PERCOBAAN

KALORIMETER

I. TUJUAN

Dalam praktikum ini, mahasiswa diharapkan dapat mengetahui kualitas

boiler melalui percobaan-percobaan terhadap efisiensinya

II. DASAR TEORI

2.1 Pengertian

Kombinasi pemisah dan penyeretan kalorimeter digunakan untuk

menetukan kualitas uap (tingkat kekeringan uap). Pemisah kalorimeter merupakan

alat untuk memisahkan kandungan air dan uap melalui proses mekanis.

Proses mekanis tersebut adalah sebagai berikut :

Uap basah yang masih mengandung air dilewatkan pada pemisah calorimeter

(separator), karena kerapatan air lebih besar dari uap, maka air akan cenderung

terlempar dari uap. Air ini dikumpulkan dan jumlahnya dapat diukur.

Sedang uap yang relative tidak mengandung air akan dialirkan ke throttling

calorimeter, sehingga tekanannya turun. Tekanan setelah throttling menjadi

sedikit dibawah temperature atmosfer, ini menyebabkan uap menjadi kering.

Dengan pengukuran temperature dan tekanan akhir uap, maka tingkat

kekeringan uap dapat dihitung. Karena jenis kalorimeter tersebut mempunyai

keterbatasan. Maka digunakan kombinasi pemisah dan throttling calorimeter.

A. Dryness fraction ( kualitas uap )

Dryness fraction dari uap didefinisikan sebagai jumlah uap kering yang

terdapat didalam campuran uap basah.

Dryness Fraction =

B. Sparating Kalorimeter

PPNS - ITS | Tugas Marine External Combustion Engine 1

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.

Jika :

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,

Maka :

Xs =

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 = Enthalpi dari uap dengan tekanan P2, (kJ/kg)

cp = Panas spesifik pada tekanan kostan, (kJj/kg.K)

t2 = Suhu uap pada trottling kalorimeter, (C)

ts2 = Suhu uap jenuh pada tekanan P2, (C)

D. Kombinasi Sparating dan trottling

PPNS - ITS | Tugas Marine External Combustion Engine 2

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

III. LANGKAH KERJA

1. Menghidupkan boiler sampai tekanan 10 bar.

2. Menutup katup-katup yang ke arah steam engine, super heater, dan

steam turbin.

3. Menutup katup drain yang ada di calorimeter.

4. menghidupkan air pendingin

5. Mengalirkan uap ke calorimeter dengan cara membuka main steam valve

yang ada di boiler.

6. Membuka katup main steam valve yang ada di calorimeter.Maka uap

akan mengalir ke kalorimeter

7. Melakukan percobaan - percobaan sesuai dengan data yang ada pada

table percobaan.

8. Melakukan percoban setiap 5 menit sekali

9. Menganalisa dan mencatat data hasil percobaan kemudian

menghitungnya.

PPNS - ITS | Tugas Marine External Combustion Engine 3

IV. RANGKAIAN PERCOBAAN / GAMBAR KERJA

10

Nama – nama bagian rangkaian diatas :

1. Meter Tekanan

2. Main Steam Valve

3. Sensor alat ukur suhu

4. Gelas Ukur

5. Meter Temperatur

6. Saluran ke Throttling

7. Alat ukur beda ketinggian air raksa

8. Throttling Chamber

9. Condenser

10. Separator

V. DATA PERCOBAAN

No. Pengamatan 1 2 3 4Rata-rata

1 Tekanan uap dalam pipa utama (bar) (P1) 7,8 8,7 8,2 7,9 8,152 Tekanan uap setelah throttling (mmhg) (P2)          

3 Temperatur uap masuk (○C) (T1) 180 186 184 181.00 182,75

4 Tempetatur uap setelah throttling (○C) (T2) 107 107 107 107.00 107,005 Jumlah air kondensat setelah throttling 300 290 260 210.00 265,006 Jumlah air yang dipisahkan pada separator (ml) (Ws) 170 60 40 40.00 77,57 Tekanan atmosfir (bar) 1 1 1 1.00 1,00

8 Temperatur atmosfir (○C) 33 33 34 33.00 33,25 9 Perbedaan air pada manometer Hg 0,2 0,2 0,2 0,2 0,2

PPNS - ITS | Tugas Marine External Combustion Engine 4

W. PERHITUNGAN DATA PERCOBAAN

1. Separating Kalorimeter

wt = 265ml ws = 77,5 ml

χs = =

= 0,77

2. Penyeratan Kalorimeter

tekanan uap masuk ( P1 )

= 8,15 + 1

= 9,15 bar

Interpolasi

o P hf

9 742,83 hf = 742,83 + ( 762,81-742,83 )

9,15 ? = 742,83 + 2,997

10 762,81 = 745,827 kJ/kg

o P hfg

9 2031,1 hfg = 2031,1 + ( 2015,3 – 2031,1)

9,15 ? = 2406,02 – 2,37

10 2015,3 = 2028,73 kJ/kg

tekanan uap setelah throttling ( P2 )

= P1 – 1

= 8,15 – 1

= 7,15 bar

o P hfg

PPNS - ITS | Tugas Marine External Combustion Engine 5

7 2763,5 hfg = 2763,5 + ( 2769,1 – 2763,5)

7,15 ? = 2763,5 + 0,84

8 2769,1 = 2764,34 kJ/kg

ts2 pada P = 7,15 bar

o P ts

7 165 Ts2 = 165 + ( 170,4 – 165)

7,15 ? = 165 + 0,81

8 170,4 = 165,81 kJ/kg

3. χt =

=

= 0,940

4. Fraksi uap kombinasi ( X )

Χ = χ t . χ s . 100 % = ( 0,940 . 0,77 ) = 72,38 %

VI. PEMBAHASAN

Uap bertekanan disuplai dari boiler ke kalorimeter kemudian diukur. Pada

kalorimeter terdapat separator untuk menampung uap basah dan throtling untuk

menampung uap kering. Dimana pada keduanya dipasang sensor temperatur yang

kemudian di interlock dengan temperature meter untuk mengetahui suhunya. Pada

throtling terdapat sistem air pendingin (cooling) yang berguna untuk

mengkondensasikan uap. Kemudian pengukuran dimulai dengan membuka valve

dari main steam valve yang ada di kalorimeter selama 5 menit. Kemudian suhu

dari uap yang masuk ke separator dan uap yang masuk ke throtling dicatat. Selain

itu tekanan uap pada pipa utama juga dicatat. Setelah 5 menit uap di supply ke

PPNS - ITS | Tugas Marine External Combustion Engine 6

kalorimeter, valve ditutup dan ditunggu sampai tekanan uap mencapai 0 bar atau

mendekati 0 bar. Ini untuk memberikan waktu kepada uap untuk berkondensasi

sehingga dapat diukur jumlah air condensatnya. Setelah mecapai 0 bar, valve

untuk mengalirkan air kondensasi dari separator dibuka dan kemudian air

kondensasinya ditampung dan diukur. Selain itu air kondensasi yang berasal dari

throtling juga diukur. Ternyata jumlah air condensat dari separator lebih sedikit

dibandingkan air condensate pada throtling. Ini dikarenakan pada throtling

menggunakan sistem cooling water untuk mempercepat kondensasi dari uap yang

masuk sehingga jumlah air condensate nya lebih banyak.

VII. KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa kualitas

uap dari boiler adalah 72,38 % yang artinya dalam uap basah terdapat 72,38% uap

kering dan 27,62 % air.

VI. DAFTAR PUSTAKA

G.Cusson Ltd. “Kalorimeter Instructioanal Manual Hand Book” England 1

December 1986, 2 march 1987.

M.J. Djokosetyadjo “Ketel Uap” PT Pradnya Paramita, Jakarta 1999

Maridjo “Petunjuk Praktikum Mesin Konversi” Penerbit Pusat

Pengembangan Pendidikan Politeknik, Bandung, 1995.

PPNS - ITS | Tugas Marine External Combustion Engine 7