Toaz - Info Laporan Injector Rigdoc PR [PDF]

Citation preview

PERCOBAAN INJECTOR RIG A. TUJUAN PERCOBAAN Setelah mempelajari dan melakukan pengujian injector rig, mahasiswa diharapkan dapat : 







- Mengukur laju aliran uap ( m s ) dan laju aliran air ( m w ) yang mengalir. - Menyelidiki performansi injektor sebagai heater dan feed water pump. - Mencari efisiensi injektor sebagai heater dan feed water pump. B. TEORI DASAR Unit injektor dapat memberikan dua fungsi. Ini dapat berfungsi sebagai feed water heater dan sebagai pump. Ketika difungsikan sebagai feed heater, energi yang diberikan oleh uap tergantung kondensasinya yang diserap oleh air. Efisiensi perpindahan ini diberikan : Efisiensi 



Energi yang diserap oleh air Energi yang dilepas oleh uap



catatan : 



mw 



= Massa aliran air/detik



ms



= Massa aliran uap/detik



Cp



= kapasitas panas spesifik air



hfg



= Entalpi evaporasi pada tekanan uap



q



= Fraksi kekeringan uap



tS



= Temperatur saturasi dari uap



t1



= Temperatur yang disuplai injektor



t2



= Temperatur yang diserap oleh injektor. 



Efisiensi 



Injector Rig











m w Cp (t 2  t1 )



m S q h fg  Cp (t S  t 2 )







Pada waktu bekerja sebagai pompa feed water aliran uap mengalir ke nozzle konvergen yang menyebebkan perubahan dari energi tekanan menjadi energi kecepatan. Kecepatan bertambah (uap) disertai dengan perubahan tekanan. Hal ini cukup menyebabkan air dalam lower tank keluar mengalir ke pipa masukan air. Kondensasi uap mengalir ke nozzle dengan aliran air yang selanjutnya mengurangi tekanan pada pipa masukan teratas dan aliran air bertambah. Energi yang dilepaskan uap bebas mengalir ke injektor yang digunakan untuk mengangkat air dari suction tank ke delivery tank. Energi yang dilepaskan uap



= entalpi evaporasi + entalpi liquid 



= m S [q hfg + Cp (tS – t2)] dimana : 



ms



= Massa aliran uap selama pengetesan



Cp



= kapasitas panas spesifik air



q



= Fraksi kekeringan uap



tS



= Temperatur saturasi dari uap



t2



= Temperatur delivery air



Kerja angkat air = gaya x jarak = mw x g x H dimana, H = tinggi angkat = tekanan angkat + suction head dimana, 1 bar = 10,22 m.head Efisiensi 



Kerja yang dilakukan Energi yang di sup lai 







mw x g x H 







m S q h fg  Cp (t S  t 2 )







C. LANGKAH PERCOBAAN 1. Menjalankan boiler dan dihasilkan uap ke injektor.



Injector Rig



2. Memperoleh fraksi uap dari pengukuran dengan alat ukur separating dan throttling kalorimeter. 3. Menutup katup V3 pada tangki S1 dan membuka katup pengering V4 di atas tangki S2. 4. Membuka katup V5 dan mengisi tangki S1 dengan air dari air utama. 5. Membuka katup V2 pada tangki delivery dimana pipa dari injektor ke tangki S2, dan menutup katup V1 ke injektor. 6. Membuka katup Vs dan mengatur suplai uap ke injektor sampai air nampak mengalir pada injektor (dari tangki suction) dan dilepaskan ke delivery tank S2. 7. Membiarkan kondisi stabil dan kemudian menjaga level air tangki S1 pada level konstan dengan membuka dan mengatur katup suplai air V5. 8. Mengukur dan mencatat : a.



Suction air : flow rate, tekanan, dan temperatur.



b.



Delivery air : penunjukan level pada S2, tekanan dan temperatur.



c.



Dan kemudian stopwatch ditekan.



9. Melakukan pengujian sampai tangki S2 mendekati penuh atau hampir penuh, kemudian mengukur dan mencatat semua tekanan dan temperatur yang terbaca pada alat ukur dan level terakhir pada tangki S2. Stopwatch dihentikan. 10. Dengan mengatur katup V1 dan V2 dapat dicapai berbagai vakum dan tekanan balik yang diinginkan. Selanjutnya menyetel perbedaan kondisi operasinya, hasil pengujian yang berbeda dapat ditentukan dan efisiensi daerah kerja kondisi tersebut dapat pula didapatkan. 11. Membuka katup V3 dan menutup katup V4 dan V5 air dapat bersirkulasi antara tangki S1 dan S2 yang akan menyebabkan temperatur mengalami kenaikan dan dapat diukur perbedaan temperaturnya.



Injector Rig



D. GAMBAR INSTALASI PENGUJIAN



Gambar 1.1 Skema diagram Injektor Rig.



Injector Rig



E. DATA PENGAMATAN



Duration



Injector



of Test



Steam Inlet



No.



H suction



H delivery



Suction



Delivery



Water



Water



t



Ps



Ts



Hs1



Hs2



Hd1



Hd2



P1



T1



P2



T2



(s)



(bar)



(oC)



(cm)



(cm)



(cm)



(cm)



(bar)



(oC)



(bar)



(oC)



1



118,44



3,5



138,9



40,8



3,3



9,3



30,7



-0,2



32



0,2



40



2



106,57



4



143,6



35,4



0



3



17,5



-0,2



32



0,2



43



3



77,40



4



143,6



40



14



0



22



-0,19



32



0,2



43



4



75,45



4,5



147,9



33,7



6,8



7,3



18



-0,19



32



0,2



44



5



48,53



4,5



147,9



30



12,8



11



25



-0,2



32



0,2



45



6



23,54



4



143,6



20,2



12



12



20,5



-0,2



32



0



40



Catatan : 



Kapasitas tangki



= 958 ml/cm







Suction lift



= 750 mm =







g



= 9,81 m/s2



Injector Rig



0,75 m



F. ANALISA DATA  Contoh Perhitungan untuk Data ke-1 Diketahui :  Tekanan Injector Steam Inlet,



Ps



= 3,5 bar



 Waktu,



t



= 118,44 det



 Temperatur Injector Steam Inlet, Ts



= 138,9 oC



 Initial suction tank level,



Hs1



= 40,8 cm



 Final suction tank level,



Hs2



= 3,3 cm



 Initial delivery tank level,



Hd1 = 9,3 cm



 Final delivery tank level,



Hd2 = 30,7 cm



 Tekanan Injector Suction,



P1



= - 0,2 bar



 Temperatur Injector Suction,



T1



= 32 oC



 Tekanan Injector Delivery,



P2



= 0,2 bar



 Temperature Injector Delivery,



T2



= 40 oC



 Kapasitas tangki,



Vs



= 958 ml/cm



 Suction lift,



Sl



= 750 mm



 Percepatan gravitasi bumi,



g



= 9,81 m/s2



1.







Menghitung Laju Massa Aliran Uap ( m s )  m S = Vs .  / t



dimana : Vs = 958 {(Hd2 – Hd1 ) – (Hs1 – Hs2)} = 958 {(30,7 – 9,3 ) – (40,8 – 3,3)} = 958 (21,4 – 37,5) = 958 ml/cm x (-16,1) cm = -15423,8 ml = -15,42 liter = -15,42 . 10-3 m3 Pada T2 = 40 oC dari tabel sifat-sifat air, diperoleh  = 992,25 kg/m3 Sehingga : Injector Rig



- 15,42. 10 -3  992,25 = -0,12918 kg/s 118,44







mS =



2.







Massa laju aliran air, m w 



m w = Vw .  / t



dimana : Vw = 958 ( Hs1 – Hs2 ) = 958 ( 40,8 – 3,3 ) = 958 ml/cm x 37,5 cm = 35925 ml = 35,925 liter = 35,925 . 10-3 m3 Pada T1 = 32 oC dari tabel sifat-sifat air, diperoleh  = 995,09 kg/m3 Sehingga : 



mw



3.



35,925. 10 -3  995,09 = 0,3018 kg/s 118,44



=



Main Head (H) H = pressure head + suction lift Dimana : Pabsolut



= Pgauge + Patm = 3,5 + 1,01325 = 4,51325 bar



Karena 1 bar = 10,2 mHead Sehingga : H = 10,2 . (4,51325) + 0,75 4.



= 46,78 m



Efisiensi injektor sebagai feed water heater, fw : 



fw 



m w C p (t 2  t 1 ) 







m S q h fg  C p (t S  t 2 )







 100 %



Asumsi untuk nilai fraksi kekeringan (q) = 0,89.



Injector Rig



Dari Tabel Saturasi (A-3) dengan Pabs = 4,51325 bar, diperoleh Ts = 138,9 o



C ; hfg = 2148,1 kj/kgoC.



Jadi, fw







0,3018  4,238 ( 40  32)  100 % - 0,12918  [0,89  2148,1  4,238 (138,9  40)]







10,2322272  100 %  301,111759



= -3,398 % 5.



Efisiensi injektor sebagai pompa, p : 



p







mw  g  H 







m S q h fg  Cp (t S  t 2 )







0,3018  9,81  46,78515  100 %  0,12918  [0,89  2148,1  4,238 (138,9  40)]







138,5148  100 %  301,111759



= -46,001 %



Injector Rig







 100 %



 Contoh Perhitungan untuk Data ke-6 Diketahui :  Tekanan Injector Steam Inlet,



Ps



= 4 bar



 Waktu,



t



= 23,54 det



 Temperatur Injector Steam Inlet, Ts



= 143,6 oC



 Initial suction tank level,



Hs1



= 20,2 cm



 Final suction tank level,



Hs2



= 12 cm



 Initial delivery tank level,



Hd1 = 12 cm



 Final delivery tank level,



Hd2 = 20,5 cm



 Tekanan Injector Suction,



P1



= - 0,2 bar



 Temperatur Injector Suction,



T1



= 32 oC



 Tekanan Injector Delivery,



P2



= 0 bar



 Temperature Injector Delivery,



T2



= 40 oC



 Kapasitas tangki,



Vs



= 958 ml/cm



 Suction lift,



Sl



= 750 mm



 Percepatan gravitasi bumi,



g



= 9,81 m/s2 



1. Menghitung Laju Massa Aliran Uap ( m s )  m S = Vs .  / t



dimana : Vs = 958 {(Hd2 – Hd1 ) – (Hs1 – Hs2)} = 958 {(20,5 – 12 ) – (20,2 – 12)} = 958 (8,5 – 8,2) = 958 ml/cm x (0,3) cm = 287,4 ml = 28,74 . 10-2 liter = 0,2874 . 10-3 m3 Pada T2 = 40 oC dari tabel sifat-sifat air, diperoleh  = 992,25 kg/m3 Sehingga : 



mS =



Injector Rig



0,2874. 10 -3  992,25 = 0,012114 kg/s 23,54







2. Massa laju aliran air, m w 



m w = Vw .  / t



dimana : Vw = 958 ( Hs1 – Hs2 ) = 958 ( 20,2 – 12 ) = 958 ml/cm x 8,2 cm = 7855,6 ml = 7,8556 liter = 7,8556 . 10-3 m3 Pada T1 = 32 oC dari tabel sifat-sifat air, diperoleh  = 995,09 kg/m3 Sehingga : 



mw



3.



7,8556. 10 -3  995,09 = 0,33207 kg/s 23,54



=



Main Head (H) H = pressure head + suction lift Dimana : Pabsolut



= Pgauge + Patm = 4 + 1,01325 = 5,01325 bar



Karena 1 bar = 10,2 mHead Sehingga : H = 10,2 . (5,01325) + 0,75



= 51,88 m



4. Efisiensi injektor sebagai feed water heater, fw : 



fw 



m w C p (t 2  t 1 ) 







m S q h fg  C p (t S  t 2 )







 100 %



Asumsi untuk nilai fraksi kekeringan (q) = 0,89. Dari Tabel Saturasi (A-3) dengan Pabs = 5,01325 bar, diperoleh Ts = 143,6 o



C ; hfg = 2133,8 kj/kgoC.



Injector Rig



Jadi, fw







0,33207  4,238 ( 40  32)  100 % 0,012114  [0,89  2133,8  4,238 (143,6  40)]







11,25850128  100 % 28,324213



= 39,748 % 5. Efisiensi injektor sebagai pompa, p : 







p



mw  g  H 







m S q h fg  Cp (t S  t 2 )







 100 %







0,33207  9,81  51,88  100 % 0,012114  [0,89  2133,8  4,238 (143,6  40)]







169,0046  100 % 28,32413



= 596,68 % G. TABEL HASIL ANALISA DATA 



VS



mS



Vw







mw



Pabs



H



fw



p



No. [10-3 m3]



[kg/s]



[10-3 m3]



[kg/s]



[m]



[m]



[%]



[%]



1



-15,42



-0,12918



-35,925



0,3018



4,513



46,78



-3,398



-46,001



2



-20,022



-0,0018



34,9132



0,3259



5,013



51,98



-2,03



-14,6



3



-3,832



-0,049



24,908



0,32



5,013



51,98



-16,36



-17,9



4



-15,52



-0,203



25,77



0,339



5,513



57,09



-3,68



-40,5



5



-3,0656



-0,0625



16,4776



0,338



5,513



56,98



-12,98



-131



6



0,2874



0,012114



7,8556



0,33207



5,013



51,88



39,748



596,68



H. KESIMPULAN Injector Rig



Setelah melakukan percobaan di atas maka kami dapat menyimpulkan bahwa: 



 Laju aliran massa uap ( m S ) yang bernilai minus, ada indikasi terjadi human error ataupun alat yang digunakan pada saat itu tidak terkalibrasi dengan baik pada saat pengambilan data.  Efisiensi injector rig sebagai feet water berbeda-beda pada setiap tekanan dan diperoleh efisiensi yang minus karena diakibatkan oleh laju aliran massa uap yang bernilai minus.



Injector Rig