ANALISA PERPINDAHAN PANAS PADA

ANALISA PERPINDAHAN PANAS PADA
KONDENSOR DENGAN KAPASITAS 9.781 m³/ JAM
UNIT 4 PLTU SICANANG BELAWAN
LAPORAN TUGAS AKHIR
Diajukan untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan dalam Menyelesaikan
Program Pendidikan Diploma III
Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik
Oleh
RIDAYU PRATIWI
1205051043
JURUSAN TEKNIK MESIN
POLITEKNIK NEGERI MEDAN
MEDAN
2015
KATA PENGANTAR
Puji dan Syukur Penulis Ucapkan kehadirat Allah SWT yang telah
melimpahkan Rahmat dan Hidayah-Nya sehingga laporan Tugas Akhir ini dapat
selesai tepat pada waktunya. Laporan Tugas Akhir ini berjudul “Analisa
Perpindahan Panas Pada Kondensor dengan Kapasitas 9781m³/jam unit 4
PLTU Sicanang Belawan”. Tujuan dan maksud penyusunan Tugas Akhir ini
untuk memenuhi salah satu syarat dalam menyelesaikan Pendidikan Diploma 3,
Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik
Negeri Medan.
Tugas Akhir ini disusun berdasarkan pengamatan dan pengambilan data
langsung di PT PLN ( Persero) Pembangkitan Sumatera Bagian Utara ( Sektor
Pembangkitan Belawan ) dan juga dari beberapa data penunjang baik data berupa
spesifikasi maupun data operasi.
Dalam penulisan Tugas Akhir ini penulis menyadari terdapat hambatan
dan tantangan, namun berkat bantuan dari berbagai pihak, penulis dapat
menyelesaikan laporan Tugas Akhir Ini. Pada Kesempatan ini Penulis banyak
mengucapkan terima kasih kapada :
1. M. Syahruddin, S.T., M.T. Direktur Politeknik Negeri Medan;
2. Idham Kamil, S.T., M.T. Ketua Jurusan Teknik Mesin Politenik Negeri
Medan;
3. Aulia Salman, S.T., M.T. Sekretaris Jurusan Teknik Mesin Politeknik
Negeri Medan;
4. Ir. Abdul Razak, M.T. selaku ketua Program Studi Teknik Konversi
Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan dan selaku dosen pembimbing
yang telah banyak memberikan masukan dan bimbingan kepada penulis
dalam menyelesaikan Laporan Tugas Akhir ini;
5. Ir. Suprapto Widodo, M.T. Wali kelas En – 6B yang sering memberikan
motivasi kepada Mahasiswa/i agar bisa terus semangat;
6. Kedua Orang Tua yang Penulis sangat cintai Ayahanda Anan dan Ibunda
kamiseh serta abang tercinta abang gek dan andi yang telah memberikan
begitu banyak dukungan doa, nasehat, moril dan materil yang tiada
hentinya;
7. Abang M.Amin Hasibuan dan Rikky Chandra Sihombing selaku
pembimbing
praktek kerja lapangan juga untuk semua bantuan yang
diberikan berupa pengambilan data serta memberikan masukan-masukan
tentang kondensor;
8. Teman-teman seperjuangan pada Praktek Kerja Lapangan Melki Astri
Tambunan dan Rumiris lestari Rita Silalahi serta Devi Mei Sari
Simarmata, Rahayu, imam, eko, randa sebagai sahabat suka duka dan
membuat hari-hari lebih berwarna.
9. Keluarga besar FUITEN untuk adik-adik dan abang kakak senior yang
sudah memberikan suasana baru serta pengalaman yang luar biasa;
10. Seluruh Rekan-rekan Mahasiswa Teknik Konversi Energi Mekanik
angkatan 2012 terkhusus EN 6B atas semua bantuan yang kalian berikan
selama mengerjakan Laporan Tugas Akir ini.
Penulis menyadari bahwa dalam penyusunan Tugas Akhir ini mungkin
masih kurang sempurna. Oleh karena itu, Penulis mengharapkan partisipasi pada
semua pihak yang menbaca untuk memberiakn koreksi, kritik dan saran yang
bersifat membangun, demi kesempurnaan tugas Akhir ini.
Akhir kata, Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat untuk
seluruh pihak yang membaca serta dapat membantu bagi yang memerlukannya.
Medan, Agustus 2015
Hormat Penulis,
RIDAYU PRATIWI
NIM. 1205051043
DAFTAR ISI
SPESIFIKASI TUGAS AKHIR ..................................................................
ii
LEMBAR PERSETUJUAN .........................................................................
iii
LEMBAR PENGESAHAN ..........................................................................
iv
KATA PENGANTAR ...................................................................................
v
DAFTAR ISI ..................................................................................................
vii
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................
x
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................
xii
INTISARI ......................................................................................................
xiii
ABSTRACT ...................................................................................................
xiv
BAB I PENDAHULUAN...............................................................................
1
A. Latar Belakang ..............................................................................
1
B. Perumusan Masalah .....................................................................
2
C. Tujuan Tugas Akhir .....................................................................
2
D. Manfaat Tugas Akhir ....................................................................
3
E. Teknik Pengumpulan Data ...........................................................
3
F. Sistematika Penulisan Laporan ......................................................
3
BAB II LANDASAN TEORI .......................................................................
5
A. Alat Penukar Kalor ........................................................................
5
B. Klasifikasi Alat Penukar Kalor ......................................................
6
1. Klasifikasi Penukar Kalor Berdasarkan Pengaturan aliran
Fluida...................................................................................... .....
6
2. Klasifikasi Penukar Kalor Berdasarkan Jumlah Laluan ...........
10
3. Klasifikasi Penukar Kalor Berdasarkan Konstruksi .................
10
BAB III KONDENSOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK
TENAGA UAP ................................................................................
23
A. Kondensor ......................................................................................
23
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. aliran parallel flow dan profil temperatur ......................................
7
Gambar 2. aliran counter flow dan profil temperature .....................................
9
Gambar 3. aliran cross flow dan profil temperatur........................................... 10
Gambar 4. Alat penukar kalor laluan 1-1......................................................... 11
Gambar 5. Alat penukar kalor laluan 1-2......................................................... 12
Gambar 6. Penukar Kalor Pipa Rangkap...................................................... ... 13
Gambar 7. U tube Heat Exchanger............................................................... ... 14
Gambar 8. Straight-tube Heat Exchanger (one pass tube-side).................... .. 14
Gambar 9. Straight-tube Heat Exchanger (two pass tube-side).................... .. 14
Gambar 10. Penukar Kalor Plate and Frame.................................................. 15
Gambar 11. Auxillary Cooling Water Exchanger (ACWE)............................. 16
Gambar 12. Gland Steam Condensor (GSC)................................................. .. 17
Gambar 13. Low Pressure Heater (LPH) ........................................................ 17
Gambar 14. High Pressure Heater (HPH) ....................................................... 18
Gambar 15. Fouling Oil Heater (FOH) ........................................................... 19
Gambar 16. Low Temperature Superheater (LTS)........................................ .. 19
Gambar 17. High Temperature Superheater (HTS) ........................................ 20
Gambar 18. Economiser ................................................................................... 21
Gambar 19. Air Preheater ................................................................................ 21
Gambar 20. Air Reheater ................................................................................. 22
Gambar 21. Siklus Air dan Uap PLTU Unit 1................................................ . 23
Gambar 22. Kondenser..................................................................................... 24
Gambar 23. Skema Pompa Vakum Kondensor.............................................. . 25
Gambar 24. Ball Cleaning System Condensor.............................................. .. 26
Gambar 25. Bola Taproge............................................................................. .. 27
Gambar 26. Diagram T – S Siklus PLTU (Siklus Rankine).......................... .. 28
Gambar 27. Perpindahan panas konduksi pada dinding................................ .. 31
Gambar 28. Perpindahan panas konveksi ........................................................ 32
Gambar 29. Profil suhu aliran lawan arah dalam penukar kalor................... ... 39
BAB I
PENDAHULUAN
A.Latar Belakang
Kebutuhan listrik di Indonesia merupakan sesuatu yang fital bagi rakyat
Indonesia terlebih di zaman globalisasi ini. Indonesia melaksanakan program
percepatan pembangkitan listrik sebesar 10.000 MW dengan mendirikan beberapa
pembangkit listrik, terutama pembangkit listrik dengan menggunakan tenaga uap.
PLTU diprioritaskan sebagai energi listrik Karena menghasilkan daya yang relatif
besar dan juga mudah mendapatkan fluida utamanya. Salah satu pembangkit
listrik tenaga uap yang didirikan di Medan adalah PLTU PT.PLN Persero Sektor
Pembangkitan Belawan berkapasitas 4 x 65 MW.
Siklus pembangkit Listrik Tenaga uap memiliki beberapa komponen
seperti boiler, turbin, kondensor, dan pompa. Kondensor merupakan salah satu
komponen utama pada sistem PLTU yang apabila mengalami masalah maka akan
mengakibatkan menurunnya efisiensi pembangkit, hal itu tentu tidak diinginkan
karena PLTU yang selalu beroperasi setiap hari secara terus menerus.
Kondensor adalah salah satu jenis mesin alat penukar kalor (heat
exchanger) yang berfungsi untuk mengkondensasikan fluida kerja. Fungsi
kondensor pada PLTU adalah untuk mendinginkan atau mengkondensasikan uap
keluaran turbin tekanan rendah dengan menggunakan media air laut sebagai fluida
pendinginnya sehingga dapat dipompakan kembali ke boiler. Kondensor yang
digunakan pada PLTU PT PLN Persero Sektor Pembangkitan Belawan
sebagaimana alat penukar kalor lainnya, yaitu model selongsong dan tabung (shell
and tube). Dimana fluida pendingin berupa air laut mengalir pada tabung-tabung,
sedangkan fluida kerja sistem (fluida yang didinginkan) yaitu uap keluaran turbin
tekanan rendah mengalir melalui selongsong / di luar tabung.
Salah satu masalah yang pernah terjadi di kondensor unit 2 adalah terjadi
pengotoran pada jalur tube air pendingin yang disebabkan oleh kotoran yang
terbawa oleh air pendingin sehingga suplai air pendingin pada kondensor
1
berkurang, hal ini akan mengakibatkan berkurangnya proses perpindahan panas.
Sehingga hal yang dilakukan saat melakukan perawatan pada kondensor adalah
membersihkan tube air pendingin pada kondensor tersebut agar tidak terjadi
pengendapan yang dapat mengganggu laju aliran air pendingin kondensor. Untuk
itu penulis tertarik untuk mengambil judul “ Analisa Perpindahan Panas Pada
Kondensor dengan Kapasitas 9781m³/jam unit 4 PLTU Sicanang Belawan”
untuk mengetahui kondisi kondensor tersebut baik atau tidaknya.
B. Perumusan Masalah
Topik permasalahan yang akan dibahas dalam laporan Tugas Akhir ini
adalah :
1. Apa pengertian dan fungsi utama dari kondensor sebagai Alat penukar
Kalor pada PLTU?
2. Bagaimana fungsi komponen utama kondenser sebagai Alat penukar kalor
pada PLTU
3. Bagimana prinsip kerja kondensor sebagai Alat Penukar Kalor pada
PLTU?
4. Bagaimana perhitungan LMTD, Perpindahan Panas Total dan efektivitas
kondensor.
C. Tujuan
1. Untuk mengetahui dan memahami pengertian dan fungsi utama kondensor
sebagai Alat penukar Kalor pada PLTU.
2. Untuk mengetahui dan memahami komponen utama kondensor sebagai
Alat penukar Kalor pada PLTU.
3. Untuk mengetahui dan memahami prinsip kerja kondensor sebagai alat
penukar kalor.
4. Untuk mengetahui Perpindahan Panas Total kondensor, LMTD, dan
efektivitas kondensor.
2
D. Manfaat
1. Sebagai sarana untuk menambah pengetahuan dan wawasan penulis di
Pembangkit Listrik Tenaga Uap khususnya dalam bidang kondensor.
2. Sebagai bahan referensi dalam pengembangan pengetahuan mahasiswa/i
tentang perpindahan panas pada kondensor di PLTU.
E. Teknik Pengumpulan Data
Adapun teknik pengumpulan data yang dilakukan oleh penulis untuk
memperoleh data dan informasi yang dibutuhkan dalam penelitian ini adalah:
1. Survei lapangan PLTU PT PLN (Persero) Pulau Sicanang Medan
Belawan, berupa peninjauan langsung ke sistem pembangkit tenaga
dimana tujuan perencanaan ini dilaksanakan dan pengambilan data-data
yang dibutuhkan.
2. Studi literatur, berupa studi kepustakaan, kajian-kajian dari buku dan
tulisan yang terkait dengan perencanaan.
3. Diskusi berupa tanya jawab dengan dosen pembimbing mengenai masalah
yang timbul selama penulisan laporan Tugas Akhir ini.
Pengambilan data dilakukan di PLTU PT PLN (Persero) Pembangkitan
Sumatera Bagian Utara Sektor Pembangkitan Belawan, berupa data spesifikasi
dan data operasi harian kondensor.
F. Sistematika Penulisan Laporan
Untuk memudahkan penulisan laporan Tugas Akhir ini penulis membuat
sistematika penulisan sebagai berikut :
BAB I
PENDAHULUAN
Bab ini berisi tentang latar belakang penulisan, tujuan tugas akhir,
perumusan masalah, teknik pengumpulan data, serta sistematika
penulisan laporan tugas akhir.
3
BAB II
ALAT PENUKAR KALOR
Bab ini berisi tentang Alat Penuakar kalor, Klasifikasi Alat
Penukar Kalor dan Alat Penukar kalor di Sicanang.
BAB III KONDENSOR PADA PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP
Bab ini berisi tentang beberapa penjelasan tentang kondensor,,
serta Metode Perhitungan LMTD dan Efektifitas Kondensor.
BAB IV ANALISA DATA
Bab ini berisi tentang Analisa perhitungan Temperatur Rata rata
(Logarithmic
Mean
Temperature
Difference
-
LMTD),
Perpindahan Kalor Total (Q) dan Efektivitas (ε) pada kondensor.
BAB V
PENUTUP
Bab ini berisikan kesimpulan dan saran yang di dapat selama
penulis menyelesaikan tugas akhir.
4