PERANCANGAN BOILER PIPA API HORISONTAL

BERBAHAN BAKAR CAIR UNTUK INDUSTRI TAHU

BERKAPASITAS UAP 62 KG/JAM

Skripsi

BIDANG PERANCANGAN

Diajukan kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Persyaratan Akademik Dalam Menyelesaikan

Progam Sarjana Teknik (S1)

Oleh :

Eggy Satriya Pratama

201310120311089

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2018

ii

iv

vi

ix

KATA PENGANTAR

Puji syukur kita panjatkan kepada Allah SWT karena Rahmat dan

KaruniaNya-lah Penulis dapat menyelesaikan penulisan tugas akhir ini tepat pada

waktunya dengan judul “Perancangan Boiler Pipa Api Horisontal Berbahan

Bakar Cair Untuk Industri Tahu Berkapasitas Uap 62 Kg/jam”.

Tugas akhir ini disusun untuk memenuhi salah satu persyaratan untuk

memenuhi persyaratan akademik Program Sarjana Teknik (S1) Universitas

Muhammadiyah Malang.

Selama mengikuti pendidikan S1 Teknik Mesin sampai dengan proses

penyelesaian Tugas Akhir, berbagai pihak telah memberikan fasilitas, membantu,

membina dan membimbing penulis untuk itu khususnya kepada :

1. Allah SWT, karena atas izin dan kehendak-Nya, tugas akhir ini dapat

terselesaikan.

2. Bapak dan Ibu beserta keluarga selaku mendorong semangat dalam

pencapaian tugas akhir ini.

3. Bapak Ir. Achmad Fauzan HS, MT dan Ir.Sudarman, MT selaku dosen

pembimbing tugas akhir ini, yang telah membimbing sampai tugas akhir ini

selesai.

4. Bapak Murjito, ST., MT selaku Ketua Jurusan Teknik Mesin yang telah

mengarahkan pencapaian tugas akhir ini.

5. Teman – teman dari semua kalangan yang telah membantu dalam

menyelesaikan tugas akhir ini.

6. Keluarga Besar Teknik Mesin Angkatan 2013, Khususnya Keluarga Mesin

B 2013 Tercinta, Terholer, Teraneh, Terkompak (Segitu saja, Banyak jika

disebutkan semuanya).

7. Para Perempuan (Dayang-Dayang) yang sempat datang dan pergi pada

waktu pengerjaan skripsi ini, Terima Kasih atas motivasi dan pemberian

pengalamnnya.

Penulis menyadari, Tugas Akhir ini masih banyak kelemahan dan

kekurangan. Karena itu kritik dan saran yang membangun akan diterima

dengan senang hati, mudah – mudahan keberadaan Tugas Akhir ini dapat

bermanfaat dan menambah wawasan kita.

Penulis

x

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL...................................................................................... I

POSTER...................................................................................................... Ii

LEMBAR PENGESAHAN........................................................................ Iii

LEMBAR ASISTENSI............................................................................... Iv

LEMBAR SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT........................ Vi

ABSTRAK INDONESIA........................................................................... Vii

ABSTRAK INGGRIS................................................................................. Viii

KATA PENGANTAR................................................................................ Ix

DAFTAR ISI.............................................................................................. X

DAFTAR TABEL....................................................................................... Xiv

DAFTAR GAMBAR.................................................................................. Xv

BAB I : PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang........................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah...................................................................... 2

1.3 Batasan Masalah......................................................................... 3

1.4 Tujuan......................................................................................... 3

BAB II : TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Boiler.......................................................................................... 4

2.2 Uap Atau Steam.......................................................................... 5

2.3 Pemanasan Sistem Uap Pada Produksi Tahu............................. 5

2.4 Bahan Bakar Cair....................................................................... 6

2.4.1 Minyak Pirolisis Plastik.................................................... 7

2.5 Instrumen Boiler Penunjang Perancangan................................. 8

2.6 Klasifikasi Ketel Uap................................................................. 12

.

2.6.1 Dilihat dari Zat Yang Mengalir di Dalam Pipanya.......... 13

2.6.2 Dilihat dari Letak Dapur (Furnace Position)………… 19

2.6.3 Dilihat dari Porosnya Tutup Drum (Shell)........................ 20

2.6.4 Dilihat dari Bentuk dan Letak Pipa................................... 20

2.6.5 Dilihat dari Peredaran Air Ketel (water circulation)........ 21

2.7 Ketel Schots dan Ketel Schots Kembar...................................... 22

2.8 Neraca Kalor............................................................................... 24

2.9 Daya Guna (Efisiensi) Ketel....................................................... 25

2.10 Nilai dan Kemampuan Kerja Ketel Daya Kuda Ketel............. 27

2.11 Perhitungan Mengenai Kekuatan Dinding Ketel...................... 29

2.11.1 Drum Ketel atau Tangki Ketel………………………... 29

2.11.2 Tebal Pipa-Pipa Penguap dan Pipa-Pipa pemanas

lanjut..............................................................................

33

2.11.3 Header............................................................................ 33

2.11.4 Sambungan-Sambungan Keling Pada Drum ketel......... 35

2.11.5 Sambungan-Sambungan Las pada Ketel Uap................ 35

BAB III : METODOLOGI PERANCANGAN

3.1 Metode Desain Pahl and Beitz................................................... 37

3.2 Diagram Alir Proses Perancangan.............................................. 39

BAB IV : PERHITUNGAN dan PEMBAHASAN

4.1 Perhitungan Panas...................................................................... 41

4.1.1 Kebutuhan Uap Ketel Untuk Memasak Bubur Kedelai.... 41

4.1.2 Kapasitas Ketel................................................................. 42

4.1.3 Kebutuhan Kalor............................................................... 42

4.1.4 Kebutuhan Supply Air...................................................... 43

xii

4.1.5 Kebutuhan Bahan Bakar................................................... 43

4.1.6 Luas Bidang Pemanas....................................................... 45

4.2 Kontruksi Boiler......................................................................... 47

4.2.1 Perencanaan Ukuran Boiler.............................................. 47

4.2.2 Perhitungan Massa Air Pada Boiler.................................. 58

4.2.3 Tekanan Air...................................................................... 60

4.3 Pipa Saluran Peralatan Pengaman (Appendages)....................... 62

4.4 Tegangan Pada Landasan Ketel dan Kekuatan Screw............... 66

4.4.1 Perhitungan Tegangan Pada Landasan Ketel................... 66

4.4.2 Perhitungan Kekuatan Screw pada Penahan Pintu Ketel. 70

4.5 Efisiensi Ketel............................................................................. 72

BAB V : KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan................................................................................. 75

5.2 Saran........................................................................................... 76

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN :

Curriculum Vitae

Gambar Desain

Naskah Publikasi

Makalah Presentasi

xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Komposisi Penyusun Bahan Bakar Cair....................................... 44

.

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Pressure Gauge......................................................................... 8

Gambar 2.2 Thermometer............................................................................ 9

Gambar 2.3 Water Level Gauge.................................................................. 10

Gambar 2.4 Safety Valve............................................................................. 10

Gambar 2.5 Blowdown Valve...................................................................... 11

Gambar 2.6 Burner Bahan Bakar Cair......................................................... 12

Gambar 2.7 Ketel Lancashire....................................................................... 13

Gambar 2.8 Ketel Schots............................................................................. 13

Gambar 2.9 Ketel Kombinasi....................................................................... 14

Gambar 2.10 Ketel Lokomotif...................................................................... 14

Gambar 2.11 Ketel Cochran.......................................................................... 14

Gambar 2.12 Ketel Seksi.............................................................................. 15

Gambar 2.13 Ketel Yarrow........................................................................... 15

Gambar 2.14 Ketel-D.................................................................................... 16

Gambar 2.15 Ketel Pancaran........................................................................ 16

Gambar 2.16 Reaktor Nuklir......................................................................... 17

Gambar 2.17 Ketel Sulzer............................................................................. 17

Gambar 2.18 Ketel Loffler............................................................................ 18

Gambar 2.19 Ketel Velox............................................................................. 18

Gambar 2.20 Ketel Merkuri.......................................................................... 19

Gambar 2.21 Ketel Pembakaran Dalam....................................................... 19

Gambar 2.22 Ketel Pembakaran Luar........................................................... 19

Gambar 2.23 Ketel Tegak............................................................................. 20

Gambar 2.24 Ketel Mendatar........................................................................ 20

Gambar 2.25 Ketel Pipa Lurus...................................................................... 20

Gambar 2.26 Ketel Pipa Miring.................................................................... 21

Gambar 2.27 Ketel Peredaran....................................................................... 21

Gambar 2.28 Ketel Schots............................................................................ 24

Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Menurut Pahl And Beitz...................... 38

Gambar 4.1 Badan Boiler yang direncanakan.............................................. 49

Gambar 4.2 Lorong Pipa Api yang Direncanakan ....................................... 52

Gambar 4.3 Pipa Api yang Direncanakan .................................................... 54

xvi

Gambar 4.4 Tubesheet yang Direncanakan ................................................. 57

Gambar 4.5 Bentuk Appendages yang Direncanakan ................................. 63

Gambar 4.6 Panjang Badan Ketel ................................................................ 67

Gambar 4.7 Bentuk Sederhana Perhitngan Gaya ........................................ 67

Gambar 4.8 Bentuk Landasan Yang Akan Dirancang ................................. 68

Gambar 4.9 Bentuk Sederhana Landasan Ketel ........................................... 68

Gambar 4.10 Bentuk Lempengan Plat dari Landasan Ketel ........................ 68

Gambar 4.11 Penahan Tutup Ketel Pipa Api ............................................... 70

.

DAFTAR PUSTAKA

Dharma, Untung S. (2015). Analisa Karakteristik Minyak Plastik Hasil Dua Kali

Proses Pirolisis , Jurnal, TURBO ISSN 2301-6663 Vol.4 No.1.

Djokosetyardjo,M.J. (2003). Ketel Uap , Jakarta : PT Pradnya Paramita.

Hakim, Legisnal. (2015). Rancang Bangun Ketel Uap Mini Dengan Pendekatan

Standar SNI Berbahan Bakar Cangkang Sawit Untuk Kebutuhan Pabrik Tahu

Kapasitas 200 Kg Kedelai/Hari , Jurnal, JURNAL APTEK Vol.7 No.1.

Muin, Syamsir A. (1988). Pesawat-Pesawat Konversi Energi I (Ketel Uap).Jakarta

: Rajawali Pers.

Nugroho, Aditio Primayudi A. (2015). Analisa Kehilangan Energi Pada Fire Tube

Boiler Kapasitas 10 Ton , Jurnal, JTM Vol.4 No.2.

Rusnoto (2008). Perencanaan Ketel Uap Tekanan 6 Atm Dengan Bahan Bakar

Kayu Untuk Industri Sederhana , Jurnal ISJD LIPI vol 4.

Shigley, Joseph E. Mitchell, Larry D. Harahap, Gandhi. (1984). Perencanaan

Teknik mesin Edisi Keempat Jilid I.Jakarta : Erlangga.