2.3 SUPERHEATER-Dextenryuki

download 2.3 SUPERHEATER-Dextenryuki

of 16

Transcript of 2.3 SUPERHEATER-Dextenryuki

Praktikum Sistem Optimasi & Audit Energi 342 08 003

PERCOBAAN 3 SUPERHEATER3.1 TUJUAN PERCOBAAN Setelah mempelajari dan melakukan percobaan superheater (pemanas lanjut) mahasiswa diharapkan dapat: a. b. c. lanjut). d. 3.2 Menentukanm efesiensi superheater (pamanas lanjut). Menjelaskan fungsi dan cara kerja superheater (pemanas lanjut). Melakukan pengukuran besaran yang diperlukan untuk

menentukan karakteristik superheater (pemanas lanjut). Menghitung neraca kalor proses didalam superheater (pemanas

TEORI DASAR Pada sistem pembangkit tenaga uap di butuhkan pemanas lanjut uap. Uap

3.2.1 Pengertian Superheater berasal dari ketel uap. Fungsi pemanas lanjut pada pemanasan ini yaitu meningkatkan kualitas uap yang dihasilkan ketel uap. Uap yang dihasilkan ketel uap masih berupa uap basah. Jika uap basah ini digunakan langsung untuk menggerakkan turbin, maka kurang menguntungkan. Selain sudu turbin uap akan cepat rusak, kerja yang dihasilkan juga tidak optimum. Dengan pemakaian pemanas lanjut, uap basah ketel uap turbin akan dikeringkan. Sehingga meningkatkan kualitas dan memberikan kerja pada turbin uap yang lebih baik. Pada percobaan ini digunakan pemanas lanjut Cusson P7632, untuk memanaskan uap sampai temperatur 235 oc. pemanas lanjut terisolasi dan terlindungi oleh baja enamel yang menyelubungi koil pemanas serta dilengkapi dengan pengaman. Gambar 3.1 dibawah memperlihatkan konstruksi suatu pemanas lanjut.

Superheater (Pemanas Lanjut)

-1-

Praktikum Sistem Optimasi & Audit Energi 342 08 003

K

a t u p

k e lu a r a

Gambar 3.1 Instalasi Pemanas Lanjut (Superheater) Keseimbangan energi pada proses pemanas lanjut dapat digambarkan sebagai berikut :

K

e

T

u r b in

U

a p

Energi yang dihasilkan

Energi untuk memanaskan uap

Energi yang hilang di lingkungan sekitar

Energi yang terbuang melaului gas buang

SEnergi ke uap pembakaran

u p e

Energi berupa gas kering

Gambar 3.2 Keseimbangan energi pemanas lanjut

K

e

D

r a in

Superheater (Pemanas Lanjut)

-2-

Praktikum Sistem Optimasi & Audit Energi 342 08 003

3.2.2 Rumus Energi uap kering yang terbentuk serta efisiensi pemanas lanjut dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut : 1. Energi Bahan Bakar Es = mfs Nbb Dimana : Es = kalor hasil proses bahan pembakaran bahan-bahan di pemanas (kW) Nbb = nilai kalor bahan bakar (kj/kg) mfs = massa bahan bakar (kg/det). Jumlah energi kalor yang dipergunakan untuk mengubah uap basah menjadi uap panas lanjut dapat ditentukan dengan persamaan berikut : Ests = mu ( hsh hu ) Diamana : Ests. . .

= kalor terpakai untuk menaikkan kualitas uap (kW)

mu = laju uap lewat panas (kg/s)hu hsh = entalpi uap masuk (kj/kg) = entalpi uap keluar (kj/kg).

2. Efisiensi Efisiensi pemanas lanjut adalah perbandingan antara kalor terpakai untuk mengubah uap basah menjadi uap panas lanjut, dengan kalor hasil proses pembakaran bahan bakar. Sehingga dapat dituliskan sebagai : dimana : sh s

= Ests / Es

= Efisiensi pemanas lanjut ( % ) = Kalor terpakai untuk mengubah uap basah menjadi uap panas lanjut (kj/det) = Kalor hasil proses pembakaran bahan bakar pemanas lanjut (kj/det)

Ests Esh

Efisiensi Pemanas Lanjut ( s )

Superheater (Pemanas Lanjut)

-3-

Praktikum Sistem Optimasi & Audit Energi 342 08 003

sh

= total energi masuk pemanas lanjut

energi yang diperoleh uap

Total energi = mb x nilai kalor bahan bakar = (kg/s) (kj/Kg) = (kj/s) Energi yang diterima uap dari pemanas lanjut = hp - (hu hfg) Tekanan absolut = tekanan meter + tekanan atmosfir Pabs = Pg + Patm dimana : Pg = tekanan pengukuran (bar) Patm = tekanan atmosfir (bar) 3.3 PENGUKURANG as buang m gb C p gb T gb

M asukan uap m u T u x

K e lu a r a n u a p m u T u x

Bahan bakar m bb

Gambar 3.3 Instalasi superheater (pemanas lanjut) Keterangan: mb mu mgb hu hs Cps Cpgb = massa bahan bakar (kg/jam) = massa uap masuk per kg bahan bakar = massa gas buang = enthalpy uap = enthalpy uap panas lanjut = panas spesifik uap pemanas lanjut = panas spesifik gas buang

Superheater (Pemanas Lanjut)

-4-

Praktikum Sistem Optimasi & Audit Energi 342 08 003

tgb ts tu 3.4

= tempratur gas buang = tempratur uap panas lanjut = tempratur uap sebelum pemans lanjut a. Meter tekanan b. Meter tempratur c. Laju aliran uap d. Laju aliran bahan bakar e. Laju aliran gas buang f. Exhaust gas analyzer

ALAT DAN BAHAN

3.5

LANGKAH PERCOBAAN 1. Mengaktifkan sumber kelistrikan. 2. Memeriksa volume bahan bakar pada tangki bahan bakar. 3. Membuka Katup Pemasok olitank. 4. Memastikan tekanan masukanuap pada 5 bar' 5. Mengatur keluaran temperatur uap pada kondisi kerja yang diiginkan (maksimal 2400C). 6, Mengatur coil over temperatur trip. 7. Membuka perlahan-lahan katup utama sehingga uap akan masuk ke dalam pemanas lanjut dan bersikulasi di dalam pemanas lanjut. Yang perlu diperhatikan disini tekanan masukan uap harus dijaga tekanannya. Setiap embunan yang terbentuk di dalam pemanas lanjut akan dikeluarkan secara otomatis melalui jebakan khusus. 8. Membuka katup oil supply 9. Menekan reset pushbutton untuk mulai pembakaran.

Menyalakan superheater (pemanas lanjut) :

Superheater (Pemanas Lanjut)

-5-

Praktikum Sistem Optimasi & Audit Energi 342 08 003

10. Jika temperatur uap keluar mendekati kondisi kerja yang diinginka (240"C) maka uap yang dihasilkan siap digunakan. 11. Jumlah aliran uap yang keluar dari pemanas lanjut sebaiknnya dijaga pada kondisi maksimal, meskipun kebutuhan uap pada turbin kecil ,sedangkan sisa kelebihan uap dikelularkan ke atmosfer. Mematikan superheater (pemanas lanjut) 1. Mematikan supplay listrik pemanas lanjut. 2. Menutup katup supply no.21 dan 223. Membiarkan uap tetap mengalir pada pemanas lanjut sampai temperatur masukan dan keluaran sama' Prosedur Pengujian 1. Menset pemanas sesuai kondisi uap yang dibutuhkan, menunggu sampai stabil. 2. Mencatat waktu pembebanannya, banyaknya bahan bakar tiap periode waktu tertentu. Mencatat juga parameter yang ditunjukkan pada alat ukur pemanas lanjut (dapat air yang tekondensasi pada turbin)' 3. Faktor uap (x) dapat dicari dengan menggunakan separating dan throtting kalorimeter. 4 Flue gas-gas buang dapat di amati dengan menggunakan orsat aparatur, Co2, CO, HC sehingga C psh dapat dihitung. 3.6 DATA HASIL PERCOBAAN Tabel 3.1 Data hasil Percobaan Pin Tin Waktu (dtk) 120 180 240 300 360 (bar) 8,5 8,6 8,6 8,6 8,6 (0C) C) 184 185 186 186 186 222 229 228 233 239 h (mmHg) 190 180 155 165 155

No 1 2 3 4 5

Vbb (ltr) 1,4 2,2 2,7 3,4 4,1

Tgb (C) 285 308 309 306 311

Superheater (Pemanas Lanjut)

-6-

Praktikum Sistem Optimasi & Audit Energi 342 08 003

Ket.: Patm = 716 mmHg = 1,01325 bar, LHVbb = 45389,1 kJ/kg, bb = 860 kg/m3, dan X = 0,87 . 3.7 ANALISA DATA PERCOBAAN

Analisa untuk data No. 1 Diketahui : Pin Pout Tin Tout hmmhg Patm = 8,5 Bar(g) = 8,5 Bar(g) = 184 oC = 222 oC = 190 mmhg = 716 mmHg = 1,01325 bar Vbb X t = 1,4 liter = 1,4.10-3 m3 = 0,87 = 120 sekon = 860 kg/m3= 285oC

LHVbb = 45389,1 kJ/kgbb

Tgb

1. Menghitung laju aliran massa bahan bakar (mbb) :m bb = Vbb bb t 1,4 10 3 = 860 = 0,01003 kg/s 120

2. Menghitung daya bahan bakar, (Ebb)Ebb

= mbb LHVbb = 0,01003 45389,1 = 455,25 kW

3. Menghitung entalpi uap : Entalpi uap masuk, (hin) : hin = hf + x.hfg hf dan hfg diperoleh dari tabel uap jenuh berdasarkan temperatur uap masuk Untuk tekanan uap masuk absolut, Pin(abs) = Pin + Patm = 8,5 + 1,01325 = 9,51325 bar Tin = 184 oC didapatkan : hf = 753,08 kJ/kg hfg = 2022,99 kJ/kg

Superheater (Pemanas Lanjut)

-7-

Praktikum Sistem Optimasi & Audit Energi 342 08 003

sehingga, hin = 753,08 + (0,87 2022,99) = 2513,08 kJ/kg Entalpi uap keluar, (hout) : Diperoleh dari tabel uap panas lanjut , berdasarkan tekanan uap masuk, P in (Proses superheater berlangsung dalam tekanan konstan, Pin = Pout) dan temperatur uap keluar, (Tout). Pout (g) = 8,5 bar Pout (abs) = 8,5+ 1,01325 = 9,51325 bar Tout (oC) = 222 oC Maka diperoleh : hout = 2878,78 kJ/kg 4. Menghitung laju aliran massa uap, msms = 7,562 hmmHg .

.

sat [kg / jam ] x

dimana : sat

=

1 , sat [m3 / kg ]

sat

diperoleh dari tabel A-4b = 0,234 m3/kg

Untuk Pin = 8,5 bar === Jadi, 1sat

sat

3 = 0,234 [m 3 / kg ] = 4,274 kg / m

Sehingga diperoleh :m s = 7,562 190 .

1 Jam 4,274 [ kg / jam ] = 0,064 kg / s 0,87 3600 s

5. Daya daya superheater, (Esh)Esh = ms . (hout-hin)

= 0,064 . (2878,78 2513,08) = 23,4 kW

Superheater (Pemanas Lanjut)

-8-

Praktikum Sistem Optimasi & Audit Energi 342 08 003.

6. Menghitung laju aliran massa gas buang, mgb :

AFR=

mud mbb.

.

, diasumsikan AFR = 16 dan mud mgb , sehingga diperoleh :

.

.

mgb = AFR mbb

.

.

= 16 0,01003 = 0,16 kg/s 7. Menghitung daya gas buang, Egb : Egb = mgb Cpgb (Tgb Tam), Cpgb diperoleh dari tabel sifat udara dengan cara interpolasi didapat untuk Tgb = 285 oC Cpgb = 1,0411 kJ/kgoC Egb = 0,16 1,0411.(285 30) = 42,48 kW 8. Menghitung daya yang hilang, Eloss : Eloss = Ebb (Esh + Egb) = 455,25 (22,31 + 42,48) = 390,46 kW 9. Menghitung % Kesetimbangan Energi dan Efisiensi superheater ( sh) : % E bb =.

% Energi bahan bakarE bb 455,25 100% = 100% = 100% E bb 455,25

% Esh = sh =

% Energi Superheaater =

sh

Esh 23,4 100% = 100% = 5,14% Ebb 455,25

Superheater (Pemanas Lanjut)

-9-

Praktikum Sistem Optimasi & Audit Energi 342 08 003

% E gb = E gb E bb

% Energi gas buang 100% = 42,48 100% = 9,33% 455,25

% E loss =

% Energi yang hilangE loss 390,46 100% = 100% = 85,77% E bb 455,25

Superheater (Pemanas Lanjut) - 10 -

Praktikum Sistem Optimasi & Audit Energi 342 08 003

Tabel Hasil Analisa Data Percobaan (bar)P1abs=P2abs Tabel 3.2 Hasil Analisa Data Percobaan LHV (kJ/kg) (kg/m3) ms (kg/hr) mbb (kg/s) Pin (kJ/s)Sh

Pout

hout

hfg

hin

X

hf

bb

9.013 9.013 7.013 7.013 7.513 860 45389, 1

0.007 2 0.006 5 0.008 6 0.009 7 0.010 3

325.29 292.76 390.35 439.14 468.42

742.8 7 742.8 7 697.4 3 697.4 3 709.6 1

2029.2 8 2029.2 8 2064.6 4 2064.6 4 2055.3 1

0.8 7

2508. 5 2508. 5 2493. 9 2493. 9 2497. 9

262 282 202 162 165

2901.5 3 2901.5 3 2910.7 4 2910.7 4 2908.6 4

28.60 1 8.79 30.78 4 10.5 23.39 2 5.99 18.76 4.27 18.82 5 4.02

Superheater (Pemanas Lanjut) - 11 -

Praktikum Sistem Optimasi & Audit Energi 342 08 003

3.8

GRAFIK

Gambar 3.4 Grafik superheater pada hubungan antara Ebb dengan mbb

Superheater (Pemanas Lanjut) - 12 -

Praktikum Sistem Optimasi & Audit Energi 342 08 003

Gambar 3.5 Grafik superheater pada hubungan antara Ebb dengan Esh

Gambar 3.6 Grafik superheater pada hubungan antara Ebb dengan Egb

Superheater (Pemanas Lanjut) - 13 -

Praktikum Sistem Optimasi & Audit Energi 342 08 003

Gambar 3.7 Grafik superheater pada hubungan antara Ebb dengan Eloss

Gambar 3.8 Grafik superheater pada hubungan antara Ebb dengan sh

Superheater (Pemanas Lanjut) - 14 -

Praktikum Sistem Optimasi & Audit Energi 342 08 003

3.9

KESIMPULAN 1. Superheater dapat meningkatkan kualitas uap yang berlangsung dalam proses tekanan konstan, ini dibuktikan pada entalpi uap yang dihasilkan (hout). 2. Energi yang terbesar diperoleh pada praktikum ini yaitu: 1. Ebb = 477,04 kW 2. Esh = 24,15 kW 3. Egb = 49,44 kW 4. Eloss = 403,45 kW 3. Massa bahan bakar yang terbesar diperoleh pada praktikum ini yaitu sebesar 0,01051 kg/s. 4. Efisiensi superheater ( ini yaitu sebesar 5,30 % 5. Dari tabel kesetimbangan energi diperoleh sebagian besar energish

) terbesar yang diperoleh pada praktikum

hilang bersama gas buang dan dalam proses pemanasan uap lanjut itu

Superheater (Pemanas Lanjut) - 15 -

Praktikum Sistem Optimasi & Audit Energi 342 08 003

sendiri. % energi gas buang yang terbesar diperoleh sebesar % Egb = 10,39 % dan % energi losses yang terbesar diperoleh sebesar % Eloss =85,77 %.

Superheater (Pemanas Lanjut) - 16 -