8/19/2019 14-EN-TA-2014

1/14

ANALISA UNJUK KERJA THERMAL ALAT PENUKAR

KALOR TIPE SHELL AND TUBE PEMANAS TEKANAN

RENDAH ( LOW PRESSURE HEATER 1) PADA

PLTU UNIT 3 SEKTOR BELAWAN

LAPORAN TUGAS AKHIR

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Dalam Menyelesaikan

Program Pendidikan Diploma III

Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik

Oleh

RUTH DINA ASTARY SIDABUTAR

1105051037

JURUSAN TEKNIK MESIN

POLITEKNIK NEGERI MEDAN

MEDAN

2014

8/19/2019 14-EN-TA-2014

2/14

 

v 

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus, atas

 berkat dan kasih-Nya penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini. Tugas

akhir ini merupakan syarat dalam menyelesaikan Program Pendidikan

Diploma III (D3) di Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik Konversi

Energi Politeknik Negeri Medan.

Tugas akhir ini adalah mata kuliah Alat Penukar Kalor dengan judul

“ ANALISAUNJUK KERJA THERMAL ALAT PENUKAR KALOR TIPE

SHELL AND TUBE PEMANAS TEKANAN RENDAH ( LOW

 PRESSURE HEATER 1 ) PADA PLTU UNIT 3 SEKTOR BELAWAN ” . 

Dalam penyelesaian tugas akhir ini, penulis mendapat banyak

 bimbingan dan dukungan dalam penyelesaiannya. Dalam kesempatan ini,

 penulis mengucapkan terima kasih sebesar – besarnya kepada:

1.  Bapak M. Syahruddin, S.T., M.T.selaku Direktur Politeknik Negeri

Medan.

2.  Bapak Idham Kamil,S.T., M.T. selaku KetuaJurusanTeknikMesin

Politeknik Negeri Medan.

3. 

Bapak Ir.Abdul Razak,M.T. selaku Kepala Program Studi Teknik

Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan.

4.  Bapak Ir. Husin Ibrahim, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah

meluangkan banyak waktu serta menyumbangkan ilmu dan nasehat

kepada penulis sepanjang pengerjaan tugas akhir ini hingga selesai.

5. 

Bapak Drs. Benar, M.Si selaku ketua sidang, bapak Abdi Hanra

Sebayang, S.T.,M.T. selaku penguji 1 dan bapak Ir. Abdul Razak, M.

T. selaku penguji 2 dalam pelaksanaan sidang yang telah penulis

selesaikan.

6.  Bapak/Ibu dosen di Jurusan Teknik Mesin Program Studi Teknik

Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan.

7. 

Bapak/Ibu staff pegawai di Jurusan Teknik Mesin Program Studi

Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik Negeri Medan.

8/19/2019 14-EN-TA-2014

3/14

 

vi 

8.  Secara khusus saya ucapkan kepada kedua orang tua tercinta Ayahanda

B.Sidabutar dan Ibunda S. Sinaga yang telah berjuang untuk

membimbing dan memberi dorongan moril serta buat semua doa-

doanya selama ini kepada penulis.

9.  Kekasih penulis yang tercinta Arizona Aristokrat Prima Putra Nasution

yang selalu mengerti dan mendukung dalam menyelesaikan

 perkuliahan.

10. Sahabat-sahabat penulis khususnya : Evi khoiriah Siregar, Stevani

Sihombing, Budi Santoso, Fahri Lubis dan Decky Suwarno yang selalu

 bekerja sama dengan penulis selama berkuliah di Jurusan Teknik

Mesin Program Studi Teknik Konversi Energi Mekanik Politeknik

 Negeri Medan.

11. 

Rekan – rekan mahasiswa kelas EN-6B, dan semua teman – teman

mahasiswa Teknik Konversi Energi Mekanik 2011.

12. Bapak Sudarmin, Bapak Ricky Chandra Sihombing, dan Bapak Amin

Hasibuan yang telah membantu penulis dalam pengambilan data di

PLTU Sicanang.

13. Semua pihak yang membantu penulis yang tidak bisa penulis sebutkan

satu persatu.

Penulis menyadari tugas akhir ini masih jauh dari sempurna, oleh

karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran yang membangun dalam

 penyempurnaan tugas akhir ini. Penulis berharap semoga tugas akhir ini dapat

 berguna bagi pembaca. Terima kasih.

Medan, 14 Agustus 2014

Penulis,

Ruth Dina Astary Sidabutar

NIM. 1105051037

8/19/2019 14-EN-TA-2014

4/14

 

vii 

DAFTAR ISI

SPESIFIKASI TUGAS AKHIR .................................................................. ii

LEMBAR PERSETUJUAN ......................................................................... iii

LEMBAR PENGESAHAN ........................................................................... iv

KATA PENGANTAR .................................................................................. v

DAFTAR ISI ................................................................................................. vii

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... ix

DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................. x

INTISARI ...................................................................................................... xi

ABSTRACT .................................................................................................. xii

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

A. Latar Belakang ................................................................................... 1

B. Perumusan Masalah ........................................................................... 2

C. Batasan Masalah ................................................................................ 2

D. Alasan Memilih Judul ........................................................................ 3

E. Tujuan Tugas Akhir ........................................................................... 3

F. 

Manfaat Tugas Akhir ........................................................................ 3

G. Teknik Pengumpulan Data ................................................................. 4

H. Sistematika Penulisan Laporan ......................................................... 4

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

A. 

Alat Penukar Kalor ........................................................................... 6

B. 

Klasifikasi Alat Penukar Kalor .......................................................... 6

1.  Heat Exchanger Berdasarkan Proses Transfer Panas .................... 6

2.  Heat Exchanger Berdasarkan Bentuk Aliran Fluida ..................... 7

3.  Heat Exchanger Berdasarkan Konstruks ....................................... 9

4.  Kriteria seleksi dari segi mekanikal .............................................. 10

5.  Alat penukar kalor shell and  tube ................................................. 14

6. 

Menentukan Fluida Dalam Shell atau Dalam Tube ...................... 16

8/19/2019 14-EN-TA-2014

5/14

 

viii 

7.  Jenis – Jenis Alat Penukar Kalor ................................................... 17

8.  Faktor pengotoran ( fouling factor ) ............................................... 21

9.  Siklus Air Uap pada PLTU ........................................................... 22

C. Perhitungan Kerja Heat Exchanger .................................................... 23

BAB III SPESIFIKASI ALAT PENUKAR KALOR ................................ 29

A. 

Spesifikasi Low Pressure Heater ...................................................... 29

B. Tipe Low Pressure Heater ................................................................. 31

C. Data Teknis ........................................................................................ 31

BAB IV ANALISA DATA ........................................................................... 33

A. Perhitungan Alat Penukar Kalor ........................................................ 33 

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................ 41 

A. Kesimpulan ....................................................................................... 41

B. Saran ................................................................................................. 42

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN

8/19/2019 14-EN-TA-2014

6/14

 

ix 

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1.  Gambar.2.1. Alat Penukar Kalor 1-1 pass ..........................................8

2.  Gambar.2.2. Alat Penukar Kalor 1-2 pass.......................................... 9

3.  Gambar 2.3 Susunan tube ................................................................ 12

4. 

Gambar 2.4 Tipe-Tipe Desain Alat Penukar ................................... 15

5. 

Gambar 2.5 Shell and tube heat exchanger two pass....................... 166.  Gambar 2.6 Chiller ........................................................................... 18

7.  Gambar 2.7 Gambar Kondensor ...................................................... 18

8.  Gambar 2.8 Cooler ........................................................................... 19

9.  Gambar 2.9 Heat Exchanger ............................................................ 19

10. Gambar 2.10 Superheater ................................................................. 20

11. 

Gambar 2.11 Evaporator .................................................................. 21

12. Gambar 2.12 siklus air uap PLTU ................................................... 23

13. Gambar 3.1 low pressure heater ....................................................... 29

14. 

Gambar 3.2 bagian lph ..................................................................... 29

15. Gambar 3.3 bagian luar .................................................................... 30

8/19/2019 14-EN-TA-2014

7/14

 

x 

DAFTAR LAMPIRAN

1.  Tabel 1. Data Spesifikasi Low Pressure Heater

2.  Tabel 2. Sifat – Sifat Saturasi

3.  Tabel 3. Satuan Energi

4.  Tabel 4. Faktor Pengotoran

5.  Tabel 5. Nilai Kira-Kira Koefisien Perpindahan Kalor Menyeluruh

8/19/2019 14-EN-TA-2014

8/14

 

xi 

INTISARI

Alat Penukar Kalor (Heat exchanger) mempunyai peran yang sangat penting

dalam dunia pembangkit listrik. Alat Penukar Kalor berfungsi untuk menaikkan

suhu fluida uang lebih rendah dan atau mendinginkan suhu fluida yang lebih

tinggi. Tugas akhir ini bertujuan untuk mengetahui seberapa besar effektifitas

kinerja dari penukar kalor yang telah di analisa. Salah satu alat penukar kalor

yang digunakan adalah alat penukar kalor tipe shell and tube pada pemanas tekaan

rendah (lph) . Laju aliran air masuk alat penukar kalor sebesar 60,314 kg/s, lajualiran uap sebesar 2,796 kg/s. Maka dari perhitungan yang dilakukan, diperoleh

effektifitas alat penukar kalor sebesar 53,7 %. Alat utama dari pengambilan data

ini adalah Low Pressure Heater 1 yang ada di PLTU Unit 3 sektor belawan.

Kata kunci : perpindahan panas, effektifitas shell and tube

8/19/2019 14-EN-TA-2014

9/14

 

xii 

 ABSTRACT

 Heat Exchanger has a very important role in the steam power plant,. Heat

exchanger serves to raise the fluid temperature which is lowes and/ or cool the

 fluid temperature which is higher. This final task was ti find out the effectivity of

heat exchanger which have been design. Accelerate current of water enter the

heat exchanger is equal to 60,314 kg/s, accelerate current of steam equal to 2,786

kg/s. So from the equation, got the effectivity performance of the heat exchanger is

53,7%. This thesis aimsto analyze Performance Low Pressure Heater 5 at the plant unit 3 secktor belawan.

Keyword : heat transfer, effectivity, shell and tube

8/19/2019 14-EN-TA-2014

10/14

1

BAB 1

PENDAHULUAN

A.  Latar Belakang

Bertambahnya perindustrian di Indonesia menyebabkan peningkatan

kebutuhan listrik. Untuk mengatasi hal tersebut maka saat ini pemerintah

 berupaya untuk meningkatkan kapasitas daya listrik dengan cara menambah unit

 pembangkit listrik. Adapun pembangkit listrik yang umumnya digunakan di

Indonesia yaitu PLTU (Pembangkit Listrik Tenaga Uap) dan PLTGU

(Pembangkit Listrik Tenaga Gas dan Uap). Pada PLTU, uap dimanfaatkan untuk

menggerakkan turbin yang kemudian akan menggerakkan generator. Sedangkan

 pada PLTGU tenaga dari uap dikombinasikan dengan gas untuk menggerakkan

generator. Seperti yang diungkapkan bahwa PLTU merupakan unit pembangkit

yang banyak terdapat di Indonesia dan salah satu contohnya adalah PLTU sektor

 belawan.

Pembangkit Listrik Tenaga Uap (PLTU) merupakan jenis

 pembangkittenaga listrik yang menggunakan uap sebagai media untuk memutar

sudu-suduturbin, uap yang digunakan memutar sudu-sudu tersebut adalah uap

 panas lanjut.PLTU beroperasi dengan siklus Rankine yang dimodifikasi agar

mencakup prosespemanasan lanjut (super heating), pemanasan air pengisi

ketel/boiler ( feed waterheating) dan pemanasan kembali uap keluar turbin tekanan

tinggi (steam reheating). Untuk meningkatkan efisiensi panas (thermal efficiency)

maka uapyang dipakai harus dibuat bertekanan dan suhu setinggi mungkin.

Demikian pulaturbin yang dipakai secara ekonomis dibuat dengan ukuran yang

sebesar mungkinagar dapat menekan biaya investasi (karena daya yang dihasilkan

menjadi besar).

Salah satu alat yang selalu ada dalam PLTU yaitu alat-alat  Heat

 Exchanger yang mendukung kinerja PLTU dalam penukar panas. Heat exchanger

 berfungsi sebagai alat penukar panas yang memanfaatkan panas dari suatu

aliranfluida. Peralatan yang paling memegang peranan dari kinerja PLTU adalah

8/19/2019 14-EN-TA-2014

11/14

2

boiler . Boiler merupakan alat yang berguna untuk memproduksi uap pada tekanan

dan suhu tertentu sehingga dihasilkan uap dengan tekanan dan suhu yang tinggi

untuk menggerakkan Turbin Uap.Untuk menghasilkan listrik yang besar maka

diperlukan efisiensi boiler yang besar juga. Berbagai cara dapat dilakukan dengan

meningkatkan efisiensi dari  Boiler yaitu dengan memasang economizer, High

Pressure Heater (HPH), Low Pressure Heater (LPH), dll. 

Oleh karena itu penelitian saya kali ini memilih  Low Pressure Heater

(LPH) sebagai salah satu upaya meningkatkan efisiensi boiler . LPH ini

merupakan heat exchanger dengan jenis shell and tube heat exchanger tipe U-

Tube. Menurunnya efisiensi dari siklus secara keseluruhan yang disebabkan oleh

kerusakan pada  Low Pressure Heater , tentu saja akan membawa kerugian yang

sangat besar. Di PLTU sektor belawan unit 3 terdapat 3  Low Pressure Heater

yaitu Low Pressure Heater 1, Low Pressure Heater 2, dan  Low Pressure Heater

3. Karena  Low Pressure Heater tersebut mendapatkan uap ekstraksi langsung

dari  Low Pressure Turbine di dalam kondensor sehingga data yang dibutuhkan

dalam perhitungan tidak dapat diketahui maka yang dapat di hitung Performance-

nya .

B.  Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang tersebut, maka dirumuskanlah permasalahan

dalam Tugas Akhir ini untuk kemudian berdasarkan metodologi yang ada harus

dipecahkan. Adapun untuk rumusan permasalahannya adalah mencari efisiensi

 Low Pressure Heater(lph) unit 3 di PLTU sektor belawan mengalami kerusakan

serta mencari kerugian yang di timbulkan oleh low pressure heater(lph) tersebut.

C. Batasan Masalah

Batasan masalah untuk lebih memfokuskan penelitian Tugas Akhir ini,

adalah sebagai berikut :

1. 

Bagaimana perhitungan koefisien perpindahan panas di  Low Pressure

 Heater(lph) unit 3 di PLTU. 

8/19/2019 14-EN-TA-2014

12/14

8/19/2019 14-EN-TA-2014

13/14

4

1.  Dapat mengetahui aplikasi dari ilmu thermodinamika dan perpindahan

 panas.

2. Dapat mengetahui efektivitas Low Pressure Heater unit 3 di PLTU sektor

 belawan.

3.  Sebagai masukan bagi pembaca yang akan membahas masalah yang sama

dengan topik yang menjadi bahasan penulis.

G. Teknik Pengumpulan Data

Penulisan laporan dilaksanakan dengan menggunakan metode studi kasus :

• Metode Observasi

Metode pengumpulan data langsung mendatangi perusahaan serta

melihat secara langsung kegiatan dalam perusahaan tersebut dalam mencari

data-data yang diperlukan untuk perhitungannya.

• Metode Wawancara

Metode pengumpulan data dengan cara mengadakan tanya jawab

secara langsung dengan operator, teknisi ataupun supervisor serta bagian

yang terkait dalam proses produksi untuk memperoleh data yang diperlukan.

• Diskusi

Diskusi dilakukan dengan pembimbing, teman kerja praktek untuk

memperoleh pengetahuan tentang analisa yang dilakukan.

• Analisis Permasalahan

Analisis dilakukan dengan arahan pembimbing sehingga analisis dapat

diambil kesimpulan dan saran perbaikan yang sesuai dengan disiplin ilmu

teknik mesin.

• Metode Kepustakaan

Metode pengumpulan data dengan cara studi literatur, seperti

dokumen-dokumen dan manual book dari mesin yang digunakan dalam

 proses produksi. Dengan metode ini dapat Low Pressure Heater menunjang

data-data yang didapat melalui kedua metode di atas.

8/19/2019 14-EN-TA-2014

14/14

5

H.  Sistematika Penulisan Laporan

Untuk memudahkan penulisan laporan Tugas Akhir ini penulis membuat

sistematika penulisan sebagai berikut :

BAB I : PENDAHULUAN

Membahas tentang latar belakang masalah, perumusan masalah,

 batasan masalah, alasan pemilihan judul, tujuan tugas akhir, manfaat

tugas akhir, metodologi penulisan, dan sistematika penulisan laporan

tugas akhir.

BAB II : LANDASAN TEORI

Bab ini berisi tentang prinsip kerja turbin uap, dan dasar perhitungan

yang mendukung dalam pembuatan laporan tugas akhir.

BAB III : SPESIFIKASI ALAT PENUKAR KALOR

Membahas mengenai data-data yang terkait dalam perhitungan  Low

Pressure Heater Unit 3.

BAB IV : ANALISA DATA

Membahas mengenai perhitungan Low Pressure Heater Unit 3.

BAB V : PENUTUP

Membahas tentang kesimpulan dan saran-saran dari hasil tugas akhir.