PERANCANGAN KETEL UAP KAPASITAS

UAP 216 KG / 3 JAM

TUGAS AKHIR

Diajukan Kepada

Universitas Muhammadiyah Malang

Untuk Memenuhi Syarat Memperoleh Gelar

Sarjana (S-1) Teknik Mesin

Disusun Oleh :

MOH. MIRZA HALIM MUHTADIN

NIM : 201110120311096

JURUSAN TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH MALANG

2016

KATA PENGANTAR

Bismillahirrohmanirrahim

Alhamdulillah, puja dan puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT,

berkat rahmat dan hidayah-Nya penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

Shalawat serta salam tercurahkan kepada Rasulullah SAW, keluarga dan

sahabatnya

Penulis berharap Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi banyak pihak, kepada

semua pihak yang membantu kelancaran penulisan Tugas Akhir ini, baik

berupa dorongan moril maupun materil, penulis ingin menyampaikan rasa

terimakasih yang tak terhingga karena penulis yakin tanpa bantuan dan

dukungan tersebut, sulit rasanya bagi penulis untuk menyelesaikan penulisan

Tugas Akhir ini. Disamping itu, izinkan penulis untuk menyampaikan ucapan

terimakasih dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada:

1. Kedua orang tua penulis yang tercinta, Ayahanda Moh Asj’ari dan ibunda

Mutmainah serta kakak Moh Faizul Umam yang dengan segala

pengorbanannya tidak akan pernah penulis lupakan atas jasa-jasa meeka.

Doa restu, nasihat dan petunjuk dari mereka kiranya merupakan dorongan

moril yang paling efektif bagi kelanjutan study penulis saat ini.

2. Ketua Jurusan Teknik Mesin Bapak Ir. Daryono, MT dan sekertaris

Jurusan Bapak Budiono S,si MT beserta seluruh staffnya.

3. Bapak Budiono S,si.MT dan Ir. Sudarman, MT. yang telah dengan sabar

membimbing penulis dalam menempuh perkuliahan serta penyusunan

Tugas Akhir ini.

4. Bapak dan Ibu dosen Fakultas Teknik/Teknik Mesin yang telah

memberikan ilmunya kepada penulis, semoga Bapak dan Ibu dosen selalu

dalam rahmat dan lindungan Allah SWT, sehingga ilmu yang diajarkan

bermanfaat dikemudian hari.

5. Teman-teman seperjuangan Jurusan Teknik Mesin yang telah memberikan

bantuan dan motivasinya terutama teman- teman seangkatan 2011.

6. Teman-teman satu daerah dan satu kontrakan yang telah mendukung untuk

menyelesaikan Tugas Akhir ini.

7. Terimakasih banyak atas semua do’a dan dukungannya buat penulis.

Penulis menyadari bahwa dalam menysun Tugas Akhir ini masih jauh

dari kata sempurna, untuk itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran

yang sifatnya membangun guna sempurnanya tulisan Tugas Akhir ini. Penulis

berharap semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat bagi penulis khususnya

dan bagi pihak-pihak lain umumnya.

Malang, 20 Januari 2016Penulis,

Moh. Mirza Halim Muhtadin

DAFTAR ISI

LEMBAR JUDUL............................................................................................... i

POSTER.............................................................................................................. ii

LEMBAR PENGESAHAN .............................................................................. iii

LEMBAR ASISTENSI/KONSULTASI .......................................................... iv

SURAT PERNYATAAN TIDAK PLAGIAT.................................................. v

ABSTRAKSI INDONESIA............................................................................. vi

ABSTRAKSI ENGLISH ................................................................................ vii

KATA PENGANTAR..................................................................................... viii

DAFTAR ISI...................................................................................................... ix

DAFTAR GAMBAR.......................................................................................... x

BAB I PENDAHULUAN................................................................................... 1

1.1 LatarBelakang ........................................................................................ 1

1.2 Rumusan masalah ................................................................................. 3

1.3 Tujuan perancangan ............................................................................... 4

1.4 Manfaat perancangan ............................................................................ 4

1.5 Batasan masalah..................................................................................... 5

BAB II LANDASAN TEORI ............................................................................ 6

2.1 Pembuatan kerupuk ............................................................................... 6

2.2 Pengertian dan prinsip kerja ketel uap (Boiler) ..................................... 6

2.3 ASME (American Society of Mechanical Engineering) ....................... 7

2.4 Klasifikasi ketel uap............................................................................... 8

2.4.1 Klasifikasi ketel uap menurut desain ............................................ 9

2.4.2 Klasifikasi ketel uap menurut material yang digunakan............. 10

2.4.3 Klasifikasi ketel uap menurut kegunaan ..................................... 10

2.4.4 Klasifikasi ketel uap menurut tube type (tipe pipa) .................... 11

2.5 Bagian-bagian ketel uap ...................................................................... 13

2.5.1 Badan ketel uap (Boiler) ............................................................ 13

2.5.2 Pipa api (Fire tube) .................................................................... 14

2.5.3 Tubesheet ................................................................................... 15

2.5.4 Ligament ..................................................................................... 16

2.5.5 Ruang bakar (Furnace) ............................................................... 17

2.6 Uap....................................................................................................... 17

2.7 Proses pembentukan uap...................................................................... 18

2.8 Perpindahan panas pada ketel uap ....................................................... 20

2.9 Proses pengeringan .............................................................................. 23

2.10Instrumen penunjang rancangan ketel uap........................................... 28

2.10.1 Manometer (Pressure Gauge) .................................................. 28

2.10.2 Thermometer............................................................................. 28

2.10.3 Water level gauge ..................................................................... 29

2.10.4 Safety valve............................................................................... 30

2.10.5 Main steam valve ...................................................................... 30

2.10.6 Blowdownd valve ..................................................................... 31

BAB III METODE PERANCANGAN .......................................................... 32

3.1 Studi literature mengenai perancangan ketel uap ............................... 32

3.2 Tahap Perancangan ............................................................................. 32

3.3 Konsep desain perancangan................................................................. 33

3.4 Perhitungan ketel uap........................................................................... 34

3.4.1 Heat transfer ............................................................................... 34

3.4.2 Luasan pipa penyalur uap ........................................................... 35

3.4.3 Kapasitas uap .............................................................................. 35

3.4.4 Kebutuhan kalor pada ketel uap.................................................. 35

3.4.5 Kebutuhan bahan bakar............................................................... 35

3.4.6 Kebutuhan supply air .................................................................. 35

3.4.7 Badan ketel uap (boiler).............................................................. 35

3.4.8 Pipa api........................................................................................ 36

3.4.9 Penopang pipa (tubesheet) ......................................................... 36

3.4.10 Jarak antar pipa (Ligament) ..................................................... 36

3.4.11 Ketebalan head.......................................................................... 36

3.5 Diagram alir perancangan .................................................................... 37

BAB IV PERHITUNGAN ............................................................................... 38

4.1 Heat transfer (Perpindahan panas) ...................................................... 38

4.1.1 Kebutuhan kalor.......................................................................... 38

4.1.2 Luasan pipa penyalur uap ........................................................... 40

4.1.3 Kapasitas uap .............................................................................. 42

4.1.4 Kebutuhan kalor pada ketel uap.................................................. 43

4.1.5 Kebutuhan bahan bakar............................................................... 44

4.1.6 Kebutuhan supply air .................................................................. 45

4.2 Kontruksi Ketel uap ............................................................................... 47

4.2.1 Perhitungan beban....................................................................... 47

4.2.2 Volume ruang uap....................................................................... 49

4.2.3 Tekanan air.................................................................................. 50

4.2.4 Badan ketel uap........................................................................... 52

4.2.5 Tubesheet .................................................................................... 54

4.2.6 Ligament ..................................................................................... 57

4.2.7 Pipa api (fire tube) ..................................................................... 59

4.2.8 Ketebalan head............................................................................ 61

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .......................................................... 64

5.1 Kesimpulan .......................................................................................... 64

5.2 Saran .................................................................................................... 64

DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................... 65

LAMPIRAN

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Bagan Klasifikasi Ketel Uap ............................................................ 9

Gambar 2.2 Pipa Api dan Pipa Air..................................................................... 13

Gambar 2.3 Pola Jarak Lubang Tubesheet......................................................... 17

Gambar 2.4 Pembentukan Uap .......................................................................... 20

Gambar 2.5 Grafik Temperatur Entropi untuk Air dan Uap.............................. 27

Gambar 2.6 Manometer / Pressure Gauge ......................................................... 28

Gambar 2.7 Thermometer .................................................................................. 28

Gambar 2.8 Water Level Gauge......................................................................... 29

Gambar 2.9 Indikator Pengisian Air .................................................................. 29

Gambar 2.10 Safety Valve ................................................................................. 30

Gambar 2.11 Main Steam Valve........................................................................ 30

Gambar 2.12 Blowdown Valve.......................................................................... 31

Gambar 3.1 Ketel Uap Pipa Api (Vertical Fire Tube Boiler) ........................... 33

Gambar 3.2 Bagian-bagian Boiler Pipa Api ...................................................... 34

Gambar 4.1 Perencanaan Desain Perancangan .................................................. 47

Gambar 4.2 Volume Ruang Uap........................................................................ 49

Gambar 4.3 Dimensi Ketel Uap ......................................................................... 51

Gambar 4.4 Badan Ketel Uap ............................................................................ 54

Gambar 4.5 Tubesheet ....................................................................................... 57

Gambar 4.6 Ligament......................................................................................... 58

Gambar 4.7 Pipa Api.......................................................................................... 60

Gambar 4.8 Head ............................................................................................... 63

DAFTAR PUSTAKA

ASME.,2010. Boiler and Pressure Vessel code, Section IV Rules for Contruction

of Heating Boilers

Brooker et al, 2004 , Jurnal “Mengukur Faktor-faktor Pengeringan dalam proses

pengeringan”.

Handerson dan Perry, 2003 Laporan ”Penelitian Aplikasi sistim control Suhu pada

Pengeringan Buah Salak”.

Ir. M.J. Djokosetyardjo, 2003. Ketel Uap. Jakarta : Paradya paramita.

Ir. Sutrisno Koswara, MSi, 2009, Jurnal “Pengolahan Aneka Kerupuk”.

Ebookpangan.com.

Muin, Syamsir A. 1988. Pesawat-Pesawat Konversi Energi I (Ketel Uap).

Jakarta: Rajawali Pers.

Mujumdar dan Devahastin, 2002 “Mekanisme Pengeringan Terhadap Perbedaan

Konsentrasi Pada Bagian Dalam dan Bagian Luar Bahan”.

Mohammed A. Malek 2004 “Power Boiler Design Inspection and Repair”. New

York : Mc Graw-Hill Professional.

Rusnoto. 2008. Perencanaan Ketel Uap Tekanan 6 Atm dengan Bahan Bakar

Kayu untuk Industri Sederhana. Oseatek, Edisi 4. Hal 32-35

Raharjo W. D dan Karnowo. 2008. Mesin Konversi Energi. Semarang :

Universitas Negeri Semarang Press.

Yohana E dan Askhabulyamin. 2009. Perhitungan Efisiensi Dan Konversi

Dari Bahan Bakar Solar Ke Gas Pada Boiler Ebara HKL 1800 KA.

Rotasi, Volume 11 No. 3. Hal: 13-16.