laporan resmi steam engine

Download Laporan Resmi Steam Engine

Post on 06-Aug-2015

164 views

Category:

Documents

13 download

Embed Size (px)

DESCRIPTION

Marine Engeneering Std.

TRANSCRIPT

PERCOBAAN

STEAM ENGINEI. TujuanDalam praktikum ini diharapkan mahasiswa dapat : a. Mengetahui persiapan pengoperasian steam engine b. Mampu mengoperasikan steam engine c. Mampu melaksanakan percobaan antara lain Perhitungan SHP Perhitungan BHP Perhitungan power efisiensi dan lain-lain

II.

DASAR TEORI2.1 Prinsip kerja Dalam mesin uap dengan panas yang diperoleh dari pembakaran bahan bakar dalam suatu ketel digunakan untuk merubah air sehingga menjadi uap dengan tekanan dan suhu tertentu. Uap demikian ini sudah mempunyai tenaga tekanan (potensial), uap yang mempunyai daya usaha tempat ini disalurkan kedalam silinder yang di dalamnya terdapat torak beserta batang toraknya, kepala silang, batang penggerak dan engkol ini dapat berubah ke tenaga mekanik, jadi dalam mesin uap terdapat suatu peralihan tenaga tunggal yaitu dari tenaga tempat ke tenaga mekanik. Pembagian jenis mesin uap: 1. torak Mesin uap bekerja ganda yaitu apabila uap bekerja pada kedua sisi torak 2. Menurut arah aliran uap Mesin arus bolak-balik Mesin arus searah Menurut kerja uap Mesin kerja tunggal yaitu apabila uap hanya bekerja pada salah satu sisi

PPNS - ITS | Tugas Marine External Combustion Engine 1

3. -

Menurut arah garis sumbu mesin

Mesin tegak, misal: mesin kapal Mesin datar, misal: mesin darat 4. Menurut arah putaran AS Mesin berjalan cepat Mesin berjalan lambat

Menentukan daya mesin Ketika mesin sedang bekerja didalam silinder terdapat uap untuk mendesak toraknya. Besarnya tekanan uap selama satu langkah, kita anggap seolah-olah tekanannya tetap ini biasanya disebut tekanan rata-rata atau Pr, dengan satuan Kg/cm2 . Gambar : S Pr SP ST Keterangan: Pr = Tekanan rata-rata dalam Kg/cm2 S = Panjang langkah dalam m D = Diameter torak dalam cm A = Luas Torak ( m2 ) Untuk selanjutnya usahanya: A = Pr x S x F Jika kecepatan putaran mesin N putaran tiap menit maka: N = Pr x S x F x N Untuk sisi tutup poros: Ni = Pr x F x S x N 60 x 70 (Kg.m/Menit) ( Kg.m ) D Pr

PPNS - ITS | Tugas Marine External Combustion Engine 2

Untuk sisi poros ke sisi tutup berhubung ada batang toraknya maka: Ni = Pr (F-f) x S x N 60 x 75 Dimana : F = Luas batang torak = 0,875 *d2 Bila mesin bekerja ganda maka usahanya Ni dalah: Ni = (Pr x F x S x N) + Pr (F-f) x S x N 60 x 75 = Pr (2F-f) x S x N 60 x 75 Karena ada gesekan mekanik antara torak dengan silinder antara batang dengan bush backing, antara slop antar dengan jalan antar, juga pada proses pena-pena dan metal AS-nya, maka tenaga yang diberikan mesin sebenarnya akan semakin kecil, tenaga yang diberikan ini sebenarnya disebut tenaga efektif atau Ne < Ni. Jika perbandingan Ne / Ni = m Dimana :

m = Randasemen mesin

RUMUSDalam perhitungan digunakan rumus rumus yang sama, sehingga hanya memasukkan saja, rumus rumus tersebut adalah sebagai berikut : 1. Pr = 2. 3. Tekanan Efektif rata-rata : Pin (1 + log r ) ( Pb Pout ) .......................(bar) r Volume Silinder Untuk Silinder Ganda

Vs = { ( As + ( As Ac ) } s ( m3 ) Vs = 2 x Vs....( m3 )

PPNS - ITS | Tugas Marine External Combustion Engine 3

4. 5. M uap = 6. 7. 8. 9. T =

Daya effektif Konsumsi Uap M con .. ( Kg/s ) t con Daya condenser : Daya pendinginan air : Daya listrik : Effisiensi Total PL .( % ) Pe

Pe = Pr x Vs x n ( Watt )

P cond = M uap x Ca x (t2 t3 ). ( KW ) P pa = Ma x Ca x ( t2 t4 ) ( KW ) PL = V x I ( Watt )

Dimana : PI = Inlet pressure Pb = 1 bar (14,5 lb/sq in) tekanan atmosfer r = V2 = 5 , untuk mesin ini V1

As = 0,0572 m2 Ac = 0,01032 m2 S = 0,0508 m n = Rps, jumlah putaran perdetik Ca = Nilai kalor uap panas = 4,178 KJ / Kg Ma = 0,467 m3 /h xl h/3600 detik V = Voltage I = Arus Mcon= jumlah air condensate Tcon= waktu yang diprlukan untuk mngumpukan air condensate

PPNS - ITS | Tugas Marine External Combustion Engine 4

III.

Bahan dan Alat 1. Dinamo / altenator 2. Steam engine 3. Pelumas SAE-30 4. Pelumas SAE-40 5. Bahan bakar solar 6. Pipet 7. Kuas 8. Majun

IV. PROSEDUR KERJA 1. Menghidupkan boiler sampai tekanan 10 bar 2. Menghidupkan air pendingin 3. Menutup katup-katup yang ke arah kalorimeter, steam engine, dan super heater. 4. Menghidupkan aliran listrik. 5. Melumasi steam engine 6. Membuka katup utama yang ada pada steam engine 7. Membuka katup cabang yang ada pada steam engine 8. Menekan tombol warm upyang kea rah solenoid valve, agar solenoid valve membuka dan uap masuk ke steam engine, kemudian biarkan mesin selama 5 menit agar uap masuk. 9. Meneklan tombol start maka steam engine akan menyala. 10. Mencatat data-data hasil percobaan pada table yang sudah tersedia

PPNS - ITS | Tugas Marine External Combustion Engine 5

V.

RANGKAIAN PERCOBAAN

VI.P load (%)

TABEL DATA HASIL PERCOBAANSpeed (Rps) Pin (bar) T1 Temperatur ( C ) T2 T3 T4 Vcond (liter) Time Cond (dtk) Pout (bar) V Alternator

Engine

Alternator

I12 15 20 25

0 20 40 60

15,5 15,5 13,5 7,5

110 110 95 55

5,5 5,5 5 5,5

105 105 105 105

85 80 55 45

25 20 25 25

15 15 15 15

0,55 0,55 0,53 0,47

60 60 60 60

0,1 0,1 0,1 0,1

6 7 10 12

Keterangan : T1 = Steam In T2 = Steam Out T3 = Condensor Out T4 = Condensor In atau Cooling Water Out

PPNS - ITS | Tugas Marine External Combustion Engine 6

VII.

PERHITUNGAN dan GRAFIK Pin ( 1 + ln r ) ( Pb Pout ) r 5,5 ( 1 + ln 5 ) ( 1 0,1 ) 5

Perhitungan 1 ( P load = 0 %) 1. Pr = =

= 1,971 bar 2. Vs = { As + ( As Ac ) } S = {( 0,0572 ) 2 + ( 0,0572 ) 2 ( 0,01032 ) 2 } 0,0508 = 0,000327 m3 3. Vs = 2 x Vs = 2 x 0,000327 = 0,000654 m3 4. Pe = Pr x Vs x n = 1,971 x 100.000 Pa x 0,000654 m x 15,5 = 1998,0027 Watt 5. PL = V x I = 6 ( 12 ) = 72 W 6. T = 72watt Pl = x 100 % 1998,0027 watt Pe

= 3,6 %

Perhitungan 2 ( P load = 20 %) 1. Pr = = Pin ( 1 + ln r ) ( Pb Pout ) r 5,5 ( 1 + ln 5 ) ( 1 0,1 ) 5

= 1,971 bar PPNS - ITS | Tugas Marine External Combustion Engine 7

2. Vs

= { As + ( As Ac ) } S = {( 0,0572 ) 2 + ( 0,0572 ) 2 ( 0,01032 ) 2 } 0,0508 = 0,000327 m3

3. Vs

= 2 x Vs = 2 x 0,000327 = 0,000654 m3

4. Pe

= Pre x Vs x n = 1,971 x 100.000 Pa x 0,000654 m x 15,5 = 1998,0027 Watt

5. PL

= V x I = 7 x 15 = 105 W 105watt Pl = x 100 % 1998,0027 watt Pe

6. T

=

= 5,2 %

Perhitungan 3 ( P load = 40 % ) 1. Pre = = Pin ( 1 + ln r ) ( Pb Pout ) r 5 ( 1 + ln 5 ) ( 1 0,1 ) 5

= 1,71 bar 2. Vs = { As + ( As Ac ) } s = {( 0,0572 ) 2 + ( 0,0572 ) 2 ( 0,01032 ) 2 } 0,0508 = 0,000327 m3 3. Vs = 2 x Vs = 2 x 0,000327 = 0,000654 m3 4. Pe = Pre x Vs x n = 1,71 x 100.000 Pa x 0,000654 m x 13,5 PPNS - ITS | Tugas Marine External Combustion Engine 8

= 754,88 Watt 5. PL = V x I = 10 x 20 = 200 W 6. T = 200 watt Pl = x 100% 754,88watt Pe

= 26 %

Perhitungan 4 ( P load = 60 % ) 1. Pre = = Pin ( 1 + ln r ) ( Pb Pout ) r 5,5 ( 1 + ln 5 ) ( 1 0,1 ) 5

= 1,971 bar 2. Vs = { As + ( As Ac ) } s = {( 0,0572 ) 2 + ( 0,0572 ) 2 ( 0,01032 ) 2 } 0,0508 = 0,000327 m3 3. Vs = 2 x Vs = 2 x 0,000327 = 0,000654 m3 4. Pe = Pre x Vs x n = 1,971 x 100.000 x 0,000654 m x 7,5 = 966,7755 Watt = 0,0352 kW 5. PL = V x I = 12 x 25 = 300 W 6. T = 300watt Pl = x 100% 966,7755watt Pe

= 3 PPNS - ITS | Tugas Marine External Combustion Engine 9

VIII. PEMBAHASANUap bertekanan 10 bar dari steam supply line dialirkan ke steam engine dengan membuka steam flow control valve. Kemudian cooling water condenser dinyalakan dan steam engine dinyalakan. Sebelum dinyalakan pastikan bahwa load pada steam engine pada posisi 0 % dan bagian bagian yang bergerak pada steam engine seperti connecting rod, crank shaft, dsb diberi pelumas agar tidak cepat berkarat (korosi). Sebelum uap dimasukkan ke dalam steam engine, steam trap valve dibuka dahulu untuk membuang air kondensasi uap yang terjebak. Setelah itu valve ditutup kembali. Kemudian drain valve ditutup agar uap tidak keluar. Steam engine yang digunakan mempunyai tekanan kerja 5,5 bar. Jadi sebelum masuk ke steam engine, uap diatur tekanannya melalui pressure regulating valve yang sudah diset pada tekanan 5,5 bar. Mekanisme pengaturan pressure regulating valve ini sama dengan sistem mur, yaitu diatur dengan memutar mur bagian atas valve. Jika pressure uap yang masuk ke steam engine melebihi tekanan kerjanya maka secara otomatis uap akan dibuang melalui pressure relief valve. Untuk memulai pengoperasian steam engine, terlebih dahulu steam engine di ON kan. Kemudian tombol warm up ditekan sesaat sebagai pemanasan gerak dari piston pada steam engine. Penekanan tombol warm up dilakukan berulang ulang sampai piston benar benar panas dan siap untuk dioperasikan. Setelah selesai, tombol start ditekan untuk memulai pengoperasian steam engine. Setelah steam engine aktif, pencatatan variabel data yang diperlukan untuk perhitungan dilakukan seperti (temperatur condenser dan steam, putaran mesin dan alternator, tekanan, air condensate, tegangan serta arus). Pencatatan ini dilakukan dengan 3 variasi beban agar dapat diketahui perubahan yang terjadi akibat adanya perubahan beban. Setelah selesai digunakan, kembalikan beban (load) steam engine ke posisi semula yaitu 0 % secara perlahan lahan. Kemudian steam flow control valve ditutup untuk menghentikan supply uap ke steam engine. Setelah itu tombol stop ditekan untuk menghentikan pengoperasian steam engine dan power supply di OFF kan. Drain valve kemudian dibuka untuk membuang uap dan air kondensasi

PPNS - ITS | Tugas Marine External Combustion Engine 10

dari steam engine. Valve uap buang juga dibuka untuk membuang uap ke udara. Valve uap buang harus dibuka secara perlahan lahan agar tidak terjadi STEAM HUMER. Karena uap yang dibuang merupaka