86
4.9 Alat Pemanas Udara APU
Tujuan menggunakan alat pemanasudara APU adalah untuk memanaskan udarapembakaran dengan bantuan gasasap yang keluardari ekonomiser sebelum
dibuang ke cerobong asap. Keuntungan pemakaian alat pemanas udara APU adalah:
1. Panas yangdiserapoleh udarapembakaran kembali keruang pembakaran
sehingga kerugiancerobong semakin berkurang dengan demikiandapat meningkatkan efisiensi ketel.
2. Udarayangdalam keadaanpanas masuk keruang bakar membantu
untukmempercepatpenguapanair yangterkandungdalam bahanbakarsehingga akan mempercepat berlangsungnya pembakaran
bahan bakar. Panas yangdiserap udara pembakaran melalui alatpemanas udaradapat
dihitung dengan persamaan4-14: Q
apu
= m
ud
x C
p
T
apu out
- T
apu in
dimana: m
ud
= kebutuhan udara = 165.212,37 kJjam
C
p
= panas spesifik udara = 1,0098 kJkg
o
C T
apuout
= temperatur udara keluar APU = 140
o
C T
apuin
= temperatur udara masuk APU = 27
o
C suhu lingkungan maka:
Q
apu
= 165.212,37 x 1, 0098 140-27 = 18.851.953,98 kJjam
Temperatur gas asap masuk alat pemanas udara adalah sama dengan temperatur meninggalkan ekonomiser, maka temperatur gas asap meninggalkan
alat pemanas udara adalah: T
g4
= T
g3
−
Q
APU
m
g
x C
p
dimana:
Universitas Sumatera Utara
87
T
g3
= temperatur gasasap meninggalkan ekonomiser= 469,25 C
Q
apu
= panas yangdiserap oleh pipa alat pemanas udara = 18.851.953,98 kJjam
m
g
= laju aliran gas asap = 174.085,313 kgjam
C
p
= panas jenis gas asap pada suhu 469,25 Cdisamakan
dengan udara menurut Syamsir Muin = 1,0812 kJkg
C maka:
T
g4
= 69,25 ℃ -
118.851.953,98 1,0812 x 174.085,313
T
g4
= 369 ,165
C Bahan pipa alat pemanas udara direncanakan dari bahan seamless carbon
steel A53- Grade A,untuk schedule 40 dengan diameter nominal sebesar 40 mm menurut standart ANSI lampiran 7 diperoleh:
Diameter luar pipa D
= 48,3mm
Tebal pipa t = 3,7 mm
Luas bidang pemanas bahan udara dapat diperoleh dengan persaaan 4-22: A
apu
=
Q
APU
U x LMTD x F
dimana: U = koefisien perpindahan panas menyeluruh alat pemanas udara
= 35 Wm
20
C diambil dari lampiran 15 yaitu berkisar 10 sd 40 Wm
20
C = 126 kJjamm
20
C Q
apu
= kalor yang diserap pemanas udara = 18.851.953,98 kJjam
LMTD = Log Mean Temperatur Difference
F = Faktor koreksi
Universitas Sumatera Utara
88
4.9.1 Perbedaan Temperature Rata-rata Log LMTD Perbedaan temperatur yang terjadi dapat ditentukan dengan persamaan 4-21
LMTD =
�T
g3
- T
APU out
� - �T
g4
- T
APU in
� 1n
�
�Tg3- TAPU out� �Tg4- TAPU in�
�
dimana: T
g3
= temperatur gasasap masuk alat pemanas udara = 469,25
C T
apu in
= temperatur udara masuk alat pemanas udara = 27
C T
g4
= temperatur gasasap meninggalkan alat pemanas udara = 369,16
C T
apu out
= temperatur udarakeluar alat pemanas udara = 140
C Dari rumus diatas:
LMTD =
�469,25- 27� - �369,16- 140� 1n
�
�469,25- 27� �369,16- 140�
�
LMTD = 327.83 C
4.9.2 Faktor Koreksi AlatPemanas Udara Faktor koreksi untuk penukar kaloraliran saling dapat ditentukan setelah
terlebihdahulu mengetahui harga-harga di bawah ini: R =
T
1
- T
2
t
2
- t
1
R =
469,25-369,165 140–27
= 0,885 P
=
t
2
- t
1
T
1
- t
1
P =
140 − 27
469 ,25 – 27
= 0,25
Universitas Sumatera Utara
89
Dari grafik lampiran 12 diperoleh faktor koreksi F = 0,97 4.9.3 Panjang Alat Pemanas Udara
Sehingga luas bidang pemanas udara adalah: A
apu
=
18.851.953,98 126 x 327,83 x 0,97
= 470,54 m
2
Direncanakan jumlah seksi bergantung pada lebar ruang bakar, dengan jarak antar seksi sebesar 1,5 D
Jumlah seksi n
seksi
yang digunakan dapat diperoleh: n
seksi
=
L 1,5 D
dimana: L
= lebar ruang bakar D
= diameter luar pipa maka:
n
seksi
=
4000 1
,5 x 48,3
= 55 buah Luas permukaan tiapseksi:
A
seksi
=
A
apu
n
seksi
dimana: A
apu
= luas total pemanas = 470,54 m
2
n
seksi
= jumlah seksi = 55 buah
maka luas pemanas tiap seksi adalah: A
seksi
=
470 ,54
55
= 8,55 m
2
Sehingga panjang pipa pemanas dalam satu seksi: l
seksi
=
A
seksi
π. D
Universitas Sumatera Utara
90
=
8 ,55
3 ,14. 0,0483
= 56,37 m Panjang pipa pemanas disesuaikandengan panjang laluan gas
asap,denganmemperhitungkan tempatsambunganelbow sehingga panjang pipa direncanakan 2,5 m. Jumlah pipa dalam satu seksi :
n
p
=
1
seksi
1
pipa
dimana: n
p
= jumlah pipa pemanas dalam satu seksi 1
seksi
= panjang pipauntuk satu seksi = 56,37 m
1
pipa
= panjang pipa pemanas = 2,5 m
maka: n
p
=
56 ,37
2 ,5
= 22 buah Jumlah total seluruh pipapemanas alat pemanas udara:
n
pipa
= n
p
x n
seksi
dimana: n
seksi
=jumlahseksi = 55 buah
n
p
= jumlahseluruhpipa dalam 1seksi = 22 buah
maka: n
pipa
= 55 x 22 = 1210 buah
Jarak antar pipadalam seksi direncanakan 2D sehingga panjang alat pemanas
udara tersebut: L
apu
= n
p
x 2 x D dimana :
Universitas Sumatera Utara
91
n
p
= jumlah pipa pemanas dalam satu seksi = 22 buah
D = diameter luar pipa
= 0,0483 m maka:
L
apu
= 22 x 2 x 0,0483 = 2,12m
4.10 Alat Pemanas Bahan Bakar
Kategori