PENGUJIAN KUALITAS UAP LAPORAN PRAKTIKUM disusun untuk memenuhi tugas matakuliah Operasi Pembangkit Tenaka Listrik
Dosen Pembimbing: Drs. Suwidodo, SST., M.Eng. NIP. 19491212 198903 1 001
Anggota: ALLIF L. FAUZIAH
NIM.111724004
RACHMAN SUNI
NIM. 111724025
RIDWAN NURDIN
NIM. 111724026
TEKNOLOGI PEMBANGKIT TENAGA LISTRIK TEKNIK KONVERSI ENERGI
POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 2013
Pengujian Kualitas Uap ( Separating and Throttling Calorimeter ) I.
Tujuan Percobaan Setelah mempelajari dan melakukan pengujian kualitas uap, mahasiswa diharapkan dapat: a. Menjelaskan fungsi dan cara kerja calorimeter pemisah dan penyeratan. b. Membuat gambar skematis alat pengukuran yang digunakan dalam pengujian. c. Menghitung fraksi kekeringan uap. d. Menyimpulkan hasil percobaan
II.
Dasar Teori Pengertian Kombinasi pemisah dan penyeratan calorimeter digunakan untuk menentukan kualitas uap (tingkat kekeringan uap). Pemisah calorimeter merupakan alat untuk memisahkan kandungan air dari uap melalui proses mekanis. Proses mekanis tersebut adalah sebagai berikut: Uap basah yang masih mengandung air dilewatkan pada pemisah calorimeter, karena kerapatan air lebih besar dari uap, maka air akan kecenderungan terlempar daru uap. Air ini dikumpulkan dan jumlahnya dapat diukur.
Uap yang relatif sudah tidak mengandung air dialirkan ke throttling calorimeter, sehingga tekanannya turun. Tekanan setelah throttling menjadi sedikit di bawah temperature atmosfer. Ini menyebabkan uap menjadi uap kering. Dengan pengukuran temperature dan tekanan akhir uap, maka tingkat kekeringan uap dapat dihitung. Karena kedua jenis calorimeter tersebut mempunyai keterbatasan, maka digunakan kombinasi pemisah dan throttling calorimeter.
Rumus 1. Tingkat kekeringan uap atau biasa disebut fraksi uap adalah banyaknya uap kering yang ada di dalam campuran uap basah. Banyaknya uap kering Fraksi kekeringan= Banyak uap kering+kandungan air 2. Pemisah calorimeter Di dalam kondisi sebenarnya tidak semua air dapat dipisahkan dari uap yang masuk ke dalam pemisah calorimeter. Jika berat uap kering yang keluar dari calorimeter = Wt dan berat air yang dipisahkan dalam kalomrimeter pada waktu yang sama, Ws, maka fraksi uap yang diukur melalui pemisah calorimeter ini (Xs) adalah: Xs=
Wt Wt +Ws
3. Penyeratan calorimeter Memberikan aliran suatu fluida melalui throttling orifice dari tekanan tinggi P1 ke tekanan rendah P2. Dari persamaan energy aliran tunak (steadi-flow) dapat ditunjukkan bahwa proses yang terjadi adalah penyeratan adiabatic, yaitu proses adiabatic entalpi tetap. Uap basah sebelum penyeratan akan menjadi uap kering pada tekanan rendah setelah penyeratan. Entalpi uap basah sebelum penyeratan : H 1=hf 1 + Xt hfg1 Entlapi uap basah setelah penyeratan : h f 1 =h g 2+ Cp (t 2−ts2) maka : Xt =
hg2 +Cp ( t 2−ts2 ) −hf h fg 1
Dengan : hf1 Xt h fg 1
: panas sensible bergantung tekanan P1 : fraksi kekeringan pada throttling calorimeter cerat : panas laten bergantung tekanan P1
h g2
: entalpi uap jenuh bergantung pada tekanan P2
Cp t2
: panas jenis pada tekanan tetap : temperature uap pada throttling calorimeter cerat
ts2
: temperature uap saturasi bergantung pada tekanan P2
4. Kombinasi pemisah dan penyeratan Jika W= berat air dalam uap meninggalkan pemisah calorimeter dan masuk penyeratan calorimeter cerat, maka sesuai definisi tingkat kekeringan uap diperoleh rumus sebagai berikut : Wt −w Xt = Wt
dan W = Wt (1 – Xt)
Tetapi calorimeter pemisah telah memisahkan air sebesar Ws, oleh karena itu total berat air adalah (Ws +w) di dalam uap basah Ws/Wt. ( Ws +Wt )−(Ws+W ) X= (Ws +Wt ) Atau : =
Wt −w Wt
=
Wt −w(1−Xt ) Wt−Ws
=
Wt . Xt Wt +Ws
=
Wt Xt= Xs . Xt Wt +WS
tetapi w = Wt (1- Xt)
Fraksi kekeringan sesungguhnya (actual) adalah: X = Xs. Xt Pengukuran Gambar skematis instalasi pengujian
Nama-nama bagian rangkaian di atas : 1. Meter tekanan 6. Throttling 2. Katup pipa masuk uap 7. Meter tekanan 3. Pengindera Temperatur 8. Pengindera temperature 4. Pipa kaca 9. Pendinginan 5. Meter Temperatur III.
Langkah Percobaan a. Peralatan yang diperlukan 1. Perangkat ketel uap 2. Pipa uap utama 3. Pemisah dan throttle calorimeter 4. Thermometer 5. Manometer jenis bourdon dan pipa U 6. Table uap b. Persiapan percobaan 1. Siapkan air pendingin yang akan mendinginkan uap pada calorimeter cerat. 2. Siapkan pemasok uap 3. Siapkan table data pengukuran c. Langkah pengujian 1. Salurkan air pendingin, pendingin, pengembun, untuk mendinginkan uap pada kondensor penyeratan calorimeter 2. Sediakan tabung pengumpul embunan di bawah keluar pengembun 3. Buka katup uap dan biarkan uap mengalir melalui calorimeter untuk memanaskan system. Air pendingin melalui pengembun harus cukuo untuk mengembunkan seluruh uap. 4. Biarkan keadaan di atas sampai level air dalam pemisah calorimeter terlihat 5. Salurkan embunan utama ke dalam tabung pengumpul yang berada di bawah keluaran. 6. Ukur dan catat harga mula-mula level air embunan pada pemisah calorimeter. Juga air keluar dari pengembunan, tekanan uap dalam pipa utama, tekanan
uap setelah throttling, tekanan atmosfer, temperature uap dalam pipa utama dan dalam throttling calorimeter cerat. Ulangi pengujian tersebut minimal 4 kali pengujian untuk pengecekan yang lebih teliti. 7. Tutup pemasok uap 8. Biarkan peralatan dingin dan baru air pendingin pengembun ditutup. 9. Kosongkan tabung pengumpul embunan. IV.
Tabel Hasil Percobaan
No
Parameter
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
Tekanan atmosfer (Pa) Tekanan uap di saluran utama (P1) Tekanan uap setelah throttling (P2) Temperatur uap di saliran utama (T1) Temperatur uap setelah throttling (T2) Jumlah air yang dipisahkan (ma) Jumlah kondensat (ms)
Catatan:
Satuan
Percobaan ke1 2 3
Rata-
atm bar mmHg 0 C 0 C CC CC
1 5 10 100 72 270 580
1 4.83 10 100.67 79.33 150 606.67
1 4.5 10 112 90 100 620
- Tekanan udara setempat = 1 bar = 750.06 mmHg
- Perbedaan permukaan air dalam tabung air raksa = 2 mmHg PERHITUNGAN :
Tekanan uap setelah throttling = (10 – 2) mmHg = 8 mmHg Tekanan uap setelah throttling : ¿
8 mmHg+750.06 mmHg =1.01 ¯¿ 750.06
Tekanan absolut uap masuk :
¯ ¯¿ 5.83 ¯¿ ¿ 4.83 +1
Dari software termodinamika didapat : P1 = 5.83 bar hf1 = 665.52 (kj/kg) hfg1 = 2089.38 (kj/kg) P2 = 1.01 bar
hg2 Cp Uap kering ts2
= 2675.4 (kj/kg) = 2.0796 (kj/kg °C) = 70.17 °C
Fraksi kekeringan pada penyeratan (Xt)
1 5 10 90 76 80 620
rata
Xt
=
(hg 2+Cp(t 2−t 1)−hf 1) hfg 1
=
2675.4 +2.0796 ( 79.33−70.17 )−665.52 2754.9
= 0.74
Fraksi kekeringan pada pemisah (Xs)
Xs
606.67
= 606.67 +150
= 0,8 Fraksi uap kombinasi (X) X = Xt x Xs = 0.74 x 0.8 = 0.6
Pembahasan Dari hasil percobaan di dapatkan bahwa uap yang di hasilkan dari pembakaran tahap pertama di boiler belum berupa uap yang memenuhi standart untuk menggeraan turbin, melainkan uap yang masih mengandung air dan apabila uap tersebut di masukan atau di pakai untuk menggerakan turbin maka akan terjadi korosi pada sudu – sudu turbin uap. Nilai kandungan air atau fraksi uap yang memenuhi kualitas uap yang baik untuk menggerakan turbin adalah nilai nya antara 0 dan 1, semakin kecil nilai dari fraksi uap mendekati nilai 0 maka semakin baik kualitas uap tersebut dan semakin baik pula proses pembakan ran perpindahan panas yang terjadi di dalam boiler. Dari data yang telah di dapat kita dapat menghitung nilai fraksi uap denga menggunakan rumus X = Xt x Xs dan dari hasil perhitungan di dapat nilai fraksi uap (X) adalah sebesar 0.6 Kesimpulan Dari hasil percobaan di dapatkan data yang dapat di analisis dan dari hasil perhitungan di dapatkan nlai fraksi uap adalah sebesar 0.6 dan nilai fraksi uap tersebut masih di bawah standar keamana, maka dapat di simpulkan bahwa proses pembakaran dan perpindahan panas yang terjadi pada boiler sudah cukup baik dan memenuhi standart yang di tentukan dan uang hasil pembakaran dapat di pergunakan untuk di kondisikan pada proses berikutnya yaitu pada proses pemanasan lanjut di super heater.
DAFTAR PUSTAKA Maridjo. 1995. Petunjuk praktikum mesin konversi.Bandung:PoliteknikITB. Modul Praktikum Pengoperasian Boiler. Yuliani, Ika. 2009. Termodinamika. Bandung : POLBAN
