Post on 03-Feb-2022
ANAI,ISA PENGARUH KERAK PADA PIPAAIR TERII.{I}AP MFISIENSI KETEL UAP
SKR.IPSI
Diajukan untuk Memenuhi Fersyaratan Ujian Sarjana pada Program StudiTeknik Mesin
Oleh :
MIID NURI}IANSYAH08.813.0007
PROGRA1VI STUI}I TEKNIK MESINFAKUT.,TAS TEKNIK
UNIVERSITAS MEDANAREAMEDAN
20,4
UNIVERSITAS MEDAN AREA
ANALTSA, PMNSARUH KBRAKPANA PEPAA.ER TMffi}TAMAP ffiFXSTENST KETEL T}AF
?&]GAS AKXAHR
Dlajukan *eb*gai solsh satu penyaratam umtuk ujian $ari*na p*daPrugrann Studt Telon&k Meslm
Oleh :
MSIB NM]RSIANSYAHCI8"813.0047
Disetujui oleh
Fembimbing I Pernbimbing II
'Kon,MT.)(h" Husin lbrahim, MT.)
h4*mgetahrai
Ka. Prograrn Stud|
M(Dr"h.Suditanra ,MT.)
/ti.\.,/_ n
J
UNIVERSITAS MEDAN AREA
KATA PENGANTAR
puji si,gkur penulis ucapkan kehadirat Tuhan Yang lviaha Esa, karena atzs
rahmat dan karunia-Nva sehingga penulis dapat r',renyelesaikan Skripsi ini irengan
baik. Skripsi ini a{alah merupakan salah satri sya-rat yang herus Clselesaikan r-leir
setiap mahasiswa untuk memperoieh gelar sa4ana d'r Prograrc Stud.i Tir^knik
Mesin. Fakulta; Teknik, Universitas Medan Area'
Dalam pernbuatan Tugas Sarjana ini penuiis mengambil judul " Analisa
Pengaruh Kerak pada Pipa Au Terhadap Efi:iensi Ketel {Iap".Dalarn ponyusunan
Skripsi ini penulis menemui banyak kesulitan dan menyadari masih ban;'ak pula
kekurangan & kesalahan yang terja<ii. Oleh sebab itu penulis dengatr senang hati
menerima loitik dan saran yarrg bersifat membangun untuk kesempumaan Skripsi
ini"
Pada kesempatan ini tidak lupa pula penulis menyampaikan ucapan terima
kasih yang sebanyak-banyaknya atas segala bantuarl arahan da:r bimbingan yang
tetah diberikan kepada penulis dalam menyelesaikan Skripsi ini, yaitu kepada :
1. Ibu Hj. HantzaA. Susanto, MT. selaku Dekan Fakultas Teknik Universitas
Medan Area-
2. Bapak Dr.tr. Suditam4 MT. setaku Ketua Program Studi Teknik- Mesin
Fakultas Teknik UMA.
3. Bapak Ir. Amirsyam Nasution, MT. selaku dosen pembimbing I dan
sekaligus Wakil Dekan bidang kemahasiswaan Fakultas Teknik UMA.
,t-
UNIVERSITAS MEDAN AREA
4.
5.
Bapak Ir. l{usin lbrahirn, MT selaku dosen pernbimbing II Skripsi ini.
yang telah memtredkan arahan dan bimbingan dari awal hingga selesainl,'a
tugas sarjana ini.
Bapak-Bapak seluruh staf pengajar Prograrn Studi Tekrdk Mesin Fakultas
Teknik Universitas lv{edan Area.
Ibwrda dan Ayah handa serta Istri dan ananda tercinta terimakasih atas doa
dan suportnya
Rekan-rekan mahasiswa yang telali membantu penulisan fugas sarjana ini
hingga selesai.
Seluruh staf Pegawai administrasi Fakultas Teknik Universitas Medan
Area
Akhir kata semoga tugas sarjana ini dapat bermanfaat bagi kita semua dan
untuk perkembangan lfunu Pengetahuan dan Teknologi dimasa yang akan dating,
Auriiin.
Medan, Maret ?014
Penulis
.|l.
Iil
tr
UNIVERSITAS MEDAN AREA
ABSTRAK
Penulisan tugas sarjana ini berjutuan untuk mengetahui secsra actual
pengaruh tebal kerak terhadap perpindahan ponas pada pipa water wall,
sehingga didapat jumlah panos yang maksimal untuk uap kering pada Industri
Tepung Roti dengan kapasiras j0 ton/jam pada tekanaru 23 bar don 2804C. Dalam
menyelesaikan tugas akhir ini penulis melakukan tinjauan ke pabrik tenoga u.ap.
Tujuan dari riset ini untuk mendopatkan data-data yang relevan dan efehip yang
dapat dipergunaknn dalam menganalisis pengaruh kerak terhadap perpindahan
panas pada pipa water wall. Kesimpulan dari analisis ini bahwa kerak sangat
mempengoruhi perpindahan panas pada pipa water wall, semakin tebal kerak
yang menempel pada pipa water wall makn loefisien perpindohan panas yong
dibutuhkan pipa water wall akan naik dan pemalmian bahan bakar iuga
meningknt.
Kats kunci : Pipa water wall, kerak
ivUNIVERSITAS MEDAN AREA
DAFTAR iSI
DAFTAR ISI......
I]AF'TAT( GAMBAR
DAFTAR TABEI- ....... tx
BAB T PEI'{T}ATIUL{.IAN
1.i. Latar Eelakang.. -......-........ I
1I.2. Perumusan h{asalah
1 .3. ilatasan N{a.salalr
1.4. Tujuan Analisa.....
I .5. l\4anfaat Analisa.....
BAB II TII{JAUAI'{ PUSTAKA
Ii.1. Defenisi Ketel Uap........... .............. 6
II.2. Pipa Water WaII......... .................. 11
IlI.3. Pengisian Air PadaPipa Air KetelUap............. ................ l2
III.4. Faktor Pengerakan Pada Pipa water WaIl.......... ......"....-.. l6
II.5. ProsesPerpindahanPanas .............. 19
1I.6. Pengolahan Air Pengisian Ketel Uap.......... ... 26
BAB 3 : METOBE PERENCANAAN
III. 1. Survey lLapaagan .............
III.2. Literatur ..........
a.-il
4
4
?̂
J_'\
JL
UNIVERSITAS MEDAN AREA
III.3. .A.nalisa ..............
III.4. Kesirnpulan dan Saran
BAB 4:ANALISAT}ATA
IV.l. ,Analisa Pengaruh Kerak Terhadap Pipa ,'rir iietel Uap ..-..-'...-.-....-. 36
IV.2. Gerafik Hasil Perhitungan Perpindahan Panas -.......-.----- 57
BAI] 5 : I{OSII-IPULAN DAN SARIN
V.1. Kesimpuian ..."..-..'.----. o0
V.2. Saranr ..-.--.'. 61
IIAFTAR PUSTAKA -. -.-....-.-.... 62
T,AMPIR.AN
at-: -i
J)
viUNIVERSITAS MEDAN AREA
}AFTAR GAhTBAR
Gambar f .i.
Garnbr 2. i.
{3arobar2.2.
Glni;;er 2.3.
Gambar 2.4.
Gambar 2.5.
Ga:ntar 2.6.
Gunbar 2-7.
Gambar 2.8.
Gambar 2.9.
Gambar 3.1.
Gambar 4.2.
Gambar 4.3.
Gambar 4.1.
Ilustrasi Terjadinya Kerak .-.......-......2
Ketcl tjap Pipa apr Type Schote .....-...'.... -...----..7
Ketel Uap Pipa Air (Warer Tube Roiler) ..-. -.......-....---..-...-. I
iuinsip I(erja i(etel Lrap Pipa Air ...-......-.'.'...... t
Boiler ..-.--.-....12
Pembentuka Kerak -.-....-- 16
Perpindahan Panas Konveksi Pada Pipa -.--------- 20
Perpindahan Panas Konduksi .-....-...- 21
Aliran Kaicr Satu Dimensi Melalui Silinder Bolong ..---..-..- 23
aliran Kalor Dimensi Meialui Penampang Silinder ---..--.--.' 24
Diagram Alir .......... .----.-- 34
Aliran Gambar Pada Sebuah dan Analog Listrik ----.---..----..- 37
Aliran Kalor Pada Sebuah l'}ipa Yang Terdapat Endapa-n Kerak
Pada Sisi Luar dan Dalarn Analogi dan listriknya ------------.-.--- 42
Grafik Koefisien Perpindahan Kalor Menl'eluruh (U) Tebal
-......... 58Kerak Pada Luar dan Dalam Menyeluruh
Gambar 4.2. Geraft. Temperatur (tI) Tebal Kerzrk Pada Sisiluar Pipa
WaterWall .--.-.--..-..56
-
UNIVERSITAS MEDAN AREA
EAFT]AR TAEEL
Tabel 4.1.
Tabrl 4 2.
Tabei 4.]-
i{al
Data. KetebaianKerakPadaPipa Water Wall ......... .................... 42
PengaruirE;i<ia.psrrKerakTerh ad ap P erpi nCa hanPanas
Kalcrlvferryeluruh ..-....-......... 55
p i:,., gai".:i d: l.d ap a-nKc cak'[ e rirad a r-. !- rr. ( P ip "-$ 6gi an L-u.ar)
?ai,aPipaWater iYall..... ......56
villUNIVERSITAS MEDAN AREA
I}AFTAR II{OTASI
a : Keseimbangan energi (energ; baiance)
dl : Laju aliran marssa fluiiia
Cp : Capasitas pal'as koltsi3n flui'la
AT* : Selisih ternpsratalr rata-rata
Uu - KoeSsien perniridlhan pana:l Cesa:r:d
i'r : Temperahre masuk fiuida dalan tul'e
T2 : Temperat-rr keluar fluida daLam tube
tr = Terrrperature mas'lk fluida diiuar tube
tz : Temperatur k-ehnr iiuida diluar tube
A : Luas perPindahalpanas
U : Koefisien Perpindahan panas menyeluruh
LIo : Koefisien perpindahan panas desaind
Ureq : Syarat koefisien perpindahan panas
D" : diameter luw tube
Di : diarneter dalam tube
D" : Dianreter ekivalent
D, : Diameter dalun shell
hi : koefisien perpidahan panas didalam tube
h" : koefisien perpindahan panas diluar tube
Roi,Roo : Fakator pengotor \foulingfcctor)
F : LNLTD factar korection
ATrn : Selisih ternperatur rata-ratz
I ).iUNIVERSITAS MEDAN AREA
EAB I
PENI}A[iULU,qN
1.7. Latzr llela}:ang
Perkembangan Teknologi pada masa sekamng ini, ketel uep suriah
r,rerupakan salah satu komponen yarig sangat penting pada suatu sistem h--,dusir"i.
Ketcl uap n.snherikair konstribusi ymg t,esar' dalarn sisteirl niek,ar'isnre
pemhapgu,ralr d.engan metnan{hatkarr sr.rmber c-ia1'a alain utituk kcpertti:lqai-r
ilanusia. Kebutuhan ketel uap memegang peranan dalan-r durria industri seperti
dalam pablik pengolalian keiapa sawit. Pada pabrik Pengolairan Kelspa sar''rit
(PKS), kctel uap herperan rnemproduksi uap untuk proses pemanasan, perebusan
dan pengeringan clalam proses produksinya'
Air yang mastik ke dalam ketel uap harus memiliki persyaratan kwalitas
tertentu, sehingga produksi uap dan kekuatan peralatan 1"1s1 rmp dapat dijaga
sesuai dengan perencanaan semula. Pengolahan air sebelum masuk ketel uap
adalali salah satu ma*"alah yang perlu mendapat perhatian dalam pereilcaflsan
sebuah ketel Uap. Secara garis besar, air yang berasal dali rvaduk yang
dipompakan ke suatu bak yang diberi sekat/batlle dengan sistem aliran orrerflcv',
dan uncierflow dengan tujuan untuk mengendapkan rat-zat padat yang terikut
dalam air sungai. Selanjutnya ditambahkan taw'as aquaflock AN-9 daft soda ash ke
dalam air, agar zatpadatyang melayang menjadi flok dan mengkogtrlasi, sehingga
mudah untuk dipisahkan. Banyaknya penambaltan zzt kimia tergantung pada
kuatitas air..
Kemudian di -de min erali s as i atav memurnikan air dari mineral+nineralnya,
terutarna bila air banyak silica Sistem demineraiisasi terdiri dari alion exciranger
UNIVERSITAS MEDAN AREA
EAB I
PENIlAliULUat"d
I.1. Latar Belakang
Perkembangan .feknologi pada masa sckarang ini, ketel ue6 suda|
rrrerupakal salah satu komponen yarig sangat penting pada suatu sistem Indusrri.
Ke:tel uz,.p n.ernherikaa konstribusi ymg L;esar' dalarrr sistein n;ekanisue
pemhapgu,ran dengan men:anfaatl:arr sumbcr cial'a alain untuk kcpentiilqai-l
irianusia. Kebutuhan ketel uap memegang peranan dal:rm durria ind'lstri seperii
dalam pablik pengollhan kelapa sawit. Pada pabrik Fengolairan Kelapa sar"it
(PKS), kctel uap hcrperan rnemproduksi uap untuk prcses pelnanesan, perebusan
dan pengeriugan dalam proses produksinya'
Air yang masuk ke dalam ketel uap hanis memiliki persyaratan kwalitas
tertentu, sehingga produksi uap dan kekuatan peralatan ketel rrap dapat dijaga
sesuai dengan perencanaan semula. Pengolahan air sebeltrm masuk ketel uap
adalali salah satu ma-.alah 5,ang perlu mendapat perhatian dalam pereflcariaan
sebuah ketel Uap. Secara garis besar, air yang berasal dari wadul: yang
clipompakan ke suatu bak yang diberi sekat/balile dengan sistem aliran orrerflov"
dan un<ierflow dengan tujuan untuk mengendapkan zat-zat padat yang teril':ut
clalam air sungai. Selanjutnya ditambahkan tawas aquaflock AN-9 dan soda ash ke
dalam air, agar zat padat yang melayang menjadi tlok dan mengkog:lasi, sehingga
mudah untuk dipisahkan. Banyaknya penarlbahan zat kimia tergantung pada
kualitas air.
Kemudian di-demine.r{tlisasi atau rnemurnikan air dari mineral-rnineralnya,
terutania bitra air ba-nyak silica Sistem dernineralisasi terdiri dari anion exciranger
re
UNIVERSITAS MEDAN AREA
DAFTAR PUSTAKA
l. Michael. i. Moran, Hos,ard. Ii. si,apiro,20}4 "Thermodinan:ikc tehzik", Edisi
ketinpat. penerhii iiriangea. ;'akai'ta.
2. J. P Hoir:rer-1, E. Ja:ill i9v4 "lterpindohan kaior"- Edisi kcenaa;ri, Penerbit
Fr.r langga Jakarta.
3. Syamsir A.Muin. 1988 "itesewa!-pe,sawat konvers energi,I", Edisi peftama-
penerbit CV. R.aja'wali. jakarta.
4. i'l.J 2005 Djokosetyardyo "ketelm uap" Penerbit PT. prandya paramita,
iakarta.
E.P. Podov, 1993 "Meksnika teknik", Edisi kedua, penerbit Erlanggajakarta.
Buku panduan 2CC3 "Pendidikanr Dari Pelatihan CperatoriAnalisi Mekanik",
PTPN ilI (persero) Unit Rambutan-
5.
6.
()i
UNIVERSITAS MEDAN AREA