Download - Ejector Tog Fix (Hal 7-10)
PraktikumMesinFluida& Thermal (EJECTOR RIG)
EJECTOR RIG
A. TUJUAN PERCOBAAN
Setelah mempelajari dan melakukan percobaan, mahasiswa diharapkan dapat :
Mengukur laju aliran uap (m¿
S ) dan laju aliran air (m¿
W ) yang mengalir.
Menyelidiki performance injektor sebagai heater dan feed water pump.
Mencari efisiensi injektor sebagai heater dan feed water pump.
B. DASAR TEORI
Unit injektor dapat memberikan dua fungsi. Inidapatberfungsi heater dan
feed water pump. Ketika difungsikan sebagai feed heater, energi yang
diberikan oleh uap tergantung kondensasinya yang diserap oleh air.
Efisiensi perpindahan yang diberikan :
Efisiensi= Energi yang diserap oleh airEnergi yang dilepas oleh uap
η fw=mw
¿
Cpw(T 3 − T 2)
m¿
s [ q hfg + Cps (T1 − T 3 )]x 100 %
dimana :
mw : massa aliran air per detik
ms : massa aliran uap per detik
Cp : koefisien panas spesifik air
hfg : entalphi evaporasi pada tekanan uap
q : fraksi kering uap
Ts : temperatur saturasi uap
T1 : temperatur yang disuplai injektor
T2 : temperatur yang diserap injektor
PraktikumMesinFluida& Thermal (EJECTOR RIG)
Pada waktu injektor bekerja sebagai pompa feed water aliran uap
mengalir ke nozzle konvergen yang menyebabkan perubahan dari energi
tekanan menjadi energi kecepatan. Kecepatan uap bertambah disertai dengan
perubahan tekanan.
Hal ini menyebabkan air di dalam lower tank keluar mengalirkan ke pipa
masukan air. Kondensasi uap mengalir ke nozzle dengan aliran air yang
selanjutnya mengurangi tekanan pada pipa masukan teratas dan aliran air
bertambah. Energi yang dilepaskan uap bebas mengalir ke injektor yang
digunakan untuk mengangkat air dari suction tank ke delivery tank.
Energi yang dilepaskan uap = Entalphi evaporasi + Entalphi liquid
= m¿
s [q h fg + Cps (T 1 − T 3 )]dimana :
ms : massa aliran uap selama pengetesan
Cp : kapasitas panas spesifik air
q : fraksi kering uap
Ts : temperatur saturasi uap
T2 : temperatur delivery air
Kerja angkat air= Gaya x Jarak
= mwx g x H
dimana :
H(tinggi angkat) = tekanan angkat + suction head
1 Bar = 10,2 mhead
sehingga :
Efisiensi=
Kerja yangdilakukanEnergi yang disuplai
=
mw⋅g⋅H
m¿
s [q h fg + Cp s (T 1− T3 )]x 100 %
PraktikumMesinFluida& Thermal (EJECTOR RIG)
C. GAMBAR INSTALASI PENGUJIAN
PraktikumMesinFluida& Thermal (EJECTOR RIG)
D. PROSEDUR PERCOBAAN
1. Menjalankan boiler untuk menghasilkan uap ke injektor.
2.Mengukurfraksi uap yang didapatkan dengan alat ukur separating dan
throttling kalorimeter.
3.Menutup katup V3 pada tangki S1, dan membuka katup uap pengering V4
diatas tangki S2.
4.Membuka katup V5 dan mengisi tangki S1 dengan air dariair utama.
5.Membuka katup V2 pada tangki delivery dimana tangki dari injektor ke
tangki S2, dan menutup katup V1 ke injektor.
6.Membuka katup Vs dan mengatur suplai uap ke injektor sampai air
tampak mengalir pada injektor (air tangki suction) dan dilepaskan ke
delivery tank S2.
7.Membiarkan kondisi stabil dan kemudian menjaga level air pada tangki S1
pada level konstan dengan membuka dan mengatur katup suplai air V5.
8.Mengukur dan mencatat :
Suction air : flow rate, tekanan, dan temperatur.
Delivery air : penunjukan level pada S2, tekanan, dan temperatur.
9.Melakukanpengujian sampai tangki S2 mendekati penuh atau hampir
penuh, kemudian mengukur dan mencatatsemua tekanan dan temperatur
yang terbaca pada alat ukur dan level terakhir pada tangki S2. Stop watch
dihentikan.
10.mengatur katup V1 dan V2untuk mencapai berbagai vakum dan tekanan
balik yang diinginkan. Selanjutnya menyetel perbedaan kondisi
operasinya, hasil pengujian yang berbeda dapat ditentukan dan efisiensi
daerah kerja kondisi tersebut dapat pula diperoleh.
11.Membuka katup V3 dan menutup katup V4 dan V5, air dapat bersirkulasi
antara tangki S1 dan S2 yang akan menyebabkantemperatur mengalami
kenaikan dan dapat diukur perbedaan temperaturnya.
PraktikumMesinFluida& Thermal (EJECTOR RIG)
E. DATA HASIL PERCOBAAN
Tabel 1. Data HasilPercobaan
No.
TANK I TANK IIInjector
Steam Inlet
Injector
Suction
Injector
DeliveryWaktu
t
[s]Hs1
[m]
Hs2
[m]
Hd1
[m]
Hd2
[m]
P1
[bar]
T1
[°C]
P2
[bar]
T2
[°C]
P3
[bar]
T3
[°C]
1. 0,35 0,25 0,133 0,235 4 72 -0,3 26 0 34 27,4
2. 0,35 0,25 0,20 0,302 3,5 71 -0,3 31 0 39 28,20
3. 0,35 0,25 0,235 0,338 3 69 -0,3 33 0 42 30,5
4. 0,35 0,25 0,243 0,347 2,5 67 -0,2 37 0 45 37,75
5. 0,35 0,25 0,246 0,348 2 65 -0,19 38 0 48 41,53
6. 0,35 0,25 0,247 0,349 1,5 62 -0,1 42 0 50 44,07
7. 0,35 0,25 0,252 0,358 1 60 -0,1 45 0 52 65
Catatan : 0
- Kapasitas tangki = 958 ml/cm
- Suction lift = 750 mm = 0,75 m
- g = 9,81 m/s2
PraktikumMesinFluida& Thermal (EJECTOR RIG)
F. ANALISA DATA
Dari data praktikum, saya mengambil sample No. 6 pada tabel hasil
percobaan
Diketahui :
Steam pressure, P1 = 1.4 Bar
Duration of test, t = 44.07 det
Steam temperature, T1 = 62C
Initial suction tank level, HS1 = 35 cm = 0,35 m
Final suction tank level, HS2 = 25 cm = 0,25 m
Initial delivery tank level, Hd1 = 24 cm= 0,24 m
Final delivery tank level, Hd2 = 34 cm = 0,34 m
Suction water pressure, P2 = - 0,1 Bar
Suction water temperature, T2 = 42C
Delivery water pressure, P3 = 0 Bar
Delivery water temperature T3 = 50C
Kapasitas tangki, tc = 958 ml/cm
Suction lift, Sl = 750 mm = 0,75 m
Percepatan gravitasi bumi, g = 9,81 m/det2
Ditanyakan :
a) Massa aliran uap, ms ?
b) Massa aliran air, mw ?
c) Head total, H ?
d) Efisiensi ejektor sebagai feed water heater, fwh ?
e) Efisiensi ejektor sebagai pompa, p ?
PraktikumMesinFluida& Thermal (EJECTOR RIG)
Penyelesaian :
a) Massa aliran uap,
m¿
S
m¿
S = Vs . / t
dimana :
Vs = 958 (Hd2 – Hd1) - (Hs1 – Hs2)
= 958 {(0,348–0,247) - (0,35 – 0,25)}
= 0,958 L
= 0,958 x 10-3 m3
Dengan T3 = 50oC maka = 988,00 kg/m3, sehingga diperoleh :
m¿
S =
0,958 . 10 -3 x 988,0044,07 = 0,0214 kg/s
b) Massa laju aliran air,
m¿
W
Dengan T2 = 42oC maka = 991,37 kg/m3, sehingga diperoleh :
m¿
w
= Vw . / t
dimana :
VW = 958 ( Hs1 – Hs2 )
= 958 (0,35 – 0,25)
= 95,8 L
= 95,8 x 10-3 m3
m¿
w =
95,8 . 10 -3 x 991,3744,07 = 2.15 kg/s
PraktikumMesinFluida& Thermal (EJECTOR RIG)
c) Main Head (H)
H = pressure head + suction lift
Dimana :
Pabsolut = Pgauge + Patm
= 1 + 1,5
= 2,5 bar
Karena 1 bar = 10,2 mHead
Sehingga :
H = 10,2 . (2,5) + 0,75 = 26,25 m
d) Efisiensi injektor sebagai feed water heater, fw :
η fw=mw
¿
Cpw(T 3 − T 2)
m¿
s [ q hfg + Cps (T1 − T 3 )]x 100 %
Dari percobaan kalorimeter pada saat pengujian diperoleh fraksi kekeringan
(q) = 0,8 (diasumsikan sama dengan hasil pada penyaringan kalorimeter).
Dari tabel uapjenuh dengan Pabs = 1,5 bar diperoleh hfg = 2226,5 Kj/kgoC ,
Ts= 111,4 oC, Cps = 4,18238 Kj/kgoC dan Cpw = 4,1835 Kj/kgoC.
Jadi,
fw
=mw
¿
Cpw (T3 − T 2 )
m¿
s [q h fg + Cp s (Ts − T 3) ]x 100 %
PraktikumMesinFluida& Thermal (EJECTOR RIG)
fw
=2,15 x 4,1835 (50−42)0 , 0214×[ 0,8 x 2226 , 5 + 4 ,18238 (111, 4 − 50 )]
x 100 %
= 53 ,96715243 ,58453
x 100 %= 22,15 %
e) Efisiensi injektor sebagai pompa,p :
p
=mw⋅g⋅H
m¿
s [q h fg + Cp s (Ts − T 3) ]x 100 %
= 2 . 15 x 9 , 81 x 26 ,250 , 0214×[ 0,8 x 2226 .5 + 4 ,1836 (111 ,4 − 50) ]
x 100 %
= 0 ,56137725243 ,58453
x 100 %
= 0,23 %
G. TABEL HASIL ANALISA DATA
Tabel 2.HasilAnalisa Data
N
o.P1 T1 VS VW H fw p
[bar] [°C] [x10-3 m3] [ kg/s] [x10-3 m3] [kg/s] [m] [%] [%]
1
2
3
4
5
6 1,5 62 0,958 0,0214 95,8 2.15 26,25 22,15 0,23
m¿
w m¿
w
PraktikumMesinFluida& Thermal (EJECTOR RIG)
7
PraktikumMesinFluida& Thermal (EJECTOR RIG)
H. GRAFIK
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50
0.02
0.04
0.06
0.08
0.1
0.12
0.14
0.16
0.18
0.2
P (bar)
ms (
kg/s
)
Grafik 1. Hubungan antara Tekanan (Bar) dan Massa Aliran Uap (Kg/s)
Pada Grafik 1. Kita dapat melihat bahwa massa aliran uap (m¿
S )
memiliki nilai yang cenderung tidak konstan (berubah) ini dipengaruhi oleh
beberapa faktor yaitu volume uap (Vs), temperature injector delivery (T3)
dan waktu (t).
PraktikumMesinFluida& Thermal (EJECTOR RIG)
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50
0.5
1
1.5
2
2.5
3
3.5
4
4.5
5
P (Bar)
mw
(kg/
s)
Grafik 2. Hubungan antara Tekanan (Bar) dan Massa Aliran Air (Kg/s)
Pada Grafik 2. Kita dapat melihat bahwa nilai massa aliran air (m¿
w )
berbanding lurus dengan nilai tekanan (P) yaitu semakin besar nilai massa
aliran air (m¿
w ) maka semakin besarpula nilai tekanan (P) begitu juga
sebaliknya.
PraktikumMesinFluida& Thermal (EJECTOR RIG)
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50
20
40
60
80
100
120
P (bar)
fw
(%)
Grafik 3. Hubungan antara Tekanan (Bar) dan Efisiensi Feed Water Heater (%)
Pada Grafik 3. Kita dapat melihat bahwa efisiensi () memiliki nilai
yang cenderung tidak konstan (berubah) ini dipengaruhi oleh beberapa
faktor yaitu Tekanan absolute (Pabs), Massa aliran uap dan air, Cp uap dan
air.
PraktikumMesinFluida& Thermal (EJECTOR RIG)
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.50
0.2
0.4
0.6
0.8
1
1.2
P (bar)
p (%
)
Grafik 4. Hubungan antara Tekanan (Bar) dan Efisiensi pompa (%)
Pada Grafik 4. Kita dapat melihat bahwa efisiensi pompa (p)memiliki
nilai yang cenderung tidak konstan (berubah) ini dipengaruhi oleh beberapa
faktor yaitu Tekanan absolute (Pabs), Massa aliran uap dan air, Cp uap dan
air, serta Head (H).
I. KESIMPULAN
Setelah melakukan praktikum dan menganalisa data dengan sampel no.7,
maka kita dapat mengambil kesimpulan sebagai berikut:
1. Nilai massa aliran air lebih tinggi dibandingkan dengan nilai massa aliran
uap, yaitu untuk massa aliran air sebesar 3,381 kg/s dan massa aliran uap
sebesar 0,067 kg/s.
2. Dengan melihat tabel hasil analisa data kita dapat melihat bahwa pada
percobaan ke-5 nilai-nilai mulai mengalami kestabilan.
PraktikumMesinFluida& Thermal (EJECTOR RIG)
3. Nilai efisiensi feed water heater (fw) lebih tinggi dibandingkan dengan nilai
efisiensi (p), yaitu untuk efisiensi feed water heater sebesar 78,4 % dan
massa aliran uap sebesar 1,073 %