bab iii2
Post on 26-Jan-2016
213 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
BAB IIIMETODELOGI PENELITIAN
3.1 Pendekatan Desain Fungsional
Pada pendekatan rancangan Prototype Steam Power Plant yang dibuat
terdapat kegunaannya masing-masing. Ruang bakar yaitu tempat terjadinya
pembakaran bahan bakar yang digunakan untuk menghasilkan panas di ruang
bakar superheater. Superheater terdiri dari tabung silinder dan juga tabung balok
yang berada berdekatan.
Udara untuk pembakaran disuplay dari udara atmosfer atau lingkungan.
Saturated steam yang dihasilkan akan dipanaskan lagi melalui superheater agar
dihasilkan superheated steam untuk menggerakkan sudu-sudu turbin uap. Dari
pergerakkan turbin uap inilah akan menggerakkan generator untuk menghasilkan
energi listrik. Sisa steam yang telah digunakan untuk menggerakkan turbin akan
mengalir menuju ke kondensor untuk dikondensasi dan menjadi air kembali.
Dengan adanya pemanas tambahan diharapkan steam yang dihasilkan benar-benar
kering dan berupa superheated steam
3.2 Pendekatan Desain Struktural
Secara umum rancangan alat dibagi menjadi empat bagian yaitu ruang
bakar, shell and tube badan boiler, generator turbin uap, dan kondensor. Ruang
bakar sebagai tempat pembakaran terdiri dari dua ruang bakar yaitu ruang bakar
utama dan ruang bakar tambahan (superheater). Ruang bakar utama berkontak
langsung dengan tempat penampungan bahan bakar melalu pipa penyalur bahan
bakar. Sedangkan ruang bakar tambahan bersebelahan dengan ruang bakar utama
yang akan menyalurkan steam untuk dilakukan pemanasan lanjut.
Shell and tube pada badan boiler sebagai tempat pemanasan air untuk
menghasilkan steam. Fire tube yang di rancang memiliki diameter 2 cm dan
ketebalan 1,5 mm dengan tinggi 75 cm. Fire tube tersebut berjumlah 9 batang
disusun secara vertikal dan tubesheet sebagai penopang dengan diameter 50 cm.
32
33
Jarak antar masing-masing tube yaitu 2 cm. Didalam badan boiler inilah api
masuk ke dalam tube yang terpasang dan langsung memanaskan air yang terdapat
dalam badan boiler yang nantinya menghasilkan steam.
Selanjutnya steam yang dihasilkan akan dipanaskan lagi didalam
superheater untuk memastikan bahwa uap yang hasilkan merupakan uap kering
yang akan menggerakkan turbin. Sudu-sudu turbin yang dibuat berjumlah 54 buah
sudu akan berputar dan menggerakkan generator untuk menghasilkan energi
listrik. Sisa dari steam yang telah digunakan untuk menggerakkan turbin tentunya
akan mengalami penurunan tekanan dan temperatur sehingga steam tersebut akan
berubah fasa kembali menjadi uap basah yang akan dialirkan menuju
penampungan pada kondensor untuk dikondensasikan kembali menjadi air
Superheater pada prototype ini sebagai tempat pemanasan lanjut uap
saturated untuk menghasilkan superheated steam. Superheater yang di rancang
memiliki diameter 29 cm dan ketebalan 1,5 mm dengan tinggi 46 cm.
Superheater ini memiliki ruang bakar dengan tinggi 23 cm dan panjang nozel
pembakaran sebesar 9 cm, superheater ini memiliki tangki uap berbentuk balok
dengan panjang 23,5 cm dan tinggi 11,5 cm. Didalam superheater ini
pembakaran terjadi untuk memanaskan uap saturated untuk menjadi superheated
steam.
Selanjutnya superheated steam yang dihasilkan akan digunakan untuk
menggerakan sudu – sudu turbin yang dibuat berjumlah 54 buah sudu akan
berputar dan menggerakkan generator untuk menghasilkan energi listrik. Sisa dari
steam yang telah digunakan untuk menggerakkan turbin tentunya akan mengalami
penurunan tekanan dan temperatur sehingga steam tersebut akan berubah fasa
kembali menjadi uap basah yang akan dialirkan menuju penampungan pada
kondensor untuk dikondensasikan kembali menjadi air.
34
Gambar 11. Superheater Tampak DepanKeterangan :1. Pipa stack gas 2. Tabung super heated3. Ruang bakar4. Tungku pembakaran
Gambar 13. Superheater Tampak Belakang
3
1
2
1
2
3
4
35
Keterangan:1. Tabung superheated steam2. Pressure gauge3. Thermometer
Gambar 14. Superheater Tampak Dalam
Keterangan:1. Nozel2. Plat pemecah uap3. Pipa bahan bakar 4. Burner
1
2
34
36
Gambar 15. Superheater Dan Dimensi Ukuran
11
11
23
20
46
37
Gambar 15. Desain Steam Power Plant Secara Keseluruhan
Gambar 16. Fire Tube Boiler
Stack Gas
Badan Boiler
Tungku Bahan Bakar
Ruang bakar
38
Tube :Jumlah = 9 tubed = 2,5 cmP = 75 cmt = 1,5 mm
Catatan :Satuan gambar dalam cm
Gambar 17. Desain Fire Tube Boiler tampak depan
d = 1 inch
2 cm
d = 50 cm
Gambar 18. Desain Fire Tube Boiler tampak atas
39
3.2.1 Desain Peralatan
Pembuatan Ruang Bakar, Shell and Tube Badan Boiler, Rangkaian Steam Turbin Generator, dan Penampungan Kondensat pada Kondensor
- Tahap Persiapan
a) Menyiapkan bahan-bahan yang akan digunakan
b) Membuat tempat dudukan rangkaian Boiler dengan memotong dan
mengelas rangka siku tebal
c) Memasang roda pada dudukan rangkaian Boiler agar mudah dipindahkan
- Tahap Pembuatan Ruang Bakar
a) Memotong bagian atas tabung gas kecil sehingga berbentuk lubang yang
akan dihubungkan dengan cerobong stack gas
b) Membuat lubang berbentuk segi empat sebagai pintu ruang bakar yang
dapat dibuka dan ditutup
c) Membuat tempat untuk pembakaran dan burner yang dihubungkan
langsung dengan pipa bahan bakar
- Tahap Pembuatan Shell and Tube
a) Memotong tabung gas besar untuk sebagai badan boiler
b) Memotong pipa sebagai tube dengan diameter 2 cm, tebal 1,5 mm, dan
panjang 75 cm
c) Memotong plat tebal berbentuk lingkaran dengan diameter 50 cm sebagai
tubesheet atau penopang tube dalam badan boiler
d) Memasang tube dengan cara di las dan dirangkai di dalam badan boiler
e) Menghubungkan bagian atas tabung gas besar dengan cerobong stack gas
- Tahap Merangkai Steam Turbin Generator
a) Turbin dengan 54 sudu diberi penutup, penutup dibuat menggunakan
bahan plat tipis
b) Membuat lubang pada penutup turbin untuk dihubungkan dengan steam
dari hasil pemanasan
c) Menghubungkan pipa aliran steam ke dalam turbin
40
d) Merangkai generator yang dihubungkan dengan turbin agar perputaran
sudu turbin dapat menggerakkan generator dan menghasilkan energi listrik
- Tahap Pembuatan Penampungan Kondensat
a) Tabung berbentuk kotak diberi lubang untuk memasang pipa yang
dihubungkan dengan pipa steam sisa penggunaan turbin
b) Tabung tersebut dipasang di rangka tebal yang telah dibuat
c) Memasang pipa pada bagian tabung yang telah dilubangi dan
menghubungkannya dengan pipa keluaran dari turbin
3.3 Pertimbangan Percobaan
3.3.1 Waktu dan Tempat
Waktu pembuatan alat dilaksanakan pada bulan Februari sampai Bulan
Maret 2015. Sedangkan penelitian dilaksanakan selama 2 bulan dari bulan
April sampai Mei 2015 di Laboratorium Teknik Kimia Politeknik Negeri
Sriwijaya Palembang
3.3.2 Alat dan Bahan
3.3.2.1 Peralatan Rancangan Prototype Steam Power Plant
Pada Prototype Steam Power Plant yang dirancang dan digunakan untuk
penelitian terdiri dari :
Kompressor : 1 Unit
Pompa : 1 Unit
Tabung Bahan Bakar dan Udara : 1 Unit
1) Furnace, terdiri dari :
a. Burner : 2 Buah
b. Nozel bahan bakar dan udara : 2 Buah
c. Fire Tube (Tube api) : 9 Batang
d. Cerobong flue gas : 1 Unit
2) Superheater, terdiri dari :
a. Burner : 1 Buah
b. Nozel bahan bakar dan udara : 1 Buah
c. Ruang Superheater : 1 Unit
41
3) Turbin uap : 1 Unit
4) Generator Besar Kapasitas 3000 watt : 1 Unit
5) Generator kecil : 1 Unit
6) Kondensor, terdiri dari :
a. Pipa aliran steam : 1 Unit
b. Pompa air pendingin : 1 Unit
c. Box penampungan sirkulasi air pendingin : 1 Unit
7) Sistem pemipaan (pyping system) terdiri dari :
a. Valve bahan bakar dan udara : 2 Buah
b. Valve air umpan : 4 Buah
c. Valve steam : 2 Buah
d. Valve kondensat : 1 Buah
e. Pipa aliran steam : 7 Batang
f. Pipa aliran air : 2 Unit
g. Pipa aliran udara dan bahan bakar : 2 Unit
3.3.2.2 Peralatan Laboratorium
1) Gas analizer
2) Tachometer
3) Multimeter
4) Termogun
3.3.2.3 Bahan yang Digunakan
1) Solar
2) Gas LPG
3) Air Bersih
4) Udara Tekan
3.3.3 Perlakuan dan Rancangan Percobaan
Dalam penelitian rancang bangun Prototype Steam Power Plant, variabel
penelitian yang akan diambil terdiri dari variabel tetap dan variabel tak tetap.
Variabel tetap terdiri dari jenis dan volume bahan bakar, waktu pengoperasian
alat, dan volume bahan baku air. Sedangkan variabel tak tetap terdiri dari
42
tekanan udara bahan bakar, temperatur steam, tekanan steam dan temperatur
stack gas. Proses pengopeasian ditetapkan pada tekanan steam 20 bar. Pada
penelitian yang dilakukan hal yang diamati yaitu proses pembakaran yang
terjadi dalam furnace. Objek utama dalam pengamatan yaitu laju penggunaan
bahan bakar dengan perbandingan udara yang bervariasi (variasi 4 bar, 5 bar,
dan 6 bar). Pengamatan dilakukan ketika memulai proses pembakaran dengan
rentang waktu ditetapkan yaitu setiap 10 menit. Data hasil pengukuran
disusun dalam bentuk tabel dan grafik untuk dijadikan bahan kajian
menentukan efisiensi termal boiler furnace.
3.4 Pengamatan
Penelitian diawali dengan menyiapkan berbagai macam keperluan untuk
pengoperasian alat seperti mengisi air umpan pada boiler, memastikan valve
yang harus terbuka dan tertutup, mengukur laju air umpan boiler, dan mengukur
banyaknya bahan bakar yang akan digunakan. Kemudian, menghidupkan pompa
air dan kompresor lalu memulai proses pembakaran pada ruang bakar furnace.
Proses pemanasan air diamati dan dicatat berbagai variabel pengukurannya
dengan selang waktu setiap 10 menit sekali.
3.5 Prosedur Percobaan
Adapun prosedur percobaan mengoperasikan alat Prototype Steam Power
Plant yaitu sebagai berikut :
1. Tahap Persiapan
a. Menyiapkan air umpan boiler yang akan digunakan, pipa air umpan
dihubungkan dari sumber air menuju ke pompa air
b. Menyiapkan bahan bakar yang akan digunakan dan mengisinya ke
dalam tangki bahan bakar
c. Memompa air umpan menggunakan pompa menuju boiler
d. Memastikan seluruh valve yang harus terbuka dan valve yang harus
tertutup
e. Mengatur udara kompresi untuk pembakaran
43
f. Membuka valve udara dan bahan bakar
2. Tahap Proses Pembakaran di Boiler Fire-Tube
a. Menghidupkan burner yang ada pada ruang bakar furnace
b. Mengatur aliran bahan bakar berdasarkan nyala api pada furnace
c. Menjaga nyala api pada furnace agar tetap stabil
3. Tahap Proses Pemanasan Lanjut di Superheater
a. Mengamati tekanan steam di dalam boiler fire-tube untuk memastikan
dapat dialirkan ke superheater
b. Menghubungkan aliran gas ke superheater dan mengatur nyala api di
superheater
c. Membuka valve aliran steam menuju superheater
d. Mengamati tekanan dan temperatur steam pada superheater sampai
mencapai tekanan maksimum yang diizinkan yaitu 25 Bar
4. Tahap Pembangkitan Turbin dan Generator
a. Membuka valve aliran steam menuju nozzle ke turbin
b. Mengamati putaran turbin dan generator serta nyala lampu yang
terdapat pada panel yang dihubungkan langsung dengan generator
c. Mencatat data yaitu, putaran turbin, putaran generator dan voltase yang
dihasilkan dari pembangkitan turbin dan generator
5. Tahap Pembentukan Kondensat pada Kondensor
a. Membuka valve aliran kondensat keluar dari kondensor
b. Menghidupkan pompa air pendingin pada kondensor serta mengalirkan
air pendingin masuk kondensor
c. Mengamati temperatur uap keluar turbin menuju kondensor
d. Mengamati temperatur kondensat keluar kondensor
e. Mengamati temperatur air pendingin di dalam kondensor dan air
pendingin keluar kondensor
f. Menampung kondensat hasil refrigerasi kondensor
6. Tahap Mematikan
a. Menutup valve aliran bahan bakar
44
b. Mematikan kompresor aliran udara dan mengosongkan tekanan udara
dalam tangki bahan bakar
c. Memastikan semua valve yang harus tetap terbuka dan harus tetap
tertutup
d. Menampung blowdown dan mengukur kuantitas blowdown
e. Membersihkan laboratorium Teknik Energi
top related