Ejector Tog Fix (Hal 7-10)

PraktikumMesinFluida& Thermal (EJECTOR RIG)

EJECTOR RIG

A. TUJUAN PERCOBAAN

Setelah mempelajari dan melakukan percobaan, mahasiswa diharapkan dapat :

Mengukur laju aliran uap (m¿

S ) dan laju aliran air (m¿

W ) yang mengalir.

Menyelidiki performance injektor sebagai heater dan feed water pump.

Mencari efisiensi injektor sebagai heater dan feed water pump.

B. DASAR TEORI

Unit injektor dapat memberikan dua fungsi. Inidapatberfungsi heater dan

feed water pump. Ketika difungsikan sebagai feed heater, energi yang

diberikan oleh uap tergantung kondensasinya yang diserap oleh air.

Efisiensi perpindahan yang diberikan :

Efisiensi= Energi yang diserap oleh airEnergi yang dilepas oleh uap

η fw=mw

¿

Cpw(T 3 − T 2)

m¿

s [ q hfg + Cps (T1 − T 3 )]x 100 %

dimana :

mw : massa aliran air per detik

ms : massa aliran uap per detik

Cp : koefisien panas spesifik air

hfg : entalphi evaporasi pada tekanan uap

q : fraksi kering uap

Ts : temperatur saturasi uap

T1 : temperatur yang disuplai injektor

T2 : temperatur yang diserap injektor


Pada waktu injektor bekerja sebagai pompa feed water aliran uap

mengalir ke nozzle konvergen yang menyebabkan perubahan dari energi

tekanan menjadi energi kecepatan. Kecepatan uap bertambah disertai dengan

perubahan tekanan.

Hal ini menyebabkan air di dalam lower tank keluar mengalirkan ke pipa

masukan air. Kondensasi uap mengalir ke nozzle dengan aliran air yang

selanjutnya mengurangi tekanan pada pipa masukan teratas dan aliran air

bertambah. Energi yang dilepaskan uap bebas mengalir ke injektor yang

digunakan untuk mengangkat air dari suction tank ke delivery tank.

Energi yang dilepaskan uap = Entalphi evaporasi + Entalphi liquid

= m¿

s [q h fg + Cps (T 1 − T 3 )]dimana :

ms : massa aliran uap selama pengetesan

Cp : kapasitas panas spesifik air

q : fraksi kering uap

Ts : temperatur saturasi uap

T2 : temperatur delivery air

Kerja angkat air= Gaya x Jarak

= mwx g x H

dimana :

H(tinggi angkat) = tekanan angkat + suction head

1 Bar = 10,2 mhead

sehingga :

Efisiensi=

Kerja yangdilakukanEnergi yang disuplai

=

mw⋅g⋅H

m¿

s [q h fg + Cp s (T 1− T3 )]x 100 %


C. GAMBAR INSTALASI PENGUJIAN


D. PROSEDUR PERCOBAAN

1. Menjalankan boiler untuk menghasilkan uap ke injektor.

2.Mengukurfraksi uap yang didapatkan dengan alat ukur separating dan

throttling kalorimeter.

3.Menutup katup V3 pada tangki S1, dan membuka katup uap pengering V4

diatas tangki S2.

4.Membuka katup V5 dan mengisi tangki S1 dengan air dariair utama.

5.Membuka katup V2 pada tangki delivery dimana tangki dari injektor ke

tangki S2, dan menutup katup V1 ke injektor.

6.Membuka katup Vs dan mengatur suplai uap ke injektor sampai air

tampak mengalir pada injektor (air tangki suction) dan dilepaskan ke

delivery tank S2.

7.Membiarkan kondisi stabil dan kemudian menjaga level air pada tangki S1

pada level konstan dengan membuka dan mengatur katup suplai air V5.

8.Mengukur dan mencatat :

Suction air : flow rate, tekanan, dan temperatur.

Delivery air : penunjukan level pada S2, tekanan, dan temperatur.

9.Melakukanpengujian sampai tangki S2 mendekati penuh atau hampir

penuh, kemudian mengukur dan mencatatsemua tekanan dan temperatur

yang terbaca pada alat ukur dan level terakhir pada tangki S2. Stop watch

dihentikan.

10.mengatur katup V1 dan V2untuk mencapai berbagai vakum dan tekanan

balik yang diinginkan. Selanjutnya menyetel perbedaan kondisi

operasinya, hasil pengujian yang berbeda dapat ditentukan dan efisiensi

daerah kerja kondisi tersebut dapat pula diperoleh.

11.Membuka katup V3 dan menutup katup V4 dan V5, air dapat bersirkulasi

antara tangki S1 dan S2 yang akan menyebabkantemperatur mengalami

kenaikan dan dapat diukur perbedaan temperaturnya.


E. DATA HASIL PERCOBAAN

Tabel 1. Data HasilPercobaan

No.

TANK I TANK IIInjector

Steam Inlet

Injector

Suction

Injector

DeliveryWaktu

t

[s]Hs1

[m]

Hs2

[m]

Hd1

[m]

Hd2

[m]

P1

[bar]

T1

[°C]

P2

[bar]

T2

[°C]

P3

[bar]

T3

[°C]

1. 0,35 0,25 0,133 0,235 4 72 -0,3 26 0 34 27,4

2. 0,35 0,25 0,20 0,302 3,5 71 -0,3 31 0 39 28,20

3. 0,35 0,25 0,235 0,338 3 69 -0,3 33 0 42 30,5

4. 0,35 0,25 0,243 0,347 2,5 67 -0,2 37 0 45 37,75

5. 0,35 0,25 0,246 0,348 2 65 -0,19 38 0 48 41,53

6. 0,35 0,25 0,247 0,349 1,5 62 -0,1 42 0 50 44,07

7. 0,35 0,25 0,252 0,358 1 60 -0,1 45 0 52 65

Catatan : 0

- Kapasitas tangki = 958 ml/cm

- Suction lift = 750 mm = 0,75 m

- g = 9,81 m/s2


F. ANALISA DATA

Dari data praktikum, saya mengambil sample No. 6 pada tabel hasil

percobaan

Diketahui :

Steam pressure, P1 = 1.4 Bar

Duration of test, t = 44.07 det

Steam temperature, T1 = 62C

Initial suction tank level, HS1 = 35 cm = 0,35 m

Final suction tank level, HS2 = 25 cm = 0,25 m

Initial delivery tank level, Hd1 = 24 cm= 0,24 m

Final delivery tank level, Hd2 = 34 cm = 0,34 m

Suction water pressure, P2 = - 0,1 Bar

Suction water temperature, T2 = 42C

Delivery water pressure, P3 = 0 Bar

Delivery water temperature T3 = 50C

Kapasitas tangki, tc = 958 ml/cm

Suction lift, Sl = 750 mm = 0,75 m

Percepatan gravitasi bumi, g = 9,81 m/det2

Ditanyakan :

a) Massa aliran uap, ms ?

b) Massa aliran air, mw ?

c) Head total, H ?

d) Efisiensi ejektor sebagai feed water heater, fwh ?

e) Efisiensi ejektor sebagai pompa, p ?


Penyelesaian :

a) Massa aliran uap,

m¿

S

m¿

S = Vs . / t

dimana :

Vs = 958 (Hd2 – Hd1) - (Hs1 – Hs2)

= 958 {(0,348–0,247) - (0,35 – 0,25)}

= 0,958 L

= 0,958 x 10-3 m3

Dengan T3 = 50oC maka = 988,00 kg/m3, sehingga diperoleh :

m¿

S =

0,958 . 10 -3 x 988,0044,07 = 0,0214 kg/s

b) Massa laju aliran air,

m¿

W

Dengan T2 = 42oC maka = 991,37 kg/m3, sehingga diperoleh :

m¿

w

= Vw . / t

dimana :

VW = 958 ( Hs1 – Hs2 )

= 958 (0,35 – 0,25)

= 95,8 L

= 95,8 x 10-3 m3

m¿

w =

95,8 . 10 -3 x 991,3744,07 = 2.15 kg/s


c) Main Head (H)

H = pressure head + suction lift

Dimana :

Pabsolut = Pgauge + Patm

= 1 + 1,5

= 2,5 bar

Karena 1 bar = 10,2 mHead

Sehingga :

H = 10,2 . (2,5) + 0,75 = 26,25 m

d) Efisiensi injektor sebagai feed water heater, fw :

η fw=mw

¿

Cpw(T 3 − T 2)

m¿

s [ q hfg + Cps (T1 − T 3 )]x 100 %

Dari percobaan kalorimeter pada saat pengujian diperoleh fraksi kekeringan

(q) = 0,8 (diasumsikan sama dengan hasil pada penyaringan kalorimeter).

Dari tabel uapjenuh dengan Pabs = 1,5 bar diperoleh hfg = 2226,5 Kj/kgoC ,

Ts= 111,4 oC, Cps = 4,18238 Kj/kgoC dan Cpw = 4,1835 Kj/kgoC.

Jadi,

fw

=mw

¿

Cpw (T3 − T 2 )

m¿

s [q h fg + Cp s (Ts − T 3) ]x 100 %


fw

=2,15 x 4,1835 (50−42)0 , 0214×[ 0,8 x 2226 , 5 + 4 ,18238 (111, 4 − 50 )]

x 100 %

= 53 ,96715243 ,58453

x 100 %= 22,15 %

e) Efisiensi injektor sebagai pompa,p :

p

=mw⋅g⋅H

m¿

s [q h fg + Cp s (Ts − T 3) ]x 100 %

= 2 . 15 x 9 , 81 x 26 ,250 , 0214×[ 0,8 x 2226 .5 + 4 ,1836 (111 ,4 − 50) ]

x 100 %

= 0 ,56137725243 ,58453

x 100 %

= 0,23 %

G. TABEL HASIL ANALISA DATA

Tabel 2.HasilAnalisa Data

N

o.P1 T1 VS VW H fw p

[bar] [°C] [x10-3 m3] [ kg/s] [x10-3 m3] [kg/s] [m] [%] [%]

1

2

3

4

5

6 1,5 62 0,958 0,0214 95,8 2.15 26,25 22,15 0,23

m¿

w m¿

w


7


H. GRAFIK

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

0.02

0.04

0.06

0.08

0.1

0.12

0.14

0.16

0.18

0.2

P (bar)

ms (

kg/s

)

Grafik 1. Hubungan antara Tekanan (Bar) dan Massa Aliran Uap (Kg/s)

Pada Grafik 1. Kita dapat melihat bahwa massa aliran uap (m¿

S )

memiliki nilai yang cenderung tidak konstan (berubah) ini dipengaruhi oleh

beberapa faktor yaitu volume uap (Vs), temperature injector delivery (T3)

dan waktu (t).


0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

P (Bar)

mw

(kg/

s)

Grafik 2. Hubungan antara Tekanan (Bar) dan Massa Aliran Air (Kg/s)

Pada Grafik 2. Kita dapat melihat bahwa nilai massa aliran air (m¿

w )

berbanding lurus dengan nilai tekanan (P) yaitu semakin besar nilai massa

aliran air (m¿

w ) maka semakin besarpula nilai tekanan (P) begitu juga

sebaliknya.


0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

20

40

60

80

100

120

P (bar)

fw

(%)

Grafik 3. Hubungan antara Tekanan (Bar) dan Efisiensi Feed Water Heater (%)

Pada Grafik 3. Kita dapat melihat bahwa efisiensi () memiliki nilai

yang cenderung tidak konstan (berubah) ini dipengaruhi oleh beberapa

faktor yaitu Tekanan absolute (Pabs), Massa aliran uap dan air, Cp uap dan

air.


0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

P (bar)

p (%

)

Grafik 4. Hubungan antara Tekanan (Bar) dan Efisiensi pompa (%)

Pada Grafik 4. Kita dapat melihat bahwa efisiensi pompa (p)memiliki

nilai yang cenderung tidak konstan (berubah) ini dipengaruhi oleh beberapa

faktor yaitu Tekanan absolute (Pabs), Massa aliran uap dan air, Cp uap dan

air, serta Head (H).

I. KESIMPULAN

Setelah melakukan praktikum dan menganalisa data dengan sampel no.7,

maka kita dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut:

1. Nilai massa aliran air lebih tinggi dibandingkan dengan nilai massa aliran

uap, yaitu untuk massa aliran air sebesar 3,381 kg/s dan massa aliran uap

sebesar 0,067 kg/s.

2. Dengan melihat tabel hasil analisa data kita dapat melihat bahwa pada

percobaan ke-5 nilai-nilai mulai mengalami kestabilan.


3. Nilai efisiensi feed water heater (fw) lebih tinggi dibandingkan dengan nilai

efisiensi (p), yaitu untuk efisiensi feed water heater sebesar 78,4 % dan

massa aliran uap sebesar 1,073 %

Ejector Tog Fix (Hal 7-10)

Documents

Transcript of Ejector Tog Fix (Hal 7-10)