Perpindahan Panas Pada Pipa-Pipa Evaporator Ketel Uap

53 Gambar 4. 1 Diagram Sirkulasi AirUap Pada Ketel Uap Vickers Hoskins Tipe TW 1756-75

4.1. Perpindahan Panas Pada Pipa-Pipa Evaporator Ketel Uap

Flux panas pada pipa-pipa konveksi 2 φ lebih kecil dari flux panas pada pipa-pipa waterwall 1 φ . Hal ini karena flux panas pada pipa pipa waterwall PIPA WATERWALL PIPA PIPA RUANG BAKAR DRUM UAP AIR PIPA PIPA LAYAR RUANG BAKAR UAP PIPA PIPA KONVEKSI PIPA SISI RUANG BAKAR DRUM LUMPUR DOWNCOMER AIR PENGISI SUPERHEATER UAP 54 berasal dari radiasi dan konveksi dari ruang bakar. Besar flux panas ini dapat dihitung dari persentase penyerapan panas pada saat pemanasan awal, penguapan dan superheater. Seperti gambar 4.2 berikut ini. Gambar 4. 2 Persentase Penyerapaan Panas Pada Pemanasan Awal, Evaporasi dan Superheater pada ketel uap Industri dengan fungsi Tekanan Saturasi Bobcock and wilcock Dari grafik diatas dengan cara interpolasi grafik, untuk tekanan 2.6 MPa diperoleh persentase penyerapan panas pada pipa konveksi dan pipa waterwall. 4 . 3 6 . 2 − − = − − L x Dari grafik L = 30 mm, maka jarak x adalah ] [ 94 . 22 30 4 . 3 6 . 2 mm x x = −       − − + = L x L p re = 19 m m L ev a = 8 7. 5 mm L To t = 11 4 m m 55 Sehingga dengan menarik garis lurus diatas tekanan 2.6 Mpa pada grafik tersebut, didapat L pre =19 mm dan L eva =87.5 mm. maka penyerapan panas pipa- pipa konveksi dan pada pipa waterwall waterwall adalah : 67 . 16 100 114 19 = = x q pre 4 - 1 75 . 76 100 114 5 . 87 = = x q eva 4 - 2 Flux panas dapat diketahui dengan menggunakan persamaan 2-3 : A q = φ Dimana : A = Luas penampang pipa yang dipanasi q =Besar penyerapan panas pada pipa tersebut. Sehingga dengan memasukkan persamaan 4-1 atau 4-2, kedalam persamaan 2-3 diatas, maka flux panas untuk pipa pipa waterwall adalah : ww A q × = 75 . 76 1 φ 4 - 3 dan flux panas untuk pipa pipa konveksi adalah : konv A q × = 67 . 16 2 φ 4 - 4 Sehingga perbandingan flux panas pada pipa-pipa konveksi dan pipa-pipa waterwall dihitung dengan persamaan 4-5 berikut ini. 75 . 76 67 . 16 75 . 76 67 . 16 1 2 Conv ww ww Conv A A A q A q =     ×     × = φ φ 4 - 5 Dimana : ww A ww eff total ww L D − − × × = π konv A konv eff total konv L D − − × × = π ww D = 0.0762 m konv D = 0.0762 m 56 SRB SRB eff RB RB eff LR LR eff LR LR eff ww eff total N L N L N L N L L × + × + × + × = − − − − − − 2 2 1 1 konv konv eff konv eff total N L L × = − − − Dari data pipa waterwall pada bab 3 diketahui : Jumlah pipa-pipa konveksi N konv : 840 Buah Jumlah pipa Layar Ruang Bakar 1 N LR1 : 56 Buah Jumlah pipa Layar Ruang Bakar 2 N LR2 : 56 Buah Jumlah pipa sisi ruang bakar N SRB : 31 Buah Jumlah pipa ruang bakar N RB : 48 Buah Panjang pipa efektif L eff-LR2 : 6.7 m Panjang pipa efektif L eff-LR1 : 8.431 m Panjang pipa Efektif L eff-RB : 7.7 m Panjang pipa efektif L eff-SRB : 9.91 m Panjang pipa efektif eff-konv : 7.5 m ] [ 146 . 524 1 31 91 . 9 48 7 . 7 56 431 . 8 56 7 . 6 m L ww eff total = × + × + × + × = − − ] [ 300 6 840 5 . 7 m L konv eff total = × = − − Maka perbandingan flux panas pada pipa-pipa konveksi dan pipa-pipa waterwall adalah : 0525 . 75 . 76 300 6 0762 . 67 . 16 146 . 524 1 0762 . 1 2 1 2 = × × × × × × = φ φ π π φ φ Dalam analisa ini diandaikan flux panas pada pipa waterwall 1 φ adalah 1 [MWm 2 ] atau 1000000 Wattm 2 . Pengandaian ini dilakukan sebelum men- simulasikan analisa menggunakan program visual basic 6.0 sehingga dapat dibuat prosedur simulasi analisa ketel uap. Maka flux panas pada pipa-pipa konveksi adalah : ] [ 52500 000 000 1 0525 . 0525 . 2 2 1 2 m Watt = × = × = φ φ φ Sirkulasi air pada pipa-pipa evaporasi dan laju aliran massa pada pipa-pipa konveksi dan waterwall dapat dilihat seperti gambar 4.3 berikut ini. 57 Gambar 4. 3 Laju aliran massa dan temperatur pada pipa-pipa evaporasi ketel AIR T Konv in UAP PIPA-PIPA KONVEKSI DRUM LUMPUR T Konv out D O W N C O M E R PIPA LAYAR RUANG BAKAR 1 φ PIPA RUANG BAKAR 1 φ PIPA SISI RUANG BAKAR 1 φ 2 φ RB IN LR IN Konv IN LR OUT T LR OUT RB OUT T RB OUT SRB OUT T SRB OUT SRB IN T SRB IN 58 Keterangan gambar: 2 φ = Flux panas pada pipa-pipa konveksi 1 φ = Flux panas pada pipa-pipa waterwall Konv IN = Laju aliran massa masuk pipa-pipa konveksi LR IN = Laju aliran massa masuk pipa-pipa layar ruang bakar LR OUT = Laju aliran massa keluar pipa-pipa layar ruang bakar RB IN = Laju aliran massa masuk pipa-pipa ruang bakar RB OUT = Laju aliran massa keluar pipa-pipa ruang bakar SRB IN = Laju aliran massa masuk pipa-pipa sisi ruang bakar SRB OUT = Laju aliran massa keluar pipa-pipa sisi ruang bakar T Konv IN = Temperatur masuk drum atau masuk pipa-pipa konveksi T Konv OUT = Temperatur keluar pipa-pipa konveksi T LR OUT = Temperatur keluar pipa-pipa layar ruang bakar T RB OUT = Temperatur keluar pipa-pipa ruang bakar T SRBIN = Temperatur masuk pipa-pipa sisi ruang bakar T SRBOUT = Temperatur keluar pipa-pipa sisi ruang bakar

4.2. Sirkulasi pada pipa pipa ketel uap