PERANCANGAN ALAT PROSES (Rule Of Thumb) BOILER YUNI AISYAH : 03101403005 AMALIA PUTERI : 03101403015 AMRINA ROSYADA : 03101403033 Kelas :A Semeter :8

TERMINOLOGI Boiler adalah bejana bertekanan yang dirangkai dengan berbagai perlatan yang terdiri dari sistem air umpan, sistem steam dan sistem bahan bakar yang akan menghasilkan steam (uap bertekanan) Ada banyak jenis boiler seperti Fire tube boiler, Water tube boiler,Paket boiler, Fluidized bed combustion boiler, Atmospheric fluidized bed combustion boiler, Pressurized fluidized bed combustion boiler, Circulating fluidized bed combustion boiler, Stoker fired boiler, Pulverized fuel boiler,Waste heat boiler, dan Pemanas fluida termis.

Jenis boiler berdasarkan cara kerja : Fire tube Boiler : Gas panas melewati pipa-pipa dan air umpan boiler ada didalam shell untuk dirubah menjadi steam. 2. Water tube Boiler Air umpan boiler mengalir melalui pipa-pipa masuk kedalam drum. Air yang tersirkulasi dipanaskan oleh gas pembakar membentuk steam pada daerah uap dalam drum.

Prinsip Perancangan Prinsip dari perancangan boiler ini perancang menentukan proporsi yang sesuai untuk kebutuhan pembuatan steam dan menentukan sistem kontrol untuk boiler sehingga boiler dapat beroperasi dengan efisien dan aman. Menurut buku rule of thumbs chemical engineering (Carl Branan) efesiensi termal untuk steam generation plant berkisar 80–83%.

Boiler kontrol secara umum Level control : menjaga agar level drum tetap pada setpoint-nya walaupun terjadi perubahan beban ataupun gangguan Firing control : kontrol ini untuk mengontrol air-rich terutama selama perubahan beba Master control : diperlukan untuk mengontrol tekanan uap.

Faktor yang Mempengaruhi Perancangan Pemilihan jenis dasar boiler, superheater dan economizer yang dipakai. Kuantitas dan karakteristik bahan bakar yang diperlukan untuk menghasilkan efesiensi generator uap yang diinginkan. Pemilihan boiler Auxiliaries (contoh : pompa) , serta instrumen dan kontrol yang tepat Pemilihan aksesoris perlatan boiler seperti safety valve, gauge, boiler blowdown, burners, dan aksesoris lainnya Kontrol boiler harus dibuat sebaik mungkin agar dapat memantau kerja boiler dengan baik. Penetuan stuck gas kuantitas dan entalpi, serta konduktivitas Steam drum dibuat dengan kriteria yang tepat Rancangan untuk kontrol blowdown Perkiraan kadar TDS, Silika , dan impiuritis pada air maximum untuk boiler Catatan : poin 3 sampai 7 kriteria dan nilai maximum dapat dilihat di rule of thumbs chemical engineering (Carl Branan).

Formulasi Perancangan Transfer Energi Keterangan: Wg, WS = Total gas and flow, lb/h U = keseluruhan koefisien transfer panas, Btu/ft 2h°F (based on tube ID) T1, T2 = temperatur gas masuk dan keluar boiler, °F tg, ts = Average gas dan temperatur jenuh dari uap, °F

Pressure drop Mencari U

Contoh Kasus 200,000 lb/h gas buang bersih dari incenerator harus didinginkan dari 1100 ˚F menjadi 600 ˚F dalam tabung evaporator. Tekanan uap = 250 psig saturated, air umpan dengan suhu 230 ˚F. Blowdown = 5%. Fouling factors on steam- and gas-side 0.001 ft²h ˚F/Btu. Gas analysis (vol%): CO₂ = 7; H₂O = 12; N₂ = 75; O₂ = 6. dan kehilangan panas dari luar =1%. Penyelesaian : gunakan 21.773 in carbon steel tubes; number wide = 24; length =10 ft; tube spacing =4 in. rata-rata temperatur gas = 0.5 x (1100 + 600) = 850 ˚F film temperatur = 0.5 x (850 +410) = 630 ˚F Cp = 0,271; µ = 0,0693 ; k = 0,0255 (from appendix ) Q = 22,92 MM Btu/h ; steam enthalpy = 1011,82 Btu / lb

Kita menghitung nonluminous perpindahan panas koefisien hN. Sebagian tekanan CO₂ dan H₂O adalah 0,06 dan 0,12, masing-masing; panjang balok L = 1.08 x (4 x 4-0,785x4) /2 ¼=6.95 in = 0.176 m. Gunakan persamaan (28b): Asumsi dinding tube = 420˚F ; koefisien panas = 2000 Btu/ft²h dan konduktifitas thermal = 25 Btu/ft²h

Penurunan suhu di lapisan fouling = 6160 x 0,001 = 62˚ F Penurunan suhu di koefisien Film = 6160 / 2000 = 3.1˚ F Penjatuhan di dinding tabung = 0,0004 x 1,773 x 6160 / 2 = 2.2˚ F sehingga temperatur luar tube = 406 + 6,2 + 3,1 + 2,2 = 418 ˚F. karena nilainya mendekati diasumsikan iterasi lain tidak diperlukan.