Heat Transfer Equipment - Christian Samuel BS & Satriya Dwi Permana (052-029)
TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
-
Upload
dery-biyantoro -
Category
Documents
-
view
224 -
download
0
Transcript of TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
1/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia sebagai suatu negara yang berkembang memiliki banyak kebutuhan
dalam berbagai sektor. Kebutuhan ini harus didukung oleh kemajuan industri yang
diharapkan dapat memenuhi kebutuhan tersebut bahkan sehingga akan mengurangi
tingginya nilai impor barang secara signifikan. Perindustrian di Indonesia sudah mulai
maju dan berkembang sesuai dengan tuntutan zaman. Industri baja merupakan salah satu
industri yang memiliki peranan penting dalam kemajuan teknologi dan industri lain,
dikarenakan industri ini memasok bahan baku yang dapat diolah menjadi berbagai macam
hasil yang sangat beragam dan dibutuhkan dalam proses industri yang lain. Besi dan baja
merupakan logam yang paling banyak digunakan dan memegang peranan yang teramat
penting dalam kehidupan manusia sehari hari.
Pabrik Cold Rolling Mill P!. Krakatau "teel memproduksi baja lembaran
dingin sebagai bahan baku untuk otomotif, atap rumah, produk berkaleng, peralatan
rumah tangga, dan sebagainya. Bahan baku pembuatan baja lembaran dingin yaitu baja
lembaran panas yang dihasilkan oleh pabrik Hot Strip Mill . Bahan baku berupa baja
lembaran panas disimpan di #1 sebelum diproses lebih lanjut sehingga pada proses
penyimpanan ini timbul karat atau scale pada permukaan strip.
Penghilangan karat ini dilakukan pada unit Continuous Pickling Line $%PL& dimana
terjadi proses pencucian logam menggunanakan senya'a (%l. )ari unit %PL ini
dihasilkan limbah berupa larutan besi klorida sebagai hasil pencucian strip menggunakan
(%l. Larutan besi klorida ini selanjutnya disebut Waste Pickle Liquor $*PL&, proses
pelepasan scale ini dilakukan secara terus menerus dalam Pickling Tank sehingga
diperlukan suplai (%l yang terus menerus ke dalam Pickling Tank .
+ntuk menjaga kontinuitas dari proses pickling ini maka diperlukan unit operasi yang
dapat mengembalikan (%l agar bisa digunakan kembali, unit operasi ini dinamakan Acid
Regeneration Plant $-P&. Larutan hasil daur ulang atau yang biasa disebut regenerated
acid mempunyai konsentrasi 1/ 10/ grl dan dipakai kembali untuk mencuci baja
lembaran dengan konsentrasi standar yang dapat dikendalikan melalui penambahan air
1Khiftefa Hana Estikasari (11/319849/TK/38928)
Jurusan Teknik Kimia Universitas Ga!ah "aa
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
2/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
pada tangki. "edangkan untuk menjaga kebutuhan (%l karena adanya massa (%l yang
hilang dalam sistem, maka perlu ditambahkan fresh acid dengan kadar 23 2/4. +ntuk
dapat mengetahui jumlah kebutuhan fresh acid yang perlu ditambahkan maka perlu
diketahui jumlah (%l yang hilang dalam sistem. "alah satu cara untuk menyelesaikan
masalah ini yaitu dengan menghitung neraca massa (%l overall pada unit %PL dan -P.
1.3 -umusan 5asalah
Pada tugas khusus ini akan dibahas mengenai perhitungan Panas Pembakaran #atural
6as perhitungan transfer panas pada alat Batch nnealing 7urnace $B7& yang berada di
Pabrik Cold Rolling Mill $%-5& P!. Krakatau "teel.
1.2 !ujuan
!ujuan dari pengerjaan tugas khusus ini adalah menghitung nilai kalor yang
dihasilkan dari pembakaran natural gas pada B7, serta untuk mengetahui nilai transfer
panas yang terjadi pada alat B7.
1.8 5anfaat
5anfaat yang dapat diperoleh dari pengerjaan tugas khusus ini adalah9
1. Bagi Pabrik 5engetahui Panas Pembakaran #atural 6as dan transfer panas yang terjadi pada alat
Batch nnealing 7urnace
3. Bagi Penulis
5enghitung panas pembakaran natural gas dan mengetahui nilai transfer panas yang
terjadi pada alat Batch nnealing 7urnace $B7& berdasarkan perhitungan dan teknis
lapangan yang dapat menambah pengetahuan untuk penulis.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Deskripsi Unit Proses Batch Annealing Furnace
2Khiftefa Hana Estikasari (11/319849/TK/38928)
Jurusan Teknik Kimia Universitas Ga!ah "aa
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
3/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
)eskripsi unit proses di B7 sebagai beikut 9
Pada setiap stack pada proses B7, didukung oleh peralatan : peralatan sebagai berikut 9
- Annealing ase
- !urnace Hood
- "nner Protective #as Cover $ "nner Cover
- Cooling Hood
- Convector Plate
- Protective #as Product $ H%& #as
- 'lectrical Measure(ent ) Control 'quip(ent
- Heat '*changer +nit
- Solar Hight !uel ,il
3Khiftefa Hana Estikasari (11/319849/TK/38928)
Jurusan Teknik Kimia Universitas Ga!ah "aa
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
4/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
Soaking
Primary Cooling
Over aging
Secondary Cooling
Heating
690
480
420
ToC
t (Second)20.8 8.46!."#64.
6ambar 8. iagra( Te(peratur vs Waktu
• %oil diletakkan ditumpuk diatas .ase ditambah dengan pemisah coil Converter
Plate yang digunakan untuk memisahkan coil yang satu dengan yang lain, yang
kemudian ditutup dengan inner cover , kemudian tumpukan dipanaskan dengan
burner yang berada disekeliling bagian ba'ah furnace.
• Annealing ase juga dilengkapi dengan lo/er $ !an resirkulasi yang berfungsi
untuk mensirkulasi mendistribusikan panas mulai dari ba'ah hingga menyebar
sampai ke bagian atas. (al ini untuk menghindari terjadinya perbedaan panas pada
masing : masing coil baik yang ba'ah maupun yang atas. Perbedaan panas ini dijaga
agar masih dalam batas : batas toleransi. !an ini juga berfungsi untuk mensuplai gas
(#; Protective #as kedalam ruangan annealing . Protective #as ini mempunyai
sifat konduktif yang menyerap panas dari furnace dan mensirkulasikannya.
• Panas dari furnace ini disirkulasikan mele'ati rongga : rongga Convector Plate ke
ujung:ujung coil dengan kecepatan tinggi sehingga sampai kebagian tengah coil .
"etelah selesai proses pemanasan dan soaking0 furnacediangkat atau dipindahkan
dari .ase dan proses pendinginan dimulai.
• Pada a'alnya pendinginan dilakukan dengan udara biasa $ambient air& selama± 1
jam, kemudian cooling hood diletakkan diatas .ase menutupi inner cover . Panas
diserap dari inner cover dan udara pengganti akan mele'ati rongga antara inner
4Khiftefa Hana Estikasari (11/319849/TK/38928)
Jurusan Teknik Kimia Universitas Ga!ah "aa
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
5/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
cover dan cooling hood . Coolinghood ini dilengkapi dengan a*ial fan yang terletak
pada bagian atas.
• Ketika temperatur coil bagian ba'ah mencapai /
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
6/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
: #as '*it Te(peratur 9 ?/o% (a*
: Heat '*changer Area 9 11 53
: Water !lo/ 9 1? 52
: Water 'ntr1 Te(perature 9 22o%
: Water '*it Te(perature 9 /
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
7/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
Perpindahan panas pada umumnya dibedakan menjadi tiga cara perpindahan panas yang
berbeda 9 konduksi $conduction E juga dikenal dengan istilah hantaran&, konFeksi
$conFection E juga dikenal dengan istilah ilian&, dan radiasi $radiation E juga dikenal dengan
istilah pancaran&.
2.".1 Perpina#an Panas $Ka%or& se'ara Konuksi
Perpindahan panas secara konduksi adalah proses perpindahan panas jika panas
mengalir dari tempat yang suhunya tinggi ketempat yang suhunya lebih rendah, dengan
media penghantar panas tetap.
)alam prosesnya, jika pada suatu benda terdapat gradien $perubahan& suhu $temperatur&,
maka akan terjadi perpindahan energi dari bagian yang bersuhu tinggi ke bagian benda yang
bersuhu rendah. 5aka energy berpindah secara konduksi dan laju perpindahan panas
berbanding lurus dengan gradient suhu normalnya 9
q
A
∂T
∂ x
Gika dimasukkan konstanta proporsionalitas $proportionality constant& atau tetapan ke
sebandingan, maka9
q
A=−kA
∂T
∂ x
di mana $ & ialah laju perpindahan panas dan $ԛ ∂ T ∂ x¿ merupakan gradien suhu kearah
perpindahan panas $kalor&. Konstanta positif $k& disebut konduktiFitas atau kehantaran
thermal $thermal conductiFity& benda, sedangkan tanda $:& minus diselipkan agar memenuhi
kedua hukum thermodinamika, yaitu bah'a panas mengalir ke tempat yang lebih rendah
dalam skala suhu, sebagaimana juga ditunjukkan dalam sistem koordinat pada 6ambar 3./.
%Khiftefa Hana Estikasari (11/319849/TK/38928)
Jurusan Teknik Kimia Universitas Ga!ah "aa
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
8/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
Persamaan 3.1 disebut dengan hukum 7ourier tentang konduksi kalor, yang merupakan
persamaan dasar dari konduktiFitas thermal, dan bah'a satuan $k& ialah *att per meter per
derajat %elcius $dalam sistem satuan yang menggunakan *att sebagai satuan aliran kalor&.
2.".2 Perpina#an Panas $Ka%or& se'ara Kon(eksi
Perpindahan panas secara konFeksi ialah perpindahan panas yang terjadi antara
permukaan padat dengan fluida yang mengalir di sekitarnya, dengan menggunakan media
penghantar berupa fluida $cairangas& )alam sebuah contoh yang telah umum diketahui,
bah'a plat logam panas akan menjadi dingin lebih cepat bila di taruh di depan kipas angin
dibandingkan
dengan bilamana ditempatkan di udara tenang, atau dalam contoh lain bila di dinginkan
dengan air dibandingkan dengan udara. )ari contoh perpindahan kalor secara konFeksi diatas
menyatakan bah'a, gradien $kecepatan perubahan& suhu bergantung pada laju aliran fluida
dan medan alirannya.
5ekanisme perpindahan panas $kalor& secara konFeksi memiliki hubungan secara
mekanisme fisis dengan perpindahan panas konduksi.
2.) Panas pem*akaran
Panas pembakaran merupakan nilai kalor yang dihasilkan dari suatu proses
pembakaran. Pembakaran adalah reaksi proses atau reaksi oksidasi yang sangat cepat
antara bahan bakar $fuel& dan oksidator dengan menimbulkan nyala dan panas. Bahan
bakar $fuel& merupakan segala substansi yang melepaskan panas ketika dioksidasi dan
secara umum mengandung unsur:unsur karbon $%&, hidrogen $(&, oksigen $@&, nitrogen
$#&, dan sulfur $"&. "ementara oksidator adalah segala substansi yang mengandung
oksigen $misalnya udara& yang akan bereaksi dengan bahan bakar $fuel&.
8Khiftefa Hana Estikasari (11/319849/TK/38928)
Jurusan Teknik Kimia Universitas Ga!ah "aa
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
9/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
)alam proses pembakaran fenomena: fenomena yang terjadi antara lain interaksi
proses kimia dan fisika, pelepasan panas yang berasal dari energi ikatan ikatan kimia,
proses perpindahan panas, proses perpindahan massa, dan gerakan fluida.
Pembakaran akan terjadi bila unsur bahan bakar mengalami oksidasi. Proses
pembakaran juga disebut reaksi eksotermis. Pada proses pembakaran dimana bahan
bakar yang digunakan adalah gas alam akan terjadi reaaksi sebagai berikut 9
%(8 H 3 @3 → %@3 H 3 (3@
6as alam $#atural gas& tersusun oleh komponen utama gas metana $%(8&.
"elain gas metana terkadang pada gas alam juga ditemui gas etana, propana, butana,
karbonmonoksida, nitrogen, helium, dan hidrogen sulfida dalam jumlah kecil. Bahan
bakar gas alam memiliki beberapa kelebihan jika dibanding jenis bahan bakar padat dan
cair, yaitu 9
1. !ersedia dalam jumlah yang sangat besar di dalam perut bumi.
3. !ransportasi gas alam lebih mudah karena bisa melalui pipa:pipa gas ba'ah
tanah.
2. 5enghasilkan pembakaran yang bersih, tidak menghasilkan hasil pembakaran
yang membahayakan bagi lingkungan, tidak menghasilkan abu.
8. )apat digunakan pada ruang bakar yang sederhana.
/. (arga bahan bakar gas lebih murah dibanding bahan bakar cair.
.
BAB III
9Khiftefa Hana Estikasari (11/319849/TK/38928)
Jurusan Teknik Kimia Universitas Ga!ah "aa
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
10/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
+ET,D,L,-I
".1. +etoe Pengumpu%an Data
5etode atau langkah langkah pada pelaksanaan pengambilan data untuk tugas khusus
adalah sebagai berikut 9
a 5etode @bserFasi
5etode ini dilakukan dengan pengamatan langsung terhadap suatu objek pengambilan
data.
b 5etode "tudi Pustaka $"tudi Literatur&
5etode ini dilakukan dengan mencari buku:buku referensi sebagai dasar analisis dan
pembuatan laporan.
".2 ara +empero%e# Data
)ata:data yang diperlukan untuk menghitung panas pembakaran natural gas dan transfer
panas di unit B7 terdiri dari beberapa data . dapun data:data yang diambil terdiri dari 9
a. )ata primer
)ata primer adalah data yang diperoleh berdasarkan pengamatan langsung di pabrik atau
berupa data yang sudah terlampirkan dari pabrik. )ata:data tersebut antara lain9
)ata input reaktor 9
• 7lo' 9 #atural 6as
Laju masuk =/ #m2hr
!ekanan 1 atm
!emperatur masuk 3=0 K
!abel 8.1 Komposisi $fraksi& #atural 6as
Kompone
n
Komposisi
$fraksi&
#3
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
11/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
i:%8(1<
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
12/25
"en'anaisa hasi erhitun'an an mem*uatkesimuan ari hasi +an' iaatkan
"eakukan erhitun'an anas em*akaran natura'as an transfer anas overall i ,-.
"enentukan t0iki0metri ari eaksireaksi i unitBatch Annealing Furnace
"enari an men'umukan ata serta meakukanstui iteratur
"uai
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
6ambar 8.1 lgoritma Perhitungan
".) Per#itungan Stoikiometri
"toikiometri $kadang disebut stoikiometri reaksi& adalah ilmu yang mempelajari dan
menghitung hubungan kuantitatif dari reaktan dan produk dalam reaksi kimia $persamaan
kimia&. Kata ini berasal dari bahasa Dunani stoikheion $elemen& dan (etri3 $ukuran&.
"toikiometri didasarkan pada hukum:hukum dasar kimia, yaitu hukum kekekalan
massa, hukum perbandingan tetap, dan hukum perbandingan berganda.
-eaksi yang terjadi di unit B7 9
-eaksi Pembakaran #atural 6as
%(8 $g& H 3 @3 $g& %@3 $g& H 3 (3@ $aJ&
BAB I/
HASIL an PE+BAHASAN
12Khiftefa Hana Estikasari (11/319849/TK/38928)
Jurusan Teknik Kimia Universitas Ga!ah "aa
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
13/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
).1 Per#itungan Panas Pem*akaran Natura% -as
Komposisi +dara@ksigen $ @3 & =/< m
2jam
#itrogen $#3& 2/8 m2jam
!ekanan $P& 1,8 atm
!emperatur $!& 2
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
14/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
%(8
H 3 @3 %@3 H 3(3@
a'al 8,18 2/,?3/
bereaks
i 8,18 =,83= 8,18 =,83=
sisa
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
15/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
-umus Perhitungan Panas $Antalpi Pembentukan&
!1 3/ o% 3=0 K
!3
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
16/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
(f H B! H %!3
(f :2=2,833H $1,/=A:
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
17/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
H reaksi=¿ : 21=
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
18/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
).2 Per#itungan Transer Panas i unit Batch Annealing Furnace $BA!&
6ambar "kema "ederhana !ransfer Panas di B7
!ransfer panas B7 dapat dituliskan sebagai berikut9
natural gas konduksi konFeksi gas (#; konduksi koil sisa
+ntuk dapat mengetahui sisa, perlu dihitung terlebih dahulu konduksi, konFeksi
koil dan konduksi koil.
18Khiftefa Hana Estikasari (11/319849/TK/38928)
Jurusan Teknik Kimia Universitas Ga!ah "aa
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
19/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
a. 5 natura% gas 6 722 k'a%8s
*. 5 konuksi
• 5enghitung nilai k komponen
konduksi ini merupakan panas yang terserap yang mele'ati lapisan inner coFer,
bahan dari lapisan inner ini adalah "":2
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
20/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
+ntuk dapat menghitung panas konFeksi diperlukan data berupa koefisien transfer
panas, luas transfer panas dan perubahan suhu yang terjadi.
• 5enghitung nilai koefisien transfer panas konFeksi $h&
Ta*e% Properties -as Nitrogen
Ta*e% Properties -as Hirogen
)ata 6as #itrogen! 1< o% =02 K
Interpolasi tabel
T$K& $kg8m"&
'p
$kJ8kg.&
0 kg8m.s
$149:&
(0 m28s
$149:& k $;8m.&
a%a0m28s
$149)& Pr
=
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
21/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
& $149:& $149:& $149)&
0
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
22/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
-e 2,31 1
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
23/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
Luas transfer panas konFeksi Luas inner Luas total koil
18,/2 m3
!1 =
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
24/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
BAB /
PENUTUP
/.1 Kesimpulan
Berdasarkan pengamatan yang telah dilakukan dan pengolahan data lapangan yang
diperoleh selama praktek kerja di unit atch Annealing !urnace Krakatau "teel %ilegon,
maka dapat ditarik kesimpulan sebagai berikut 9
8 Panas Pembakaran #atural 6as /
-
8/16/2019 TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa
25/25
Laporan Kerja Praktek PT. KRAKATAU STEEL
DA!TA< PUSTAKA
(olman, G.P. M Heat Transfer N, !enth Aditition, 5c. 6ra' (ill "eries in 5echanical
Angineering., #e' Dork, 3