TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa

download TUGAS KHUSUS-Panas Pembakaran Dan Heat Transfer -Khiftefa

of 25

  • date post

    06-Jul-2018
  • Category

    Documents

  • view

    216
  • download

    0

Embed Size (px)

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 [email protected]&, 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 ([email protected]

    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 ([email protected] $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 [email protected] $ @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([email protected]

    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