6
BAB II BOILER 2.1 Pendahuluan Dalam bab ini di jelaskan mengenai boiler dan komponen – komponen penununjang serta jenis boiler secara umum yang sering dijumpai. Dalam bab ini juga akan dibahas mengenai material untuk boiler, perpindahan panas boiler yang sering dikenal dengan Tiga perpindahan panas yaitu Konduksi, Konveksi dan Radiasi. Dan pengunaan air untuk boiler serta perhitungan biaya yang dilihat dari sudut pemakaian Bahan Bakar yang nantinya akan dibahas pada bab selanjutnya.
2.2 Gambaran Boiler Secara Umum Pada umumnya boiler yang kita kenal ada dua jenis yaitu Water tube boiler dan Fire tube boiler. Namun sebenarnya masih ada beberapa jenis Boiler antara lain packaged boiler, stoker fire boiler, waste heat boiler dan lain sebagainya.
2.2.1.
Water Tube Boiler Boiler ini sering kita sebut boiler lorong air, yaitu air dialirkan melalui pipa – pipa
/tube dan dipanaskan pada luar pipa.
7
Bambar 2.1 Water tube boiler
Gambar 2.2 Bagian Water tube boiler
8
2.2.1.1.Komponen – Komponen Water Tube Boiler A. Ruang pembakaran (burner) Adalah ruang tempat yang didisain dengan baja dan dilapisi dinding batu tahan panas atau dengan balutan semen api yang berfungsi untuk melokalisir
gas panas yang dihasilkan oleh pembakaran. dari
burner. Panas dari suatu pembakaran yang sempurna ini akan memanaskan pipa pipa yang telah dialiri oleh air secara sirkulasi .
B. Water Drum Pada Water tube boiler memiliki water drum yang berfungsi untuk menampung air distribusi
yang nantinya akan mengalir secara terus
menerus dan akan mengalir ke atas setelah mencapai panas dan uap air. Posisi water drum pada
bagian bawah. Pada water drum ini sangat
sensitif terhadap mutu air, mutu air yang tidak standar akan membentuk enadapan lumpur yang nantinya akan timbul korosi .
C. Steam Drum Steam Drum berfungsi sebagai penampung uap air sebelum uap air didis- tribusikan, dimana air yang telah mencapai titik panas dan titik uap akan mesuk ke tampungan steam yang nantinya akan dihasilkan uap air yang sudah sesuai dengan
standar uap air yang akan digunakan.
Pemanasan dan aliran air umpan yang terjadi
secara terus
menerus
secara bersamaan akan menghasilkan uap air secara terus menerus. Apabila
terjadi tidak
keseimbangan antara pemanasan dan suplai ai
akan berakibat rusaknya tube dan hasil steam yang tidak sempurna.
D. Baffte Plate Baffle Plate adalah Plat penghalang yang berfungsi memisahkan Foaming yang disebabkan oleh mutu air yang tidak baik. Foaming biasanya disebabkan oleh kandungan ditergen, oli atau zat lain yang bisa menimbulkan busa. Baffle plat ini akan menahan busa agar tidak bercampur dengan steam, busa akan ditahan dan buang secara otomatik oleh water trap.
9
E. Dearator Dearator berfungsi untuk menghilangkan Oksigen yang terkandung dalam uap air. Oksigen yang terbawa oleh uap air akan berakibat terjadinya korosi pada pipa pipa distribusi dan oksigen juga bisa berfungsi sebagai pendinggin yang tidak diharapkan oleh mutu uap air.
F. Dryer Dryer berfungsi untuk memisahkan air dengan uap murni hal ini untukmenghasilkan uap air dengan kadar air rendah. Cara kerja Dryer sama seperti
Sparator yaitu memisahkan Uap air dengan air.
Flow
Separator
Gambar 2.3 Prinsip kerja spsrator
2.2.1.2. Betuk lain Water Tube Boiler Pada umumnya water tube boiler adalah boiler berkapacitas besar yaitu 10 s/d 50 Ton . Dan banyak dipergunakan
untuk area perkebunan, pada boiler ini
pembakaran sangat sempurna dan biasanya pada cerobong panas yang terbuang bisa untuk memanaskan air umpan. (super heater). Pada kalangan industri kecil
10
yang mengunakan energi uap dalam sekala kecil seperti rumah sakit yang memanfaatkan uap air untuk laundry dan masak makanan. Water tube boiler ada yang berkapasitas 1 s/d 3 ton dan yang menegah dengan capasitas 5 ton.
Gambar 2.4 Water tube boiler Capasitas 1 s/d 3 ton
11
Gambar 2.5 Kerangka water tube boiler Capasitas 5 ton
12
2.2.2.
Fire Tube Boiler Pada Fire Tube Boiler sering kita sebut juga dengan istilah Boiler lorong api yaitu
dimana aliran panas api melalui lorong – lorong tube atau pipa. Pada boiler ini konstruksinya lebih sederhana .
Gambar 2.6 Fire Tube Boiler
13
2.2.2.1. Komponen Komponen Fire Tube Boiler A. Ruang pembakaran Pada Fire Tube Boiler panas yang didapat akan dialirkan melalui pipa / Tube yang nantinya akan memanaskan air yang berada pada badan boiler. Burner akan memancarkan panas dan akan dialirkan uap panas tersebut untuk pemanasan padaruangan pembakaran ini tebuat dari plat baja tebal dan terlapis oleh semen tahan api.
Gambar 2.7 Alran api/Panas
14
B. Burner Adalah
komponen yang
berfungsi untuk melakukan aksi
pembakaran didalam furnace. Bahan bakar yang tercampur dengan udara dari force draft fan akan terbakar bersama didaam funace.alat yang berfungsi sebagai pembakar disebut oil Gun burner.
C. Forked Draft Fan Adalah Blower yang berfungsi untuk benghembuskan udara. Forked draft Fan akan
memutar sebelum
burner. Hal ini berfungsi sebagai ,
apabila
tejadi proses
pembakaran pada
pembersih sisa – sisa
pembakaran
sisa – sisa pembakaran tidak besih bisa berakibat proses
pembakaran tidak sempurna.
D. Water Control Gauge Column Berfungsi sebagai pengontrol level air yang berada didalam ketel. Alat ini terbuat dari kaca transparan tahan panas.
E. Control Panel Yaitu tempat kontrol semua systim / instrument listrik. Pada umunya Control panel terpisah dengan boiler, tetapi letak dan jaraknya tidak jauh atau masih dalam jangkauan sang operator
Gambar 2.8 Control Panel yang tepisah
15
F. Handrail Berfungsi
sebagai
pengaman
saat
ada
pengoperasian
dan
maintenance pada boiler bagian atas.
G. Chemical Feeder Sebagai pencampur chemical untuk mempertahan kondisi air umpan boiler .
Pada
dasarnya
pencampuran
tercampur secara sempurna untuk
chemical harus benar - benar
menghindari
terjadinya jelagah
dan
pembusaan. Pada pencam-puran chimical dilakukan dengan takaran dan komposisi yang tepat yaitu di inject dossing pump.
Gambar 2. 8 Dossing Pump
16
H. Tube. Sebagai lorong penghantar panas / lorong api . tube / pipa terbuat dari bahan carbon yang mempunyai ketahanan terhadap
panas
tinggi. Pada umumnya dipakai ukuran 50 mm, 60 mm pada diameter dalam tube tersebut. Ada dua jenis tube yaitu berbentuk polos dan spiral. Pada bentuk spriral akan lebih efectif dalam perpindahan panas, tapi untuk tube jenis ini sangat mahal dan tidak efektif dalam maintenance. Karena bentuknya spiral sering celah spiral susuh untuk dibersihkan.
Gambar 2. 9 Tube Spiral
2.3 Alat Pelengkap Boiler Dilihat dari segi bahayanya boiler termasuk memiliki tingkat bahaya yang sangat tinggi. Namun pada akhir – akhir ini berkat kemajuan bahan baku serta teknik rancangan, pengontrolan dan pengendalian, kecelakaan yang serius dan membahayakan jiwa manusia semakin berkurang. Dari beberapa kasus kecelakaan ketel uap disebabkan oleh tidak berfungsinya alat pengendalian otomatis yang seharusnya sebagai kontrol pengoperasian boiler. Untuk mencegah tidak berfungsinya alat pengendalian otomotis perlu operator memiliki pengetahuan secara khusus. Perawatan boiler dilakukan secara berkala. Serta yang lebih penting lagi dilakukan pengujian kelayakan terhadap boiler. Pengujian bisa dilakukan oleh pihak berwenang yang
17
ikut mengawasi kondisi boiler. Biasanya perawatan dari pihak dilakukan tiap satu atau dua tahun sekali.
18
Gambar 2. 10 Ledakan Ketel Uap
2.3.1. Dua buah Pressure Safety Valve ( PSV ) Katup
pengaman
(safety valve)
dipasang pada
evaporator dan
berfungsi untuk mencegah terjadinya
ledakan yang disebabkan boiler tidak bisa menahan
tekanan uap air/ steam yang berlebih atau tekanan uap air / steam yang melebihi tekanan maksimum boiler. Cara kerja pressure safety valve adalah valve / katup akan membuka pada batas maksimal tekanan kerja pressure safety valve tersebut. Valve akan membuka dengan sendirinya dan membuang uap keluar.
19
Gambar 2. 11 Bagian – bagian pressure safety valve Dikarenakan bahaya yang disebabkan oleh kelebihan tekanan pada boiler yang bisa terjadi peledakan maka setiap boiler minimal memiliki dua buah pressure safety valve yang nantinya pressure safety valve yang kedua akan membuka bila pressure safety valve yang pertama tidak membuka. Biasanya pada pressure safety valve yang pertama dan kedua bekerja pada tekanan yang berbeda. Misal pada pressure safety valve pertama bekerja pada tekanan 8 bar maka safety valve yang kedua akan bekerja pada tekanan 8,5 s.d 9 bar. Pada pressure safety valve kedua bekerja masih dibawah beban maksimal
20
ketel uap, misal beban maksimal boiler 10 bar maka pressure safety valve akan bekerja pada tekanan 9 s/d 9,5 bar.
Gambar 2. 12 Pressure Safety Valve terpasang 2.3.2. Dua buah Water Pump (pompa pengisi)
Pompa pengisi yaitu pompa yang memilik i capasitas tinggi yang akan mengisi dengan cepat saat boiler bekerja dan kekurangan air umpan. Pompa pengisi akan bekerja pada posisi air boiler pada level yang ditentukan dan berhenti setelah air boiler berada pada level atas.
21
Penentuan level air bawah sebatas dimana komponen tube masih terendam air (Fire tube boiler) hal ini untuk menghidari kerusakan tube akubat terbakar. Tube akan membengkok pecah bahkan ini juga bisa terjadi ledakan pada tube tersebut.
Gambar 2. 13 Water Pump (pompa Pengisi)
Dipasangnya dua buah pompa pengisi dengan tujuan supaya pompa ke dua akan bekerja jika pompa pertama tidak berfungsi. Apabila boiler bekerja dan kekurangan air sangat bahaya yaitu terjadi boiler akan meledak dan menciut / mengempot. Hal ini terjadi karena pemanasan yang terus menerus dan air sebagai penghasil steam berkurang.
2.3.3. Dua buah Gelas Penduga (level glass) Fungsi dari gelas Gelas
penduga adalah sebagai control level air
boiler.
22
penduga ini terbuat dari bahan kaca transparan tahan panas . Pada boiler gelas penduga dipasang dua buah. Dipasang dua buah gelas pendugan mempunyai alasan memastikan bahwa gelas penduga tidak ada sumbatan dan mencerminkan level air yang sesuai dengan boiler/ level air yang ada digelas penduga sama dengan level air pada boiler. Karena pipa gelas penduga berukuran kecil dan kemungkinan bisa terjadi sumpatan pada pipa maka kontrolnya dibuat dua, sang operator memastikan levil gela penduga pertama dan kedua sama.
Gambar 2. 14 Dua buah Gelas Panduga
23
2.3.4. Mano Meter / Pressure Gauge / Pedoman Tekanan Mano meter / pressure gauge tak kalah pentingnya denga alat pelengkap lainnya. Hal ini untuk mempermudah operator mengetahui besarnya tekanan pada boiler. Pada dasarnya tekakanan boiler akan memberikan sinyal kaban prosser loading dan un loading akan belansung.
Gambar 2. 15 Mano Meter / pressure gauge
24
2.3.5. Pluit Bahaya / Alarm Pluit bahaya /alarm bisa dipasang di panel electrik atau menempel pada boiler. Fungsi pada pluit bahaya adalah kontrol bila boiler terjadi ketidak sesuaian fungsi. Pluit bahaya adalah kontrol terakhir dari semua kontrol yang bisa mengakibatkan bahaya. Peluit alarm ada dua jenis yaitu suara dan lampu.
Gambar 2. 15 Pluit bahaya suara
Gambar 2.16 Pluit bahaya lampu
25
2.3.6. Name Plate Name plat berisi tentang merk pembuat / pabrikan, tahun pembuatan dan juga biasanya jenis dan kerja boiler tersebut.
Gambar 2. 17 Name Plate
2.3.7. Blow Down Blow down
berfungsi untuk mengurangi / membuang endapan lumpur
yang ber ada dalam boiler kotoran tersebut jika tidak dibuang
akan bengakibatkan
terjadinya kerak, pembusaan (foaming) dan priming. Ada dua cara pengoperasian blow down yaitu manual dan otomatis:
A. Blow down Manual Bekerja secara manual berdasarkan waktu yang dilakukan oleh keadaan dan kebutuhan buangan kotoran yanga ada.(dilihat langsung)
26
Gambar 2. 18 Blow Down Manual
HANDEL
B. Blow Down Otomatic Bekerja secara otomatis secara terus – menerus berdasarkan jeda waktu yang ditentukan. Pada blow down ini mengunakan sistim pnumatik ataupun electrikal.
Gambar 2.19 Blow Down Otomatic
Keuntungan dan kerugian pengoperasian blow down manual dan otomatis adalah :
1. Keuntungan blow down manual : a. Blow down dilakukan sesuai kebutuhan. Akan menghemat biaya b. Tidak memerlukan tenaga angin ataupun listrik c. Mudah dalam perawatan dan rangkaian sederhana
2. Keuntungan blow down otomatis a. Blow down secara terus menerus hal ini akan memastikan mutu air
27
b. Jeda blow down terukur c. Pada endapan yang banyak akan lebih efektif pembuangannya
2.4.
Air Pengisi Boiler Pada boiler kondisi air sangat berpengaruh terhadap hasil uap dan boiler itu
sendiri. Air adalah faktor utama yang menentukan proses operasinya boiler, dimana air harus dijaga pada kondisi yang diharapkan. Kandungan magnesium dan garam calsium yang ada didalam air tidak diharapkan oleh boiler hal ini karena bila air dipanaskan akan membentuk endapan lumpur yang nantinya akan membentuk kerak yang menempel keras pada logam.
2.4.1. Sumber Air Sumber
air sangat menentukan kualitas air yang didapat / dipakai .
sumber air di golongkan menjadi tiga yaitun :
A. Air Hujan (rain water) -
Banyak mengandung gas – gas seperti O2, CO2 dan SO2
-
Sangat Agresif pada logam dan menyebabkan korosi
-
Sangat mudah membetuk busa denga diterjen dan berasa lembut
-
Kadar garam rendah
B. Air Permukaan (surface water) -
Memiliki warna dan berbau (sungai, danau dan laut)
-
Mengandung zat organik dari binatang / tumbuhan
-
Kadar garam yang tinggi terutama air laut
-
Mengandung gas dan lumpur
-
Pada pemanasan yang tinggi membentuk gas CO2
C. Air Tanah -
Mengandung unsur logam (Ca, Mg, Na, Fe, Mn, Al, dll)
-
Mengandung Gas
28
-
Kadar garam Rendah
-
Mengandung kotoran dari pembusukan zat organik dalam tanah
2.4.2. Zat Yang Terkandung Dalam Air A. Zat Padat Yang Tidak Terlarut (tersubpensi) -
Pasir Halus dan lumpur
-
Zat organik dari hewan dan tanaman
-
Limbah industri dan rumah tangga
-
Minyak dan lain – lain
B. Zat Padat Terlarut -
Calsium
-
Magnesium
-
Silika
-
Besi dan lain – lain
C. Gas Terlarut -
Oksigen
-
Karbon Dioksida
-
Hidrogen Sulfida dan lain – lain
2.4.3. Kadungan Air Yang Berpengaruh Pada Boiler. -
Calsium (Ca+²) unsur utama pembetuknya kerak
-
Magnesium (Mg+²) membentuk kerak dan lumpur
-
Silika (SIO2) membentuk kerak yang keras terutama dalam ketel
-
Basi (Fe) sumber terbentuknya korosi
-
Magnesium (Mn+²) menambah TDS berperan pada pengendapan staning
-
Khlorida (Cl) menambah TDS menyebabkan korosi
-
Karbonat (CO3 -²) berubah menjadi CO2 menyebabkan korosi
-
Bikarbonat (HCO3-) Alkalinity Buffer (sanggah) beralih menjasi CO2 dan menimbulkan korosi
29
-
Nitrat (NO3-) menambah TDS namun garamnya mudah larut dan tidak mengakibatkan korosi
-
Natrium (Na +) menambah TDS namun garamnya mudah larut dan tidak mengakibatkan korosi bereaksi dengan anion
-
Kalsium(K +) menambah TDS namun garamnya mudah larut dan tidak mengakibatkan korosi
-
Dan lain – lain
2.4.4. Kotoran – Kotoran Dalam Air dan Pengaruhnya A. Gas - Gas O2, gas CO2, gas amoniak (NH3) Gas2 tsb dapat menyebabkan korosi pada logam. Gas O2 akan mengkorosi logam secara langsung. - Gas CO2 tidak seperti gas O2, tetapi bila pada saat yang bersamaan juga terdapat gas CO, akan menyebabkan korosi. B. Padatan yang tersuspensi Lumpur (mud), zat – zat organik Hidroksida, minyak dan lemak.
C. Padatan – padatan yang terlarut - Padatan – padatan ini terendapkan karena adanya penguapan berubah menjadi kerak dan menyebabkan korosi. - Garam2 hidrogen asam karbonat dari kalsium dan magnesium terdekomposisikan/terurai
menjadi garam karbonat dan gas
CO2 karena pendidihan.Garam2 karbonat terendapkan setelah berubah menjadi sludge. - Kalsium sulfit (CaSO3) dan magnesium sulfat (MgSO4), CaSO3 menyebabkan terbentuknya kerak yang keras, MgSO4 tdk membuat kerak, tetapi bila bercampur dgn klorida akan menyebabkan korosi. - Silika , kerak yg keras karena adanya senyawa yg komplek dgn kalsium, magnesium dan natrium. Kerak ini sukar dibersihkan. Garam2 yang tidak membentuk kerak, dpt menyebabkan foaming (pembusaan).
30
D. Akibat kotoran – kotoran dalam air -
Penurunan Jumlah Panas yang ditransfer ke air karena kerak
-
Sirkulasi dalam ketel uap/boiler terganggu
-
Terjadi penyumbatan pada pipa – pipa penghubung, katub – katup dan peralatan berlubang lainnya
-
Kemungkinan terjadinya korosi kerapuhan alkali
-
Mudah terbentuknya busa dan slip (carry over)
-
Biaya pembersihan, dan perawatan bertambah
-
Terganggunya proses produksi
-
Kerugian pemakaian Uap karena kotor
E. Kerak / Scale Terjadi karena adanya kristalisasi garam2 kalsium dan magnesium dan juga garam2 silika, Kristal2 ini akan melekat kuat pada dinding pipa air/pipa api dan badan boiler / shell justru pada tempat2 yang bertemperatur tinggi. Lama kelamaan kristal menebal dan dapat menutup lubang-lubang pipa2 air dan dapat menurunkan transfer panas ke air. Pada daerah yang ada kerak terjadi overheating. Membersihkan kerak dapat menyebabkan kerusakan pada permukaan bidang pemanasan. Untuk boiler pipa air, sirkulasi air menjadi tidak sempurna
2.4.5. Kesadahan (hardness) Disebabkan oleh garam – garam Magnesium dan Calsium dalam ikatan Carbonat, Bicarbonat, Sulfat, Khorida dan Nitrat.
-
Kesadahan Calsium Ca CO3 dan Ca (HCO3)2 Ca SO4 Ca Cl2 Ca (NO3)2
-
Kesadahan Magnesium Mg CO3 dan Mg (HCO3)2
31
Mg SO4 Mg Cl2 Mg (NO3)2 -
Kesadahan Total Kesadahan Total = kesadahan Ca + kesadahan Mg
-
Kesadahan Karbonat / Kesadahan Alkali / Kesadahan sementara disebabkan oleh garam – garam Carbonat, Becarbonat dan Hydroksida dari Ca dan Mg
-
Kesadahan Non Karbonat / Kesadahan Non Alkali / Kesadahan Tetap disebabkan oleh garam – garam Chorida, Sulfat dan Nitrat dari Ca dan Mg
2.5.
Perpindahan Panas Perpindahan panas didefinisikan sebagai besarnya jumlah panas yang dipindahkan diantara pemberi dan penerima panas. Proses perpindahan panas merupakan peristiwa laju perpindahan panas sebagaimana yang terjadi dalam peralatan peralatan teknik dan proses kimia. Perpindahan panas yang di hasilkan dari bahan bakar dan udara yang menyebabkan panas pada bidang yang dipanaskan / heating surface pad instalasi boiler terjadi dalam tiga cara yaitu :
2.5.1. Perpindahan Panas dengan aliran / Konveksi Perpindahan panas dengan aliran / konveksi yaitu perpindahan panas yang dilakukan oleh molekul – molekul fluida (cair atau gas). Molekul – molekul
fluida yang
melayang membawa sejumlah panas
masing – masing Q kkal. Pada saat molekul – molekul tersebut menyentuh dinding atau benda maka panasnya akan di bagikan sebagian yaitu Q1 kkal kepada bidang yang teraliri dan selebihnya Q2 = Q – Q1 kkal dibawa pergi dan terbagi pada bidang yang lain yang teraliri. Pada perpindahan panas konveksi ada dua yaitu :
32
-
Konveksi Bebas (free convection) atau konveksi alamiah (nature convection) dimana gerakan molekul – molekul fluida karena ada perbedaan temperatur.
-
Konveksi Paksa (forked convection) dimana gerakan molekul – molekul fluida akibat dari pompa atau dihembus kipas (fan)
Pada ketel uap air akan mengalami pemanasan dan ekspansi, dikarenakan kerapatan / berat jenis air berkurang . air akan naik melalui pipa puncak. Pada tangki penampungan air air bergerak turun karena karena berat jenis masih berat dan dipanaskan . kejadian ini akan berulang lagi proses seperti ini terjadilah proses kiveksi
UAP KELUAR
Gambar 2. 20 Perpindahan panas secara Konveksi
AIR MASUK
33
Jumlah panas yang dipindahkan secara konveksi, Qk adalah :
Qk =
F (t1 –t2)
dimana : Qk = Jumlah panas yang dipindahkan secara konveksi, kkal = konstata peralian panas (heat transmission constant), dari api ke dinding ketel uap, kkal/m² jam º C = Waktu perpindahan panas , jam t1 = Temperatur dinding ketel uap yang berbatasan dengan api, º C t2 = Temperatur dinding ketel uap yang berbatasan denga air, udara atau uap, ºC F = Luas bidang yang dipanasi, m² Nilai konstata perairan panas
tergantung pada kondisi konveksi, yaitu :
-
Untuk cairan yang mendidih,
= 1000 s/d 50,000 kkal/m² jam º C
-
Untuk air di dalam pipa (dipaksa),
= 100 s/d 2,000 kkal/m² jam º
C -
Untuk air di luar pipa,
-
Dari dinding vertikal ke udara,
Konstata perpindahan panas
= 100 s/d 300 kkal/m² jam º C = 3 s/d 10 kkal/m² jam º C
berubah tergantung pada viskositas (µ),
kalor specific (Cp), konstata perambatan panas ( ) berat specifik/ berat jenis ( ), kecepatan cairan ( ) dan bentuk penampungan. Apabila nilai variabel – variabel tersebut telah diketahui, maka akan dapat menghitung nilai
dari rumus – rumus yang ada. Namun perlu diperhatikan bahwa
rumus – rumus tersebut sangat mirip dan hanya sebagian yang dapat diterapkan. Misal, mencari
untuk mencari air yang berada didalam pipa (dipaksa)
dihitung dengan rumus sebagai berikut : d 0,8 Cp µ g 0,4 = 0,023 ---------- [ -----------] [ ---------- ] d µg
34
dimana : = Konstata perambatan panas, kkal/m² º C d = Diameter dalam, m µ
= Viskositas cairan kg/m² jam
Cp = Kalor spesifik, kkal/kg m³ = Berat jenis / berat spesifik, kg/m³ = Kecepatan, m/jam g = 9,8 m/detik²
ditetapkan : d ---------- = 3000 s/d 100,000 µg Cp µ g ------------- = 0,7 s/d 4,0
2.5.2. Perpindahan Panas Secara Rambatan / Konduksi Perpindahan panas secara rambatan atau kondukasi adalah perpindahan panas dari suatu bagian benda padat ke bagian lain benda padat yang sama atau dari benda padat yang satu ke benda padat yang lain karena terjadinya persinggungan fisik tanpa terjadinya perpindahan molekul - molekul dari benda itu sendiri. Pada dinding boiler panas akan dirambatkan oleh molekul – molekul dinding boiler sebelah luar yang berpatasan dengan api menuju ke molekul – molekul dinding boiler yang berbatasan dengan air, uap atau udara.
Jumlah panas yang dirambatkan, Qr adalah sebesar :
F (t1 - t2) Qr = ------------------B Dimana : Qr = Jumlah panas yang dipindahkan secara konduksi, kkal b = Tebal dinding boiler, m t1
= Temperatur dinding boiler yang berbatasan dengan api º C
35
t2
= Temperatur dinding boiler yang berbatasan dengan air, uap atau udara, º C
F = Luas bidang yang dipanasi, m² = Waktu perpindahan panas, jam = Konstata perambatan panas (thermal conductivity canstant) dari api ke dinding boiler, kkal/m jam º C
Konstata perambatan panas, bahan bidang yang dipanasi .
pada dasarnya ditentukan oleh jenis
dapat berubah sesuai dengan temperatur
dan mengunakan nilai rata – rata, contohnya : -
Untuk bahan penyekat panas, = 0,03 s/d 0,20 kkal/m jam º C
-
Untuk tembaga, = 330 kkal/m jam º C
-
Untuk bata merah, = 0,3 s/d 1,0 kkal/m jam º C
-
Untuk besi, = 35 kkal/m jam º C
2.5.3. Perpindahan Panas Secara Pancaran / Radiasi
Perpindahan
panas
secara
pancaran
atau
radiasi
adalah
perpindahan panas antara suatu benda ke banda lain dengan jalan melalui gelombang gelombang elektromagnetik tanpa tergantu kepada ada atau tidak adanya media atau zat diantara yang menerima pancaran tersebut. Semua benda memancarkan radiasi secara terus menerus, intensitas pancaran bergantung pada sifat atau suhu permukaan. Energi radiasi bergerak dengan kecepatan cahaya dan kejalanya menyerupai radiasi cahaya, menurut teori electromagnetik radiasi cahaya dan radiasi thermal berbeda pada panjang gelombang masing – masing. Panas radiasi dipancarkan oleh suatu benda dalam bentuk (batch) atau kumpulan energi yang terbatas (quanta). Gerakan panas radiasi didalam ruang mirip dengan perambatan cahaya dan diuraikan dengan teori gelombang. Apabila gelombang radiasi menjumpai banda lain maka energinya akan diserap didekat permukaan benda tersebut. Perpindahan
36
panas dengan cara radiasi menjadi semakin penting dengan meningkatnya suhu atmofir.
Banyaknya panas yang diterima secara pancaran atau Qp berdasarkan rumus dari Stepan-Boltzman adalah : 4
Qp = Cb F [ ( T api/100) ] kkal/jam
Dimana : F = Luas bidang yang dipanasi, m² T = Temperatur, º K Cb = Konstata pancaran Stapan-Boltzman 4 4,8 kkal/m² jam ( 100º K ) Konstata terbesar ada pada benda hitam sempurna karena pada benda hitam sempurna panas terserap seluruhnya
