Maka, panas radiasi persatuan luas yang mengenai pipa waterwall adalah: =
tot w
wt
A Q
[ ]
4 4
w g
g g
T T
× −
× ×
× α
ε σ
ε
=
tot w
wt
A Q
[ ]
4 4
8
42 ,
505 4717
, 9
, 787
. 1
2064 ,
10 .
669 ,
5 8
, ×
− ×
× ×
−
=
tot w
wt
A Q
94,252,735Wm
2
Q
wt
= 121,991 ×94.252,735 wm
2
Q
wt
= 11.497.985,38 W jam
kkal 6
, 117
. 887
. 9
≈
4.6 Panas Yang Dikandung Gas Yang Meninggalkan Ruang Bakar
Besarnya panas gas yang meninggalkan ruang bakar Q
g1
dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
Q
g1
= Q
rb
– Q
wt
4.18 dimana :
Q
rb
= Panas yang tersedia dalam ruang bakar = 13.825.018,6 – 178.902,83
= 13.646.115,77 kkaljam Q
wt
= Panas yang diserap oleh pipa waterwall = 9.887.115,77 kkaljam
Maka besarnya panas yang meninggalkan ruang bakar adalah : Q
g1
= 13.646.115,77 – 9.887.117,6 = 3.758.998,17kkaljam
Universitas Sumatera Utara
Temperatur gas asap yang meninggalkan ruang bakar dapat ditentukan dengan mengetahui besarnya entalpi gas asap yang meninggalkan ruang bakar dihitung dengan
persamaan : h
g
1
=
1
g qt
m Q
4.19 dimana :
m
g
= Laju aliran gas asap pada ruang bakar = 31.522,378 kgjam
Q
g1
= panas yang diserap oleh pipa water wall = 3,758.998,17 kkaljam
Maka besarnya entalpi gas asap meninggalkan ruang bakar adalah : h
g1
= 378
, 522
. 31
17 ,
998 .
758 .
3 h
1 g
= 142,15 kkalkg ≈255,87 Btulb
Temperature gas asap yang meninggalkan ruang bakar pada lampiran 8 dengan kelembaban gas asap 5,70 diperoleh sebesar 1.050
o
F = 565,56
o
C
4.7 Pipa Back Pass
Pipa backpass generating tube adalah suatu komponen dari ketel uap yang berfungsi untuk mengatur sirkulasi uap dan air. Pipa backpass juga berfungsi untuk
mentransfer panas hasil pembakaran dalam proses pembentukan uap. Hal ini disebabkan karena terbatasnya permukaan pipa waterwall mentransfer panas. Besarnya panas yang
diserap oleh pipa backpass dapat dihitung dengan menggunakan persamaan dibawah ini :
Q
bp
= Q
sat
- Q
wt
4.20
Universitas Sumatera Utara
dimana :
Q
sat
= m
g
× h
sat
– h
a
4.21 m
g
= Laju aliran uap = 18.163,901 kgjam
h
sat
= Entalpi uap jenuh pada tekanan 20 bar = 668,617 kkalkg
h
a
= Entalpi air pada suhu 95 C
= 95,046 kkalkg Q
sat
= 18.163,901 ×
668,617-095,046 = 10.418.268,868 kkaljam
Q
wt
= Panas yang diserap pipa water wall = 9.675.102 kkaljam
Maka, panas yang diserap pipa backpass adalah Q
bp
= 10.418.268,86,8 – 9.675.102 = 743.184,86 kkaljam
Gas asap yang meninggalkan pipa backpass akan mengalami penurunan temperatur. Besarnya temperatur gas asap yang meninggalkan backpass dapat dihitung
dengan persamaan sebagai berikut :
Q
bp
= m
g
×C
p
×T
g2
–T
g3
dimana : Q
bp
= Panas yang diserap gas asap ke pipa back pass = Panas yang diserap oleh pipa backpass
Universitas Sumatera Utara
= 743.184,86 kkaljam
m
g
= laju aliran gas asap = 34.056,543 kg jam
C
p
= 0,24 kkalkg
o
C T
g2
= temperatur gas sap yang meninggalkan superheater = 465,95
o
C
Maka temperatur gas menerima pipa backpass adalah : T
g3
= T
g2
-
g p
bp
m C
Q
×
T
g3
= 465,95 - 543
, 056
. 34
24 ,
86 ,
184 .
743 ×
T
g3
= 28,3
o
C
Bahan yang dipilih oleh pipa backpass dengan pertimbangan temperatur gas asap
yang melalui pipa backpass adalah seamless carbon steel A 53 Grade A dengan diameter nominal D
n
sebasar 50 mm. Tebal minimum pipa yang dizinkan untuk bahan yang dipilih adalah :
t
m
= C
yP S
P D
o
+ +
× 2
2 4.3
dimana : P = 1,5 tekanan kerja ketel uap
= 30 bar ≈435 Psi
S = Tegangan ijin untuk bahan seamless carbon stell A 53 grade A = 10.700 Psi
D
o
= diameter luar pipa
Universitas Sumatera Utara
= 60,3 mm ≈2,374in
C = Konstanta untuk ukuran pipa diats 2 in = 0,065
Y = 0,7 Maka , tebal minimum pipa yang diizinkan adalah :
t
m
= 065
, 435
7 ,
2 700
. 10
2 435
374 ,
2 +
× ×
+ ×
×
t
m
= 0,112 in ≈2,843 mm
Dari table minimum pipa yang diizinkan maka pipa yang sesuai untuk pipa backpass adalah pipa dengan diameter nominal D
n
50 untuk schedule 40. dimana :
• Diameter luar pipa D
o
= 60,3 mm •
Diameter dalam pipa D
i
= 52,5 mm •
Tebal pipa t = 3,9 mm Gambar 4.6 menunjukkan susunan pipa backpass yang direncanakan :
Gambar 4.5 Susunan Pipa Backpass
Universitas Sumatera Utara
Pipa backpass tersusun secara selang-seling, jumlah pipa searah lebar drum ketel berjumlah 12 baris. Jumlah pipa tiap baris pada arah memanjang drum dihitung dengan
persamaan dibawah, yaitu : N
bp
=
L
S P
4.24 Dimana :
P = Panjang ruang bakar = 3,5 m
S
L
= jarak pipa = 2
×D = 2
× 0,0603 = 0,1206 m
Maka jumlah pipa tiap baris memanjang adalah : N
bp
= 1206
, 5
, 3
N
bp
= 29 buah Direncanakan 12 baris secara selang-seling, maka jumlah pipa backpass adalah 348
buah.
4.8 Luas Bidang Pemanas Backpass
