Keberhasilan proses pengolahan Tandan Buah Segar (TBS) di Pabrik Kelapa Sawit (PKS) sangat dipengaruhi oleh tekanan yang dihasilkan. Dalam praktiknya seringkali terjadi penurunan tekanan disepanjang pipa yang dialiri uap super heated, akibat hal tersebut proses di PKS menjadi terkendala dan tidak optimum. Karyawan di PKS kebingungan, mengapa hal demikian dapat terjadi ? Kok bisa Tekanan di boiler bisa turun padahal Tekanan di Boiler sudah stabil dengan Tekanan 20 Kg/cm^2 ?
Adanya kasus tersebut Sang Mandor Sawit pun berpikir dan menghitung rancangan pipa induk di PKS Dolok Ilir agar pipa yang dialiri uap super heated mengalami penurunan tekanan uap disepanjang pipa induk stabil tidak melebihi dari 0,5 kg/cm^2.
JAWABAN...
Persamaan Darcy sampai saat ini adalah persamaan yang cukup akurat untuk menghitung penurunan tekanan disepanjang pipa yang dialiri uap super heated. Persamaan yang dipakai untuk sistim MKS unit adalah sbb :
Persamaan (1)
dimana :
DP = kerugian gesekan ; kg/cm^2
f = coefficient gesekan
L = panjang pipa ; meter
V = flow velocity ; m/detik
d = density fluida ; kg/m^3
D = diameter pipa ; mm
g = gravitasi ; m/detik^2
Coefficient gesekan untuk aliran uap dapat dihitung dengan persamaan (2) :
dimana :
z = fluid viscosity ; centipoises
Untuk menentukan koefisien gesekan pada sebuah pipa pada persamaan (2) diatas diperlukan dua kajian awal, yaitu :
1. Nilai dari viscositas uap persamaan (3)
dimana :
t = temperatur ; oC
Tabel 1 Thermodynamic Properties dari Uap
2. Metode penentuan efek dari fitting dan valve yang dapat menambah kerugian tekan
Gambar 1 Equivalent panjang pipa dari resistance flange fitting dan valve
Berikut merupakan Lay Out Pipa Induk di PKS Dolok Ilir
Berikut merupakan Lay Out Pipa Induk di PKS Dolok Ilir 3 (Tiga) Dimensi.
Kondisi operasional Ketel Uap di PKS DOI sebagai berikut :
A. Flow (V)
Flow = 14.500 + 16.000 = 30.500 kg/jam
ataupun Flow Velociy, m = 30.500 kg/jam
B. Temperature (t)
Temperature (t) = 260 oC
C. Density FLuida (d)
P = 21 bar G atau 22 bar Abs.
Sehingga dari Tabel 1 diperoleh densitiy fluida, d :
- 20 bar abs : 0,1167 m3/kg
- 25 bar abs : - m3/kg
d = 0,116 m3/kg
1/d = 8,62 kg/m3
D. Panjang Pipa (L)
L = untuk panjang pipa,
= 4,5 x 2 + 45 + 10 + 2,5 + 1 + 10 = 77,5 meter
Equivalent panjang pipa akibat dari resistance fitting dan valve dari Gambar 1 jika Turbin No.1 beroperasi adalah :
1. dua buah globe valve di Pipa induk Ketel diameter 6" :
2 x A = 2 x 1.000 = 2.000 m
2. dua buah medium sweep elbow dari pipa 6" ke pipa induk yang dirancang
2 x B = 2 x 5 = 10 m
3. empat buah long sweep elbow
4 x D = 4 x 1,3 = 5,2 m
4. satu buah globe valve dipipa masuk 6" ke Turbin Uap
1 x A = 1 x 1.000 = 1.000 m
5. resistance di 2 unit expansion joint (C) diabaikan, mengingat fungsi utamanya adalah sebagai pemuaian axial
Sehingga total panjang pipa termasuk equivalen resistance elbow dan valve sebesar : 3.092,7 meter
Penyelesaian Sebagai Berikut...
Kapasitas aliran uap adalah :
Q = (30500 / 3600) kg/det x 0,116 m^3/kg
= 0,98278 m^3/det.
V = 0,98278 : (phi/4) .D^2
V = 1,252 / D^2 ..... (Persamaan (4)
Penyelesaiian dari persamaan (2)
f = 0,0054 + 0,0465 (z / D.V.d)
f = 0,0054 .... (Asumsi (A)
Dari persamaan (1) :
D = 0,16541 m
= 165,41 mm
Tabel 2 Ukuran Pipa Schedule
Jika diambil pipa 10" dengan Sch 40 :
Diameter nominal : 254 mm
OD (outside diameter) : 273,05 mm
Ketebalan : 9,27 mm
ID = 273,05 - (2 x 9,27)
= 9,27 mm
Pembuktian kemanan
Kecepatan linier uap, V : dari persamaan (4)
Kecepatan linier uap, V : dari persamaan (4)
19,32834313 m/det
Fluida viscosity, Z : dari persamaan (3)
0,0183
Koefisien gesekan, f : persamaan (2)
0,006891237
Karena nilai " f " realisasi > " f " actual
0,006891237 > 0,0054Adapun ukuran pasti penurunan tekanan dengan diameter pipa 10" adalah :
= 0,057974223 kg/cm^2
Kesimpulan Penurunan Tekanan pada Instalasi PKS Dolok Ilir sebesar 0,0579 kg/cm^2
Posting Komentar