan Pendidikan
Politeknik, Bandung 1995.
M.J. Djokosetyadjo “Ketel Uap” PT Pradnya Paramita, Jakarta 1999.
id.wikipedia.org/wiki/Mesin_uap
http://penjagahati-zone.blogspot.com/2011/05/prinsip-kerja-mesin-uap.html
http://fisikasmasmk.blogspot.com/2012/02/carakerja-mesin-uap.html
http://catatan-piper-comex.blogspot.com/2011/08/motor-bakar-vs-mesin-uap.
50