60
Luas total pipa waterwall pada ruang bakar adalah A
w tot
= A
wd tot
+ A
ws tot
+ A
wb tot
A
w tot
= 64,004 + 168,5 + 69,2 = 301,7 m
2
4.3 Temperatur Pembakaran
Besarnyatemperatur pembakaranbahan bakar dapat dicari dengan melihat grafik hubungan antara kelembaban dengan entalpi gasasap dalam ruang bakar.
Nilai entalpi gas asap yang ada dalam ruang bakar adalah Babcock, 1969, h 6- 18:
h
g
=
Q
f
m
g
4-10 dimana:
Q
f
= panas yang terjadi dalam ruang bakar = 356.095.125,3 kJjam
m
g
= laju aliran gas dalam ruangbakar = 174.085,313 kgjam
maka: h
g
=
356.095.125,3 kJ jam 174.085,313 kgjam
h
g
= 2.045,52 kJjam h
g
= 878,64 Btulb Dari lampiran8dengan kelembaban 5,2 diperolehtemperatur pembakaran
teoritis di ruang bakar T
g
= 3065 F, = 1.681,65
C, = 1.954.65 K
4.4 Kehilangan Panas
Panas yang bersumberdari bahan bakar yang tersedia tidak semuanya digunakan untuk memanasi pipa air ketel uap tersebut karena ada sebagian panas
tersebut yang hilang ke udara luar.Adapun kehilangan panas dalam ruang bakar dapat dilihat pada lampiran 9.
Lampiran 9 terlihat kehilangan panas untuk bahan isolasi 4,5 in Firebrick dan 9 insulating brickdirencanakan adalah sebesar 478Btuft
2
hr atau sebesar
Universitas Sumatera Utara
61
5.423,77 kJm
2
jam, maka untuk luas dinding ketel uap yang terdapat pipaairyaitu301,7m
2
kehilanganpanasnyaadalahsebesar1.636.351,409 kJjam,
makapanas yangdigunakanuntuk memanaskan pipaair adalah: 356.095.125,3 kJjam - 1.636.351,409 kJ jam = 354.458.773,8 kJjam
4.5 Perpindahan Panas pada Ruang Bakar
Perpindahan panas yangterjadidari pembakaranbahanbakarterhadapbidangpemanas didalam ruang bakar terjadi
secara radiasi,makapanasyang diserap ruang bakar persatuan luas pipawaterwall, dengan persamaan 2-3
Q = ε x σ x A x ��ε
g
x T
g 4
�-�α
g
x T
g 4
�� maka:
Q
wt
A
w
= ε x σ x
��
ϵ
g
x T
g 4
�
-
�
α
g
x T
g 4
��
dimana: σ =konstanta Stefan - Boltzman
= 5,669 x 10
-8
Wm
2
K ɛ
g
= emisivitas gas asap = C
c
x ɛ
c
+ C
c
x ɛ
w
- Δɛ
ɛ
c
, ɛ
w
= emisivitas CO
2
dan H
2
α
g
= absortivitas gas asap = α
c
+ α
w
- Δ α
C
c
, C
w
= faktor koreksiCO
2
danH
2
O Δɛ, Δα = faktor koreksiCO
2
dan H
2
O terdapat bersama-sama α
c
, α
w
= absorbsivitasCO
2
dan H
2
O T
g
= Temperaturgas asap = 1.954,65 K
T
w
= Temperatur pipa waterwall = 5
C ± 25 C diatas temperatur uap jenuh
= 20 C diatas temperatur uap jenuh direncanakan
= 20 C + 295,06
C = 315,06
C
Universitas Sumatera Utara
62
= 588,06 K ɛ = emisivitasbahan pipa komersial pada suhu tinggi
= 0,8 ± 0,95 = 0,93 direncanakan
Untuk menentukan emisivitas gasasapdan absortivitas gasasap, harusterlebih dahulu diketahui panjang berkas gas asap tersebut adalahHolman. J. P, 1993,h
381: L
e
= 3,6 x
V
rb
A
rb
4-11 dimana:
V
rb
= Volumeruang bakar = 170,095 m
3
A
rb
= Luasruang bakar= 193 m
2
maka: L
e
= 3,6 x
170 ,095
193
= 3,173 m= 10,409 ft Dari perhitungan sebelumnya diperoleh tekanan parsial karbon dioksida
danuap air. Tekanan parsialCO
2
adalah P
c
= 0,18605 dan tekanan parsial H
2
O adalahP
w
= 0,091 atm, maka diperolehHolman. J. P,1993, h 387: P
c
L
e
= 1,94atm. ft. P
w
L
e
= 0,947 atm. ft. P
w
L
e
+ P
c
L
e
= 2,887 atm. ft. 0,5 P
w
+P
atm
=0,545
P
w
P
c
+ P
w
=
,091 ,18605 + 0,091
=0,328
Maka dari lampiran 10 diperoleh ɛ
c
= 0,126 ɛ
w
= 0,11 C
c
= 1,00 C
w
= 1,1 Δɛ = Δα = 0,048
Universitas Sumatera Utara
63
Δɛ = Δα = 0,048 Dengan demikian diperoleh:
ɛ
g
= [1 x 0,126 + 1,1 x 0,11] - 0,048 = 0,2 α
g
=[1x0,126 x1.954,65588,06
0,45
]+[1,1x0,11x1.954,65 588,06
0,65
]- 0,048 α
g
= 0,432
Maka panas radiasi persatuan luas yang mengenai pipa waterwall adalah:
Q
wt
A
w
tot
= ɛx σ x ��ɛ
g
x T
g 4
� − �α
g
x T
g 4
�� Q
wt
A
w
tot = 0,93 x 5,669. 10
−8
x ��0,2 x 1.954, 65
4
� − �0,432 x 588,06
4
��
Q
wt
A
w
tot
= 165.623,7 Wm
2 Q
wt
A
w
tot
= 596.127,79 kJjam m
2
Q
wt
= 179.851.754,2 kJjam
4.6 Panas yang Meninggalkan Ruang Bakar
