LAMPIRAN II PERHITUNGAN 2.1 Diagram Alir

LAMPIRAN II PERHITUNGAN

2.1 Diagram Alir

Berikut ini merupakan diagram alir boiler furnace (Marwadi,S : 2007) :

Steam _o T = 110 C P = 0,3 bar M = 8 L

Air umpan _o T = 30 C M = 20 L

BOILER Tempurung kelapa

Flue gas M = 48,12 kg CO ^{2 ..........?}

FURNACE ₂ O ............? N ^{2 ............?} H ^{2 O.........?} HHV = 8272,56 kkal/kg _o T = 114 C

Analisis Ultimate Udara dari fan C =65,90 % V = 5 m/s. H = 4,03 % _o Refuse

Tbk = 38 C N = 0,59 % _o Abu = 87,84 % Tbb = 32 C Abu = 29,47 %

C unburner = 11,3 % Total = 100%

2.2 Perhitungan Neraca Massa

Seluruh perhitungan berbasis 48,12 kg tempurung kelapa terbakar

Analisis Ultimat C = 65,90 % x 48,12 kg = 31,71 kg H = 4,03 % x 48,12 kg = 1,93 kg N = 0,59 % x 48,12 kg = 28,39 kg Abu = 29,47 % x 48,12 kg = 14,18 kg a.

Total Abu pada Refuse Abu pada tempurung kelapa = 14,18 kg % Abu pada refuse = 88,23 %

= (Hougen, page : 418) =

Berat refuse

14,18 0,8823

= 16,07 kg b. Total Carbon

(Hougen, page : 419)

Carbon pada refuse = berat refuse x carbon di refuse

= 16,07 kg x 0,113 = 1,8162 kg : 12 kg/kmol = 0,15135 kmol

Carbon pada tempurung kelapa basis 48,12 kg Carbon pada tempurung kelapa = 65,90 % x 48,12 kg

= 31,71 kg : 12 kg/kmol

– C unburner = 2,6425 - 0,15135 kmol = 2,4912 kmol

Reaksi 1

Reaksi 2

m 2,49124 2,49124 - kmol b 2,49124 2,49124 2,49124 kmol s - - 2,49124 kmol

2 CO

2 C + O

Reaksi CO

bereaksi = 3,87 kmol

Reaksi Hasil Mol Gas Pembakaran C bereaksi = C tempurung kelapa

2 pada tempurung = 0,96 kmol x 2 = 1,93 kmol d.

Jadi, H

= 1,93 kg = 0,96 kmol

H pada tempurung kelapa basis 48,12 kg H pada tempurung kelapa = 4,03 % x 48,12 kg

– 0,151082 kmol = 3,7273 kmol

= 4,3548 x 32 kg/kmol = 139,35 kg

79 N 2 teoritis =

4,354899 kmol

= 16,38 kmol x 28 kg/kmol = 458,71 kg

Udara Teoritis = (O2 + N2) teoritis = 4,3548 kmol + 16,38 kmol = 20,68 kmol f.

Udara Supplay berasal dari Fan

3600

Kecepatan udara = 5 m/s x

= 18000 m/jam

1 Diameter fan = 20 cm x 100

= 0,2 m

2 Luas discharge Fan =

2 3,14 (0,2 )

= 0,0314 m Maka, V udara = Luas discharge Fan x kecepatan udara

= 0,0314 m x 18000 m/jam

= 565,2 m / jam

3 Basis 1 jam operasi

79 100

Dengan menggunakan grafik phycometrik. Pada kondisi T wet Bulb = 38 ⁰C dan T dry Bulb = 32 ⁰C, didapat dengan melihat T dry bulb pada sumbu x grafik dan T wet bulb pada garis lengkung yang terdapat pada sebelah kiri

17,9600 kmol + 1,18184 kmol = 19,14 kmol h. Menghitung H2O dari udara

2 Flue Gas

2 supplay + N 2 tempurung kelapa = N

= 4,774 kmol - 4,354 kmol = 0,4191 kmol

2 flue Gas = O 2 supplay - O 2 bereaksi

Komposisi Gas Buang O

x 22,7 kmol = 17,96 kmol g.

= 1,16527 kg/m

Massa udara supplay dari fan m = = 1,16527 kg/m

x22,7 kmol = 4,774 kmol

21 100

2 supplay =

Maka O

/ jam = 658 kg = 22,7 kmol

x 565,2 m

2 supplay = Massa H

2 O total = 1,46 kmol + 3,72 kmol

= 5,18 kmol x 18 kg/kmol = 93,30 kg

Maka, komponen Gas Hasil Pembakaran adalah sebagai berikut : CO

2 = 2,49124 kmol x

44 kg/kmol = 109,61 kg

28 kg/kmol = 535,92 kg O

2 N = 19,14 kmol x

2 = 0,4191 kmol x

32 kg/kmol = 13,411 kg H

2 O = 5,18 kmol x

18 kg/kmol = 93,24 kg i. Tabel Neraca Massa

Tabel 4. Neraca Massa pada Furnace Data 1 Komponen Input (kg) Output (kg)

C 31,71108 1,8162 H

2 7,4546 0,302

2 535,92 535,92

2 O 152,768 13,4112

2 O 26,344 93,27

Abu 14,18 14,18

CO 109,61

Total 768,601 768,603

Dengan cara yang sama, hasil perhitungan neraca massa untuk tempurung

Tabel 5. Neraca Massa pada Furnace Data 2 KOMPONEN

INPUT (KG) OUTPUT(KG)

C 35,500 2,033 H

2 2,170 0,075541

2 402,48 402,48

2 O 122,1696 16,2624 2 122,672

CO H

2 O 21,07 39,84

Abu 14,1096 14,1096

Total 597,490 597,482 Tabel 6. Neraca Massa pada Furnace Data 3 KOMPONEN

INPUT (KG) OUTPUT(KG)

C 37,90 2,70 H

2 2,3180 0,090

2 402,48 402,48

2 122,1696 10,3168 2 130,24

CO H

2 O 21,07 40,34

Abu 16,95 16,95

Total 603,15 603,11

3. Perhitungan Neraca Energi

Dari hasil perhitungan neraca massa, diketahui diagram neraca massa boiler furnace sebagai berikut :

Steam _o T = 110 C P = 0,3 bar

Air umpan M = 8 L _o T = 30 C M = 20 L

BOILER

Tempurung kelapa

FURNACE

Flue gas

HHV = 8272,56 CO ^{2 = 109,61 kg} kkal/kg

O ^{2 = 13,411 kg} N ^{2 = 535,92 kg} H ^{2 O = 93,24 kg} _o T = 114 C Refuse udara

Gambar 11. Diagram Neraca Massa Boiler Furnace

Sebelum menghitung neraca energi, berikut ini merupakan parameter yang harus diketahui untuk menentukan komponen input dan output pada boiler

Tabel 7. Analisa Thermal Boiler Furnace

INPUT OUTPUT

1 Heating value tempurung kelapa Sensible heat flue gas

2 Sensibel heat udara kering Panas penguapan H

2 O

3 Sensibel heat H

2 O dalam bahan Heating value C dalam refuse

bakar

4 Sensibel heat air umpan boiler Enthalpy H

2 dalam refuse

5 Entalpy refuse

6 Entalpy uap saturated

INPUT 1) Menghitung Panas Pembakaran Tempurung Kelapa (Hougen, page 424)

1 = HHV tempurung kelapa x massa tempurung kelapa :

= 8272,56 kkal/kg x 48,12 kg = 398075,587 kkal

(Hougen, page : 424)

2) Menghitung Panas Sensibel Udara

Diketahui :

1 (T referen) = 28 C = 301 K o

2 (T udara masuk) = 30 C = 303 K

Mencari Cp terlebih dulu dengan mengetahui komponen a,b,dan c dari udara (hougen : 1959, hal : 255).

2. = n x cp x dt

= 1,460 kmol x 6,8939 kkal/kmol K x (303-301) = 20,1302 kkal

2 3) O dalam Udara (Hougen, page : 424) Menghitung Panas Laten H

Diketahui :

T udara = 30 C = 303 K Mencari harga hf dan hg berdasarkan tabel temperatur (tabel sifat air jenuh (uap-cair) tabel temperatur Termodinamika Teknik 1 page : 114) hf = 125,79 Kj/kg = 30,0444 kkal/kg hg = 2556,3 Kj/kg = 610,5618 kkal/kg

3 Q = m.hfg

= 26,32 kg x (610,5618 - 30,0444) kkal/kg = 15279,22 kkal

(Hougen, page : 424)

4) Menghitung Panas Sensibel Air Umpan Boiler

Diketahui :

1 (T referen) = 28 C = 301 K o

2 T (T udara masuk) = 30 C = 303 K

Mencari Cp terlebih dulu dengan mengetahui komponen a,b,dan c dari H

2 O di udara (hougen : 1959, hal : 255).

a = 7,136 kkal/kmol b = 0,00264 kkal/kmol c = 0,0000000459 kkal/kmol

2 Q.

4 = n x cp x dt

= 1,111 kmol x 7,9375 kkal/kmol K x (303-301) = 8,8194 kkal Total Panas Input = Q

1 + Q 2 + Q

3 + Q

= (398075,587 + 20,1302 + 15279,22 + 8,8194) kkal = 413383,7566 kkal

OUTPUT (Hougen, page : 424)

4) Menghitung Panas Sensibel Flue Gas

Diketahui :

1 T (T referen) = 28 C = 301 K o

2 T (T flue gas) = 114 C = 387 K

Mencari Cp terlebih dulu dengan mengetahui komponen a,b,dan c dari komponen gas buang (hougen : 1959, hal : 255).

Tabel 8. Komponen Flue Gas Komponen A B c

2 CO 6,339 0,01014 -0,000003415

2 H O 7,136 0,00264 -0,0000000459

2 6,117 0,003167 -0,00000105

2 6,457 0,001389 -0,000000069 (Sumber : Hougen page 255) Q.

4 = n x cp x dt

= 2,4912 kmol x 9,4209 kkal/kmol K x (387-301) = 2018,371 kkal Untuk perhitungan Cp dan Q komponen flue gas lainnya, dilakukan dengan cara yang sama dan ditabulasikan pada tabel berikut ini.

Tabel 9. Panas Sensibel Flue Gas

Komponen Kmol Cp (kkal/kmol) Q (kkal)

Δt K

2 2,49124

86 9,4209 2018,371 H

2 O 19,14

86 8,0387 13232,021 O

2 0,4191

86 7,0869 255,430

86 6,9266 3085,665

2 N 5,18

Total 18691,521 5) Heating Value Carbon dalam Refuse

Diketahui :

(Hougen, page : 306)

Hr C = 94051,8 kkal/kmol Massa C refuse = 0,1535 kmol

5 Q = Hr C x Massa C refuse

= 94051,8 kkal/kmol x 0,1535 kmol = 14436,95 kkal

2 6) dalam Refuse Heating Value H

Diketahui :

7) Panas Sensibel Refuse

Berat refuse = 16,07 kg Cp = 0,21 btu/lb = 0,141 kkal/kg K

T(referen) = 28 C = 301 K

T(Flue gas) = 114 C = 387 K

7 Q = m x cp x Δt

= 16,07 kg x 0,141 kkal/kg K (387-301) K = 194,864 kkal

8) Entalpy Saturated Steam

m steam = 8 kg

2 T = 110 C g

h = 2691,1 Kj/kg Q

8 = m x h g

= 8 kg x 2691,1 Kj/kg = 21528,8 kj x 0,24 kkal/kj = 5166,912 kkal

9) Entalpy Blowdown

Diketahui : m bwd = 12 kg

2 T = 100 C

10) Panas yang Hilang (Heat Loss)

– 55283,2928 kkal = 358100,464 kkal

di udara 15279,22 HHV Carbon dalam refuse

= x 100%

Total 413383,7566 kkal 413383,7566 kkal

Panas sensibel refuse 194,864 Entalpy steam 5166,912 Panas yang hilang 358100,464

refuse 10315,927

2 dalam

8,8194 HHV H

14436,95 Panas air umpan boiler

20,1302 Entalpy blowdown 6477,1188 Panas laten H

Q output = Q

Panas Sensibel Udara kering

398075,587 Panas sensibel flue gas 18691,521

Input Kkal Output Kkal Panas Bahan bakar

Tabel 10. Tabel Neraca Energi Data 1

= 413383,7566 kkal

10 = Q input - Q output

= (18691,521 + 14436,95 + 10315,927 + 194,864 + 5166,912 + 6477,1188) kkal = 55283,2928 kkal

4 + Q 5 + Q 6 + Q 7 + Q 8 + Q

2 O

Tabel 11. Tabel Neraca Energi Data 2

= x 100% =

2 dalam

8,9195 HHV H

14466,95 Panas air umpan boiler

di udara 17290,20 HHV Carbon dalam refuse

2 O

22,1332 Entalpy blowdown 6576,1188 Panas laten H

Panas Sensibel Udara kering

398075,581 Panas sensibel flue gas 18781,521

Input Kkal Output Kkal Panas Bahan bakar

Tabel 12. Tabel Neraca Energi Data 3

x 100% = 11,27 %

5166,932 kkal 415393,83 kkal

Input Kkal Output Kkal Panas Bahan bakar

Total 415393,83 kkal 415393,83 kkal

Panas sensibel refuse 194,870 Entalpy steam 5166,932 Panas yang hilang 359870,510

refuse 10325,927

2 dalam

8,9190 HHV H

14476,95 Panas air umpan boiler

di udara 17287,20 HHV Carbon dalam refuse

2 O

22,1302 Entalpy blowdown 6577,1188 Panas laten H

Panas Sensibel Udara kering

398075,581 Panas sensibel flue gas 18781,521

refuse 10345,927

LAMPIRAN II PERHITUNGAN 2.1 Diagram Alir