SlideShare a Scribd company logo
1 of 7
Download to read offline
JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 1 (2017) 1-7 1
I. PENDAHULUAN
Di masa kini hingga mendatang, kebutuhan
sumber penghasilan semakin meningkat. Banyak
upaya telah dilakukan dengan cara mencari potensi
sumber penghasilan baru ataupun dengan mencoba
mengembangkan teknologi yang sudah ada untuk
tercapainya hasil yang maksimal [1]. Untuk memenuhi
kebutuhan sumber penghasilan harus dibuat adanya
suatu percobaan yang didalamnya terdapat proses
pemanasan, pengeringan, perebusan serta sebagai alat
untuk digunakan dalam membuka peluang
kewirausahaan.
Oleh karena itu boiler merupakan suatu pilihan
yang tepat. Boiler mempunyai peranan yang penting
sebagai tempat mengubah air dari fase cair (liquid)
menuju fase uap (vapor) hingga sampai di fase uap
yang bertekanan lebih tinggi dari 1 atm dengan cara
memanfaatkan panas dari ruang bakar.
Fitrahawan [2] Boiler sederhana yang dibuat
untuk steamer umumnya terbuat dari tong, untuk boiler
yang kami rancang tersebut menggunakan plat baja
tebal 5mm dengan ukuran diameter rata-rata 60cm
tinggi 110cm, jika dihitung, volume boiler total adalah
sekitar kurang lebih 300 liter. Air umpan boiler
mengalir melalui pipa-pipa masuk ke dalam drum. Air
yang tersirkulasi ini kemudian dipanaskan oleh gas
pembakar dan terbentuklah uap dalam daerah uap di
drum. Boiler ini dipilih jika kebutuhan penguapan dan
tenaga penguapan sangat tinggi seperti pada
pembangkit tenaga listrik [3].
Berawal dari itu, penulis ingin melakukan
perancangan mini boiler. Sedikit berbeda dengan
penelitian yang sudah dilakukan sebelumnya oleh
orang-orang terdahulu yang masih banyak
menggunakan Tong sebagai tempat perebusan air.
Tujuan penelitian ini yaitu studi eksperimental
mengenai pengaruh variasi tekanan ketel dan bukaan
katup bahan bakar (gas) terhadap produksi uap yang
dihasilkan pada mini boiler khususnya untuk
kebutuhan penguapan. Dalam penelitian ini hanya
sistem mini boiler yang akan dirancang.
1.1 Perpindahan Panas Pada Mini Boiler
1. Radiasi
Gambar 1. Schematic Radiasi
Dengan teori relatifitas dan thermodinamika statistik
maka akan diperoleh suatu rumus yang disebut
Hukum Stefan-Boltzmann dimana energi total yang
dipancarkan oleh suatu benda sebanding dengan
pangkat empat suhu absolut. Laju perpindahan panas
radiasi dalam hal ini menggunakan persamaan :
STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEKANAN KETEL
DAN BUKAAN KATUP BAHAN BAKAR (Gas) TERHADAP
PRODUKSI UAP PADA MINI BOILER
Nawa Septika Wijaya1
, Bagus Kuncoro2
, Ainul Yaqin3
, Pramoda A Sumadhijono4
Program Studi Teknik Mesin, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya
Jl. Semolowaru No. 45 Surabaya Indonesia
E-mail: nawasw19@gmail.com, baguskuncoro99@gmail.com, ainulpastiyaqin@gmail.com, pramoda.as@gmail.com
Abstract
Many efforts have been made by finding potential new sources of income or by trying to develop existing
technology to achieve maximum results. Mini boilers work to convert the water phase into vapor phase. The
purpose of this research is to know the influence of variation of boiler pressure and gas valve openings to steam
production which is produced in mini boiler especially for the needs of the feed. The steps in this study include
research ideas, literature studies and field studies, designing, manufacturing of test equipment, testing, analysis of
test result data, and conclusions. Variations are made using pressure (P) 1.5 bar, 2 bar, 2.5 bar and ½, 1, 1 ½ gas
valve openings, 20 degree pipe angles, 10 pipes, 1 inch diameter pipes, 100 volumes of water. Type of burner LS
5A-M set of high pressure and high pressure on gas regulator. Test results on variations of P = 2.5 bar and 1 ½
gas valve openings resulted in high steam production values (quality vapor = steam continue) of 8.33 kg of steam
with 95.57% thermal efficiency at initial 65 minutes. While the test on the variation of P = 1.5 bar and ½ from the
gas valve opening resulted in smaller steam production value (quality vapor = steam continue) 1.04 kg vapor with
thermal efficiency of 93.12% at 87 minutes initial achievement. Steam production is already qualified for
evaporation needs as well as the condition of a safe mini boiler with a maximum boiler pressure of 5.1 Bar.
Keywords: Mini boiler, pressure, gas valve openings, quality vapor and Efficiency
JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 1 (2017) 1-7 2
q (W) = ߝଵߪ‫ܣ‬ଵ (ܶଵ
ସ
− ܶଶ
ସ
) (1)
Dimana :
ε = emisivitas permukaan
σ = konstanta Boltzman ( 5,67 x 10-8 ௐ
௠ మ௞ర )
2. Konveksi Bebas
Konveksi yang terjadi karena proses pemanasan
yang menyebabkan fluida berubah densitasnya
(kerapatannya) dan bergerak naik.
Gambar 2. Schematic Konveksi Bebas
Sehingga laju perpindahan panas konveksi bebas
silinder horisontal dengan hukum newton adalah :
q (W) = h A (Ts - T∞) (2)
3. Konduksi
Gambar 3. Schematic Konduksi
Perhatikan gambar suatu silinder dengan panjang
L dan radius bagian dalam r0 , radius luar r1 .
Temperatur bagian dalam silinder t0 dan bagian luar t1,
sehingga beda temperatur adalah t1 - t0 . dengan
kondisi batas t = t0 pada r = r0 , dan t = t1 pada r =
r1 , akan menghasilkan :
‫ܹ(ݍ‬ ) =
௞గௗ௅(௧బି ௧భ)
୪୬(
௥బ
௥భ
ൗ )
(3)
1.2 Perancangan Mini Boiler
Dalam termodinamika, efisiensi termal adalah
ukuran tanpa dimensi yang menunjukkan performa
peralatan termal seperti mesin pembakaran dalam dan
sebagainya. Jadi, termal efisiensi dapat dirumuskan
dengan
ߟ௧௛ =
∑ ௤೔೙
∑ ௤೟೚೟ೌ೗
‫ݔ‬100% (4)
1.3 Perancangan Mini Boiler
1. Perhitungan Badan Mini Boiler
Pada perancangan Mini Boiler pipa air (water
tube boiler) bekerja dengan pipa-pipa air yang berada
didalam silinder tabung. Pemanasan dihasilkan dari
pembakaran di dapur pembakaran. Badan boiler
bekerja dengan mendapatkan tekanan dari dalam,
perhitungan dengan rumus:
ܲ = ܵቂ
ଶ௧ି଴,଴ଵ஽ିଶ௘
஽ି(௧ି଴,଴଴ହ஽ି௘)
ቃ (5)
Dimana:
e = Thickness Factor (0 = for strength welded tubes)
S = Maximum Allowable Stress According to ASME
Code
2. Perhitungan Pipa Air Pembakaran Mini Boiler
Pipa air merupakan bagian alat sirkulasi air pada
dapur mini boiler yang mengubah energi pembakaran
dari api (energi panas) menjadi energi uap, yaitu panas
dari api memanaskan air dan menjadi uap air. Pipa air
bekerja dengan mendapatkan gaya tekan dari luar
sesuai dengan rumus perhitungan berikut ini:
ܲ = ቂ
ଶௌா (௧ି஼)
஽ି(ଶ௬)(௧ି஼)
ቃ (6)
Dimana:
E = Faktor pengelasan pipa (1,0 for seamless pipe)
y = Faktor tebal pengelasan pipa (0,4 for 650°F)
C = Nilai korosi berjalan (0,0625)
1.4 Kualitas Uap (X)
Selama proses penguapan, zat akan berada dalam
dua fasa yakni fasa cair dan fasa uap. Untuk
menganalisa sifat campuran ini, kita perlu mengetahui
proporsi dari fasa uap dan fasa cair nya Kualitas ini
disimbolkan dengan huruf x yang merupakan
perbandingan antara massa uap terhadap massa
campuran total, atau dirumuskan dengan:
(7)
1.5 Produksi Uap (S uap)
Suap dapat diketahui dari volume air yang
berubah menjadi uap pada ketel lalu dihitung dengan
massa jenias air dengan persamaan sebagai berikut :
Suap = ρ . ∆‫ݑ‬ (8)
II. METODOLOGI PENELITIAN
2.1 Alat uji mini boiler
Mini Boiler berbentuk silinder tabung dengan
diameter 60 cm dan tinggi 120 termasuk exhaust.
Jumlah Pipa Air dalam dapur mini boiler sebanyak 10
pipa. Pipa air dalam dapur mini boiler menggunakan
sudut 20° dengan diameter 1 in. Diameter Dapur Mini
Boiler yaitu 40 cm. Pipa Air menggunakan pipa
seamless untuk pemanas kandungan karbon 1%.
Kondisi Uap yang dibutuhkkan yaitu Campuran uap-
JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 1 (2017) 1-7 3
air dan uap lanjut. Volume air maksimal dalam Boiler
200 liter.
Gambar 4. Alat Uji Mini Boiler
2.2 Variasi Percobaan
Selama percobaan berlangsung, dilakukan
pengukuran parameter yang diperlukan untuk
perhitungan perpindahan panas pada mini boiler,
seperti: temperature, tekanan ketel,volume air dalam
ketel dan waktu pencapaian awal alat pendukung yang
digunakan yaitu seal tape, termometer inframerah,
termokopel dan stopwatch. Pengukuran produksi uap
dilakukan saat sudah mencapai tekanan ketel yang
diinginkan dan dipertahankan selama 1 jam.
Tabel 1.
Variasi Percobaan
2.3 Langkah Percobaan
Langkah-langkah pengambilan data dapat
dilakukan dengan cara dibawah ini:
1. Pengumpulan bahan dan alat-alat pendukung.
2. Masukan air kedalam mini boiler ( 100 L air
PDAM ) melalui water inlet.
3. Setting installasi selang GAS ke burner, LPG
dan alat ukur laju gas.
4. Memasang burner di bawah boiler pas di tengah
pipa pembakaran
5. Hidupkan burner dengan bukaan katup regulator
sesuai percobaan.
6. Nyalakan stopwatch
7. Melakukan pengukuran pertama meliputi:
a. Volume Air Dalam Boiler
b. Temperatur sekitar
c. Temperatur Api
8. Tunggu sampai tekanan ketel di dalam boiler
memenuhi data yang mau di ambil.
9. Setelah tekanan ketel terpenuhi lakukan
pengukuran ke dua meliputi :
10. Waktu pencapaian tekanan uap yang tentukan.
a. Temperatur ruang boiler.
b. Temperatur gas buang
c. Temperatur dinding luar mini boiler
d. Temperatur dinding luar dapur mini boiler.
e. Temperatur 10 pipa dalam dapur mini boiler.
f. Temperatur air dalam boiler.
11. Stabilkan tekanan ketel setelah memenuhi
variasi yang di inginkan selama 1 jam dengan
membuka steam valve.
12. Matikan burner dan buka steam valve sampai uap
di dalam boiler habis.
13. Ukur volume air yang tersisa dalam boiler
setelah pengujian.
14. Buang air dalam boiler melewati water outlet.
15. Tunggu sampai boiler dingin untuk melanjutkan
pengujian selanjutnya menggunakan variasi
yang telah ditentukan dengan proses pengukuran
yang sama. Selesai.
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Perhitungan Perpindahan Panas
Perhitungan perpindahan panas bertujuan untuk
mengetahui panas yang diberikan pada mini boiler.
Terdapat perhitungan q in yaitu panas yang masuk
termanfaatkan pada dapur pembakaran sedangkan q
out yaitu panas yang terbuang ke lingkungan sekitar
dan q total merupakan jumlah total panas yang di
saluran dari burner menuju mini boiler.
Tabel 2.
Hasil Perpindahan Panas Yang Masuk (q in)
BK
P
(bar)
‫ݍ‬ଵ
(W)
‫ݍ‬ଶ
(W)
‫ݍ‬ଷ
(W)
‫ݍ‬ସ
(W)
½
1,5 6733,7 33785,5 55,38 2243,89
2 6711,5 42475,4 55,38 2230,33
2,5 6675,6 55388,7 55,38 2215,75
1
1,5 7646,6 37277,7 80,43 2257,79
2 7631,8 42637,9 80,43 2234,32
2,5 7579,8 59774,3 80,43 2220,84
1
½
1,5 9365,4 43125,2 110,52 2274,55
2 9351,8 47510,8 110,52 2252,64
2,5 9300,2 62941,6 110,52 2238,82
BK
P
(bar)
‫ݍ‬ହ
(W)
‫ݍ‬଺
(W)
∑ ‫ݍ‬௜௡
(W)
½
1,5 784017,3 72,95 826908,72
2 803471,4 72,95 855016,96
2,5 829947 72,95 894355,38
1 1,5 856431 124,44 903817,96
Variabel
P
(bar)
BK
Vo
(liter)
V1
(liter)
Kualitas
Uap
S
(uap)
1,5 ½ 100
2 1 100
2,5 1 ½ 100
JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 1 (2017) 1-7 4
2 894518,3 124,44 947227,19
2,5 916423,7 124,44 986203,51
1
½
1,5 923962,4 186,02 979024,09
2 960667,3 186,02 1020079,08
2,5 984100,5 186,02 1058877,66
Tabel 3.
Hasil Perpindahan Panas Yang Terbuang (q out)
BK
P
(bar)
‫ݍ‬ଵ
(W)
‫ݍ‬ଶ
(W)
‫ݍ‬ଷ
(W)
∑ ‫ݍ‬௟௢௦௦
(W)
½
1,5 470,619 60224,85 351,82 61047,29
2 445,612 60877,7 424,65 61747,96
2,5 434,551 61693,75 538,36 62666,66
1
1,5 466,608 53370 433,6 54270,21
2 458,151 53859,63 600,73 54918,52
2,5 429,707 54186,05 755,89 55371,65
1
½
1,5 475,268 47004,76 514,54 47994,57
2 461,479 47657,61 600,73 48719,82
2,5 440,634 47820,82 755,89 49017,34
Tabel 4.
Hasil Total Perpindahan Panas (q total)
BK
P
(bar)
∑ ‫ݍ‬௜௡
(W)
∑ ‫ݍ‬௟௢௦௦
(W)
∑ ‫ݍ‬௧௢௧௔௟
(W)
½
1,5 826908,72 61047,29 887956,01
2 855016,96 61747,96 916764,92
2,5 894355,38 62666,66 957022,04
1
1,5 903817,96 54270,21 958088,17
2 947227,19 54918,52 1002145,71
2,5 986203,51 55371,65 1041575,16
1
½
1,5 979024,09 47994,57 1027018,66
2 1020079,08 48719,82 1068798,9
2,5 1058877,66 49017,34 1107895
Gambar. 5. Dapat disimpulkan nilai q total
tertinggi adalah pada bukaan katup 1 ½ dengan
tekanan ketel 2,5 Bar. Hal Ini menunjukkan bahwa
semakin tinggi tekanan ketel dan bukaan katup bahan
bakar (gas) maka semakin tinggi laju perpindahan
panas.
Gambar. 5. Grafik hubungan pengaruh variasi
tekanan ketel dan bukaan katup bahan bakar (Gas)
Terhadap Total laju perpindahan panas.
3.2 Efisiensi thermal
Perhitungan efisiensi thermal didapatkan dari
panas yang ditimbulkan oleh burner. Perhitungan ini
dilakukan untuk mengetahui seberapa besar efisiensi
panas yang termanfaatkan untuk menghasilkan uap
disimbolkan dengan persen (%). Dalam menghitung
efisiensi thermal yaitu dengan mengetahui panas total
yang diberikan pada mini boiler dibagi dengan panas
yang masuk pada mini boiler.
Tabel 5.
Hasil Efisiensi Thermal (ߟ௧௛)
Gambar. 6. Dari gambar dibawah, Efisiensi
Thermal terbesar terjadi pada tekanan ketel 2,5 bar
dengan bukaan 1 ½ katup bahan bakar (Gas). Hal ini
terjadi karena semakin sedikit panas yang terbuang
sehingga lebih banyak yang dapat dimanfaatkan untuk
meningkatkan efisiensi thermal pada mini boiler.
887956.01
958088.17
1027018.66
916764.92
1002145.71
1068798.9
957022.04
1041575.16
1107895
800000
850000
900000
950000
1000000
1050000
1100000
1150000
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75
∑qtotal(W)
Bukaan Katup Bahan Bakar (Gas)
P 1,5 Bar P 2 Bar P 2,5 Bar
BK
P
(bar)
ߟ௧௛
(%)
½
1,5 93,12
2 93,26
2,5 93,45
1
1,5 94,33
2 94,52
2,5 94,68
1 ½
1,5 95,33
2 95,44
2,5 95,57
JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 1 (2017) 1-7 5
Gambar. 6. Grafik hubungan pengaruh variasi
tekanan ketel dan bukaan katup bahan bakar (Gas)
Terhadap Efisiensi thermal.
3.3 Perhitungan Mini Boiler
1. Perhitungan Badan Mini Boiler
Dalam merencanakan badan mini boiler ini
menggunakan bahan SA 285 Grade A merupakan
material Carbon steel untuk boiler pada ASME Section
I (Tabel).
Jadi dengan ketebalan plat yang digunakan 0,196
in = 5 mm dapat direncanakan Tekanan maksimum
sebesar 74,76 lb/in2
= 5,1 Bar dan Diameter Luar
badan boiler yaitu 600 mm. Dapat disimpulkan pada
variasi tekanan yang dipakai, Badan Mini Boiler
Aman.
2. Perhitungan Pipa Air Pembakaran Mini Boiler
Dalam merencanakan pipa air pembakaran mini
boiler ini menggunakan bahan pipa seamless SA 285
Grade A merupakan material Carbon steel untuk pipa
pemanas pada mini boiler. Pipa air bekerja dengan
mendapatkan gaya tekan dari luar. Mengacu pada
ASME Section I. Jadi dengan diameter pipa yang
digunakan 1 in = 25,4 mm dapat direncanakan
Tekanan maksimum sebesar 1315,05 lb/in2
= 90,66
Bar. Dapat disimpulkan pada variasi tekanan yang
dipakai, Pipa air pembakaran mini boiler Aman.
3.4 Kualitas Uap (X)
Mengacu Pada data hasil pengujian mini boiler
dilapangan dapat diketahui Kualitas Uap sebagai
berikut :
Tabel 6.
Hasil Kualitas Uap (X)
Gambar. 7.8.9. Dari gambar dibawah, dapat
digambarkan hasil dari S (entropy) , h (entalpy) dan
kualitas uap sesuai dengan tabel hasil kualitas uap.
Gambar. 7. Grafik kualitas uap (P = 21,75 psia ; T =
237,2 ˚F)
Gambar. 8. Grafik kualitas uap (P = 29 psia ; T =
251,6 ˚F)
93.12
94.33
95.32
93.26
94.52
95.44
93.45
94.68
95.57
92
93
94
95
96
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75
ηth(%)
Bukaan Katup Bahan Bakar (Gas)
P 1,5 Bar P 2 Bar P 2,5 Bar
Variabel Hasil
P
(psia)
T
(˚F)
S
(Btu/lbm.R)
h
(Btu/lbm)
Kualitas
Uap
21,75 237,2 1,71 1157
Uap
Lanjut
29 251,6 1,68 1165
Uap
Lanjut
36,25 276,8 1,63 1178
Uap
Lanjut
JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 1 (2017) 1-7 6
Gambar. 9. Grafik kualitas uap (P = 36,25 psia ; T =
276,8 ˚F)
3.5 Produksi Uap (S uap)
Perhitungan produksi bertujuan untuk
mengetahui jumlah produksi uap yang dihasilkan pada
mini boiler dengan menggunakan variasi pengujian
yang diberikan. Terdapat perhitungan ο‫ݑ‬ yaitu
volume air awal dikurangi dengan volume air volume
air akhir di dalam tabung.
Tabel 7.
Hasil Produksi Uap
Variabel Hasil
BK
P
(bar)
Vo
(liter)
V1
(liter)
S
(uap kg)
t akhir
(menit
)
½
1,5 100 88 1,04 147
2 100 82 2,03 158
2,5 100 74 3,61 176
1
1,5 100 76 2,07 132
2 100 66 3,84 143
2,5 100 55 6,25 151
1 ½
1,5 100 63 3,19 125
2 100 53 5,31 138
2,5 100 40 8,33 144
Gambar. 10. Dapat disimpulkan dari gambar
dibawah, Produksi uap terbesar terjadi pada tekanan
ketel 2,5 bar dengan bukaan 1 ½ katup bahan bakar
(Gas). Hal ini terjadi karena semakin tinggi tekanan
ketel dan bukaan katup bahan bakar (gas) maka
banyaknya panas dapat dimanfaatkan sehingga
produksi uap pada mini boiler meningkat. Ini
menunjukkan bahwa tekanan ketel dan bukaan katup
bahan bakar (gas) berpengaruh terhadap produksi uap.
Gambar. 10. Grafik hubungan pengaruh variasi
tekanan ketel dan bukaan katup bahan bakar (Gas)
Terhadap Produksi Uap.
IV. KESIMPULAN
Variasi tekanan ketel dan bukaan katup bahan
bakar (gas) yang dilakukan ini, berpengaruh terhadap
produksi uap yang dihasilkan pada mini boiler.
Semakin besar nilai tekanan ketel dan bukaan katup
bahan bakar (gas) yang diberikan, maka produksi uap
dan efisiensi thermal nilainya semakin besar.
Pengujian pada variasi tekanan ketel 2,5 bar dan
bukaan 1 ½ katup bahan bakar (gas) menghasilkan
nilai produksi uap (kualitas uap = uap lanjut) yang
besar yaitu 8,33 kg uap dengan efisiensi thermal
95,57% dalam waktu pencapaian awal 65 menit.
Sedangkan Pengujian pada variasi tekanan ketel 1,5
bar dan bukaan ½ katup bahan bakar (gas)
menghasilkan nilai produksi uap (kualitas uap = uap
lanjut) yang lebih kecil yaitu 1,04 kg uap dengan
efisiensi thermal 93,12% dalam waktu pencapaian
awal 87 menit.
Produksi uap tersebut sudah memenuhi syarat
untuk kebutuhan pengupan serta kondisi mini boiler
aman dengan tekanan maksimum 5,1 Bar.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Holman, J.P. “Heat Transfer”. 10th Edition.
New York : McGraw-Hill Companies, Inc.
2010.
[2] Syamsir A Muin. “Pesawat-Pesawat Konversi
Energi”. Edisi 1 Cetakan 1. Jakarta: Rajawali.
1998.
[3] Djokosetyardjo, M.J. “Pembahasan Lebih
Lanjut Tentang Ketel Uap Edisi Pertama”.
Jakarta : PT. Pradnya Paramita. 1990.
[4] Djokosetyardjo, M.J.“Ketel Uap Edisi Ketiga“.
Jakarta : PT. Pradnya Paramita. 1993.
1.04
2.07
3.19
2.03 3.84
5.31
3.61
6.25
8.33
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75
S(kguap)
Bukaan Katup Bahan Bakar (Gas)
P 1,5 Bar P 2 Bar P 2,5 Bar
JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 1 (2017) 1-7 7
[5] V. Rudnev, D. Loveless dkk. Handbook of
Induction Heating. New York: Marcel Decker,
Inc. 2003.
[6] Michael J. moran & Howard N. Shapiro.
Fundamentals of engineering thermodynamics.
Fifth Edition: John Wiley & Sons, Inc. 2006.
[7] Nurul Iman Supardi ST,MP. Materi Kuliah
Properti Thermodinamika. Teknik Mesin
Bengkulu.Universitas Bengkulu. 2011.
[8] PDHonline Course m98. ASME Section & ASME
Section VIII Fundamentals. 5272 Meadow
Estates Drive, Fairfax, VA 22030, USA.2012.
[9] Ruly. Adi, Wijaya. Inovasi teknologi tungku
pembakaran dengan air heaters pipa pararel.
Naskah Publikasi Karya Ilmiah. Surakarta:
Universitas Muhammadiyah. 2012.
[10] PA Sumadhijono, D Sungkono. Studi
Eksperimental Pengaruh Sudut Reflektor Panas
Terhadap Effisiensi Kompor sumbu standar.
UPT. PERPUSTAKAAN: Institut Teknologi
Sepuluh Nopember. Surabaya. 2007.
[11] Fithrawan Satriyanto ST. Efisiensi Penggunaan
Boiler. Blogspot pengelola usaha Jamur Tiram
Putih. Malang. 2010.

More Related Content

What's hot

KETEL UAP Pipa-pipa Api
KETEL UAP Pipa-pipa ApiKETEL UAP Pipa-pipa Api
KETEL UAP Pipa-pipa Api555
 
Makalah Ketel Uap
Makalah Ketel UapMakalah Ketel Uap
Makalah Ketel UapDewi Izza
 
Pengertian boiler tungku furnace
Pengertian boiler tungku furnace Pengertian boiler tungku furnace
Pengertian boiler tungku furnace distributor boiler
 
Instalasi ketel uap ( steam boiler )
Instalasi ketel uap ( steam boiler )Instalasi ketel uap ( steam boiler )
Instalasi ketel uap ( steam boiler )Amirul AmMu
 
Bab ii
Bab iiBab ii
Bab iiOBOR 2
 
Sistem Refrigerasi
Sistem Refrigerasi Sistem Refrigerasi
Sistem Refrigerasi Reandy Risky
 
Bagian boiler
Bagian boilerBagian boiler
Bagian boilerAnggara P
 
Proses Pengisian (charging) Refrigerant yang Optimal
Proses Pengisian (charging) Refrigerant yang OptimalProses Pengisian (charging) Refrigerant yang Optimal
Proses Pengisian (charging) Refrigerant yang OptimalAndri Mi'rad
 
Fire tube boiler power point
Fire tube boiler power pointFire tube boiler power point
Fire tube boiler power pointStefany Rumahlatu
 
Teknik refrigerasi
Teknik refrigerasiTeknik refrigerasi
Teknik refrigerasifaoeziku
 
Boiler untuk pltu
Boiler untuk pltuBoiler untuk pltu
Boiler untuk pltumarmin B
 
Sistem Refrigerasi Tabung Vortex
Sistem Refrigerasi Tabung VortexSistem Refrigerasi Tabung Vortex
Sistem Refrigerasi Tabung Vortexnuldaz
 
Kalkulator Analisis Sistem Refrigerasi Kompresi Uap
Kalkulator Analisis Sistem Refrigerasi Kompresi UapKalkulator Analisis Sistem Refrigerasi Kompresi Uap
Kalkulator Analisis Sistem Refrigerasi Kompresi UapSuarnono Suarnono
 

What's hot (20)

Pertemuan 3 boiler.ok
Pertemuan 3 boiler.okPertemuan 3 boiler.ok
Pertemuan 3 boiler.ok
 
KETEL UAP Pipa-pipa Api
KETEL UAP Pipa-pipa ApiKETEL UAP Pipa-pipa Api
KETEL UAP Pipa-pipa Api
 
Makalah Ketel Uap
Makalah Ketel UapMakalah Ketel Uap
Makalah Ketel Uap
 
Pengertian boiler tungku furnace
Pengertian boiler tungku furnace Pengertian boiler tungku furnace
Pengertian boiler tungku furnace
 
Furnace & boiler
Furnace & boilerFurnace & boiler
Furnace & boiler
 
Stasiun boiler kelapa_sawit
Stasiun boiler kelapa_sawitStasiun boiler kelapa_sawit
Stasiun boiler kelapa_sawit
 
Instalasi ketel uap ( steam boiler )
Instalasi ketel uap ( steam boiler )Instalasi ketel uap ( steam boiler )
Instalasi ketel uap ( steam boiler )
 
Sistem Perpipaan Gas Alam
Sistem Perpipaan Gas AlamSistem Perpipaan Gas Alam
Sistem Perpipaan Gas Alam
 
Bab ii
Bab iiBab ii
Bab ii
 
Sistem Refrigerasi
Sistem Refrigerasi Sistem Refrigerasi
Sistem Refrigerasi
 
Bagian boiler
Bagian boilerBagian boiler
Bagian boiler
 
Proses Pengisian (charging) Refrigerant yang Optimal
Proses Pengisian (charging) Refrigerant yang OptimalProses Pengisian (charging) Refrigerant yang Optimal
Proses Pengisian (charging) Refrigerant yang Optimal
 
Fire tube boiler power point
Fire tube boiler power pointFire tube boiler power point
Fire tube boiler power point
 
Teknik refrigerasi
Teknik refrigerasiTeknik refrigerasi
Teknik refrigerasi
 
Boiler untuk pltu
Boiler untuk pltuBoiler untuk pltu
Boiler untuk pltu
 
Boiler PLTU
Boiler PLTUBoiler PLTU
Boiler PLTU
 
Boiler
BoilerBoiler
Boiler
 
Boiler
BoilerBoiler
Boiler
 
Sistem Refrigerasi Tabung Vortex
Sistem Refrigerasi Tabung VortexSistem Refrigerasi Tabung Vortex
Sistem Refrigerasi Tabung Vortex
 
Kalkulator Analisis Sistem Refrigerasi Kompresi Uap
Kalkulator Analisis Sistem Refrigerasi Kompresi UapKalkulator Analisis Sistem Refrigerasi Kompresi Uap
Kalkulator Analisis Sistem Refrigerasi Kompresi Uap
 

Similar to STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEKANAN KETEL DAN BUKAAN KATUP BAHAN BAKAR (Gas) TERHADAP PRODUKSI UAP PADA MINI BOILER

dokumen.tech_ketel-uap-boiler.pptx
dokumen.tech_ketel-uap-boiler.pptxdokumen.tech_ketel-uap-boiler.pptx
dokumen.tech_ketel-uap-boiler.pptxirwankurniawan45
 
Mata Kuliah Boiler dan Turbin.pptx
Mata Kuliah Boiler dan Turbin.pptxMata Kuliah Boiler dan Turbin.pptx
Mata Kuliah Boiler dan Turbin.pptxirwankurniawan45
 
1622-Article Text-10057-1-10-20210917.pdf
1622-Article Text-10057-1-10-20210917.pdf1622-Article Text-10057-1-10-20210917.pdf
1622-Article Text-10057-1-10-20210917.pdfAfiqPraditio
 
fdokumen.com_boiler-sapto.ppt
fdokumen.com_boiler-sapto.pptfdokumen.com_boiler-sapto.ppt
fdokumen.com_boiler-sapto.pptnopa16
 
Chapter boilers and thermic fluid heaters (bahasa indonesi
Chapter   boilers and thermic fluid heaters (bahasa indonesiChapter   boilers and thermic fluid heaters (bahasa indonesi
Chapter boilers and thermic fluid heaters (bahasa indonesiAgus Tri Atmanto
 
Boiler_terorical basic of steam generator and aplication
Boiler_terorical basic of steam generator and aplicationBoiler_terorical basic of steam generator and aplication
Boiler_terorical basic of steam generator and aplicationDANANG AJI PURWANTORO
 
Presentasi KP.pptx
Presentasi KP.pptxPresentasi KP.pptx
Presentasi KP.pptxannein
 
bahan bakar pada boiler, 9 Maret 2023.pptx
bahan bakar pada boiler, 9 Maret 2023.pptxbahan bakar pada boiler, 9 Maret 2023.pptx
bahan bakar pada boiler, 9 Maret 2023.pptxAhmadSyahruRamadhani
 
Sistem Air Panas - Plambing dan Pencegahan Kebakaran
Sistem Air Panas - Plambing dan Pencegahan KebakaranSistem Air Panas - Plambing dan Pencegahan Kebakaran
Sistem Air Panas - Plambing dan Pencegahan KebakaranSenia Firlania
 
Modul Praktikum Shell-And-Tube Heat Exchanger
Modul Praktikum Shell-And-Tube Heat Exchanger Modul Praktikum Shell-And-Tube Heat Exchanger
Modul Praktikum Shell-And-Tube Heat Exchanger Novan Ardhiyangga
 
Seminar proposal TA Oriffice Meter
Seminar proposal TA Oriffice MeterSeminar proposal TA Oriffice Meter
Seminar proposal TA Oriffice MeterHendri Anur
 
L2 f607012 mta
L2 f607012 mtaL2 f607012 mta
L2 f607012 mtapurewin
 
Laporan 3 konstanta joule kalorimeter
Laporan 3 konstanta joule kalorimeterLaporan 3 konstanta joule kalorimeter
Laporan 3 konstanta joule kalorimeterDiajeng Ramadhan
 
MODUL-1 PENGETAHUAN DASAR BOILER.pptx
MODUL-1 PENGETAHUAN DASAR BOILER.pptxMODUL-1 PENGETAHUAN DASAR BOILER.pptx
MODUL-1 PENGETAHUAN DASAR BOILER.pptxWido1Stw
 

Similar to STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEKANAN KETEL DAN BUKAAN KATUP BAHAN BAKAR (Gas) TERHADAP PRODUKSI UAP PADA MINI BOILER (20)

dokumen.tech_ketel-uap-boiler.pptx
dokumen.tech_ketel-uap-boiler.pptxdokumen.tech_ketel-uap-boiler.pptx
dokumen.tech_ketel-uap-boiler.pptx
 
Mata Kuliah Boiler dan Turbin.pptx
Mata Kuliah Boiler dan Turbin.pptxMata Kuliah Boiler dan Turbin.pptx
Mata Kuliah Boiler dan Turbin.pptx
 
1622-Article Text-10057-1-10-20210917.pdf
1622-Article Text-10057-1-10-20210917.pdf1622-Article Text-10057-1-10-20210917.pdf
1622-Article Text-10057-1-10-20210917.pdf
 
fdokumen.com_boiler-sapto.ppt
fdokumen.com_boiler-sapto.pptfdokumen.com_boiler-sapto.ppt
fdokumen.com_boiler-sapto.ppt
 
Chapter boilers and thermic fluid heaters (bahasa indonesi
Chapter   boilers and thermic fluid heaters (bahasa indonesiChapter   boilers and thermic fluid heaters (bahasa indonesi
Chapter boilers and thermic fluid heaters (bahasa indonesi
 
Boiler_terorical basic of steam generator and aplication
Boiler_terorical basic of steam generator and aplicationBoiler_terorical basic of steam generator and aplication
Boiler_terorical basic of steam generator and aplication
 
Presentasi KP.pptx
Presentasi KP.pptxPresentasi KP.pptx
Presentasi KP.pptx
 
bahan bakar pada boiler, 9 Maret 2023.pptx
bahan bakar pada boiler, 9 Maret 2023.pptxbahan bakar pada boiler, 9 Maret 2023.pptx
bahan bakar pada boiler, 9 Maret 2023.pptx
 
Boiler
BoilerBoiler
Boiler
 
Sistem Air Panas - Plambing dan Pencegahan Kebakaran
Sistem Air Panas - Plambing dan Pencegahan KebakaranSistem Air Panas - Plambing dan Pencegahan Kebakaran
Sistem Air Panas - Plambing dan Pencegahan Kebakaran
 
Modul Praktikum Shell-And-Tube Heat Exchanger
Modul Praktikum Shell-And-Tube Heat Exchanger Modul Praktikum Shell-And-Tube Heat Exchanger
Modul Praktikum Shell-And-Tube Heat Exchanger
 
Seminar proposal TA Oriffice Meter
Seminar proposal TA Oriffice MeterSeminar proposal TA Oriffice Meter
Seminar proposal TA Oriffice Meter
 
L2 f607012 mta
L2 f607012 mtaL2 f607012 mta
L2 f607012 mta
 
termo
termotermo
termo
 
Laporan 3 konstanta joule kalorimeter
Laporan 3 konstanta joule kalorimeterLaporan 3 konstanta joule kalorimeter
Laporan 3 konstanta joule kalorimeter
 
MODUL-1 PENGETAHUAN DASAR BOILER.pptx
MODUL-1 PENGETAHUAN DASAR BOILER.pptxMODUL-1 PENGETAHUAN DASAR BOILER.pptx
MODUL-1 PENGETAHUAN DASAR BOILER.pptx
 
BOiler.pdf
BOiler.pdfBOiler.pdf
BOiler.pdf
 
Boiler
BoilerBoiler
Boiler
 
2298 2859-1-sm
2298 2859-1-sm2298 2859-1-sm
2298 2859-1-sm
 
BAB II .pdf
BAB II .pdfBAB II .pdf
BAB II .pdf
 

Recently uploaded

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Kelompok 1.pptx
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Kelompok 1.pptxPembangkit Listrik Tenaga Nuklir Kelompok 1.pptx
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Kelompok 1.pptxmuhammadrizky331164
 
MAteri:Penggunaan fungsi pada pemrograman c++
MAteri:Penggunaan fungsi pada pemrograman c++MAteri:Penggunaan fungsi pada pemrograman c++
MAteri:Penggunaan fungsi pada pemrograman c++FujiAdam
 
TEKNIS TES TULIS REKRUTMEN PAMSIMAS 2024.pdf
TEKNIS TES TULIS REKRUTMEN PAMSIMAS 2024.pdfTEKNIS TES TULIS REKRUTMEN PAMSIMAS 2024.pdf
TEKNIS TES TULIS REKRUTMEN PAMSIMAS 2024.pdfYogiCahyoPurnomo
 
materi pengendalian proyek konstruksi.pptx
materi pengendalian proyek konstruksi.pptxmateri pengendalian proyek konstruksi.pptx
materi pengendalian proyek konstruksi.pptxsiswoST
 
Slide Transformasi dan Load Data Menggunakan Talend Open Studio
Slide Transformasi dan Load Data Menggunakan Talend Open StudioSlide Transformasi dan Load Data Menggunakan Talend Open Studio
Slide Transformasi dan Load Data Menggunakan Talend Open Studiossuser52d6bf
 
001. Ringkasan Lampiran Juknis DAK 2024_PAUD.pptx
001. Ringkasan Lampiran Juknis DAK 2024_PAUD.pptx001. Ringkasan Lampiran Juknis DAK 2024_PAUD.pptx
001. Ringkasan Lampiran Juknis DAK 2024_PAUD.pptxMuhararAhmad
 
Manual Desain Perkerasan jalan 2017 FINAL.pptx
Manual Desain Perkerasan jalan 2017 FINAL.pptxManual Desain Perkerasan jalan 2017 FINAL.pptx
Manual Desain Perkerasan jalan 2017 FINAL.pptxRemigius1984
 
Strategi Pengembangan Agribisnis di Indonesia
Strategi Pengembangan Agribisnis di IndonesiaStrategi Pengembangan Agribisnis di Indonesia
Strategi Pengembangan Agribisnis di IndonesiaRenaYunita2
 

Recently uploaded (8)

Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Kelompok 1.pptx
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Kelompok 1.pptxPembangkit Listrik Tenaga Nuklir Kelompok 1.pptx
Pembangkit Listrik Tenaga Nuklir Kelompok 1.pptx
 
MAteri:Penggunaan fungsi pada pemrograman c++
MAteri:Penggunaan fungsi pada pemrograman c++MAteri:Penggunaan fungsi pada pemrograman c++
MAteri:Penggunaan fungsi pada pemrograman c++
 
TEKNIS TES TULIS REKRUTMEN PAMSIMAS 2024.pdf
TEKNIS TES TULIS REKRUTMEN PAMSIMAS 2024.pdfTEKNIS TES TULIS REKRUTMEN PAMSIMAS 2024.pdf
TEKNIS TES TULIS REKRUTMEN PAMSIMAS 2024.pdf
 
materi pengendalian proyek konstruksi.pptx
materi pengendalian proyek konstruksi.pptxmateri pengendalian proyek konstruksi.pptx
materi pengendalian proyek konstruksi.pptx
 
Slide Transformasi dan Load Data Menggunakan Talend Open Studio
Slide Transformasi dan Load Data Menggunakan Talend Open StudioSlide Transformasi dan Load Data Menggunakan Talend Open Studio
Slide Transformasi dan Load Data Menggunakan Talend Open Studio
 
001. Ringkasan Lampiran Juknis DAK 2024_PAUD.pptx
001. Ringkasan Lampiran Juknis DAK 2024_PAUD.pptx001. Ringkasan Lampiran Juknis DAK 2024_PAUD.pptx
001. Ringkasan Lampiran Juknis DAK 2024_PAUD.pptx
 
Manual Desain Perkerasan jalan 2017 FINAL.pptx
Manual Desain Perkerasan jalan 2017 FINAL.pptxManual Desain Perkerasan jalan 2017 FINAL.pptx
Manual Desain Perkerasan jalan 2017 FINAL.pptx
 
Strategi Pengembangan Agribisnis di Indonesia
Strategi Pengembangan Agribisnis di IndonesiaStrategi Pengembangan Agribisnis di Indonesia
Strategi Pengembangan Agribisnis di Indonesia
 

STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEKANAN KETEL DAN BUKAAN KATUP BAHAN BAKAR (Gas) TERHADAP PRODUKSI UAP PADA MINI BOILER

  • 1. JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 1 (2017) 1-7 1 I. PENDAHULUAN Di masa kini hingga mendatang, kebutuhan sumber penghasilan semakin meningkat. Banyak upaya telah dilakukan dengan cara mencari potensi sumber penghasilan baru ataupun dengan mencoba mengembangkan teknologi yang sudah ada untuk tercapainya hasil yang maksimal [1]. Untuk memenuhi kebutuhan sumber penghasilan harus dibuat adanya suatu percobaan yang didalamnya terdapat proses pemanasan, pengeringan, perebusan serta sebagai alat untuk digunakan dalam membuka peluang kewirausahaan. Oleh karena itu boiler merupakan suatu pilihan yang tepat. Boiler mempunyai peranan yang penting sebagai tempat mengubah air dari fase cair (liquid) menuju fase uap (vapor) hingga sampai di fase uap yang bertekanan lebih tinggi dari 1 atm dengan cara memanfaatkan panas dari ruang bakar. Fitrahawan [2] Boiler sederhana yang dibuat untuk steamer umumnya terbuat dari tong, untuk boiler yang kami rancang tersebut menggunakan plat baja tebal 5mm dengan ukuran diameter rata-rata 60cm tinggi 110cm, jika dihitung, volume boiler total adalah sekitar kurang lebih 300 liter. Air umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk ke dalam drum. Air yang tersirkulasi ini kemudian dipanaskan oleh gas pembakar dan terbentuklah uap dalam daerah uap di drum. Boiler ini dipilih jika kebutuhan penguapan dan tenaga penguapan sangat tinggi seperti pada pembangkit tenaga listrik [3]. Berawal dari itu, penulis ingin melakukan perancangan mini boiler. Sedikit berbeda dengan penelitian yang sudah dilakukan sebelumnya oleh orang-orang terdahulu yang masih banyak menggunakan Tong sebagai tempat perebusan air. Tujuan penelitian ini yaitu studi eksperimental mengenai pengaruh variasi tekanan ketel dan bukaan katup bahan bakar (gas) terhadap produksi uap yang dihasilkan pada mini boiler khususnya untuk kebutuhan penguapan. Dalam penelitian ini hanya sistem mini boiler yang akan dirancang. 1.1 Perpindahan Panas Pada Mini Boiler 1. Radiasi Gambar 1. Schematic Radiasi Dengan teori relatifitas dan thermodinamika statistik maka akan diperoleh suatu rumus yang disebut Hukum Stefan-Boltzmann dimana energi total yang dipancarkan oleh suatu benda sebanding dengan pangkat empat suhu absolut. Laju perpindahan panas radiasi dalam hal ini menggunakan persamaan : STUDI EKSPERIMENTAL PENGARUH VARIASI TEKANAN KETEL DAN BUKAAN KATUP BAHAN BAKAR (Gas) TERHADAP PRODUKSI UAP PADA MINI BOILER Nawa Septika Wijaya1 , Bagus Kuncoro2 , Ainul Yaqin3 , Pramoda A Sumadhijono4 Program Studi Teknik Mesin, Universitas 17 Agustus 1945 Surabaya Jl. Semolowaru No. 45 Surabaya Indonesia E-mail: nawasw19@gmail.com, baguskuncoro99@gmail.com, ainulpastiyaqin@gmail.com, pramoda.as@gmail.com Abstract Many efforts have been made by finding potential new sources of income or by trying to develop existing technology to achieve maximum results. Mini boilers work to convert the water phase into vapor phase. The purpose of this research is to know the influence of variation of boiler pressure and gas valve openings to steam production which is produced in mini boiler especially for the needs of the feed. The steps in this study include research ideas, literature studies and field studies, designing, manufacturing of test equipment, testing, analysis of test result data, and conclusions. Variations are made using pressure (P) 1.5 bar, 2 bar, 2.5 bar and ½, 1, 1 ½ gas valve openings, 20 degree pipe angles, 10 pipes, 1 inch diameter pipes, 100 volumes of water. Type of burner LS 5A-M set of high pressure and high pressure on gas regulator. Test results on variations of P = 2.5 bar and 1 ½ gas valve openings resulted in high steam production values (quality vapor = steam continue) of 8.33 kg of steam with 95.57% thermal efficiency at initial 65 minutes. While the test on the variation of P = 1.5 bar and ½ from the gas valve opening resulted in smaller steam production value (quality vapor = steam continue) 1.04 kg vapor with thermal efficiency of 93.12% at 87 minutes initial achievement. Steam production is already qualified for evaporation needs as well as the condition of a safe mini boiler with a maximum boiler pressure of 5.1 Bar. Keywords: Mini boiler, pressure, gas valve openings, quality vapor and Efficiency
  • 2. JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 1 (2017) 1-7 2 q (W) = ߝଵߪ‫ܣ‬ଵ (ܶଵ ସ − ܶଶ ସ ) (1) Dimana : ε = emisivitas permukaan σ = konstanta Boltzman ( 5,67 x 10-8 ௐ ௠ మ௞ర ) 2. Konveksi Bebas Konveksi yang terjadi karena proses pemanasan yang menyebabkan fluida berubah densitasnya (kerapatannya) dan bergerak naik. Gambar 2. Schematic Konveksi Bebas Sehingga laju perpindahan panas konveksi bebas silinder horisontal dengan hukum newton adalah : q (W) = h A (Ts - T∞) (2) 3. Konduksi Gambar 3. Schematic Konduksi Perhatikan gambar suatu silinder dengan panjang L dan radius bagian dalam r0 , radius luar r1 . Temperatur bagian dalam silinder t0 dan bagian luar t1, sehingga beda temperatur adalah t1 - t0 . dengan kondisi batas t = t0 pada r = r0 , dan t = t1 pada r = r1 , akan menghasilkan : ‫ܹ(ݍ‬ ) = ௞గௗ௅(௧బି ௧భ) ୪୬( ௥బ ௥భ ൗ ) (3) 1.2 Perancangan Mini Boiler Dalam termodinamika, efisiensi termal adalah ukuran tanpa dimensi yang menunjukkan performa peralatan termal seperti mesin pembakaran dalam dan sebagainya. Jadi, termal efisiensi dapat dirumuskan dengan ߟ௧௛ = ∑ ௤೔೙ ∑ ௤೟೚೟ೌ೗ ‫ݔ‬100% (4) 1.3 Perancangan Mini Boiler 1. Perhitungan Badan Mini Boiler Pada perancangan Mini Boiler pipa air (water tube boiler) bekerja dengan pipa-pipa air yang berada didalam silinder tabung. Pemanasan dihasilkan dari pembakaran di dapur pembakaran. Badan boiler bekerja dengan mendapatkan tekanan dari dalam, perhitungan dengan rumus: ܲ = ܵቂ ଶ௧ି଴,଴ଵ஽ିଶ௘ ஽ି(௧ି଴,଴଴ହ஽ି௘) ቃ (5) Dimana: e = Thickness Factor (0 = for strength welded tubes) S = Maximum Allowable Stress According to ASME Code 2. Perhitungan Pipa Air Pembakaran Mini Boiler Pipa air merupakan bagian alat sirkulasi air pada dapur mini boiler yang mengubah energi pembakaran dari api (energi panas) menjadi energi uap, yaitu panas dari api memanaskan air dan menjadi uap air. Pipa air bekerja dengan mendapatkan gaya tekan dari luar sesuai dengan rumus perhitungan berikut ini: ܲ = ቂ ଶௌா (௧ି஼) ஽ି(ଶ௬)(௧ି஼) ቃ (6) Dimana: E = Faktor pengelasan pipa (1,0 for seamless pipe) y = Faktor tebal pengelasan pipa (0,4 for 650°F) C = Nilai korosi berjalan (0,0625) 1.4 Kualitas Uap (X) Selama proses penguapan, zat akan berada dalam dua fasa yakni fasa cair dan fasa uap. Untuk menganalisa sifat campuran ini, kita perlu mengetahui proporsi dari fasa uap dan fasa cair nya Kualitas ini disimbolkan dengan huruf x yang merupakan perbandingan antara massa uap terhadap massa campuran total, atau dirumuskan dengan: (7) 1.5 Produksi Uap (S uap) Suap dapat diketahui dari volume air yang berubah menjadi uap pada ketel lalu dihitung dengan massa jenias air dengan persamaan sebagai berikut : Suap = ρ . ∆‫ݑ‬ (8) II. METODOLOGI PENELITIAN 2.1 Alat uji mini boiler Mini Boiler berbentuk silinder tabung dengan diameter 60 cm dan tinggi 120 termasuk exhaust. Jumlah Pipa Air dalam dapur mini boiler sebanyak 10 pipa. Pipa air dalam dapur mini boiler menggunakan sudut 20° dengan diameter 1 in. Diameter Dapur Mini Boiler yaitu 40 cm. Pipa Air menggunakan pipa seamless untuk pemanas kandungan karbon 1%. Kondisi Uap yang dibutuhkkan yaitu Campuran uap-
  • 3. JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 1 (2017) 1-7 3 air dan uap lanjut. Volume air maksimal dalam Boiler 200 liter. Gambar 4. Alat Uji Mini Boiler 2.2 Variasi Percobaan Selama percobaan berlangsung, dilakukan pengukuran parameter yang diperlukan untuk perhitungan perpindahan panas pada mini boiler, seperti: temperature, tekanan ketel,volume air dalam ketel dan waktu pencapaian awal alat pendukung yang digunakan yaitu seal tape, termometer inframerah, termokopel dan stopwatch. Pengukuran produksi uap dilakukan saat sudah mencapai tekanan ketel yang diinginkan dan dipertahankan selama 1 jam. Tabel 1. Variasi Percobaan 2.3 Langkah Percobaan Langkah-langkah pengambilan data dapat dilakukan dengan cara dibawah ini: 1. Pengumpulan bahan dan alat-alat pendukung. 2. Masukan air kedalam mini boiler ( 100 L air PDAM ) melalui water inlet. 3. Setting installasi selang GAS ke burner, LPG dan alat ukur laju gas. 4. Memasang burner di bawah boiler pas di tengah pipa pembakaran 5. Hidupkan burner dengan bukaan katup regulator sesuai percobaan. 6. Nyalakan stopwatch 7. Melakukan pengukuran pertama meliputi: a. Volume Air Dalam Boiler b. Temperatur sekitar c. Temperatur Api 8. Tunggu sampai tekanan ketel di dalam boiler memenuhi data yang mau di ambil. 9. Setelah tekanan ketel terpenuhi lakukan pengukuran ke dua meliputi : 10. Waktu pencapaian tekanan uap yang tentukan. a. Temperatur ruang boiler. b. Temperatur gas buang c. Temperatur dinding luar mini boiler d. Temperatur dinding luar dapur mini boiler. e. Temperatur 10 pipa dalam dapur mini boiler. f. Temperatur air dalam boiler. 11. Stabilkan tekanan ketel setelah memenuhi variasi yang di inginkan selama 1 jam dengan membuka steam valve. 12. Matikan burner dan buka steam valve sampai uap di dalam boiler habis. 13. Ukur volume air yang tersisa dalam boiler setelah pengujian. 14. Buang air dalam boiler melewati water outlet. 15. Tunggu sampai boiler dingin untuk melanjutkan pengujian selanjutnya menggunakan variasi yang telah ditentukan dengan proses pengukuran yang sama. Selesai. III. HASIL DAN PEMBAHASAN 3.1 Perhitungan Perpindahan Panas Perhitungan perpindahan panas bertujuan untuk mengetahui panas yang diberikan pada mini boiler. Terdapat perhitungan q in yaitu panas yang masuk termanfaatkan pada dapur pembakaran sedangkan q out yaitu panas yang terbuang ke lingkungan sekitar dan q total merupakan jumlah total panas yang di saluran dari burner menuju mini boiler. Tabel 2. Hasil Perpindahan Panas Yang Masuk (q in) BK P (bar) ‫ݍ‬ଵ (W) ‫ݍ‬ଶ (W) ‫ݍ‬ଷ (W) ‫ݍ‬ସ (W) ½ 1,5 6733,7 33785,5 55,38 2243,89 2 6711,5 42475,4 55,38 2230,33 2,5 6675,6 55388,7 55,38 2215,75 1 1,5 7646,6 37277,7 80,43 2257,79 2 7631,8 42637,9 80,43 2234,32 2,5 7579,8 59774,3 80,43 2220,84 1 ½ 1,5 9365,4 43125,2 110,52 2274,55 2 9351,8 47510,8 110,52 2252,64 2,5 9300,2 62941,6 110,52 2238,82 BK P (bar) ‫ݍ‬ହ (W) ‫ݍ‬଺ (W) ∑ ‫ݍ‬௜௡ (W) ½ 1,5 784017,3 72,95 826908,72 2 803471,4 72,95 855016,96 2,5 829947 72,95 894355,38 1 1,5 856431 124,44 903817,96 Variabel P (bar) BK Vo (liter) V1 (liter) Kualitas Uap S (uap) 1,5 ½ 100 2 1 100 2,5 1 ½ 100
  • 4. JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 1 (2017) 1-7 4 2 894518,3 124,44 947227,19 2,5 916423,7 124,44 986203,51 1 ½ 1,5 923962,4 186,02 979024,09 2 960667,3 186,02 1020079,08 2,5 984100,5 186,02 1058877,66 Tabel 3. Hasil Perpindahan Panas Yang Terbuang (q out) BK P (bar) ‫ݍ‬ଵ (W) ‫ݍ‬ଶ (W) ‫ݍ‬ଷ (W) ∑ ‫ݍ‬௟௢௦௦ (W) ½ 1,5 470,619 60224,85 351,82 61047,29 2 445,612 60877,7 424,65 61747,96 2,5 434,551 61693,75 538,36 62666,66 1 1,5 466,608 53370 433,6 54270,21 2 458,151 53859,63 600,73 54918,52 2,5 429,707 54186,05 755,89 55371,65 1 ½ 1,5 475,268 47004,76 514,54 47994,57 2 461,479 47657,61 600,73 48719,82 2,5 440,634 47820,82 755,89 49017,34 Tabel 4. Hasil Total Perpindahan Panas (q total) BK P (bar) ∑ ‫ݍ‬௜௡ (W) ∑ ‫ݍ‬௟௢௦௦ (W) ∑ ‫ݍ‬௧௢௧௔௟ (W) ½ 1,5 826908,72 61047,29 887956,01 2 855016,96 61747,96 916764,92 2,5 894355,38 62666,66 957022,04 1 1,5 903817,96 54270,21 958088,17 2 947227,19 54918,52 1002145,71 2,5 986203,51 55371,65 1041575,16 1 ½ 1,5 979024,09 47994,57 1027018,66 2 1020079,08 48719,82 1068798,9 2,5 1058877,66 49017,34 1107895 Gambar. 5. Dapat disimpulkan nilai q total tertinggi adalah pada bukaan katup 1 ½ dengan tekanan ketel 2,5 Bar. Hal Ini menunjukkan bahwa semakin tinggi tekanan ketel dan bukaan katup bahan bakar (gas) maka semakin tinggi laju perpindahan panas. Gambar. 5. Grafik hubungan pengaruh variasi tekanan ketel dan bukaan katup bahan bakar (Gas) Terhadap Total laju perpindahan panas. 3.2 Efisiensi thermal Perhitungan efisiensi thermal didapatkan dari panas yang ditimbulkan oleh burner. Perhitungan ini dilakukan untuk mengetahui seberapa besar efisiensi panas yang termanfaatkan untuk menghasilkan uap disimbolkan dengan persen (%). Dalam menghitung efisiensi thermal yaitu dengan mengetahui panas total yang diberikan pada mini boiler dibagi dengan panas yang masuk pada mini boiler. Tabel 5. Hasil Efisiensi Thermal (ߟ௧௛) Gambar. 6. Dari gambar dibawah, Efisiensi Thermal terbesar terjadi pada tekanan ketel 2,5 bar dengan bukaan 1 ½ katup bahan bakar (Gas). Hal ini terjadi karena semakin sedikit panas yang terbuang sehingga lebih banyak yang dapat dimanfaatkan untuk meningkatkan efisiensi thermal pada mini boiler. 887956.01 958088.17 1027018.66 916764.92 1002145.71 1068798.9 957022.04 1041575.16 1107895 800000 850000 900000 950000 1000000 1050000 1100000 1150000 0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 ∑qtotal(W) Bukaan Katup Bahan Bakar (Gas) P 1,5 Bar P 2 Bar P 2,5 Bar BK P (bar) ߟ௧௛ (%) ½ 1,5 93,12 2 93,26 2,5 93,45 1 1,5 94,33 2 94,52 2,5 94,68 1 ½ 1,5 95,33 2 95,44 2,5 95,57
  • 5. JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 1 (2017) 1-7 5 Gambar. 6. Grafik hubungan pengaruh variasi tekanan ketel dan bukaan katup bahan bakar (Gas) Terhadap Efisiensi thermal. 3.3 Perhitungan Mini Boiler 1. Perhitungan Badan Mini Boiler Dalam merencanakan badan mini boiler ini menggunakan bahan SA 285 Grade A merupakan material Carbon steel untuk boiler pada ASME Section I (Tabel). Jadi dengan ketebalan plat yang digunakan 0,196 in = 5 mm dapat direncanakan Tekanan maksimum sebesar 74,76 lb/in2 = 5,1 Bar dan Diameter Luar badan boiler yaitu 600 mm. Dapat disimpulkan pada variasi tekanan yang dipakai, Badan Mini Boiler Aman. 2. Perhitungan Pipa Air Pembakaran Mini Boiler Dalam merencanakan pipa air pembakaran mini boiler ini menggunakan bahan pipa seamless SA 285 Grade A merupakan material Carbon steel untuk pipa pemanas pada mini boiler. Pipa air bekerja dengan mendapatkan gaya tekan dari luar. Mengacu pada ASME Section I. Jadi dengan diameter pipa yang digunakan 1 in = 25,4 mm dapat direncanakan Tekanan maksimum sebesar 1315,05 lb/in2 = 90,66 Bar. Dapat disimpulkan pada variasi tekanan yang dipakai, Pipa air pembakaran mini boiler Aman. 3.4 Kualitas Uap (X) Mengacu Pada data hasil pengujian mini boiler dilapangan dapat diketahui Kualitas Uap sebagai berikut : Tabel 6. Hasil Kualitas Uap (X) Gambar. 7.8.9. Dari gambar dibawah, dapat digambarkan hasil dari S (entropy) , h (entalpy) dan kualitas uap sesuai dengan tabel hasil kualitas uap. Gambar. 7. Grafik kualitas uap (P = 21,75 psia ; T = 237,2 ˚F) Gambar. 8. Grafik kualitas uap (P = 29 psia ; T = 251,6 ˚F) 93.12 94.33 95.32 93.26 94.52 95.44 93.45 94.68 95.57 92 93 94 95 96 0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 ηth(%) Bukaan Katup Bahan Bakar (Gas) P 1,5 Bar P 2 Bar P 2,5 Bar Variabel Hasil P (psia) T (˚F) S (Btu/lbm.R) h (Btu/lbm) Kualitas Uap 21,75 237,2 1,71 1157 Uap Lanjut 29 251,6 1,68 1165 Uap Lanjut 36,25 276,8 1,63 1178 Uap Lanjut
  • 6. JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 1 (2017) 1-7 6 Gambar. 9. Grafik kualitas uap (P = 36,25 psia ; T = 276,8 ˚F) 3.5 Produksi Uap (S uap) Perhitungan produksi bertujuan untuk mengetahui jumlah produksi uap yang dihasilkan pada mini boiler dengan menggunakan variasi pengujian yang diberikan. Terdapat perhitungan ο‫ݑ‬ yaitu volume air awal dikurangi dengan volume air volume air akhir di dalam tabung. Tabel 7. Hasil Produksi Uap Variabel Hasil BK P (bar) Vo (liter) V1 (liter) S (uap kg) t akhir (menit ) ½ 1,5 100 88 1,04 147 2 100 82 2,03 158 2,5 100 74 3,61 176 1 1,5 100 76 2,07 132 2 100 66 3,84 143 2,5 100 55 6,25 151 1 ½ 1,5 100 63 3,19 125 2 100 53 5,31 138 2,5 100 40 8,33 144 Gambar. 10. Dapat disimpulkan dari gambar dibawah, Produksi uap terbesar terjadi pada tekanan ketel 2,5 bar dengan bukaan 1 ½ katup bahan bakar (Gas). Hal ini terjadi karena semakin tinggi tekanan ketel dan bukaan katup bahan bakar (gas) maka banyaknya panas dapat dimanfaatkan sehingga produksi uap pada mini boiler meningkat. Ini menunjukkan bahwa tekanan ketel dan bukaan katup bahan bakar (gas) berpengaruh terhadap produksi uap. Gambar. 10. Grafik hubungan pengaruh variasi tekanan ketel dan bukaan katup bahan bakar (Gas) Terhadap Produksi Uap. IV. KESIMPULAN Variasi tekanan ketel dan bukaan katup bahan bakar (gas) yang dilakukan ini, berpengaruh terhadap produksi uap yang dihasilkan pada mini boiler. Semakin besar nilai tekanan ketel dan bukaan katup bahan bakar (gas) yang diberikan, maka produksi uap dan efisiensi thermal nilainya semakin besar. Pengujian pada variasi tekanan ketel 2,5 bar dan bukaan 1 ½ katup bahan bakar (gas) menghasilkan nilai produksi uap (kualitas uap = uap lanjut) yang besar yaitu 8,33 kg uap dengan efisiensi thermal 95,57% dalam waktu pencapaian awal 65 menit. Sedangkan Pengujian pada variasi tekanan ketel 1,5 bar dan bukaan ½ katup bahan bakar (gas) menghasilkan nilai produksi uap (kualitas uap = uap lanjut) yang lebih kecil yaitu 1,04 kg uap dengan efisiensi thermal 93,12% dalam waktu pencapaian awal 87 menit. Produksi uap tersebut sudah memenuhi syarat untuk kebutuhan pengupan serta kondisi mini boiler aman dengan tekanan maksimum 5,1 Bar. DAFTAR PUSTAKA [1] Holman, J.P. “Heat Transfer”. 10th Edition. New York : McGraw-Hill Companies, Inc. 2010. [2] Syamsir A Muin. “Pesawat-Pesawat Konversi Energi”. Edisi 1 Cetakan 1. Jakarta: Rajawali. 1998. [3] Djokosetyardjo, M.J. “Pembahasan Lebih Lanjut Tentang Ketel Uap Edisi Pertama”. Jakarta : PT. Pradnya Paramita. 1990. [4] Djokosetyardjo, M.J.“Ketel Uap Edisi Ketiga“. Jakarta : PT. Pradnya Paramita. 1993. 1.04 2.07 3.19 2.03 3.84 5.31 3.61 6.25 8.33 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 S(kguap) Bukaan Katup Bahan Bakar (Gas) P 1,5 Bar P 2 Bar P 2,5 Bar
  • 7. JURNAL TEKNIK MESIN Vol. 1, No. 1 (2017) 1-7 7 [5] V. Rudnev, D. Loveless dkk. Handbook of Induction Heating. New York: Marcel Decker, Inc. 2003. [6] Michael J. moran & Howard N. Shapiro. Fundamentals of engineering thermodynamics. Fifth Edition: John Wiley & Sons, Inc. 2006. [7] Nurul Iman Supardi ST,MP. Materi Kuliah Properti Thermodinamika. Teknik Mesin Bengkulu.Universitas Bengkulu. 2011. [8] PDHonline Course m98. ASME Section & ASME Section VIII Fundamentals. 5272 Meadow Estates Drive, Fairfax, VA 22030, USA.2012. [9] Ruly. Adi, Wijaya. Inovasi teknologi tungku pembakaran dengan air heaters pipa pararel. Naskah Publikasi Karya Ilmiah. Surakarta: Universitas Muhammadiyah. 2012. [10] PA Sumadhijono, D Sungkono. Studi Eksperimental Pengaruh Sudut Reflektor Panas Terhadap Effisiensi Kompor sumbu standar. UPT. PERPUSTAKAAN: Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Surabaya. 2007. [11] Fithrawan Satriyanto ST. Efisiensi Penggunaan Boiler. Blogspot pengelola usaha Jamur Tiram Putih. Malang. 2010.