70
4.2.2.1. Sirkulasi antara pipa konveksi dengan pipa
layar ruang bakar 1
Persamaan yang digunakan untuk menghitung kecepatan massa G adalah persamaan 2-43.
ww ww
d out
ww ww
ww ww
ww d
d d
in d
out d
d d
d ww
d NWL
K D
L f
K D
L f
g z
Z G
ρ ρ
ρ ρ
ρ ρ
ρ ρ
ρ ρ
2 1
1 2
2 1
1 2
_ _
_
Φ +
− +
+ +
− +
− =
Seperti perhitungan kecepatan massa G pada pipa sisi ruang bakar diatas, dari data pipa ruang bakar 1 dan pipa-pipa konveksi pada bab 3 diperoleh harga-
harga seperti berikut ini
NWL
Z = Ketinggian permuakaan air ketel Z
NWL-LR1
pada pipa layar ruang bakar 1= 7.486 m
d
ρ
= kerapatan air pada pipa konveksi .
ww
ρ = Kerapatan fluida cair pada pipa sisi ruang bakar.
d
L = Panjang Pipa konveksi = 7.5 m
ww
L = Panjang Pipa Waterwall = 10.076 m
d
D = Diameter pipa konveksi = 0.0762 m
ww
D = Diameter pipa layar ruang bakar 1 yaitu 0.0762 m
G = Kecepatan massa awal dari perhitungan sebelumnya =
s m
kg
2
546 .
a. Koefisien gesek
Bilangan Reynold pada pipa konveksi
13 .
52 Re
10 98
. 7
0762 .
546 .
Re
4
= ×
× =
=
− f
d
GD µ
Bilangan Reynold pipa layar ruang bakar 1 :
38 .
348 Re
10 1946
. 1
0762 .
546 .
Re
4
= ×
× =
=
− f
ww
GD
µ
71 Koefisien gesek pada pipa konveksi :
2276 .
1 13
. 52
64 Re
64 =
= =
d d
f f
Koefisien gesek pada pipa layar ruang bakar 1
1837 .
38 .
348 64
Re 64
= =
=
ww ww
f f
b. Koefisien kerugian karena hambatan-hambatan dalam pipa
Dengan cara yang sama pada analisa kecepatan massa pada pipa sisi ruang bakar diatas didapatkan harga K pada pipa konveksi diambil
sudut yang terbesar pada tabel 3-6 pada bab 3 yaitu pada pipa 1 satu seperti pada tabel 4.4 berikut ini
Tabel 4.4 Hasil perhitungan koefisien Kerugian K pada pipa konveksi
Belokan Sudut Belokan
Jari-Jari R Diameter Pipa D
RD K K1
60 0.3 m
0.0762 m 3.9 0.105
K2 90
0.3 m 0.0762 m
3.9 0.17
Dan harga K pada pipa layar ruang bakar 1 seperti pada tabel 4.5 berikut ini
Tabel 4.5 Hasil perhitungan koefisien kerugian K pada pipa layar ruang bakar 1
Belokan Sudut Belokan
Jari-Jari R Diameter Pipa D
RD K K1
90 0.45 m
0.0762 m 5.9
0.14 K2
81 0.45 m
0.0762 m 5.9
0.13 Sehingga koefisien kerugian pada pipa konveksi
d
K adalah :
d
K = Koefisien kerugian pada pipa konveksi
= Kin + K1 + K2 + Kout = 0.5+ 0.105 + 0.17 + 1
d
K = 1.75
72 dan koefisien kerugian pada pipa layar ruang bakar 1 adalah :
ww
K = kerugian pada pipa layar ruang bakar 1
= Kin + K1 + K2 + Kout
= 0.5+ 0.14 + 0.13 + 1
ww
K = 1.77
c. Posisi dryoutDNB
Konstanta-konstata A’ dan C’ dari perhitungan sebelumnya didapatkan:
942 .
21238 546
. 10
58 .
1 1
546 .
786 .
38920 10
58 .
1 1
786 .
38920
3 3
= ×
× +
× =
× ×
+ ×
=
= =
A A
G G
A
001288 .
1356 546
. 02804
. 1
546 .
10 3575
. 2
1356 02804
. 1
10 3575
. 2
8115 .
1 3
8115 .
1 3
= ×
+ ×
× =
× +
× ×
=
− −
C C
G G
C
Maka X
CRIT
didapat sebesar :
00 .
1 1830940
546 .
0762 .
001288 .
1000000 942
. 21238
4 =
× ×
× −
=
CRIT CRIT
x x
Posisi saat terjadinya titik kritis adalah :
] [
01 .
1000000 4
0.1 1830940
1.08 30
226 6.2
0.0762465 546
. 4
1
m z
z i
x T
T c
D G
z
CRIT CRIT
fg CRIT
fi SAT
pf CRIT
= ×
× ×
+ −
× ×
= +
+ −
= φ
ε
73 d.
Konstanta dua fasa pada pipa layar ruang bakar 1
Φ Konstanta dua fasa pada pipa layar ruang bakar 1 adalah :
[ ]
[ ]
36 .
64 1
1 027
. 1
1 1
97303 .
10 20122
. 1
077308 .
1 1
1 97303
. 1
027 .
1 97303
. 1
97303 .
2 5
. 5
. 3
2 5
. 5
.
= Φ
− +
+ −
× ×
× ×
+ −
× =
Φ
−
+ +
− ×
+ −
= Φ
−
x x
x v
v x
x
f g
Sehingga dengan cara yang sama seperti perhitungan diatas, didapatkan hasil perhitungan seperti tabel 4.6 berikut ini.
Tabel 4.6 Hasil iterasi untuk mendapatkan kecepatan massa G pada sirkulasi konveksi dengan pipa layar ruang bakar 1
i
d out
T
_ d
out _
ρ
d
f
ww
f
CRIT
x
CRIT
z
ww
ρ Φ
i
G G
∆
1 30,00 995,62
1,2276 0,183
7 1,00
0,01 832,487
64,36 710,232
709,686 2 36,25
993,46 0,0164
0,018 4
0,46 13,09
832,487 29,78
581,151 -129,081
3 37,64 992,98
0,0220 0,018
5 0,51
10,75 832,487
33,30 549,471
-31,680 4 38,08
992,82 0,0222
0,018 6
0,53 10,17
832,487 34,28
541,912 -7,560
5 38,19 992,79
0,0222 0,018
6 0,53
10,04 832,487
34,53 540,089
-1,823 6 38,22
992,78 0,0222
0,018 6
0,53 10,00
832,487 34,58
539,648 -0,441
7 38,23 992,77
0,0222 0,018
6 0,54
10,00 832,487
34,60 539,542
-0,107 8 38,23
992,77 0,0222
0,018 6
0,54 9,99
832,487 34,60
539,516 -0,026
9 38,23 992,77
0,0222 0,018
6 0,54
9,99 832,487
34,60 539,510
-0,006 10 38,23
992,77 0,0222
0,018 6
0,54 9,99
832,487 34,60
539,508 -0,002
Sehingga didapat harga kecepatan massa pada pipa layar ruang bakar 1 G = 539.508 kgm
2
s
74
4.2.2.2. Sirkulasi antara pipa konveksi dengan pipa
layar ruang bakar 2
Pada bab 3 data diperoleh data-data pipa layar ruang bakar dan keterangan untuk persamaan 2-43 seperti berikut ini:
NWL
Z = Ketinggian permuakaan air ketel Z
NWL-LR2
pada pipa layar ruang bakar 2 yaitu 6.125 m
d
ρ
= kerapatan air pada pipa konveksi
ww
ρ = Kerapatan fluida cair pada pipa layar ruang bakar 2.
ww
L = Panjang pipa waterwall yaitu panjang keseluruhan pipa layar
ruang bakar 2 = 8.859 m
ww
D = Diameter pipa layar ruang bakar 2 yaitu 0.0762 m
G = Kecepatan massa awal yaitu dari pipa layar ruang bakar 1
= 539.508 [kgm
2
s]
a. Koefisien gesek