laporan boiler penting 1

LAPORAN PRAKTIKUM MARINE EXTERNAL COMBUSTION ENGINE

JURUSAN TEKNIK PERMESINAN KAPAL

PERCOBAAN I

BOILER

I. TUJUAN

1.1 Tujuan Instruksional Umum :

a. Mahasiswa akan dapat mengoperasikan dengan benar pengoperasian

dari Boiler, Kalorimeter, Steam Engine, Super Heater, dan Steam

Turbine

b. Mahasiswa dapat mengukur, menghitung dan menganalisa

performance/ karakteristik dari Boiler, Kalorimeter, Steam Engine,

Super Heater, dan Steam Turbine

I.2 Tujuan Instruksional Khusus :

a. Mahasiswa dapat mengetahui dan menyebutkan bagian – bagian dari

Boiler

b. Mahasiswa dapat mengetahui persiapan – persiapan yang harus

dilakukan sebelum melakukan Start – Up Boiler.

c. Mahasiswa dapat mengoperasikan Boiler

d. Mahasiswa dapat menggunakan pemakaian alat – alat antara lain laju

aliran bahan bakar, thermometer atau thermocouple (untuk mengukur

temperature udara), temperature feed water, temperature pembakaran,

temperature flue atau gas buang dan temperatur uap.

II. DASAR TEORI

Boiler adalah pesawat yang berfungsi untuk menghasilkan uap.

Dengan kata lain adalah boiler merupakan bagian dari pesawat uap. Uap

yang dihasilkan dari boiler masih bersifat jenuh atau Saturated Steam. Uap

yang dihasilkan oleh boiler ini dapat diaplikasikan untuk beberapa hal, yaitu

:

a. Digunakan sebagai Heater

b. Sebagai Pengering

c. Untuk proses Sterilisasi

d. Penyulingan

1



e. dll

Jadi pada intinya uap jenuh (Saturated Steam) yang dihasilkan oleh

boiler digunakan untuk proses produksi. Beberapa pabrik atau perusahaan

yang banyak menggunakan boiler adalah :

Rumah Sakit

Pabrik Kertas

PLN

Pabrik Gula

Pabrik Tepung

Dll

Boiler memiliki alat – alat kelengkapan yang biasa disebut dengan

Appendages. Alat – alat kelengkapan tersebut meliputi ;

1. Pressure Gauge (Manometer)

Fungsi : Untuk mengukur tekanan uap dalam boiler

2. Water Gauge (Sight Glass)

Fungsi : Untuk mengetahui level air dalam boiler

3. Safety Valve

Fungsi : Untuk membuang uap yang tekanannya melebihi tekanan

operasional boiler.

4. Blow Down Valve

Fungsi : Untuk membuang air yang berada di dalam boiler saat level air

dalam boiler terlalu banyak.

5. Water Column

Water column adalah kolom air yang berfungsi sebagai level switch, yang

terdiri dari :

Feed Water Off

Feed Water On dan

Cut Burner (Burner Off)

2



Gambar 1. Water Column

kerja dari valve–valve yang ada pada water column ini adalah sebagai

berikut :

1) V5 dan V4 : Harus dibuka karena V5 dan V4 ini mewakili level

air yang ada pada sight glass yang menunjukkan level air yang ada

di dalam boiler.

2) V3 : Harus ditutup karena jika V3 air yang ada di dalam

boiler akan nge-drain semua akan tetapi sebelum boiler

dioperasikan katup ini harus dibuka untuk drain kerak- kerak atau

kotoran dalam water coulum.

3) V1 dan V2 : Harus ditutup karena jika dibuka maka uap yang

ada didalam water column akan keluar lewat V1 dan airnya akan

3



keluar lewat V2. V1 dan V2 ini digunakan sebagai checking valve

untuk mengetahui apakah V5 dan V4 buntu atau tidak yaitu dengan

cara membuka V1 dan V2 dan apabila tidak keluar uap dan air maka

V5 dan V4 buntu.

6. Burner

Burner terdiri dari :

o Motor Listrik

o Fan : berfungsi untuk memasukkan udara ke dalam boiler

o Electrode : berfungsi untuk menimbulkan percikan bunga api

o Ignition Transformer : berfungsi untuk menaikkan kuat arus (Amper) dan

untuk menurunkan tegangan (Volt) yang ditujukan untuk mempermudah

dalam menimbulkan percikan bunga api.

o Nozel Injector : berfungsi untuk mengkabutkan (menyepray) bahan

bakar sehingga dapat mempermudah bahan bakar untuk terbakar.

o Fuel Pump : berfungsi untuk memompa bahan bakar ke dalam ruang

bakar.

7. Main Steam Valve

Main Steam Valve merupakan katup utama untuk penyaluran uap

bertekanan ke pesawat – pesawat uap. Katup

8. Hand Hole

Digunakan untuk mempermudah dalam melakukan maintenance boiler.

Dalam persiapan pengoperasian boiler yang perlu dilakukan adalah sebagai

berikut :

1. Pemeriksaan air didalam tandon

Pemeriksaan air yang ada di dalam tandon perlu dilakukan karena supply

air dalam boiler berasal dari air yang ada di dalam tandon. Untuk di PPNS

– ITS menggunakan tandon atas sehingga air yang akan masuk kedalam

boiler dapat mengalir secara gravitasi .

4



2. Pemeriksaan air di Feed Water Tank

Pemeriksaan ini perlu dilakukan untuk mengetahui persedian air yang ada

di dalam FWT.

3. Pemeriksaan air yang ada di dalam boiler lewat Sight Glass

4. Pemeriksaan Bahan bakar

5. Pemeriksaan Listrik (Power Supply)

6. Pengaturan Valve

7. Start

Dalam proses pengoperasian boiler yang juga harus diperhatikan adalah

kualitas air yang akan digunakan sebagai feed water ke dalam boiler. Karena air

yang akan digunakan dalam boiler apabila tidak diolah terlebih dahulu dapat

menyebabkan korosi pada boiler. Dan hal ini dapat menyebabkan turunnya

performance/efisiensi boiler. Korosi ini timbul akibat bereaksinya H2O dengan

FeC yang membentuk CO yang dapat menimbulkan korosi. Korosi ini juga dapat

menyebabkan penipisan logam baik pada boiler ataupun saluran– saluran yang

ada sehingga sangat berbahaya sekali jika itu terjadi karena dapat menyebabkan

hal – hal yang tidak diinginkan seperti peledakan ataupun kebakaran dan lain

sebagainya.

5



Proses pengolahan (Treatment) air yang akan di gunakan sebagai feed

water adalah sebagai berikut :

Gambar 3. Skema Pengolahan Air Boiler

Air PDAM dari tandon atas turun secara gravitasi dan dialirkan ke dalam

Softener atau larutan NaCl denagn membuka katup 1 dan katup 2, sedangkan

katup 3 ditutup agar air dari tendon tidak langsung masuk Feed Water Tank

Softener ini berfungsi untuk melunakkan air bahan baku boiler. Setelah itu air

tersebut akan dialirkan masuk kedalam Feed Water Tank (FWT) dengan

membuka katup 4. Air bahan baku boiler yang ada di dalam FWT harus

ditreatment lagi untuk menghilangkan mineral – mineralnya dan oksigen yang

terkandung, yaitu dengan menambahkan larutan Dosage (CaMg) atau larutan

Housemen dengan cara di-injecsikan. Baru setelah Feed Water Pump diaktifkan

maka air dapat dialirkan masuk kedalam boiler.

6



III. METODOLOGI

3.1 ALAT DAN BAHAN

3.1.1 Alat

a. Paket Boiler

b. Gloves

c. Lap / Kain Pembersih

3.1.2 Bahan

a. Air PDAM

b. Bahan Bakar (Solar)

c. Larutan Softener (NaCl)

d. Larutan Dosage (Housemen)

IV. PROSEDUR KERJA

4.1 Langkah Menghidupkan Boiler

1. Membuka :

a. Katup air dan cooling tower untuk mengisi air di mixer tank/softener

tank.

b. Katup tangki NaCl

c. Katup tangki CaMg

d. Katup stop valve

e. Katup yang ada di water coulomb 2 buah

f. Katup air yang ada dimeteran air

g. Katup bahan bakar

2. Menutup :

a. Blow Down valve 2 buah

b. Main Steam valve yang ada di boiler.Akan tetapi ketika awal

penyalaan boiler katup ini di buka selama ± 5 menit kemudian ditutup

kembali, hal ini dilakukan untuk menghilangkan sisa-sisa gas buang

yang terjadi pada proses sebelumnya.

c. Katup-katup yang ke arah kalorometri, super hetaer , steam engine dan

steam turbin.

d. Katup-katup yang ditangki mixer ke arah drain.

7



3. Menghidupkan saklar listrik.untuk menyalakan feed water pump.

4. Pada sat saklar hidup, air otomatis mengalir dan mengisi ke dalam

boiler.Jika air dalam boiler sudah cukup maka pompa akan mnati secara

otomatis.

5. Bila poin 1-4 sudah OK , maka kita bias menghidupkan boiler dengan cara

meng “ON” kan saklar yang ada di mater control, kemudian sirine

berdering setelah ± 30 detik kita bisa menekan tombol warna hijau yang

ada di master control ,maka boiler akan hidup.

6. Setelah boiler hidup maka amati / tulis data-data percobaan dalam boiler

setiap 5 menit.

4.1 Shut Down Boiler

1. Switch Off Boiler ditekan

2. Katub uap buang dibuka secara perlahan – lahan untuk menghindari

Steam Hummer (bergeraknya atau bergetarnya pipa – pipa yang

dilewati uap karena tekanan yang besar)

3. Ditunggu hingga tekanan dalam boiler = 0

4. Main Steam Valve dibuka secara perlahan – lahan untuk menghindari

terjadinya steam hummer.

5. Dicatat waktu Shut Down Boiler

6. Dicatat Last water consumption

7. Dicatat Fuel Consumption

V. ANALISA DATA

5.1 DATA YANG DIPEROLEH

5.1.1 Keterangan Boiler di PPNS – ITS

1. Kapasitas Uap = 480 kg/hr

2. Pressure = 10 Bar

3. Jenis = Fire Tube Boiler & Vertical Boiler

4. Bahan Bakar = Solar (Cair atau Liquid)

5. Air Bahan Baku = Air PDAM + Softener (NaCl) + Dosage (Lar.

Housemen)

8



5.1.2 Data Hasil Percobaan

1. Timing :

a. Starting Up Boiler = 13..20

b. Shut Down Boiler = 14. 10

c.

2. Water Consumption :

Dalam Liter

a. Konsumsi Awal = 70 Liter

b. Konsumsi Akhir = 92,5 Liter

Dalam (m3)

a. Konsumsi Awal = 270,3 m3

b. Konsumsi Akhir = 270,4 m3

3. Fuel Consumption = 13,2 Liter

4. ρWater = 1000 kg/m3

5. ρBB = 850 kg/m3

6. Nilai Kalor Bahan Bakar (C) = 43. 250 kJ/kg

Time

(minute)

BOILER OPERATOR TEMPERATURE DATA

(oC)

Fuel

Pressure

(kg/cm2)

Fuel

Flow

(Liter)Udara F. Water Fuel Steam Flue

1 34 34 32 96 230 9 7,7

5 34 32 32 180 216 9 8,4

10 33 32 32 182 231 9 9,8

15 34 32 32 179 226 9 10,5

20 33 32 31 183 265 9 12,9

5.2 PERHITUNGAN

o Water Consumption :

Konsumsi Akhir = 270,4 m3 92,5 Liter

Konsumsi Awal = 270,3 m3 70 Liter –

0,1 m3 22,5 Liter

Total Konsumsi = 0,1 m3 + 22,5 Liter

9



= 0,1 m3 + 0,0225 m3

= 0, 1225 m3

o Waktu Beroperasi = Shut Down – Start Up

= 16. 10 – 15. 20

= 50 menit

=

5060

jam

= 0,833 Jam

o Debit Feed Water =

FeedWaterTime

=

0 ,1225 .m3

0 ,8333 jam

= 0,147 m3 / jam

o Debit Bahan Bakar =

FuelConsumptionTime

=

13 , 2 Liter0 ,8333 jam

= 15, 84 Liter / jam

= 0,01584 m3 / jam

= 0, 016 m3 / jam

o Mw = Debit Feed Water x ρWater

= 0,147 m3 / jam x 1000 kg/m3

= 147 kg/jam

o Mf = Debit Bahan Bakar x ρBB

= 0, 016 m3 / jam x 850 kg/m3

= 13, 60 kg/jam

o Entalpi Air (hf) = (pada Tair = 32 oC)

= 134, 15 kJ/kg

o Entalpi Uap (hg) = (pada Tuap = 182 oC)

10



= 2778, 2 +

(182−180 )(190−180) (2786, 4 – 2778, 2)

= 2779, 84 (kJ/kg)

o Efisiensi Boiler ()

=

M w( hg−h f ) x100 %

M f xC

=

147(2779 , 84−134 ,15 )x 100%13 , 60 x43 . 250

=

388916 , 43588200 x 100 %

= 66,11 %

VI. PEMBAHASAN

Dari data yang telah diperoleh dari hasil percobaan didapatkan bahwa

temperature udara relative konstan yaitu sekitar 34 º C.

Dari hasil perhitungan yang telah dibuat dari data hasil percobaan,

didapatkan bahwa efisiensi boiler adalah 66,11 %. Besar atau kecilnya efisiensi

yang dimiliki oleh suatu boiler dipengaruhi oleh beberapa faktor. Faktor – faktor

tersebut adalah Mass Feed Water Flow Rate (Mw) yang mana semakin besar Mw

yang digunakan oleh boiler saat pengoperasiannya maka akan semakin besar

efisiensi yang dihasilkan oleh boiler. Mass Feed Water Flow Rate (Mw) sendiri

dipengaruhi oleh banyaknya air yang terkonsumsi saat pengoperasian boiler tiap

jamnya. Yang mana semakin besar konsumsi air yang digunakan tiap jamnya

maka akan semakin besar pula (Mw) dari boiler dan itu berarti akan semakin besar

pula efisiensi dari boiler itu sendiri.

Mass Fuel Flow Rate (Mf) juga berpengaruh terhadap efisiensi dari boiler

itu sendiri. Karena (Mf) berbanding terbalik maka semakin besar (Mf) maka

semakin kecil efisiensi yang dimiliki oleh boiler. (Mf) sendiri dipengaruhi oleh

debit bahan bakar atau banyaknya konsumsi bahan bakar tiap jamnya dan massa

jenis dari bahan bakar yang digunakan. Karena baik debit bahan bakar maupun

massa jenis dari bahan bakar yang digunakan berbanding lurus dengan (Mf) maka

semakin besar debit bahan bakar dan semakin besar massa jenis dari bahan bakar

11



yang digunakan maka akan semakin besar pula (Mf) dan ini berarti efisiensi boiler

akan semakin kecil.

Selain itu faktor dari entalphi uap (hg) dan air (hf) juga berpengaruh dalam

menentukan besar kecilnya efisiensi dari boiler. Semakin besar perbandingan

antara (hg) dan (hf), yang mana apabila (hg) semakin besar maka akan semakin

besar pula efisiensi dari boiler. Hal itu dikarenakan besarnya nilai pengurangan

antara (hg) dengan (hf) berbanding lurus dengan efisiensi boiler. Faktor yang juga

menentukan besarnya nilai efisiensi yang dimiliki oleh boiler adalah besarnya

nilai kalor dari bahan bakar yang digunakan, semakin besar nilai kalor dari bahan

bakar yang digunakan maka akansemakin besar sehingga akan semakin kecil

efisiensi yang dihasilkan oleh boiler. Hal itu dikarenakan besarnya nilai kalor

bahan bakra yang digunakan berbanding terbalik dengan efisiensi boiler.

Dari beberapa macam factor dari segi teoritis yang mempengaruhi efisiensi

boiler dapat analisa lebih lanjut untuk mengetahui faktor – faktor apa saja yang

dapat menentukan efisiensi boiler secara realnya di lapangan (nyata pada

aplikasinya). Jika dilihat dari segi teoritis diketahui ada faktor Mass Fuel Flow

Rate (Mf) dan Mass Feed Water Flow Rate (Mw) maka pada dasarnya dapat

diketahui bahwa semakin besar konsumsi bahan bakar yang digunakan untuk

menguapkan sejumlah air tertentu dalam waktu tertentu dan suhu tertentu maka

dapat menunjukkan kurang baiknya efisiensi dari boiler itu sendiri. Dari sini dapat

diketahui bahwa efisiensi boiler dipengaruhi oleh kualitas air, bahan bakar, dan

performance fisik dari boiler itu sendiri.

Kualitas air (feed water) yang digunakan tergantung dari treatment yang

digunakan yang mana semakin baik treatment yang digunakan maka akan

semakin baik pula kualitas air yang digunakan sebagai feed water. Dengan

kualitas feed water yang baik berarti feed water yang digunakan memiliki nilai

kekerasan yang rendah (lebih soft) serta tidak mengandung mineral – mineral atau

kotoran lain yang dapat menurunkan performance dari boiler. Selain itu juga

memiliki pH netral (mendekati = 7) untuk mencegah terjadinya korosi pada boiler

karena pH yang asam ataupun basa. Ini berarti dengan kualitas feed water yang

baik berarti bahwa feed water yang digunakan akan lebih mudah diuapkan

sehingga tidak membutuhkan konsumsi bahan bakar yang lebih besar untuk

12



menguapkan sejumlah air pada waktu tertentu dan suhu tertentu. Karena dengan

hal ini bisa menurunkan konsumsi bahan bakar maka berarti dapat menurunkan

(Mf) yang digunakan. Karena (Mf) berbanding terbalik dengan besarnya efisiensi

boiler ini berarti dengan turunnya nilai (Mf) maka akan semakin besar efisiensi

yang dimiliki oleh boiler.

Selain itu juga faktor bahan bakar yang mempengaruhi efisiensi dari boiler

itu sendiri adalah titik bakar dari bahan bakar yang digunakan. Karena semakin

tinggi titik bakar dari suatu bahan bakar maka berarti bahan bakar tersebut

memiliki kemampuan yang baik untuk menguapkan air dengan waktu yang

relative lebih cepat sehingga bahan bakar yang digunakan untuk menguapkan air

dalam jumlah tertentu pada suhu dan waktu tertentu adalah semakin sedikit dan

ini dapat memperbesar efisiensi yang dimiliki oleh boiler. Selain itu juga harus

dilihat nilai kalor dari bahan bakar tersebut karena apabila perbandingan antara

kemampuan bahan bakar untuk menguapkan air pada waktu, jumlah dan suhu

tertentu dengan nilai kalor bahan bakar tersebut adalah semakin besar. Dalam

artian dengan menggunakan bahan bakar dengan titik bakar yang lebih tinggi

beberapa tingkat dari sebelumnya justru dapat menaikkan nilai kalor bahan bakar

tersebut beberapa kali maka ini justru dapat menurunkan efisiensi dari boiler itu

sendiri. Oleh karena itu penggunaan jenis bahan bakar juga mempengaruhi

efisieansi dari boiler itu sendiri.

Faktor maintenance juga mempengaruhi efisiensi dari boiler, jika boiler

tidak dibersihkan pada jangka waktu tertentu maka akan banyak terdapat kerak –

kerak yang menempel pada dinding boiler. Kerak–kerak yang menempel pada

dinding boiler (pipa apinya ataupun pipa airnya) akan menghambat penghantaran

panas. Sehingga untuk menguapkan air dalam jumlah dan waktu tertentu

dibutuhkan konsumsi bahan bakar yang lebih banyak dan hal ini berarti semakin

menurunkan efisiensi dari boiler itu sendiri.

VII. KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa boiler adalah

pesaat yang dapat menghasilkan uap. Dengan kata lain boiler adalah bagian dari

pesawat uap . Uap yang dihasilkan biler masih bersifat jenh atau Saturated Steam.

13



Sehingga sebelum pengoperasian boiler sebaiknya dilakukan pengecekan terhadap

Safety Equipment yang ada untuk melindungi boiler terhadap bahaya tekanan nya

yang tinggi ketika dilakukan pengoperasian

VIII. DAFTAR PUSTAKA

1. G.Cusson Ltd. “Kalorimeter Instructioanal Manual Hand Book” England 1

December 1986, 2 march 1987.

2. M.J. Djokosetyadjo “Ketel Uap” PT Pradnya Paramita, Jakarta 1999.

3. Maridjo “Petunjuk Praktikum Mesin Konversi” Penerbit Pusat

Pengembangan Pendidikan Politeknik, Bandung 1995.

14



PERCOBAAN II

KALORIMETER

I. TUJUAN

1.1 Tujuan Instruksional Umum :

c. Mahasiswa akan dapat mengoperasikan dengan benar pengoperasian

dari Boiler, Kalorimeter, Steam Engine, Super Heater, dan Steam

Turbine

d. Mahasiswa dapat mengukur, menghitung dan menganalisa

performance/ karakteristik dari Boiler, Kalorimeter, Steam Engine,

Super Heater, dan Steam Turbine

II. DASAR TEORI

2.1 Pengertian

Kombinasi pemisah dan penyeretan kalorimeter digunakan untuk

menetukan kualitas uap (tingkat kekeringan uap). Pemisah kalorimeter

merupakan alat untuk memisahkan kandungan air dan uap melalui proses

mekanis.

Proses mekanis tersebut adalah sebagai berikut :

Uap basah yang masih mengandung air dilewatkan pada pemisah calorimeter

(separator), karena kerapatan air lebih besar dari uap, maka air akan cenderung

terlempar dari uap. Air ini dikumpulkan dan jumlahnya dapat diukur.

Sedang uap yang relative tidak mengandung air akan dialirkan ke throttling

calorimeter, sehingga tekanannya turun. Tekanan setelah throttling menjadi

sedikit dibawah temperature atmosfer, ini menyebabkan uap menjadi kering.

Dengan pengukuran temperature dan tekanan akhir uap, maka tingkat

15



kekeringan uap dapat dihitung. Karena jenis kalorimeter tersebut mempunyai

keterbatasan. Maka digunakan kombinasi pemisah dan throttling calorimeter.

A. Dryness fraction ( kualitas uap )

Dryness fraction dari uap didefinisikan sebagai jumlah uap kering yang

terdapat didalam campuran uap basah.

Dryness Fraction =

jumlah uap ker ingJumlah uap ker ing+air

B. Sparating Kalorimeter

Disini terjadi proses mekanika dimana pemasukan uap kalorimeter dibuat

mengalir secara seri terhadap sudut tumpul sehingga momen inersia dari air

menyebabkan mereka terpisah dari alirannya.

Jika :

Wt = Berat dari uap kering yang diisikan ke dalam kalorimeter

Ws = Berat air yang dipisahkan didalam kalorimeter dalam waktu

yang sama

Xs = Dryness fraction yang diukur melalui kalorimeter sparasi,

Maka :

Xs =

WtWt+Ws

C. Trottling Kalorimeter ( kalorimeter penghambat )

Trottling kalorimeter terdiri dari aliran fluida melalui sebuah prifice

penghambat dari tekanan lebih tinggi P1 ke tekanan lebih rendah P2. Dari

persamaan energi kondisi steady dapat ditunjukkan bahwa penghambat adiabatik

(adiabatik trottling) adalah proses entalphi konstan.

Enthalpi uap basah sebelum trottling :

H1 = hf1 + xt.hfg1

Enthalpi uap basah setelah trottling :

H2 = hg2 + cp.(t2 – ts2)

Proses enthalpi konstan :

H1 = H2

16



hf1 + hfg1 = hg2 + cp (t2 - ts2)

xt = {hg2 + cp (t2 - ts2) – hf1 } / hfg1

dimana :

hf1 = Panas sensibel kondisi 1, dengan tekanan P1

xt = Dryness fraction pada kondisi trottling kalorimeter

hfg1 = Panas laten kondisi 1, dengan tekanan P1

hg2 = Enthalpi dari uap dengan tekanan P2, (kJ/kg)

cp = Panas spesifik pada tekanan kostan, (kJj/kg.K)

t2 = Suhu uap pada trottling kalorimeter, (C)

ts2 = Suhu uap jenuh pada tekanan P2, (C)

D. Kombinasi Sparating dan trottling

Jika W = berat air dalam uap yang meninggalkan separating kalorimeter

dan masuk ke dalam trottling kalorimeter.

Kemudian dengan definisi dryness fraction :

Xt = (Wt – W)/W dan W = W1 (1-xt)

Tetapi sparating kalorimeter telah memisahkan air seberat Ws, sehingga

berat total air dalam uap basah (Ws + Wt) adalah :

Ws + W

III. LANGKAH KERJA

1. Menghidupkan boiler sampai tekanan 10 bar.

2. Menutup katup-katup yang ke arah steam engine, super heater, dan

steam turbin.

3. Menutup katup drain yang ada di calorimeter.

4. menghidupkan air pendingin

5. Mengalirkan uap ke calorimeter dengan cara membuka main steam valve

yang ada di boiler.

6. Membuka katup main steam valve yang ada di calorimeter.Maka uap

akan mengalir ke kalorimeter

7. Melakukan percobaan - percobaan sesuai dengan data yang ada pada

table percobaan.

17



8. Melakukan percoban setiap 5 menit sekali

9. Menganalisa dan mencatat data hasil percobaan kemudian

menghitungnya.

IV. RANGKAIAN PERCOBAAN / GAMBAR KERJA

10

Nama – nama bagian rangkaian diatas :

1. Meter Tekanan

2. Main Steam Valve

3. Sensor alat ukur suhu

4. Gelas Ukur

5. Meter Temperatur

6. Saluran ke Throttling

7. Alat ukur beda ketinggian air raksa

8. Throttling Chamber

9. Condenser

10. Separator

V. DATA PERCOBAAN

No. Percobaan waktu

1 2 3 4 Rata2

1 Tekanan uap dalam pipa utama 8,0 8,9 8,8 8,5 8,55

18



(P1) ( bar)

2 Tekanan uap setelah throttling

(P2) (mmHg)

7,0 7,9 7,8 7,5 7,55

3 Temperatur uap masuk (T1) (ºC) 182 187 186 184 184,8

4 Temperatur uap setelah

penyeratan(T2) ( Q C)

107 107 107 107 107

5 Jumlah air kondensat setelah

throttling ( Wt) (ml)

180 200 180 180 185

6 Jumlah air yang dipisahkan pada

separator (Ws) (ml)

100 100 60 60 80

7 Tekanan atmosfer (bar) 1 1 1 1 1

8 Temperatur atmosfer ( Q C) 34 34 35 35 34,5

9 Perbedaan air pada manometer 1 1 1 1 1

VI. PERHITUNGAN DATA PERCOBAAN

1. Separating Kalorimeter

wt = 185 ml ws = 80 ml

χs =

wtwt+ws =

185185+80 = 0,698

2. Penyeratan Kalorimeter

tekanan uap setelah throttling ( P2 )

= 7,55 bar + 1 bar = 8,55 bar = 0,855 Mpa

tekanan uap masuk ( P1 )

= 8,55 bar + 1 bar = 9,55 bar = 0,955 Mpa

Interpolasi

Tekanan uap masuk:

o P hf1

0,95 168,77 hf1 = 753,02 +

0 ,955−0 , 951 ,00−0 , 95 ( 762,81-753,02 )

0,955 ? = 753,02 + 0,1 (9,79)

1,00 191,81 = 753,999 kJ/kg

19



o P hfg1

0,95 2023,1 hfg1 = 2023,1 +

0 ,955−0 , 951 ,00−0 , 95 (2015,3-2023,1)

0,955 ? = 2023,1 – 0,1 (-7,8)

1,00 2015,3 = 2022,32 kJ/kg

Tekanan uap setelah throttling:

o P hg2

0,85 2771,6 hg2 = 2771,6 +

0 ,855−0 , 850 , 90−0 , 85 (2773,9-2771,6)

0,855 ? = 2771,6 + 0,1 (2,3)

0,90 2773,9 = 2771,83 kJ/kg

ts2 (P = 0,855 bar)

o P ts2

0,85 172,96 ts2 = 172,96 +

0 ,855−0 , 850 , 90−0 , 85 (175,38-172,96)

0,855 ? = 172,96 + 0,1 (2,42)

0,90 175,38 = 173,202 Q C

3. χt =

hg 2+Cp( ts 2−t 1 )−hf 1hfg1

=

2771 ,83+1 ,89(173 ,202−184 ,8 )−753 ,9992022 ,32

= 0,99

Χ = χ t . χ s = 0,99 . 0,7 = 0,693 = 69,3%

VII. PEMBAHASAN

Uap bertekanan disuplai dari boiler ke kalorimeter kemudian diukur. Pada

kalorimeter terdapat separator untuk menampung uap basah dan throtling untuk

20



menampung uap kering. Dimana pada keduanya dipasang sensor temperatur yang

kemudian di interlock dengan temperature meter untuk mengetahui suhunya. Pada

throtling terdapat sistem air pendingin (cooling) yang berguna untuk

mengkondensasikan uap. Kemudian pengukuran dimulai dengan membuka valve

dari main steam valve yang ada di kalorimeter selama 5 menit. Kemudian suhu

dari uap yang masuk ke separator dan uap yang masuk ke throtling dicatat. Selain

itu tekanan uap pada pipa utama juga dicatat. Setelah 5 menit uap di supply ke

kalorimeter, valve ditutup dan ditunggu sampai tekanan uap mencapai 0 bar atau

mendekati 0 bar. Ini untuk memberikan waktu kepada uap untuk berkondensasi

sehingga dapat diukur jumlah air condensatnya. Setelah mecapai 0 bar, valve

untuk mengalirkan air kondensasi dari separator dibuka dan kemudian air

kondensasinya ditampung dan diukur. Selain itu air kondensasi yang berasal dari

throtling juga diukur. Ternyata jumlah air condensat dari separator lebih sedikit

dibandingkan air condensate pada throtling. Ini dikarenakan pada throtling

menggunakan sistem cooling water untuk mempercepat kondensasi dari uap yang

masuk sehingga jumlah air condensate nya lebih banyak.

VIII. KESIMPULAN

Dari percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa kualitas

uap dari boiler adalah 69,3 % yang artinya dalam uap basah terdapat 69,3% uap

kering dan 30,7 % air.

21



IX. DAFTAR PUSTAKA

G.Cusson Ltd. “Kalorimeter Instructioanal Manual Hand Book” England 1

December 1986, 2 march 1987.

M.J. Djokosetyadjo “Ketel Uap” PT Pradnya Paramita, Jakarta 1999

Maridjo “Petunjuk Praktikum Mesin Konversi” Penerbit Pusat

Pengembangan Pendidikan Politeknik, Bandung, 1995.

22



PERCOBAAN III

STEAM ENGINE

I. TUJUAN

Dalam praktikum ini diharapkan mahasiswa dapat :

a. Mengetahui persiapan pengoperasian steam engine

b. Mampu mengoperasikan steam engine

c. Mampu melaksanakan percobaan antara lain

- Perhitungan SHP

- Perhitungan BHP

- Perhitungan power efisiensi dan lain-lain

II. DASAR TEORI

2.1 Prinsip kerja

Dalam mesin uap dengan panas yang diperoleh dari pembakaran bahan

bakar dalam suatu ketel digunakan untuk merubah air sehingga menjadi uap

dengan tekanan dan suhu tertentu. Uap demikian ini sudah mempunyai tenaga

tekanan (potensial), uap yang mempunyai daya usaha tempat ini disalurkan

kedalam silinder yang di dalamnya terdapat torak beserta batang toraknya, kepala

silang, batang penggerak dan engkol ini dapat berubah ke tenaga mekanik, jadi

dalam mesin uap terdapat suatu peralihan tenaga tunggal yaitu dari tenaga tempat

ke tenaga mekanik.

Pembagian jenis mesin uap:

1. Menurut kerja uap

- Mesin kerja tunggal yaitu apabila uap hanya bekerja pada salah satu sisi

torak

23



- Mesin uap bekerja ganda yaitu apabila uap bekerja pada kedua sisi torak

2. Menurut arah aliran uap

- Mesin arus bolak-balik

- Mesin arus searah

3. Menurut arah garis sumbu mesin

- Mesin tegak, misal: mesin kapal

- Mesin datar, misal: mesin darat

4. Menurut arah putaran AS

- Mesin berjalan cepat

- Mesin berjalan lambat

Menentukan daya mesin

Ketika mesin sedang bekerja didalam silinder terdapat uap untuk

mendesak toraknya. Besarnya tekanan uap selama satu langkah, kita anggap

seolah-olah tekanannya tetap ini biasanya disebut tekanan rata-rata atau Pr,

dengan satuan Kg/cm2 .

Gambar :

S

Pr

SP

ST D

Pr

Keterangan:

Pr = Tekanan rata-rata dalam Kg/cm2

S = Panjang langkah dalam m

D = Diameter torak dalam cm

A = Luas Torak ( m2 )

Untuk selanjutnya usahanya:

A = Pr x S x F ( Kg.m )

Jika kecepatan putaran mesin N putaran tiap menit maka:

24



N = Pr x S x F x N (Kg.m/Menit)

Untuk sisi tutup poros:

Ni = Pr x F x S x N

60 x 70

Untuk sisi poros ke sisi tutup berhubung ada batang toraknya maka:

Ni = Pr (F-f) x S x N

60 x 75Dimana :

F = Luas batang torak

= 0,875 *d2

Bila mesin bekerja ganda maka usahanya Ni dalah:

Ni = (Pr x F x S x N) + Pr (F-f) x S x N

60 x 75

= Pr (2F-f) x S x N 60 x 75

Karena ada gesekan mekanik antara torak dengan silinder antara

batang dengan bush backing, antara slop antar dengan jalan antar, juga pada

proses pena-pena dan metal AS-nya, maka tenaga yang diberikan mesin

sebenarnya akan semakin kecil, tenaga yang diberikan ini sebenarnya disebut

tenaga efektif atau Ne < Ni.

Jika perbandingan Ne / Ni = ήm

Dimana :

ήm = Randasemen mesin

RUMUSDalam perhitungan digunakan rumus – rumus yang sama, sehingga hanya memasukkan saja, rumus – rumus tersebut adalah sebagai berikut :

1. Tekanan Efektif rata-rata :

Pr =

P in

r( 1 + log r ) − ( Pb − Pout )

………………….....................……..(bar)

2. Volume Silinder

Vs = { ( As + ( As – Ac ) } s …………………………………………( m3 )

25



3. Untuk Silinder Ganda

Vs = 2 x Vs………………………………………………………...….( m3 )

4. Daya effektif

Pe = Pr x Vs x n……………………………………… ……………( Watt )

5. Konsumsi Uap

M uap =

M con

t con …………………………………………………..… ( Kg/s )

6. Daya condenser :

P cond = M uap x Ca x (t2 – t3 )………………………………….… ( KW )

7. Daya pendinginan air :

P pa = Ma x Ca x ( t2 – t4 )……………………………… ( KW )

8. Daya listrik :

PL = V x I …………………………………………………( Watt )

9. Effisiensi Total

ηT =

PL

Pe …………………………………………………….( % )

Dimana :

PI = Inlet pressure

Pb = 1 bar (14,5 lb/sq in) tekanan atmosfer

r =

V 2V 1 = 5 , untuk mesin ini

As = 0,0572² m2

Ac = 0,01032² m2

S = 0,0508 m

n = Rps, jumlah putaran perdetik

Ca = Nilai kalor uap panas = 4,178 KJ / Kg

Ma = 0,467 m3 /h xl h/3600 detik

V = Voltage

I = Arus

Mcon= jumlah air condensate

26



Tcon= waktu yang diprlukan untuk mngumpukan air condensate

III. Bahan dan Alat

1. Dinamo / altenator

2. Steam engine

3. Pelumas SAE-30

4. Pelumas SAE-40

5. Bahan bakar solar

6. Pipet

7. Kuas

8. Majun

IV. PROSEDUR KERJA

1. Menghidupkan boiler sampai tekanan 10 bar

2. Menghidupkan air pendingin

3. Menutup katup-katup yang ke arah kalorimeter, steam engine, dan super

heater.

4. Menghidupkan aliran listrik.

5. Melumasi steam engine

6. Membuka katup utama yang ada pada steam engine

7. Membuka katup cabang yang ada pada steam engine

8. Menekan tombol warm upyang kea rah solenoid valve, agar solenoid valve

membuka dan uap masuk ke steam engine, kemudian biarkan mesin

selama ± 5 menit agar uap masuk.

9. Meneklan tombol start maka steam engine akan menyala.

10. Mencatat data-data hasil percobaan pada table yang sudah tersedia

27



V. RANGKAIAN PERCOBAAN

VI. TABEL DATA HASIL PERCOBAAN

P

load

(%)

Speed

(Rps)Pin

(bar)

Temperatur

( ºC )

Vcon

d

(liter)

Time

Cond

(dtk)

Pout

(bar)

Alternator

Engine Alternator T1 T2 T3 T4 V I

0 16,0 110 5,5 102 72 20 11 0,950 120 0 6,0 13

25 15,0 106 5,5 105 85 20 13 0,925 120 0 7,0 15

50 13,0 85 5,5 110 70 25 15 0,875 120 0 9,0 18

60 7,0 50 5,5 113 75 25 11 0,825 120 0 10,0 21

Keterangan :

T1 = Steam In

28



T2 = Steam Out

T3 = Condensor Out

T4 = Condensor In

VII. PERHITUNGAN

Perhitungan 1 ( P load = 0 %)

1. Pr =

Pinr ( 1 + ln r ) – ( Pb – Pout )

=

5,55 ( 1 + ln 5 ) – ( 1 – 0 )

= 1,87 bar

= 1,87 x 105 Pa

2. Vs = { As + ( As – Ac ) } S

= {( 0,0572 ) 2 + ( 0,0572 ) 2 – ( 0,01032 ) 2 } 0,0508

= 0,00033 m3

3. Vs = 2 x Vs

= 2 x 0,00033

= 0,00066 m3

4. Pe = Pr x Vs x n

= 1,87 x 105 kg/cm² x 0,00066 m³ x 16

= 1974,72 Watt

5. Muap =

Mcontcon =

0 ,950 ℓx 1kg /ℓ120 s = 0,00792 kg/s

6. Pcon = Muap x Ca x ( t2 – t3 )

= 0,00792 x 4,178 x ( 72 – 20 )

= 1,720 kW

7. Ppa = Ma x Ca x ( t2 – t4 )

= 0,467 m3/h x h/3600 dt x 4,178 kJ/kg x ( 72 – 11 )

= 0,033 kW

29



8. PL = V x I

= 6 ( 13 )

= 78 W

9. η T =

PlPe =

78 watt1974 ,72 watt x 100 %

= 3,95 %

Perhitungan 2 ( P load = 20 %)

1. Pr =

Pinr ( 1 + log r ) – ( Pb – Pout )

=

5,55 ( 1 + log 5 ) – ( 1 – 0)

= 1,87 bar

= 1,87 x 105 Pa

2. Vs = { As + ( As – Ac ) } S

= {( 0,0572 ) 2 + ( 0,0572 ) 2 – ( 0,01032 ) 2 } 0,0508

= 0,00033 m3

3. Vs = 2 x Vs

= 2 x 0,00033

= 0,00066 m3

4. Pe = Pre x Vs x n

= 1,87 x 105 kg/cm kg/cm² x 0,00066 m³ x 15

= 1851,4 Watt

5. Muap =

Mcontcon =

0 ,925 ℓx 1kg /ℓ120 s = 0,00771 kg/s


= 0,00771 x 4,178 x ( 85 – 20 )

= 2,094 kW

7. Ppa = Ma x Ca x ( t2 – t4 )

= 0,467 m3/h x h/3600 dt x 4,178 kJ/kg x ( 85 – 13 )

= 0,039 kW

8. PL = V x I

30



= 7 x 15

= 105 W

9. η T =

PlPe =

105 watt1851 ,3 watt x 100 %

= 5,67 %

Perhitungan 3 ( P load = 40 % )

1. Pre =

Pinr ( 1 + ln r ) – ( Pb – Pout )

=

5,55 ( 1 + ln 5 ) – ( 1 – 0)

= 1,87 bar

= 1,87 x 105 Pa

2. Vs = { As + ( As – Ac ) } s

= {( 0,0572 ) 2 + ( 0,0572 ) 2 – ( 0,01032 ) 2 } 0,0508

= 0,00033 m3

3. Vs = 2 x Vs

= 2 x 0,00033

= 0,00066 m3


= 1,87 x 105kg/cm² x 0,00066 m³ x 13

= 1604,46 Watt

5. Muap =

Mcontcon =

0 ,875 ℓx 1kg /ℓ120 s = 0,00729 kg/s


= 0,00729 x 4,178 x ( 70 – 25 )

= 1,374 kW

7. Ppa = Ma x Ca x ( t2 – t4 )

= 0,467 m3/h x h/3600 dt x 4,178 kJ/kg x ( 70 – 15 )

= 0,0298 kW

31



8. PL = V x I

= 9 x 18

= 162 W

9. η T =

PlPe =

162 watt1604 , 46watt x 100%

= 10,1 %

Perhitungan 4 ( P load = 60 % )

1. Pre =

Pinr ( 1 + ln r ) – ( Pb – Pout )

=

5,55 ( 1 + ln 5 ) – ( 1 – 0 )

= 1,87 bar

= 1,87 x 105 Pa

2. Vs = { As + ( As – Ac ) } s

= {( 0,0572 ) 2 + ( 0,0572 ) 2 – ( 0,01032 ) 2 } 0,0508

= 0,00033 m3

3. Vs = 2 x Vs

= 2 x 0,00033

= 0,00066 m3


= 1,87x105 kg/cm² x 0,00066 m³ x 7

= 863,94 Watt

5. Muap =

Mcontcon =

0 ,825 ℓx 1kg /ℓ120 s = 0,00688 kg/s


= 0,00688 x 4,178 x ( 75 – 25 )

= 1,437 kW

7. Ppa = Ma x Ca x ( t2 – t4 )

= 0,467 m3/h x h/3600 dt x 4,178 kJ/kg x ( 75 – 11 )

32



= 0,0348 kW

8. PL = V x I

= 10 x 21

= 210 W

9. η T =

PlPe =

210 watt863 , 94 watt x 100%

= 24,31 %

VIII. PEMBAHASANUap bertekanan 10 bar dari steam supply line dialirkan ke steam engine

dengan membuka steam flow control valve. Kemudian cooling water condenser

dinyalakan dan steam engine dinyalakan. Sebelum dinyalakan pastikan bahwa

load pada steam engine pada posisi 0 % dan bagian – bagian yang bergerak pada

steam engine seperti connecting rod, crank shaft, dsb diberi pelumas agar tidak

cepat berkarat (korosi). Sebelum uap dimasukkan ke dalam steam engine, steam

trap valve dibuka dahulu untuk membuang air kondensasi uap yang terjebak.

Setelah itu valve ditutup kembali. Kemudian drain valve ditutup agar uap tidak

keluar.

Steam engine yang digunakan mempunyai tekanan kerja 5,5 bar. Jadi

sebelum masuk ke steam engine, uap diatur tekanannya melalui pressure

regulating valve yang sudah diset pada tekanan 5,5 bar. Mekanisme pengaturan

pressure regulating valve ini sama dengan sistem mur, yaitu diatur dengan

memutar mur bagian atas valve. Jika pressure uap yang masuk ke steam engine

melebihi tekanan kerjanya maka secara otomatis uap akan dibuang melalui

pressure relief valve.

Untuk memulai pengoperasian steam engine, terlebih dahulu steam engine

di ON kan. Kemudian tombol warm up ditekan sesaat sebagai pemanasan gerak

dari piston pada steam engine. Penekanan tombol warm up dilakukan berulang –

ulang sampai piston benar – benar panas dan siap untuk dioperasikan. Setelah

selesai, tombol start ditekan untuk memulai pengoperasian steam engine. Setelah

33



steam engine aktif, pencatatan variabel data yang diperlukan untuk perhitungan

dilakukan seperti (temperatur condenser dan steam, putaran mesin dan alternator,

tekanan, air condensate, tegangan serta arus). Pencatatan ini dilakukan dengan 3

variasi beban agar dapat diketahui perubahan yang terjadi akibat adanya

perubahan beban.

Setelah selesai digunakan, kembalikan beban (load) steam engine ke posisi

semula yaitu 0 % secara perlahan – lahan. Kemudian steam flow control valve

ditutup untuk menghentikan supply uap ke steam engine. Setelah itu tombol stop

ditekan untuk menghentikan pengoperasian steam engine dan power supply di

OFF kan. Drain valve kemudian dibuka untuk membuang uap dan air kondensasi

dari steam engine. Valve uap buang juga dibuka untuk membuang uap ke udara.

Valve uap buang harus dibuka secara perlahan – lahan agar tidak terjadi STEAM

HUMER. Karena uap yang dibuang merupakan uap yang bertekanan besar, bila

dibuka secara spontan dan cepat maka dapat membahayakan konstruksi pipa. Pipa

terutama sambungan pipa dapat bergetar yang dapat merusak pipa itu sendiri.

Setelah selesai digunakan, steam engine dibersihkan dan kemudian diberi pelumas

lagi pada bagian yang selalu bergerak agar tidak cepat berkarat (korosi).

IX. KESIMPULANDari data hasil perhitungan di atas dapat disimpulkan bahwa semakin

besar persen beban (P load) maka efisiensi steam engine juga semakin besar

karena tegangan dan arus yang di hasilkan oleh alternator semakin besar, sehingga

daya listrik yang dihasilkan semakin besar.

34



X. DAFTAR PUSTAKA

G.Cusson Ltd. “Kalorimeter Instructional Manual Hand Book”

England 1 December 1986, 2 march 1987.

M.J. Djokosetyadjo “Ketel Uap” PT Pradnya Paramita, Jakarta 1999.

Maridjo “Petunjuk Praktikum Mesin Konversi” Penerbit Pusat

Pengembangan Pendidikan Politeknik, Bandung 1995

35



36

laporan boiler penting 1

Documents