laporan skripsi idf

7/26/2019 Laporan Skripsi IDF

1/83

LAPORAN TUGAS AKHIR

RANCANGANINDUCED DRAFT FANPADAPULVERIZER COAL

BOILERUNTUK SISTEM PLTU KAPASITAS 200 MW

The Design Of Induced Draft Fans for Pulverizer Coal Boiler with Capacity 200

MW in A Steam Power Plant

Laporan ini disusun untuk memenuhi salah satu syarat menyelesaikan pendidikan

DIPLOMA IV PROGRAM STUDI TEKNOLOGI PEMBANGKIT TENAGA

LISTRIK di JURUSAN TEKNIK KONVERSI ENERGI

Oleh:

ADITIA KURNIAWAN

121724002

TEKNOLOGI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK

TEKNIK KONVERSI ENERGI

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2016


2/83

ii

LEMBAR PENGESAHAN

RANCANGANINDUCED DRAFT FANPADAPULVERIZER COAL BOILER

UNTUK SISTEM PLTU KAPASITAS 200 MW

The design of Induced Draft Fan for Pulverizer Coal Boiler with Capacity 200 MW in A

Steam Power Plant

Diajukan oleh:

Aditia Kurniawan 121724002

Menyetujui:

Pembimbing I

Hartono Budi Santoso, MT.

NIP. 19661107 199512 1 002

Pembimbing II

Maridjo, Drs., MT.

NIP. 19580219 198603 1 003

Mengetahui,

Koordinator Tugas Akhir,

Teguh Sasono, Ir., MT.

NIP. 19640607 199512 1 001


3/83

iii

KATA PENGANTAR

Assalammuaalaikum Wr. Wb.

Segala puji dan syukur penulis dipanjatkan ke khadirat Alloh SWT, tak lupa sholawat

serta salam semoga Alloh SWT tetap dilimpah curahkan kepada baginda Rasul, Nabi

Muhammad SAW, kepada keluarganya, para sahabatnya, dan sampai kepada kita selaku

umat yang selalu mengharapkan safaatnya, Amin.

Atas segala rakhmat dan karunia serta cahaya ilmu pengetahuan-Nya yang telah

diberikan kepada penulis, pada akhirnya penulis dapat menyelesaikan laporan tugas akhir

ini, yang berjudul RANCANGANINDUCED DRAFT FANPADA PULVERIZED COAL

BOILER UNTUK SISTEM PLTU KAPASITAS 200 MW dengan baik dan lancar.

Penulisan laporan tugas akhir ini ditunjukkan sebagai salah satu syarat kelulusan dari

Program Studi di D-IV Teknologi Pembangkit Tenga Listrik, Departemen Teknik Konversi

Energi, Politeknik Negeri Bandung.

Disadari sepenuhnya oleh penulis bahwa penyusunan laporan tugas akhir ini masih

jauh dari kesempurnaan karena keterbatasan yang dimiliki oleh penulis. Oleh karena itu,

penulis mengharap kritik dan saran yang bersifat membangun dari berbagai pihak agar dalam

penyusunan laporan pada masa yang akan datang menjadi lebih baik lagi.

Semoga dengan penulisan laporan tugas akhir ini dapat memberikan banyak manfaat

bagi para pembaca. Atas perhatian dari semua pihak yang membantu penulisan tugas akhir

ini, penulis ucapkan terima kasih.

Wassalammualaikum Wr. Wb.

Bandung, Oktober 2015

Penulis

Aditia Kurniawan

NIM. 121724002


4/83


5/83

v

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN .................................................................................... ii

KATA PENGANTAR ........................................................................................... iii

UCAPAN TERIMA KASIH .................................................................................. iv

DAFTAR ISI ........................................................................................................... v

DAFTAR GAMBAR ........................................................................................... viii

DAFTAR TABEL .................................................................................................. ix

NOMENKLATUR .................................................................................................. x

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................ I-1

I.1 Latar Belakang ........................................................................................ I-1

I.2 Tujuan ..................................................................................................... I-2

I.3 Rumusan Masalah ................................................................................... I-2

I.4 Batasan Masalah ..................................................................................... I-2

I.5 Metodologi .............................................................................................. I-3

I.6 Sistematika Penulisan ............................................................................. I-3

BAB II DASAR TEORI ................................................................................ II-1

II.1 Sistem PLTU ....................................................................................... II-1

II.2 Fan ....................................................................................................... II-3

II.2.1 Centrifugal Fan ............................................................................. II-5

II.2.2 Axial Fan ...................................................................................... II-7

II.3 Sistem Draft ........................................................................................ II-9

II.4 Induced Draft Fan .............................................................................. II-11

II.5 Penentuan Kapasitas Induced Draft Fan............................................ II-15

II.5.1 Penentuan Laju Massa Gas Buang ............................................. II-15

II.5.2 Penentuan Laju Volume Gas Buang .......................................... II-17

II.5.3 Penentuan Kebutuhan Tekanan Statis ........................................ II-18

II.5.4 Penentuan Kebutuhan Daya Fan ................................................ II-18

II.5.5 Penentuan Kebutuhan Daya Motor ............................................ II-18

II.6 Penentuan Dimensi Impeller Induced Draft Fan ............................... II-19

II.6.1 Koefisien Kecepatan ................................................................... II-19

II.6.2 Koefisien Diameter dan Rasio Hub ............................................ II-19

II.6.3 Koefisien Tekanan dan Koefisien Volume................................. II-19


6/83


7/83

vii

IV.2 Perubahan Beban Terhadap Daya Fan .............................................. IV-1

IV.3 Perubahan Laju Massa dan Volume Terhadap Daya Fan ................. IV-1

BAB V PENUTUP ......................................................................................... V-1

V.1 Simpulan ............................................................................................. V-1

V.2 Saran .................................................................................................... V-1

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................... xii

LAMPIRAN A ..................................................................................................... xiii

LAMPIRAN B ...................................................................................................... xv

LAMPIRAN C ................................................................................................ xxxvii


8/83

viii

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1 Skema Sistem PLTU Kapasitas 2 X 200 MW ................................ II-1

Gambar II.2 Komponen Utama pada PLTU ....................................................... II-2

Gambar II.3 Diagram T-s siklus rankine............................................................. II-3

Gambar II.4 Hukum fan ...................................................................................... II-4

Gambar II.5 Aliran Udara Centifugal Fan Jenis Radial-Tip ............................... II-5

Gambar II.6 Centifugal Fan Jenis Forward-Curved ............................................ II-6

Gambar II.7 Aliran Udara Centifugal Fan Jenis Backward-Inclined Fan ........... II-7

Gambar II.8 Axial Fan Jenis Propeller. ............................................................... II-8

Gambar II.9 Axial Fan Jenis Tube Axial ............................................................ II-8

Gambar II.10 Axial Fan Jenis Vane Axial .......................................................... II-9

Gambar II.11 Empat macam draft sistem udara pembakaran ........................... II-11

Gambar II.12 Letak Induced Draft Fan pada sistem PLTU .............................. II-12

Gambar II.13 Induced Draft Fans dengan menggunakan Damper ................... II-14

Gambar II.14 Rasio Hub untuk Instalasi Impeller ............................................ II-20

Gambar II.15 Komponen Segitiga Kecepatan pada suatu Blade. ..................... II-21

Gambar II.16 Koefisien Cascade Weinig. ........................................................ II-22

Gambar II.17 Grafik Penentuan Kenaikan Sudut pada Profil. .......................... II-23


9/83

ix

DAFTAR TABEL

Tabel II.1 Penentuan Kebutuhan Tekanan Statis .............................................. II-18

Tabel III.1Ultimate Coal Analysis.................................................................... III-2

Tabel III.2 Kebutuhan Tekanan StatisFan........................................................ III-4

Tabel III.3 Perhitungan Desain Impeller ............................................................ III-8


10/83

x

NOMENKLATUR

Abu Kandungan abu dalam bahan bakar, %

C Kandungan karbon dalam bahan bakar, %

Kecepatan Absolut fluida, m/s Kecepatan Meridional, m/s Kecepatan absolut komponen u, m/sDCA Drain Cooler Approach, Diameter hub, m Diameter impeller, mg Percepatan Gravitasi, m/s2

Gap Jarak antara casing dan impellr, mm

H Kandungan hidrogen dalam bahan bakar, %

Head, m Entalpi, kJ/kgHHV Higher Heating Value, kJ/kmol bahan bakar

LHV Lower Heating Value, kJ/kmolbahan bakar

Panjang chord Airfoils(Span), m

Massa, kg Laju massa, kg/sn Putaran, rpm

O Kandungan oksigen dalam bahan bakar, %

Tekanan, mmWG Panas, kJ

Laju Panas, kJ/s

Jari-jari seksi dari titik pusat, mS Kandungan Sulfur dalam bahan bakar, %

Ketebalan Airfoils, mm/ Rasio tebal dan panjang airfoil Jarak tiap airfoils, mT Temperatur,

/ Rasio pitch


11/83


12/83

I-1

BAB I

PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang

Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, kebutuhan

masyarakat akan energi listrik menjadi sangat besar. Untuk memenuhi kebutuhan

energi listrik di Indonesia, pemerintah melalui badan usaha milik negara (BUMN)

yakni PT PLN telah mengeluarkan Rencana Usaha Penyediaan Tenaga Listrik

(RUPTL) untuk periode tahun 2015-2024. Dalam RUPTL tersebut disebutkan

bahwa tahun 2015-2019, PT PLN bersama dengan Independent Power Produsen

(IPP) dalam hal ini adalah pihak swasta akan membangun beberapa pembangkit

tenaga listrik yang terdiri atas Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU), Air

(PLTA), Geothermal (PLTP) serta Gas dan Uap (PLTGU) dengan kapasitas

terpasang sebesar 35.000 MW. Dari total 35.000 MW tersebut, sebagian besar akan

disuplai oleh PLTU.

PLTU merupakan pembangkit tenaga listrik yang paling komplek diantara jenis

pembangkit lainnya. PLTU terdiri atas komponen utama dan komponenBalance of

Plant (BOP) yang saling terintegrasi satu dengan yang lainnya. Komponen utama

PLTU terdiri atas boiler, turbin, generator, kondensor, dan pompa. Sedangkan

komponen BOP terdiri atas peralatan bantu seperti Coal Handling, Water

Treatment, Start Up Boiler, sistem pendinginan, sistem pelumasan dan perlatan

pembantu komponen utama. Tanpa adanya dukungan dari komponen pembantu,

suatu PLTU tidak akan mampu bekerja dengan baik.

Salah satu komponen auxiliarydari boiler yang memiliki fungsi yang sangat

penting pada suatu PLTU adalahInduced Draft Fan(ID Fan).Induced Draft Fan

adalah kipas yang digunakan untuk mengalirkan gas buang hasil pembakaran di

ruang bakar boiler menuju chimney. Induced Draf Fan bekerja untuk

mempertahankan tekanan pada furnaceboiler dibawah tekanan atmosfer dengan

cara menghisap flue-gasdan mengalirkannya untuk dibuang ke atmosfer melalui

chimneysehingga sirkulasi udara pembakaran pada boiler tetap seimbang.

Besarnya tekanan dan volume flue-gasyang dihisap oleh ID Fan diatur oleh

besarnya sudut dari blade pitch ID fan.Semakin besar bukaan sudut dari blade pitch

maka tekanan yang dihisap akan semakin besar. Selain itu, besarnya tekanan dan


13/83

I-2

laju alir massaflue-gasjuga bisa diatur melalui pengaturan putaranID fantersebut

menggunakan damperdan VFD.

Dengan pentingnya peranID fandalam sistem PLTU, maka pada skripsi kali ini

penulis akan merancangID fanuntuk PLTU dengan kapasitas 200 MW.

I.2 Tujuan

Tujuan yang ingin dicapai skripsi ini adalah:

1. Mengetahui cara kerja induced draft fanpada PLTU.

2. Mendesain induced draft fanuntuk PLTU dengan kapasitas 200 MW.

3.

Mengetahui performa induced draft fanyang digunakan untuk sistem PLTU

dengan kapasitas 200 MW.

I.3 Rumusan Masalah

Adapun rumusan masalah pada skripsi ini adalah:

1. Penentuan kesetimbangan massa gas buang untuk induced draft fanpada

PLTU dengan kapasitas 200 MW.

2. Penentuan spesifikasi dari fandan motor yang digunakan untuk induced

draft fanpada PLTU dengan kapasitas 200 MW.

3. Analisis pengaruh pembeban terhadap kinerja induced draft fan untuk

PLTU dengan kapasitas 200 MW.

I.4 Batasan Masalah

1. Perencanaan perhitungan mencakup balance massa flue-gas, spesifikasi

fan,dimensifan dan poros,pemilihan bahanfanserta gambar teknik desain

induced draft fanmenggunakan standar yang ada.

2. Perancangan ini tidak meliputi instalasi ductsuntukflue-gasyang dialirkan

oleh induced draft fan, sistem pendinginan dan sistem pengaturan laju

massaflue-gas serta analisis aliran fluida yang dihisap oleh induced draft

fan.

3. Perencanaan perhitungan ini hanya mencakup pemilihan spesifikasi motor

penggerak fan, tidak membahas sistem kelistrikan, sistem kendali dan

sistem proteksi untuk motor penggerak.


14/83


15/83

I-4

dengan bantuan referensi tersebut penulis mampu merancang sebuah induced

draft fanuntuk PLTU kapasitas 200 MW.

BAB III PERANCANGANINDUCED DRAFT FAN

Pada bab ini berisi tentang tahapan-tahapan perancangan dari induced draft

fan. Tahapan-tahapan dimulai dari menghitung laju massa gas buang secara

stokiometrik dan termodinamika, kemudian memverifikasi dengan data hasil

simulasi menggunakan software. Selanjutnya memilih spesifikasi fan dan

motor yang cocok untuk induced draft fan tersebut.

BAB IV ANALISIS PERANCANGAN

Bab ini berisi tentang analisis-analisis dari perhitungan laju massa gas

buang yang dialirkan oleh induced draft fan. Selain itu pada bab ini juga akan

dibahas mengenai pengaruh pembebanan terhadap kinerja induced draft fan.

BAB V PENUTUP

Bab ini berisi tentang kesimpulan dari hasil perancangan induced draft fan

untuk sistem PLTU kapasitas 200 MW, serta spesifikasifandan motor yang

cocok.


16/83

II-1

BAB II

DASAR TEORI

II.1 Sistem PLTU

Pembangkit listrik tenaga uap atau PLTU merupakan jenis pembangkit tenaga

listrik yang paling banyak digunakan di Indonesia. Pembangkit jenis ini umumnya

digunakan untuk menopang beban-beban dasar (base load) pada jaringan

interkoneksi. Umumnya PLTU di Indonesia menggunakan bahan bakar batu bara

sebagai bahan bakarnya. Namun ada juga beberapa PLTU yang menggunakan gas

alam sebagai bahan bakar.

Gambar II.1 Skema Sistem PLTU Kapasitas 2 X 200 MW

Sumber: Mursal. 2015. PengoperasianBoiler Feedwater System. PT. Indonesia

Power: UP Pangkalan Susu.

PLTU merupakan pembangkit listrik tenaga yang paling kompleks karena

menggunakan peralatan yang cukup banyak bila dibandingkan dengan pembangkit

listrik jenis lainnya. PLTU terdiri atas komponen utama atau yang disebut main

componentdan komponen pembantu yang disebutBalance of Plant(BOP).

Komponen utama PLTU terdiri atas boiler, turbin, kondensor, pompa dan

generator beserta dengan peralatan bantu masing-masing alat. Sedangkan BOP

pada sistem PLTU meliputi coal handling plant, ash handling plant,fuel handling


17/83

II-2

plant, water treatment plant, waste water treatment plant, circulating water system,

fire protection, detection and alarmdan sistem instrumentasi.

Gambar II.2 Komponen Utama pada PLTU

Sumber: Cengel. A Yunus. 2006. THERMODYNAMICS: An Engineering

Approach, FifthEdition. McGraw-Hill: New York

PLTU membangkitkan listrik dengan cara menerapkan siklus rankine yakni

siklus termodinamika yang mengubah panas menjadi kerja. Pada prosesnya,

pemanasan air umpan hingga menjadi uap bertekanan tinggi dilakukan di boiler.

Kemudian uap tersebut dialirkan menuju turbin untuk menggerakkan turbin yang

telah dikopel dengan generator sehingga dihasilkan listrik. Selanjutnya uap yang

telah digunakan untuk memutar turbin tersebut dikondensasikan lagi di kondensor

hingga menjadi air kondensat. Pada siklus tertutup, air kondensat ini digunakan

kembali sebagai air umpan boiler menggunakan pompa.

Berikut ini cara kerja siklus rankine menggunakan diagram T-s:

Proses 1-2, fluida dalam bentuk cair (air umpan) dipompakan dari tekanan

rendah ke tekanan tinggi. Proses ini memerlukan sedikit input energi.

Proses 2-3, Fluida cair bertekanan tinggi masuk boiler masuk dimana fluida

dipanaskan hingga menjadi uap pada tekanan konstan menjadi uap jenuh.

Proses 3-4, Uap jenuh bergerak menuju turbin, menghasilkan energi listrik.

Hal ini mengurangi temperatur dan tekanan uap, dan mungkin sedikit

kondensasi juga terjadi.


18/83

II-3

Proses 4-1, Uap basah memasuki kondensor dimana uap diembunkan dalam

tekanan dan temperatur tetap hingga menjadi cairan jenuh.

Gambar II.3 Diagram T-s siklus rankine

Sumber: Cengel. A Yunus. 2006. THERMODYNAMICS: An Engineering

Approach, FifthEdition.McGraw-Hill: New York

Dalam siklus rankine ideal, pompa dan turbin adalah isentropik, yang berarti

pompa dan turbin tidak menghasilkan entropi dan memaksimalkan output kerja.

Dalam siklus rankine yang sebenarnya, kompresi oleh pompa dan ekspansi dalam

turbin tidak isentropik. Dengan kata lain, proses ini tidak bolak-balik dan entropi

meningkat selama proses. Hal ini meningkatkan tenaga yang dibutuhkan oleh

pompa dan mengurangi energi yang dihasilkan oleh turbin. Secara khusus, efisiensi

turbin akan dibatasi oleh terbentuknya titik-titik air selama ekspansi ke turbin akibat

kondensasi. Titik-titik air ini menyerang turbin, menyebabkan erosi dan korosi,

mengurangi usia turbin dan efisiensi turbin. Cara termudah dalam menangani hal

ini adalah dengan memanaskannya pada temperatur yang sangat tinggi.

II.2 Fan

Fanatau yang dikenal sebagai kipas merupakan peralatan yang sangat penting

keberadaannya bagi sebuah pembangkit tenaga listrik. Dalam suatu pembangkit

tenaga listrik, khususnya PLTU,fanmemiliki fungsi sebagai penyedia udara untuk

proses pembakaran, udara untuk membuat batu bara melayang diruang bakar dan
http://id.wikipedia.org/wiki/Erosihttp://id.wikipedia.org/wiki/Korosihttp://id.wikipedia.org/wiki/Korosihttp://id.wikipedia.org/wiki/Erosi


19/83


20/83


21/83

II-6

2. Forward-Curved

Sesuai dengan namanya, Forward-curved fan akan mengalirkan udara

sesuai dengan arah putarannya. Fanjenis ini digunakan pada lingkungan yang

bersih dan bekerja pada temperature yang lebih rendah. Fanini bekerja dengan

baik pada industri yang membutuhkan tip speedyang rendah namun memiliki

kerja alju udara yang tinggi. Namun fan jenis ini memiliki efisiensi yang

rendah, selain itu pemilihan driver harus dilakukan dengan hati-hati untuk

menghindari beban lebih (overload) pada motor.

Gambar II.6 Centifugal FanJenis Forward-Curved

Sumber: Bleier, P Frank. 1998. Fan Handbook: Selection, Application and

Design. McGraw-Hill: New York.

3. Backward-Inclined

Backward-inclined fanlebih efisien dibandingkan dengan forward-curved

fan. Fan jenis ini jugadikenal sebagai non-overloading fan karena bisa

beroperasi dengan baik pada saat perubahan tekanan statik tanpa menyebabkanbeban lebih (overload) pada motor. Fan dapat bekerja dengan baik dalam

mengatasi laju udara yang berubah-ubah, oleh karenanya fanjenis ini sangat

cocok untuk keperluanforced draft servicepada PLTU.


22/83

II-7

Gambar II.7 Aliran Udara Centifugal FanJenisBackward-Inclined Fan



II.2.2 Axial Fan

Axial fanmemiliki aliran udara dan gas yang paralel dengan poros kipasnya.

Axial fan banyak digunakan pada industri pesawat terbang, karena mampu

menghasilkan aerodinamika udara yang baik. Selain itu axial fan memiliki

kelebihan pada konstruksinya yang compact sehingga tidak memerlukan area

yang luas, memiliki berat yang ringan serta bila ditinjau dari segi ekonomi lebih

murah dibandingkan dengan centrifugal fan.Axial fan dikelompokkan dalam 3

jenis yakni:

1. Propeller

Propeller fanbekerja pada putaran rendah dan temperature yang sedang.

Propeller fan mampu mengatasi perubahan laju udara yang besar dengan

perubahan tekanan statik yang kecil serta dapat mengatasi besarnya volume

udara pada tekanan yang rendah. Fan jenis ini banyak digunakan di dalam

ruangan sebagai exhaustfandan di luar ruangan untuk aplikasi udara pendingin

kondensor. Namunfanjenis ini memiliki kekurangan pada efisiensinya yang

rendah yakni berkisar 50% atau kurang.


23/83

II-8

Gambar II.8Axial FanJenis Propeller.

Sumber: Bleier, P Frank. 1998.Fan Handbook: Selection, Application andDesign. McGraw-Hill: New York.

2. Tube Axial

Tube axial fan memiliki wheel impeller dan cylindrical housing. Wheel

berputar lebih cepat daripropeller,sehingga mampu bekerja di bawah tekanan

250-400 mmWC. Fan ini juga memiliki efisiensi yang lebih baik daripropeller

yakni 65% dan banyak digunakan sebagai exhaust fan.

Gambar II.9Axial FanJenis Tube Axial



3. Vane Axial

Vane axial fanhampir sama dengan dengan tube axial fan, perbedaannya

terletak pada adanya penambahan guide vane yang dapat meningkatkan


24/83


25/83

II-10

Sistem Udara Pembakaran Forced Draft

Dalam sistem ini, seluruh saluran udara, ruang bakar boiler hingga ke

saluran gas bekas bertekanan positif (lebih tinggi dari tekanan atmosfir).

Umumnya diterapkan pada boiler berbahan bakar minyak. Aliran udara

pembakaran dan gas bekas dihasilkan olehfantekan paksa (Forced Draft Fan

/FDF). Pada sistem ini, tekanan yang paling tinggi berada pada sisi tekan

(discharge) FDFdan semakin mendekati cerobong tekanan semakin rendah.

Sistem Udara PembakaranInduced Draft

Pada sistem Induced Draft, IDF dipakai untuk menghisap udara

pembakaran dan flue gasdari boiler. Sehinga dalam ruang bakar semuanya

bertekanan negatif. Sistem ini digunakan pada boiler batu bara berkapasitas

kecil.

Sistem Udara PembakaranBalance Draft

Pada sistem Balanced Draft, FDF dipakai untuk menghembuskan udara

pembakaran sementara kipas hisap paksa IDFdipakai untuk menghisap gas

bekas hasil pembakaran dari ruang bakar ketel. Karenanya, sepanjang laluan

udara dan gas bekas, ada daerah yang bertekanan positif (lebih tinggi dari

tekanan atmosfir), dan ada daerah yang bertekanan negatif (lebih rendah dari

tekanan atmosfir). Itulah sebabnya sistem ini disebut balanced draft. Ruang

bakar biasanya termasuk kedalam daerah yang bertekanan negatif. Daerah

bertekanan paling tinggi adalah disisi tekan (discharge) FDF dan secara

bertahap turun menuju negatif dimana tekanan paling rendah adalah disisi

hisap IDF. Ilustrasi sistem ini terlihat seperti gambar di atas dan umumnya

diaplikasikan pada boiler PLTU batubara. Di dalam Pengoperasian Peralatan

Udara Pembakaran di Unit PLTU UJP Pangkalan Susu menggunakan tipe

balanced draft. Peralatan udara pembakaran ini terbagi menjadi 2 (dua) sistem,

yaitu sistem suplai udara pembakaran (Secondary Air) dan sistem suplai udara

pengangkut serbuk (Primary Air). Selain 2 (dua) sistem udara tersebut,

peralatan udara pembakaran didukung pula oleh sistem udara tambahan yaitu

sistem seal airdan cooling air.


26/83

II-11

Gambar II.11 Empat macam draft sistem udara pembakaran

Sumber: Mursal. 2015. PengoperasianBoiler Feedwater System. PT. Indonesia

Power: UP Pangkalan Susu.

II.4 Induced Draft Fan

Induced draft fan (IDF) memegang peranan yang sangat penting bagi sebuah

PLTU.IDFberfungsi untuk mengalirkan gas buang hasil pembakaran bahan bakar

untuk dibuang ke atmosfer agar keseimbangan udara pembakaran di furnacetetapterjaga. IDF beroperasi dengan menghasilkan udara dengan tekanan dibawah

tekanan atmosfer sehingga dapat mengalirkan gas buang ke atmosfer melalui

chimney.

Pada sistem boiler draft, IDF membutuhkan energi yang lebih besar bila

dibandingkan dengan energi yang dikonsumsi oleh Primary Air Fan (PAF) dan

Force Draft Fan(FDF). Hal ini disebabkan karenaIDFmengalirkan 2 fluida secara

bersamaan, yakni udara hasil pembakaran dan partikel hasil pembakaran yang tidak


27/83


28/83


29/83


30/83

II-15

Selain keenam hal tersebut, dalam pemilihan fanhal yang harus diperhatikan

pula adalah marginfanatau safety factor. Perhitungan marginfanmerupakan aspek

yang paling critical dalam menentukan ukuran fan yang benar. Margin yang

dimaksudkan mengenai beberapa aspek yakni volume, tekanan kerja, temperatur

ambient dan temperatur kerja termasuk juga kondisi pada saat boiler maximum

continuous rating(MCR).

Regulasi mengenai safetymargin untukfansecara terus-menerus diperbaharui

dan didesain kembali oleh para engineers untuk menghindari kesalahan dalam

penentuan nilai margin agar tidak terlalu besar, karena dapat meningkatkan biaya

investasi dan akan meningkatkan penggunaan energi. Umumnya pelaku industri

manufakturfantelah menyepakati nilai safetymargin untuk draft fanpada boiler

jenis coal fireyakni sebagai berikut (Boiler and Burners Design, Prabir Basu, 2000

hal 479 dan 480):

20% untuk volume

30% untuk daya poros

20% untuk tekanan kerja

20% untuk temperatur

II.5 Penentuan KapasitasInduced Draft Fan

Perancangan ini terdiri atas basic dan detail desain. Basic desain yang dimaksud

terdiri atas penentuan kapasitasfan sesuai dengan kebutuhan gas buang, sedangkan

detail desain terdiri atas dimensi, pemilihan bahan dan gambar teknik dari

rancanganfan. Berikut ini tahapan perancangan induced draft fan:

II.5.1 Penentuan Laju Massa Gas Buang

Gas asap merupakan produk hasil dari pembakaran bahan bakar dengan udara.

Berdasarkan reaksi pembakaran, komposisi dari gas asap yang dihasilkan dalam

setiap 1 kg bahan bakar yang di bakar dapat dihitung dengan persamaan sebagai

berikut (Djokosetyardjo, 2006):

Gas CO2

= 3,67 ............................................................................. (1)dimana,


31/83

II-16

CO2: massa gas CO2hasil Pembakaran C : % volume karbon dalam bahan bakar

Gas SO2 = 2 ................................................................................. (2)dimana,

SO2: massa gas SO2hasil Pembakaran S : % volume sulfur dalam bahan bakar

Gas H2O

= 9 ................................................................ (3)dimana,: % volume air dalam bahan bakarH : % volume hidrogen dalam bahan bakar

H2O : massa gas H2O hasil Pembakaran Gas N2

=77%

.................................... (4)

= , ++, ..................................................... (5) = 1 .......... (6)dimana,

N2: massa gas H2O hasil Pembakaran C : % volume karbon dalam bahan bakar

H : % volume hidrogen dalam bahan bakar

N : % volume nitrogen dalam bahan bakar

O : % volume oksigen dalam bahan bakar

S : % volume sulfur dalam bahan bakar

Gas O2 =0,23 ...................................... (7)dimana,

O2: massa gas O2hasil Pembakaran


32/83


33/83


34/83

II-19

dimana,

: Daya motor

: Dayafan

: Efisiensi motor, asumsi 0,935II.6 Penentuan Dimensi ImpellerInduced Draft Fan

II.6.1

Koefisien Kecepatan

Koefisien kecepatan () dapat diketahui melalui persamaan berikut: =

,

......................................................................... (16)dimana,

: Koefisien kecepatan : Laju volume gas buang : Total tekanan statis : Faktor massa jenis medium : Kecepatan putaranfan

II.6.2

Koefisien Diameter dan Rasio Hub

Koefisien diameter () dan rasio hub () dapat ditentukan melalui grafik padaGambar II.14 dengan koefisien kecepatan diketahui terlebih dahulu.

II.6.3 Koefisien Tekanan dan Koefisien Volume

Koefisien tekanan () dapat dihitung melalui persamaan berikut: = .................................................................................................... (17)Dan koefisien volume (

) dihitung menggunakan persamaan berikut:

= ..................................................................................................... (18)dimana,

: Koefisien kecepatan : Koefisien diameter : Koefisien tekanan : Koefisien volume

: Rasio hub


35/83


36/83

II-21

: Diameter hub : Rasio hubPembagian seksi airfoil (nseksi) pada perancangan ini ditentukan sebanyak 5

seksi, dimana untuk seksi pertama () merupakan jari-jari diameter impeller dan() adalah jari-jari hub impeller. Jarak tiap seksinya dapat dihitung menggunakan

persamaan berikut:

= ....................................................................... (21)II.6.5 AirfoilImpeller Fan

Perancangan airfoil impellers fan umumnya dimulai dengan menggunakan

komponen segitiga kecepatan. Komponen segitiga kecepatan itu sendiri terdiriatas 3, yakni kecepatan absolut fluida masuk sudu impeller (), kecepatan relativefluida terhadap impeller (), kecepatan putar impeller () serta sudut-sudut yangdibentuknya. Seperti yang ditunjukkan pada gambar berikut:

Gambar II.15 Komponen Segitiga Kecepatan pada suatu Blade.

Sumber: Eck, Bruno. 1973. Fan: Desing and Operation of Centrifugal, Axial-

Flow and Cross-Flow Fan.Pergamon Press: New York

Komponen segitiga kecepatan diatas, dapat dihitung menggunakan persamaan

berikut:

=

................................................................................................ (22)


37/83

II-22

= .................................................................................. (23)

=

...................................................................................... (24)

= ............................................................................................. (25) = .......................................................................................... (26) = ............................................................................................... (27) = + .............................................................................................. (28)Umumnya pada perancangan impellers fan, rasio t/l yang terbaik adalah

0,5


38/83


39/83


40/83


41/83

II-26

II.8 Penentuan Dimensi Casing Fan

Casing perannya sangat krusial untuk aplikasi pada induced draft fan ini.

Casing berfungsi untuk menyalurkan gas buang yang dihisap oleh fan menuju

chimney yang akan dibuang ke atmosfer. Konstruksi IDF yang paling banyak

digunakan pada pembangkit yakni:

Gambar II.18 Casing Induced Draft Fans

Sumber: Lothar Muller. Variable-Pitch Axial Flow Fan for Thermal Power

Station.

Dalam perancangan casing fan ini, hal yang paling penting selain dari material

adalah celah (gap) antara casing dan impeller. Gap casing fan ini bisa mencapai

lebih dari 35 cm. Namun hasil penelitian menunjukkan bahwa dengan gap yang

terlalu besar, efisiensi yang akan dicapai oleh fan akan turun dibawah 50%. Hal ini

berbeda dengan saluran (duct), semakin besar diamater saluran, maka gesekan

antara fluida dengan permukaan saluran akan semakin kecil dan akan

meminimalkan biaya operasi.


42/83

II-27

II.8.1 Menentukan Gap Casing

Besarnya gap casing fan yang optimal dapat dihitung menggunakan

persamaan berikut:

= ................................................................................... (44)dimana,

: Jarak antara casing dan impeller : Diameter kerjafan

II.8.2 Menentukan Diamter Casing

Pada perancangan ini, casing fandirancang berbentuk tabung dengan diameter

dihitung menggunakan persamaan berikut:

= ......................................................................... (45)dimana,

: Diameter casingfan


43/83


44/83


45/83


46/83


47/83

III-5

AH Secundary 3 76,2

Duct to ESP 0,5 12,7

ESP 2 50,8

Duct to Stack 1 25,4

Stack 1 25,4

Total 15 381

= = 1,2 381

= 457,2

III.2.4

Kebutuhan DayaFan

= 102

= 1 , 3 216,84[ ] 457,2 0,9102

= 1403,95 III.2.5

Kebutuhan Daya Motor

= = 1403,950,935 = 1501,55

III.3 Penentuan DimensiImpeller Induced Draft Fan

III.3.1Koefisien Kecepatan

= 128,5

= 128,5 216,84 457,20,125

985=1,0821


48/83

III-6

III.3.2Koefisien Diameter dan Hub Rasio

Pada perancangan ini, melalui grafik Koefisien diameter () diketahui sebesar1,605 dan hub rasio (

) sebesar 0,585

III.3.3

Koefisien Tekanan dan Koefisien Volume

Koefisien tekanan () pada perancangan ini dihitung menggunakan persamaan(17) dan (18), yakni sebagai berikut:

= = 11,0821 1,605

=0,3351

Dan koefisien volume () sebesar: = 1 = 11,08211,605=0,2235

III.3.4

Diameter Impeller dan Hub

Diameter kerja fan (

) pada perancangan ini dihitung menggunakan

persamaan (19) sebesar:

= 60 2

= 60 985 16457,20,3351

= 2,88

Selanjutnya diameter hub () dihitung menggunakan persamaan (20) yakni: = = 2,88 0,585 = 1,68 Pembagian seksi airfoil pada perancangan ini ditentukan sebanyak 5 seksi,

jarak tiap seksi ditentukan berdasarkan persamaan (21), yakni sebesar:

= 1


49/83

III-7

Jarak tiap seksi = 2,881,684 = 0,14941 = , = 1,44 m = 1,44 0,14941 = 1,29 = 1,29 0,14941 = 1,14 = 1,14 0,14941 = 0,99 = 0,99 0,14941 = 0,84

III.3.5AirfoilImpeller Fan

Komponen segitiga kecepatan pada perancangan ini dihitung berdasarkan

persamaan (21)persamaan (37), yakni sebagai berikut:

= 2,8898560 =148,54 = 216,844 2,881,68 =50,60

= 8457,20,9148,54 =27,36

=( 50,60148,54)=18,81 =( 50,60148,5427,36)=22,662 = 2 = 22,66

18,812 =1,93 = 18,81 22,662 =20,74Untuk contoh perhitung

ini, rasio t/l yang digunakan 1,25 dan rasio (

)

sebesar 0,26. Sehingga peningkatan sudut keluaran () dapat dihitung, yakni: = 2 1 =1,93 10,260,26 =5,48 = = 1 8 , 8 1 5,48 =13,33 = = 2 2 , 6 6 5,48 =28,14Rasio s/l untuk sisi dalam impeller ditetapkan sebesar 0,06, sehingga dapat

ditentukan menggunakan grafik pada gambar 2.1 yakni sebesar 0,8. Dengan

demikian kenaikan sudut keluaran adalah sebagai berikut:


50/83

III-8

= () = 0,8( 11,25)

=0,51

" =

= 13,33

0,51

=13,84

" = = 28,14 0,51 =28,66Untuk ukuran span airfoils pada seksi adalah sebagai berikut: = = 2,8811 =0,82 = =0,82 11,25 =0,658 Dan sudut airfoils untuk seksinya adalah: = 20,74 0,8 =21,25

Hasil perhitungan di atas ditabulasi ke dalam tabel berikut ini:

Tabel III.3 Perhitungan Desain Impeller

Seksi (m) (m) u (m/s) Cu(m/s) 1,44 2,88 148,54 27,36 0,06 18,81 22,66 1,29 2,58 133,13 30,53 0,06 20,81 26,25

1,14 2,28 117,72 34,52 0,06 23,26 31,31

0,99 1,98 102,31 39,72 0,06 26,32 38,95 0,84 1,68 86,90 46,77 0,065 30,21 51,582 1

1,93 20,74 1,25 0,26 2,85

2,72 23,53 1,125 0,33 2,03

4,02 27,28 1 0,41 1,44

6,32 32,63 0,875 0,51 0,96

10,69 40,90 0,75 0,615 0,63

5,48 13,33 28,14 0,8 0,51

5,52 15,29 31,77 0,815 0,64


51/83


52/83

III-10

tegangan tarik () 84 MPa dan dan faktor keamanan adalah 6. Maka tegangangeser () dapat dihitung menggunakan persamaan (40), yakni:

=

= 846 =14 Kemudian diameter poros dapat ditentukan menggunakan persamaan (42),

yakni sebagai berikut:

= 1 6

= 14457,08416 1 4 1 0 =0,1743 Sehingga diameter poros pada perancangan ini adalah 17,43 cm

III.4.3Penentuan Panjang Poros

Pada perancangan ini, diasumsikan poros hanya bekerja pada kondisi kerja

normal, sehingga sudut defleksi puntiran diasumsikan 0,25. Maka panjang porosberdasarkan persamaan (43) adalah sebagai berikut: = 5 8 4 = 584

=0,257647,872 [

]174,303

5841484409,099.

=2035,8 III.5 Penentuan Dimensi Casing Fan

III.5.1

Menentukan Gap Casing

Gap casing fan dihitung menggunakan persamaan (45), yakni sabagai berikut:

=

100


53/83

III-11

= 2880 100 =28,8untuk mempermudah perancangan maka besarnya gap casingdipilih sebesar

30 mm.

III.5.2Menentukan Diameter Casing

Pada perancangan ini besarnya diamter casing fan yakni sebagai berikut:

= =288030

=2910


54/83

IV-1

BAB IV

ANALISIS PERANCANGAN

IV.1 Perubahan Beban Terhadap Laju Massa dan Volume Gas Buang

IV.2 Perubahan Beban Terhadap DayaFan

IV.3

Perubahan Laju Massa dan Volume Terhadap DayaFan


55/83

V-1

BAB V

PENUTUP

V.1 Simpulan

V.2 Saran


56/83


57/83

xii

DAFTAR PUSTAKA

1.

Basur, Prabi. 2000.Boiler and Burners Design and Theory. Springer Spancer:

Amerika Serikat.2. Black and Veatch. 1996. Power Plant Engineering, 1st Edition. Springer

Spancer: Amerika Serikat.

3. Bleier, P Frank. 1998. Fan Handbook: Selection, Application and Design.

McGraw- Hill: New York.

4.

Cengel.A Yunus. 2006. THERMODYNAMICS: An Engineering Approach,

Fifth Edition. McGraw-Hill: New York.

5.

Eck, Bruno. 1973. Fan: Design and Operation Of Centrifugal, Axial-Flow

and Cross-Flow Fan. Pergamon Press: New York.

6. Turner, R. C. 1966.Notes on Ducted Fan Design. Ministry Of Aviation:

London.

7. Wallis, R. A. 1961.Axial Flow Fan Design and Practice. Academic Press:

New York.

8. http://m-selig.ae.illinois.edu/ads/coord_database.html (diakses pada 26 Mei

2016, pukul 08.53 WIB).
http://m-selig.ae.illinois.edu/ads/coord_database.htmlhttp://m-selig.ae.illinois.edu/ads/coord_database.html


58/83

xiii

LAMPIRAN A


59/83

xiv

Curiculum Vitae

1. Data Pribadi

Nama : Aditia Kuriawan

Tempat, Tanggal Lahir : Tanjung Enim, 29 Mei 1994

Agama : Islam

Status Pernikahan : Belum Menikah

Alamat : JL. Flamboyan 17, RT 17, RW 06, No. 44, Sekip

Bengkulu

HP :0852-0855-0579

Email : [email protected]

IPK : 3,35

2. Riwayat Pendidikan

2012-2016 : D-4 Teknologi Pembangkit Tenaga Listrik,

Politeknik Negeri Bandung

2009-2012 : SMA Negeri 17 Palembang

2006-2009 : SMP IT IQRA Bengkulu

2000-2006 : SD IT IQRA Bengkulu

3. Riwayat Organisasi

2012-2013 : Wakil Ketua Forum Mahasiswa Sriwijaya

2012-2013 : Anggota Departemen Wirus HMTE

2012-2013 : Anggota Wirus POLBAN

4.

Pengalaman Kerja24 Agustus-25 September 2015 : Kerja Praktik Lapangan di PT PJB UP Cirata

dibagian HAR Listrik.

5. Skill

Desain 2D dan 3D : Autocad, Inventor, Solidworks

Desain Proses : Gatecycle, Cycle-tempo

Pengolah Data : Microsoft Office (word, Excel, Power point, Visio)


60/83

xv

LAMPIRAN B


61/83

xvi

Sistem PLTU 2 X 200 MW


62/83


63/83

xviii

S6 FWH1 FWH2 62,66 2,00 455633,06 63,03 0,00

S2 FB1 SPHT1 989,00 0,10 796083,63 276,23 0,00

S36 DRUM1 FB1 334,11 13,56 3635151,50 371,21 0,00

S52 HX1 SP1 386,50 0,10 716942,25 92,67 0,00

S12 DA1 PUMP2 187,77 1,20 564789,88 190,50 0,00

S27 ST2 FWH6 512,33 2,10 15736,64 834,37 1,00S13 ST1 FWH7 363,68 4,11 56164,05 746,78 1,00

S55 SPHT2 SPHT1 370,00 13,56 564790,56 690,08 1,00

S43 SPHT2 SPHT3 656,44 0,10 796083,63 174,71 0,00

S3 SPHT1 SPHT2 790,97 0,10 796083,63 215,03 0,00

S39 FB1 ST1 540,00 13,42 564790,56 821,32 1,00

S37 SPHT1 FB1 470,00 13,42 564790,56 775,48 1,00

S40 - CND1 27,00 0,20 58378080,00 27,06 0,00

S54 SP1 FB1 386,50 0,10 716942,25 92,67 0,00

S30 FWH7 FWH6 210,65 4,11 56164,05 215,31 0,00

S53 HX1 - 137,21 0,10 796083,63 30,91 0,00

S31 FWH6 DA1 190,99 2,08 71900,69 194,01 0,00

S19 ST3 FWH1 65,52 0,03 21187,50 618,67 0,99

S18 ST3 FWH2 150,89 0,09 10624,25 663,72 1,00S17 ST3 FWH3 249,64 0,25 22335,73 709,09 1,00

S7 ST3 FWH4 344,79 0,60 21051,42 753,66 1,00

S16 ST2 DA1 429,18 1,20 37304,00 793,85 1,00

S51 MU1 CND1 15,56 0,10 47,17 15,62 0,00

S11 FWH4 DA1 139,65 2,00 455633,06 140,60 0,00


64/83


65/83

xx

Variable Unit Value

Adj. Cycle LHV Heat Rate kJ/kW-hr 8456,99

Adjusted Cycle LHV Eff. 42,57

Ambient Pressure MPa 0,10Ambient Relative Humidity 0,60

Ambient Temperature C 33,00

Credit for Equivalent Fuel kJ/sec 0,00

Credit for Equivalent Power kW 0,00

Equivalent Elevation m 0,45

GT Aux. and BOP Losses kW 0,00

GT Generator Losses kW 0,00

GT Shaft Power MW 0,00

GT Simple-Cycle LHV Eff. 0,00

Net Cycle LHV Efficiency 42,57

Net Cycle LHV Heat Rate kJ/kW-hr 8456,99

Net Cycle Power MW 200,00

Net Gas Turbine Power MW 0,00

Net Steam Cycle Power kW 199995,83

ST Generator Losses kW 2050,77

ST Generator Output kW 203026,86

ST Shaft Power kW 205077,64

Steam Cycle BOP Losses kW 3031,03

Total LHV Fuel Cons. kJ/sec 469822,91

Analisis Bahan Bakar Batu Bara

Proximatedan ultimate analysisbatubara PT. Bukit Asam.

Thermoflow library fuel

Low coal

Fuel supply temp. 25 oC

Heating Values

LHV 4998,7 kcal/kg

HHV 5333,8 kcal/kg

Ultimate Analysis (weight %)

Moisture 22,4 %

Ash 1,5 %

Carbon 57,21 %


66/83


67/83

xxii

Mole flow 3,4557 kg-

mol/s

Mass flow (ash-free) 91,973 t/h

Mass flow 93,3735 t/h

Mass flow 2241 t/day

LHV (ash-free) @ 25 oC 5075 kcal/kg

LHV (adjusted)* @ 25 oC 5075 kcal/kg

Enthalpy (ash-free) ref. to 0 oC 5431,03 kcal/kg

Atomic percentage

C 35,75 %

H 47,85 %

N 15,98 %

O 0,4 %

S 0,01 %

Ar 0 %

* Adjusted heating values include fuel sensible

enthalpy

above 77 oF/25 oC and are on an ash-free basis

Kesetimbangan Massa dan Energi Sistem PLTU

Pada perancangan ini, desain sistem boiler memiliki 1 buah economizer, 3 buah

superheater, dan 2 buah reheater. Berdasarkan pemodelan sistem PLTU yang

digunakan pada perancangan ini, diperoleh laju alir massa yang merupakan

verifikasi dari hasil perhitungan.

Peralatan

Parameter

Laju Massa

(kg/s)

Entalpi

(kJ/kg)

Temperatur

() Tekanan(MPa)Economizer Inlet 156,89 1119,58 257,07 14,06

Economizer Outlet 156,89 1238,08 286,9 14,06

Evaporator Outlet 156,89 2652,96 334,11 13,56

Superheater 1 Inlet 156,89 2652,96 334,11 13,56


68/83

xxiii

Superheater 1 Outlet 156,89 2888,54 370 13,56

Superheater 2 Inlet 156,89 2888,54 370 13,56

Superheater 2 Outlet 156,89 3246,00 470 13,42

Superheater 3 Inlet 156,89 3246,00 470 13,42Superheater 3 Outlet 156,89 3437,88 540 13,42

Reheater 1 Inlet 141,29 3019,09 305,03 2,6

Reheater 1 Outlet 141,29 3298,62 427 2,57

Reheater 2 Inlet 141,29 3298,62 427 2,57

Reheater 2 Outlet 141,29 3551,27 541 2,57

Adapun kalor kebutuhan yang dibutuhkan pada komponen dalam sistem boiler

yang digunakan dalam perancangan adalah sebagai berikut:

1. Kebutuhan kalor pada economizer(Qeco).

= =156,89 kgs 1238,08 kJkg156,89 kgs 1119,58 kJkg =18590,99 kJs

2. Kebutuhan kalor pada evaporator(Qeva).

=

=156,89kgs 2652,96

kJkg156,89

kgs 1238,08

kJkg

=221976,19 kJs 3. Kebutuhan kalor pada superheater1 (Qsh1).

= =156,89 kgs 2888,54 kJkg156,89 kgs 2652,96 kJkg

=36958,77kJs

4. Kebutuhan kalor pada superheater2 (Qsh2).

= =156,89 kgs 3246,00 kJkg156,89 kgs 2888,54 kJkg =56081,71 kJs

5.

Kebutuhan kalor pada superheater3 (Qsh3).

=


69/83


70/83

xxv

= = , , = 438,90 3. Boiler

Efisiensi Isentropik = 93,44%

= 438,90 = = 438,90 0,9344 = 469,710

Dari perhitungan diatas diketahui bahwa:

Laju kalor total pembangkitan uap

= = 438,90 Nilai kalor pembakaran bawah (LHV)

= 20923,56 / Laju massa bahan bakar

= = 438,90100,9344 20923,56 / = 22,45 /

Turbin dan Ekstraksi

Terminal Temperature Different (TTD) dan Drain Cooler Approach (DCA)

ditentukan dari parameter yang ada di software gatecycle sistem PLTU

Pangkalan Susu 2 x 200 MW.

Komponen TTD () DCA ()Feed Water Heater#7 -5,14 1,47

Feed Water Heater#6 5,16 0,69






Dan temperatur air umpan dan kondensat didapat dari software gatecycle.


71/83


72/83

xxvii

Berdasarkan properties saturasi uap tabel termodinamika dari temperatur uap

jenuh didapat,

Tekanan Uap Jenuh/Tekanan Uap Ekstraksi

# = 4,104 # = 2,077 # = 1,221 # =0,5975 # =0,2513 # = 0,08969

# = 0,02562

= 0,004639 Berdasarkan tabel termodinamika dari temperatur drain dan tekanan uap

jenuh didapat,

Entalphi drain

# = 901,50 /

#

= 801,10 /

# = 797,70 / # = 468,70 / # = 332,90 / # = 265,10 / # = 132,60 /Ditentukan tekanan disain untuk aliran air umpan dan kondensat, serta

tekanan disain di deaerator.

P-HPH #7 Out 14,06 Mpa

P-HPH #6 Out 14,06 Mpa

P-Dea Out 1,20 Mpa

P-LPH #4 Out 2,00 Mpa




P-CFP Out 2,00 Mpa


73/83

xxviii

P-HPH #7 In 14,06 Mpa

P-HPH #6 In 14,20 Mpa

P-Dea In 2,00 Mpa

P-LPH #4 In 2,00 MpaP-LPH #3 In 2,00 Mpa

P-LPH #2 In 2,00 Mpa

P-LPH #1 In 2,00 Mpa

Berdasarkan tabel termodinamika untuk tekanan disain diatas dan temperatur

air umpan dan kondensat didapat,

Entalphi air umpan dan kondensat

# = 1119 /

# = 898,6 / # = 797,7 / # = 588,7 / # = 464,5 / # =329 / # = 263,9 / = 134,1 /

Tabel Data Input yang Diperlukan dalam Perhitungan

HP Turbine Inlet Pressure 13,42 Mpa

HP Turbine Inlet Temperature 540oC

HP Turbine Inlet Entalphi 3439 kJ/kg

HP Turbine Inlet Entrophi 6,554 kJ/kg.K

Reheat Outlet Pressure 2,57 Mpa

Reheat Outlet Temperature 541oC

Reheat Outlet Entalphi 3553 kJ/kg

Reheat Outlet Entrophi 7,425 kJ/kg.K

Data entalphi dan entrophi didapat dari tabel termodinamika

Dengan menggunakan proses isentropik (ideal) untuk perubahan tekanan

dengan menggunakan data entrhopi diatas dan tekanan uap ekstraksi didapat,

Entalphi Uap Ekstraksi Turbin Ideal

# , = 3082 / # , = 3476 /


74/83

xxix

# , = 3299 / # , = 3091 /

# , = 2881 /

# , = 2682 / # , = 2484 /dengan fraksi uap =0,9425 , = 2255 /dengan fraksi uap =0,8748Entalphi Uap Ekstraksi Turbin Aktual

Dengan menggunkan turbin yang mempunyai efiseinsi isentropik 0,9 didapat,

# = 0,9 #

# =3439 /0,9 3439 /3082 / # = 3117,7 / # , = 3117,7 / # , = 3472,3 / # , = 3324,4 / # , = 3137,2 /

# , = 2948,2 / # , = 2769,1 / # , = 2590,9 / , = 2384,8 /Dengan menggunakan data tekanan uap ekstraksi dan entalphi uap ektraksi

aktual dapat diketahui,Temperatur Uap Ekstraksi

# =361,10 # =502,50 # =429,90 # =336,30 # =239.60 # =145,90


75/83

xxx

# =65,52 =31,55 Entrophi Uap Ekstraksi

# = 6,611 /. # = 7,421 /. # = 7,462 /. # = 7,502 /. # = 7,56 /. # = 7,646 /.

# = 7,74 /.

= 7,85 /. dengan fraksi uap =0,9282Heat BalanceEktraksi Turbin

1. High Pressure Heater #7

# =209,18 dan # = 14,06 maka # =898,9 # =257,07 dan # = 14,06 maka # =1119 =564,79 =564,79 1 3600 1000 1 =156,89 =452,11 =452,11 1 3600 1000 1 =125,59 Jumlah kalor yang ditambahkan ke air umpan boiler.

= # # =156,89 1119898,9

=34350,63

Berdasarkan persamaan kesetimbangan energi,

#+ # #= #+ # #Dan # = #, sehingga # # #= # # # =361,10 pada = 4,104 maka # =3117,7 # =210,65 pada = 4,104 maka # =901,5


76/83

xxxi

# = # # # # =156,89 ( 1119898,93117,7901,5)=15,58

# = # =15,58 2. High Pressure Heater #6

# =187,77 dan # = 14,2 maka # =797,7

# =209,18 dan # = 14,06 maka # =898,9 =564,79 =564,79 1 3600 1000 1 =156,89 =452,11 =452,11 1 3600 1000 1 =125,59 Jumlah kalor yang ditambahkan ke air umpan boiler.

= # # =156,89 898,9797,7 = 15876,87 /Berdasarkan persamaan kesetimbangan energi,

# # # # # = # # #

Dan # # = #, sehingga

#

#

#

#

#

=

#

# # # # # #= # #+ # # #

# =502,50 pada = 2,077 maka # =3472,3 # =188,46 pada = 2,077 maka # =801,1

# = # # # # #

# #


77/83

xxxii

= 156,89 898,9797,7/ + 15,58 801,1901,5/3472,3801,1/

=5,36

# = # # =5,36 15,58 =20,94 3.

Dearator #5

=564,79 =564,79 1 3600 1000 1 =156,89 Berdasarkan tabel termodinamika didapat,

# =139,65 pada

= 2 didapat

# =588,7

=187,77 pada = 1,2 didapat =797,7 # =429,90 pada = 1,221 maka # =3324,4 # =188,46 pada = 2,077 maka # =801,1 # = # # # # # #

= 156,89 797,7588,7/ 20,94 801,1588,7/3324,4588,7/ =10,36 4. Low Pressure Heater #4

# =110,44 dan # = 2 maka # =464,5 # =139,65 dan # = 2 maka # =588,7 =564,79 =564,79 1 3600 1000 1 =156,89 =452,11 =452,11 1 3600 1000 1 =125,59 Jumlah kalor yang ditambahkan ke air kondensat.

= # # =125,59 588,7464,5 = 15597,91 /



78/83

xxxiii

#+ # #= #+ # #Dan dari persamaan 4 didapat # = #, sehingga

# # #=

# #

# =336,30 pada =0,5975 maka # =3137,2 # =111,68 pada =0,5975 maka # =468,7 # = # # # # =125,59 ( 588,7464,53137,2468,7)

=5,85

# = # =5,85

5. Low Pressure Heater #3

# =78,23 dan # = 2 maka # =329

#

=110,44

dan

#

= 2 maka

#

=464,5

=564,79 =564,79 1 3600 1000 1 =156,89 =452,11 =452,11 1 3600 1000 1 =125,59 Jumlah kalor yang ditambahkan ke air kondensat.

= # # =125,59 464,5329

= 17017,04 /


# # # # # = # # #Dan # # = #, sehingga # # # # # = # # # #

# # #=

# #+

# # #


79/83

xxxiv

# =239,6 pada =0,2513 maka # =2948,2

# =79,5 pada =0,2513 maka # =332,9 # = # # # # # # # = 125,59 464,5329/ + 5,85 332,9468,7/2948,2332,9/ =6,20

# = # # =6,20 5,85 =12,05 6. Low Pressure Heater #2 # =62,66 dan # = 2 maka # =263,9 # =78,23 dan # = 2 maka # =329 =564,79 =564,79 1 3600 1000 1 =156,89

=452,11 =452,11 1 3600 1000 1 =125,59 Jumlah kalor yang ditambahkan ke air kondensat.

= # # =125,59 329263,9 =8175,72

Berdasarkan persamaan kesetimbangan energi

# # # # #= # # #Dan # # = #, sehingga # # # # # = # # # # # # #= # #+

# # #


80/83

xxxv

# =145,90 pada = 0,08969 maka # =

2769,1

# =63,16 pada = 0,08969 maka # =265,1 # = # # # # # # #

= 125,59 329263,9/ + 6,20 265,1332,9/2769,1265,1/

=3,10

# = # # =3,10 12,05 =15,15

7. Low Pressure Heater #1

# =31,42 dan # = 2 maka # =134,1 # =62,66 dan # = 2 maka # =263,9 # =374,32 =374,32 1 3600 1000 1 =103,98 =452,11 =452,11 1 3600 1000 1 =125,59 Jumlah kalor yang ditambahkan ke air kondensat.

= # # # =103,98 263,9134,1

=13496,26

Berdasarkan persamaan kesetimbangan energi

# #+ #+ # #= #+ # #Dan # # = #, sehingga # # #= # #+

# # #

# =65,52 pada

= 0,02562 maka

# =2590,9


81/83

xxxvi

# =31,63 pada = 0,02562 maka # =132,6

#

= # # # # #

# #

= , ,,/ + , ,,/,,/ =6,46

# = # # =6,46 15,15 =21,61 Mass flow feedwater 564,79 t/h 156,89 kg/s

Mass flow condensate 452,11 t/h 125,59 kg/s

Mass flow condensate at LPH #1 374,32 t/h 103,98 kg/s

Mass flow extraction steam #7 56,09 t/h 15,58 kg/s







Mass flow drain HPH #7 56,09 t/h 15,58 kg/s

Mass flow drain HPH #6 75,38 t/h 20,94 kg/s

Mass flow drain LPH #4 21,04 t/h 5,85 kg/s




Mass flow steam to condenser 261,64 t/h 72,68 kg/s

Mass flow of reheater 396,02 t/h 110,01 kg/s


82/83

xxxvii

LAMPIRAN C


83/83

Koordinat Airfoils Gottingen 436

Upper Surface Lower Surface

Sumbu Sumbu

X Y Z X Y Z0.0000000 0.0000000 0.000000 1 0.0000000 0.000000

0.0125000 0.0223100 0.000000 0.9500000 -.0012500 0.000000

0.0250000 0.0326300 0.000000 0.9000000 -.0025000 0.000000

0.0500000 0.0462500 0.000000 0.8000000 -.0050000 0.000000

0.0750000 0.0578700 0.000000 0.7000000 -.0075000 0.000000

0.1000000 0.0665000 0.000000 0.6000000 -.0100000 0.000000

0.1500000 0.0792500 0.000000 0.5000000 -.0125000 0.000000

0.2000000 0.0875000 0.000000 0.4000000 -.0150000 0.000000

0.3000000 0.0925000 0.000000 0.3000000 -.0175000 0.0000000.4000000 0.0895000 0.000000 0.2000000 -.0200000 0.000000

0.5000000 0.0830000 0.000000 0.1500000 -.0212500 0.000000

0.6000000 0.0720000 0.000000 0.1000000 -.0225000 0.000000

0.7000000 0.0585000 0.000000 0.0750000 -.0228300 0.000000

0.8000000 0.0410000 0.000000 0.0500000 -.0227500 0.000000

0.9000000 0.0220000 0.000000 0.0250000 -.0198700 0.000000

0.9500000 0.0112500 0.000000 0.0125000 -.0146900 0.000000

1 0.0000000 0.000000 0.0000000 0.0000000 0.000000

laporan skripsi idf

Documents