APLIKASI TERMODINAMIKA PADA BOILER (KETEL UAP)

Diposting olehPosted at
Berbagi

Oleh : Jihan Isabillah 18630006



     Kita tahu dalam termodinamika selalu berhubungan erat dengan usaha untuk merubah kalor (energy akan  berpindah kaena adanya perbedaan suhu), panas, kerja, entropi dan kespontanan proses. Penerapan termodinamika sendiri bisa terjadi dalam kehidupan sehari-hari diantaranya pada alat Boiler /ketel uap. Dan disini kita akan bahas apasih hubungannya boiler dalam termodinamika? Dan apasih boiler itu?.
    Ketel uap merupakan sejenis alat dengan  membentuk hasil berupa uap, dan terdapat bagian penting berupa dapur pemanasan dengan memakai pembakaran dari bahan bakar. Dimana hasil uap nanti akan dialirkan dari bagian ketel untuk berbagai proses  pemanasan. Boiler merupakan sebuah mesin kalor yang menghasilkan kerja setelah diubah dari energy kimia (Muin,1988).
Adapun bagian-bagian konstruksi dari ketel uap terdiri dari :

1.      Deaerator
2.      Bagasse distribution conveyor
3.      Dapur (furnace)
4.      Superheated steam valve
5.      Pemanas udara
6.      Induced Draft Fan (IDF)
7.      Cerobong asap (chimney)
8.      Kipas sekunder


Cara kerja boiler diawali pada drum ketel uap diisi air yang nanti akan diubah menjadi fase uap, dimana air yang dipakai tadi merupakan air umpan yang sudah diolah di pengolahan air (water treatment plant) lalu hasilnya diolah lagi di bagian boiler plant dengan menggunakan sand filter, softener dan deaerator supaya memenuhi persyaratan air umpan boiler. Lalu air akan ditampung sementara pada bagian soft water tank, lalu dialirkan ke boiler dengan dipompa pada feed water pump (MSK, Suryo U.2015).


Siklus air di Boiler mengalami Siklus Rankine yang merupakan bagian dari  termodinamika yang menghasilkan  kerja dari adanya  perubahan  panas. Dan dalam keadaan eksternal dengan aliran tertutup ini panas akan diperoleh, dengan menggunakan air yang dianggap sebagai fluida yang bergerak. Dan sumber panas utama didapat dari batu bara, minyak bumi, dan lainnya.
Cara kerja pada Siklus Rankine pada boiler yaitu pada bagian kondensor yang akan berisi fluida kerja dan pada bagian pompa akan dikompresi supaya masuk ke boiler dengan kenaikan temperature dan dipanaskan air pada boiler dengan melalui pembakaran atau berupa energi lain seperti nuklir, panas pada matahari. Lalu uap yang dihasilkan dari pemanasan tadi dimasukkan kedalam turbin. Lalu akan mengalami ekspansi dengan menurunnya temperature dan tekanan pada fluida kerja, sehinggaenergi fluida akan  mengalami perubahan menjadi energi mekanik, dan akan  menghasilkan putaran proses turbin disetiap sudu-sudu lalu hasilnya akan berupa uap yang akan dikondensasi dengan kondensor sehingga membentuk embun. Siklus ini terjadi secara berulang-ulang.
Siklus Rankine pada Boiler


Siklus Rankine ideal tidak Irreversibel internal dan terdiri dari 4 proses:
  • 1-2 pada pompa akan melakukan proses kompresi secara isentropic  
  • 2-3 pada boiler dilakukan penambahan panas secara isobar
  • 3-4 pada turbin akan terjadi ekspansi secara isentropic       
  • 4-1 pada keadaan isobar dan isothermal akan terjadi pelepasan panas dibagian kondensor.   
Tekanan boiler dikondisi 1 air dimasukkan kedalam pompa dan dikompresi. Pada kompresi isentropic mengalami kenaikan temperature air dengan melaui sedikit pengurangan volume spesifik air. Didalam boiler air sebagai cairan terkompresi (compressed liquid) pada keadaan 2 dan pada keadaan 3 air berubah menjadi uap dengan panas yang tinggi. Boiler dipanaskan pada tekanan tetap. Lalu uap pada keadaan 3 ketika berada di bagian turbin akan diekspansi secara isentropik yang nanti menghasilkan kerja sehingga menghasilkan listrik dari mutarnya shaft yang dihubungkan pada generator listrik Pada kondisi 4 bagian kondensor akan dilewati steam yang akan menghasilkan uap jenuh. Pada tekanan constant kondensor akan mencairkan steam  dan menghasilkan uap jenuh lalu akan dipompa untuk menyempurnakan siklus (Cengkel dan Boles,1994).
Pada siklus rankine berasumsi bahwa bagian yang bekerja pada aliran steady. Sehingga didapat Persamaan yaitu:
∆E=m(h+Ep+Ek)i-m(h+Ek+Ep)e+Q-W                                                                                 
0=hi-he+Q-W                                                                                                                                   
Q-W=he-hi


Pada masing-masing bagian diperoleh rumus yaitu:











Dari hasil diatas didapat bahwa Wnet yaitu : Wnet = Qin – Qout =Wturb,out – Wpompa,in



Daftar  Pustaka:

MSK, Suryo U. 2015. Analisa Efisiensi Boiler Wanson III pada Unit Kilang di Pusat Pendidikan dan Pelatihan Minyak dan Gas Bumi (PUSDIKLAT MIGAS) Cepu. Jurnal Teknik Mesin. Vol. 3, No. 2
Muin, Syamsir. A. 1988. Pesawat-pesawat Konversi Energi 1(ketel uap). Jakarta: CV Rajawali
Cengel, Y. A., & Boles, M. A. 1994. Thermodynamics: An Engineering Approach (2nd ed). United States  Of America: McGraw-Hill.
Posting Komentar

Komentar

Archive

Formulir Kontak

Kirim