page 1-14

## ANALISIS PERPINDAHAN PANAS PADA EKONOMISER DI PLTU PULANG PISAU
Syahrul Fajar Setiawan 1) , Aqli Mursadin 2)
1,2 Program Studi Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat Jl. Akhmad Yani Km.36 Banjarbaru, Kalimantan Selatan, 70714 E-mail: Syahrulsetiawan056@gmail.com

## Abstract
Economizer  is  a  tool  used  to  heat  feed  water  before  entering  boiler  by  utilizing heat  from  the  combustion  gas  in  the  boiler.  With  the  increasing  temperature  of boiler  filler  water,  it  is  also  expected  to  increase  boiler  efficiency.  In  this  study, data collection was carried out in the control room and the data that was taken, T c.i (the  temperature  of  the  incoming  water  economizer),  T c.o (the  exit  water temperature  of  the  economizer),  T h.i (flue  gas  temperature  before  entering economizer)  and  T h.o (flue  gas  temperature  exit  the  economizer).  High  heat transfer  coefficient  4260,492  Btu/h.ft 2 .°F  and  low  heat  transfer  coefficient 4251,243 Btu/h.ft 2 .°F. Highest the efficiency 87,43 % and the lowest 80,76 %.
Keywords: Economizer, Heat Transfer, Efficiency

## Abstrak
Ekonomiser  adalah  alat  yang  digunakan  untuk  memanaskan  air  umpan  sebelum memasuki  boiler  dengan  memanfaatkan  panas  dari  gas  pembakaran  di  boiler. Dengan  meningkatnya  suhu  air  pengisi  boiler,  juga  diharapkan  meningkatkan efisiensi  boiler.  Dalam  penelitian  ini,  pengumpulan  data  dilakukan  di  ruang kontrol  dan data  yang diambil,  yaitu  T c.i (suhu economizer air  yang masuk),  T c.o (suhu  air  keluar  dari  economizer),  T h.i (suhu  gas  buang  sebelum  memasuki economizer)  dan  T h.o (suhu  gas  asap  keluar  dari  economizer).  Koefisien perpindahan  panas  tertinggi  4260.492  Btu  /  h.ft 2 .  °  F  dan  koefisien  perpindahan panas terendah 4251.243 Btu / h.ft 2 . ° F. Efisiensi tertinggi 87,43% dan terendah 80,76%.
Kata kunci: Ekonomiser, Perpindahan Panas, Efisiensi

## PENDAHULUAN
Energi  yang  paling  dibutuhkan  manusia  untuk  menunjang  kehidupan  salah satunya  adalah  energi  listrik.  Manusia  membutuhkan  energi  listrik  untuk kepentingan rumah tangga, industri serta untuk menunjang sarana prasarana yang lainnya.  Kebutuhan  hidup  manusia  semakin  lama  semakin  meningkat, peningkatan  kebutuhan  manusia  juga  diikuti  dengan  kebutuhan  energi  yang  juga semakin  meningkat.  Energi  listrik  yang  besar  serta  penggunaannya  yang  terus menerus tidak dapat tersedia secara alami. Oleh sebab itu dibutuhkan pembangkit listrik yang handal (Supriyo 2015).
Pembangkit  Listrik  Tenaga  Uap  (PLTU)    merupakan    pembangkit  listrik dengan bahan bakar batubara yang memanfaatkan fluida kerja berupa uap ( steam ) untuk  menggerakkan  turbin  yang  bertindak  sebagai  penggerak  mula  yang
kemudian  turbin  akan  memutar rotor  generator untuk  menghasilkan  listrik. Dalam  proses  produksi  listrik,  banyak  terjadi  proses  konversi  energi.  Proses konversi  energi  sendiri  merupakan  proses  perubahan  energi  berdasarkan perubahan  bentuk  dan  sifatnya.  Berawal  dari  energi  kimia  yang  terdapat  pada barubara  yang  dikonversi  menjadi  energi  kalor  dalam  proses  pembakaran. Kemudian  dikonversi  lagi  menjadi  energi  kinetik  berupa  aliran  uap  ( steam ), selanjutnya  dikonversi  menjadi  energi  mekanik  melalui  putaran  turbin  dan  pada proses  akhirnya  energi  mekanik  tersebut  dikonversikan  menjadi  energi  listrik melalui generator (Supriyo 2015). PLTU Pulang Pisau memiliki kapasitas 2 × 60 MW, digunakan untuk mengalirkan listrik untuk wilayah Kalimantan Tengah. Ekonomiser merupakan  suatu  alat v pemindah w panas w berbentuk w tubular yang  fungsinya  untuk n memanaskan n air e umpan  boiler  sebelum  masuk  kedalam steam drum. Istilah v ekonomiser diambil e dari fungsinya alat tersebut, yaitu v untuk menghemat d ( to economize ) pemakaian bahan bakar dengan v memanfaatkan panas ( recovery )  gas v buang v sebelum v dibuang v ke n atmosfir  (Akbar    2009).  Gas  buang yang  temperaturnya  cukup  tinggi  tidak  dibuang  begitu  saja,  tetapi  digunakan untuk  memanaskan  air  sebelum  air  tersebut  dipanaskan  didalam  boiler.  Dengan dipanaskannya  air  di  ekonomiser  menyebabkan  temperatur  air  yang  masuk kedalam boiler sudah cukup tinggi, sehingga dapat mengurangi pemakaian bahan bakar.

## Pembangkit Listrik Tenaga Uap
Dalam PLTU, energi m primer m yang dikonversikan m menjadi  energi m listrik adalah  bahan m bakar.  Baban  bakar d yang  digunakan w dapat  berupa w batubara (padat), s minyak  (cair),  atau s gas.  Ada  kalanya s PLTU  menggunakan s kombinasi beberapa c macam bahan bakar (Muslim 2008).
Konversi s energi  tingkat  pertama  yang  berlangsung  dalam  PLTU  adalah konversi  energi  primer s menjadi  energi  panas  (kalor).  Hal  ini  dilakukan s dalam ruang  bakar n dari  ketel e uap  PLTU.  Energi  panas  ini  kemudian s dipindahkan  ke dalam e air yang ada e dalam pipa ketel untuk menghasilkan uap yang dikumpulkan dalam e drum dari ketel. Uap dari drum y ketel dialirkan ke turbin s uap. Dalam turbin uap, energi e uap dikonversikan menjadi s energi mekanis penggerak e generator, dan akhirnya e energi mekanik e dari turbin uap ini dikonversikan e menjadi energi listrik oleh e generator  (Muslim  2008).  Secara  umum  siklus  PLTU  dapat  dilihat  seperti Gambar 1.
Pertama  air  denim  yang  berada  pada hotwell menuju e condensate  pump untuk e dipompakan  menuju  ke  LP  Heater  ( Low  Pressure  Heater ),  didalam  LP Heater  ini  air  dipanaskan  tahap  pertama  dengan  memanfaatkan  uap  dari  ektraksi turbin.  Setelah  dari  LP  Heater  air  menuju Dearator, di  dearator  ini  air  akan melepaskan  ion-ioan  mineral  kemungkinan  masih  terkandung  dalam  air  yang tidak e diperlukan seperti e oksigen dan lain-lain. Selanjutnya air menuju boiler feed pump untuk dipompakan menuju keboiler, air yang dipompakan melalui boiler fee pump tersebut  menjadi  bertekanan  tinggi.  Sebelum  air  menuju  keboiler,  air tersebut  melewati  HP  Heater  ( High  Pressure  Heater )  terlebih  dahulu,  didalalam HP  Heater  ini  juga  dilakukan  pemanasan  air.  Setelah  melewati  HP  Heater  air tersebut juga melewati ekonomiser, di ekonomiser ini air juga dipanaskan dengan memanfaatkan  gas  buang  sisa  pembakaran  didalam  boiler.  Didalam  boiler  air dipanaskan  hingga  menjadi  uap.  Tetapi  uap  dari  pemanasan  diboiler  tersebut masih berupa uap jenuh, setelah welewati super heater barulah uap jenuh tersebut berubah  menjadi  uap  kering.  Uap  kering  inilah  yang  digunakan  untuk  memutar turbin.  Uap  yang  telah  selesai  digunakan  untuk  memutar  turbin  kemudian didinginkan  di  kondensor,  didalam  kondensor  ini  uap  mengalami  proses kondensasi  sehingga  uap  tersebut  berubah  menjadi  air  lagi  dan  masuk  kedalam hotwell.

## Siklus Rankine
Siklus  yang  dipakai  pada  PLTU  merupakan  siklus  rankine,  ciri-ciri  utama siklus  rankine  yaitu  fluida  yang  digunakan  berupa  air.  Siklus  rankine merupakan n siklus  ideal  untuk n pembangkit  tenaga  uap.  Pada  siklus  rankine sederhana terdapat 4 proses, dapat dilihat pada Gambar 2 dan Gambar 3.
Gambar 2. Siklus Rankine
Gambar 3. Siklus Rankine
1-2   Fluida  dalam  bentuk  air  dipompa  dari  tekanan  rendah  hingga  menjadi tekanan tinggi.
2-3  Fluida  air  tekanan  tinggi  masuk  ke  dalam  boiler,  kemudian  air  dipanaskan hingga menjadi uap.
3-4   Uap dari boiler digunakan untuk memutar turbin.
4-1   Setelah uap keluar dari turbin,  uap tersebut  masuk kedalam kondensor dan berubah menjadi cair kembali.

## Siklus Rankine Reheat Ideal
Dalam siklus rankine reheat ideal melakukakan 2 proses ekspansi , ekspansi yang pertama pada HPH ( High Pressure Turbin ) kemudian ekspansi  kedua pada LPH ( Low Pressure Turbin ). Proses siklus rankine reheat ideal dapat dilihat pada Gambar 4 dan Gambar 5.
Gambar 4. Siklus Rankine Reheat Ideal
Gambar 5. Siklus Rankine Reheat Ideal
1   – v 1’  Terjadi kenaikan n tekanan pada  air,  menggunakan condensate extraction pump .
1’  – v 2    Terdapat proses pemanasan c air pada low pressure heater .
2   – v 2’  Air dipompa dengan boiler feed pump sehingga tekanan naik. 2’ – v 3    Proses pemanasa n air pada high pressure heater dan ekonomiser. 3   – v 4    Terjadi proses y pemanasan air didalam y boiler hingga y menjadi uap.
4   – v 5    Pemanasan y uap sehingga akan y menjadi uap kering y pada superheater . 5   – v 6 Ekspansi uap v pada high pressure turbine .
6   – v 7   Uap  keluaran  dari high  pressure  turbine dipanaskan  kembali  didalam reheater .
7   – v 7’ Ekspans i uap v yang keluar y dari reheater di dalam intermediate pressure turbine . 7’  – v 8 Ekspans y uap di dalam low pressure turbine .
8 – v 1    Uap  didinginkan  didalam  kondensor  sehingga  berubah  kembali  menjadi air.

## Boiler
Boiler  adalah  bejana n tertutup  dimana n panas  pembakaran n dialirkan  ke  air sampai n terbentuk  air  panas n atau  steam.  Air  panas n atau  steam  pada n tekanan tertentu n kemudian  digunakan n untuk  mengalirkan n panas  ke  suatu n proses.    Air adalah  media n yang  berguna  dan n murah  untuk  mengalirkan n panas  ke  suatu proses.  Jika  air  dididihkan n sampai  menjadi n steam,  volumnya  akan n meningkat sekitar  1.600  kali,  menghasilkan n tenaga  yang  menyerupai n bubuk  mesiu e yang mudah e meledak (UNEP, 2006).
Boiler  terdiri  atas  beberapa  sistem:  sistem c air n umpan,  sistem c steam n dan sistem  bahan n bakar.  Sistem c air  umpan c menyediakan  air c untuk  boiler c secara otomatis c sesuai dengan c kebutuhan c steam. w Berbagai kran n disediakan w untuk keperluan  perawatan w dan  perbaikan. w Sistem  steam  untuk w mengumpulkan v dan mengontrol  produksi n steam  didalam v boiler.  Steam c dialirkan c melalui w sistem pemipaan v ketitik e pengguna.  Sistem v bahan c bakar  merupakan  semua c peralatan yang e digunakan c untuk  menyediakan v bahan v bakar w untuk v menghasilkan v panas yang w dibutuhkan (UNEP, 2006).
Gambar 6. Boiler
Ekonomiser Ekonomiser merupakan  alat  yang  digunakan  sebagai  pemanas  air  umpan ( feed  water )  sebelum  air  tersebut  menuju  boiler,  yang  memanfaatkan  panas  dari gas  buang  sisa  pembakaran  pada  boiler. v Dengan  meningkatnya v temperatur  air keluar v dari ekonomiser maka v temperatur v air pada v steam drum v juga akan t tinggi.
Penggunaan ekonomiser pada boiler ini diharapkan dapat menaikan efisiensi pada boiler.  Menurut  pelitian  yang  dilakukan  oleh  Murni  (2011),  yang  berjudul “Menaikkan Efisiensi Boiler Dengan Memanfaatkan Gas Buang Untuk Pemanas Ekonomiser ”. Boiler dengan menggunakan ekonomiser sebagai pemanas air dapat menaikan  efisiensi  boiler  tersebut.  Efisiensi  pada  boiler  ini  naik  sekitar  1,7  %. Bila  efisiensi  ini  dikalikan  dengan  pemakaian  bahan  bakar  rata-rata  dan  harga bahan  bakar  batu  bara,  dapat  menghemat  pemakaian  bahan  bakar  selama  satu bulan.
Gambar 7. Ekonomiser
Model Pipa Ekonomiser
Pada  pipa  ekonomiser  terdapat  beberapa  model  yang  dapat  dilihat  pada Gambar 8.
Gambar 8. Model pipa pada ekonomiser

## Kontruksi Ekonomiser
Dapat dilihat pada Gambar 9 merupakan kontruksi pada ekonomiser.
Gambar 9. Kontruksi ekonomiser
Perpindahan Panas ( Heat Transfer) Heat  transfer atau  perpindahan v panas  merupakan v ilmu yang f mempelajari tentang  cara e menghasilkan  panas, v menggunakan  panas v dan  mengubah v panas pada e suatu e sistem.
Menurut  (Buchori,  2004)  perpindahan  panas  terjadi  menurut  3  mekanisme yaitu:
1. Perpindahan panas konduksi
Perpindahan  panas  konduksi  merupakan  proses  perpindahan  panas  yang temperaturnya  mengalir  dari  tempat  yang  temperatur  tinggi  ke  temperatur  yang lebih rendah, tetapi media untuk perpindahan panasnya tetap.
Gambar 10.   Perpindahan Panas Konduksi Pada Bahan Dengan Panjang Yang Berbeda
2. Perpindahan panas konveksi
Perpindahan f panas  konveksi f adalah  perpindahan f panas  di  mana  cair  atau gas yang mengalir dari temperatur tinggi ke temperatur yang rendah. Perpindahan panas  konveksi  ini  terjadi  antara  permukaan  padat  dengan  fluida  yang  mengalir disekitarnya. Perpindahan panas secara konveksi terjadi melalui 2 cara, yaitu.
a. Konveksi bebas
Perpindahan  panas  secara  konveksi  bebas  disebabkan  oleh  beda  suhu  dan beda rapat saja dan tidak ada tenaga dari luar yang mendorongnya.
b. Konveksi paksa
Perpindahan  panas  secara  konveksi  paksa  yaitu  ketika  perpindahan f panas yang f aliran gas f atau f cairannya disebabnkan adanya f tenaga dari f luar.
Gambar 11. Ruangan dengan Sumber Panas pada Salah Satu Sudutnya
3. Perpindahan panas radiasi
Perpindahan v panas  radiasi w merupakan  perpindahan v panas  yang v terjadi karena v pancaran  sinar  radiasi w gelombang w elektromagnetik. Jadi  perpindahan panas v radiasi  tidak v memerlukan  media, v sehingga  perpindahan v panas  bisa v saja berlangsung e dalam ruangan e hampa udara.

## Analisis Perpindahan Panas
Menentukan bilangan Reynold Bilangan reynold dapat dicari dengan menggunakan rumus dibawah ini.
Menentukan bilangan prandtl
Bilangan prandtl dapat  dicari  menggunakan  aplikasi steam  tab atau  dengan rumus e rumus e seperti e dibawah e ini.
Di mana:
= viskositas kinematik (m 2 /s)
Cp= kalor spesifik fluida (kJ/kg.°K) K  = konduktivitas termal (W/m.°K)
Menentukan bilangan nusselt
Bilangan nusselt dapat dicari dengan menggunakan rumus dibawah ini.
Menentukan koefisien perpindahan panas Koefisien  perpindahan  panas  dapat  dicari  dengan  menggunakan  rumus  dibawah ini.
Menentukan Log Mean Temperture Difference (LMTD) Log  Mean  Temperature  Difference dapat  dicari  dengan  menggunakan  rumus dibawah ini.
Faktor koreksi untuk LMTD
Dari grafik faktor koreksi antara hubungan R dan P akan didapatkan nilai Fr.

## Δt  = LMTD × Fr

## Gambar 12. Grafik faktor koreksi untuk LMTD
Menentukan Efisiensi pada Ekonomiser
Efisiensi pada ekonomiser dapat dicari dengan menggunakan rumus dibawah ini.

## METODE PENELITIAN
1. Metodologi Pengumpulan Data Pengumpulan  data  data  didapatkan  di  komputer  kontrol  PLTU  yang tempatnya  di  CCR  dan  data  yang  diperoleh  yaitu,  T c.i =  temperatur  air  masuk ekonomiser , T c.o = temperatur air keluar ekonomiser , T h.i = temperatur gas buang masuk ekonomiser dan T h.o = temperatur gas buang keluar ekonomiser.

## 2. Metodologi Pengolahan Data
Metode  pengolahan  data  dalam  penelitian  ini  yaitu,  data  yang  didapat kemudian dihitung secara manual dengan mengunakan rumus-rumus.

## 3. Digram Alir Penelitian
Diagram alir penelitian dapat dilihat pada Gambar 13.
Gambar 13. Diagram Alir Penelitian

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan  perhitungan  yang  dilakukan  sesuai  dengan  metodologi penelitian, maka didapatkan hasil sebagai berikut:

## Temperatur Ekonomiser
Tabel 1. Data temperatur air dan gas buang

## Koefisien Perpindahan Panas Ekonomiser
Gambar 14. Grafik Koefisien Perpindahan Panas Pada Ekonomiser
Dapat  dilihat pada Gambar  14,  perpindahan panas tertinggi  yaitu 4260,492 Btu/h.ft 2 .°F.  Sedangkan  nilai  perpindahan  panas  terendah  yaitu  4251,243
4246 4248 4250 4252 4254 4256 4258 4260 4262 K o e fi si e n p e rp in d ah an p an as B tu /h .f t 2 .° F waktu
Btu/h.ft 2 .°F.  Faktor  yang  mempengaruhi  tinggi  dan  rendahnya  koefisien perpindahan  panas  pada ekonomiser adalah  fluidanya  itu  sendiri.  Semakin  besar nilai  temperatur  rata-rata  fluida  maka  koefisien  perpindahan  panasnya  akan semakin  besar.  Sedangkan  jika  temperatur  rata-rata  fulidanya  rendah  maka  nilai koefisiean perpindahan panasnya juga akan rendah.

## Efisiensi Ekonomiser
Gambar 15. Grafik Efisiensi Ekonomiser
Dapat dilihat pada Gambar 15 , efisiensi tertinggi ekonomiser yaitu 87,43% dan efisiensi terendah pada ekonomiser yaitu 80,76%. Faktor yang mempengaruhi tinggi dan rendahnya efisiensi pada ekonomiser adalah selisih temperatur flue gas masuk  (T h.i )  dan  temperatur feed  water masuk  (T c.i ).  Jika  selisih  nilainya  besar efisiensinya akan kecil dan jika selisih nilainya kecil efisiensinya besar.

## KESIMPULAN
Dari penelitian yang dilakukan dapat diperoleh kesimpulan sebagai berikut:
1. Pada  perhitungan  koefisien  perpindahan  panas  pada ekonomiser, nilai koefisien  perpindahan  panas  tertinggi  yaitu  4260,492  Btu/h.ft 2 .°F. Sedangkan nilai perpindahan panas terendah yaitu 4251,243 Btu/h.ft 2 .°F.
2. Hasil  perhitungan  pada  efisiensi ekonomiser ,  efisiensi  tertinggi  yaitu 87,43% dan efisiensi terendah yaitu 80,76%.
76 78 80 82 84 86 88 Ef isi en si % waktu

## REFERENSI
Akbar,Sjahid.M,  Suryadi,Fredi  dan  Prastyo,dwi.D.  2009.  Kinerja  Economizer Pada Boiler.
Murni.  2011.  Menaikkan  Efisiensi  Boiler  Dengan  Memanfaatkan  Gas  Buang Untuk Pemanas Ekonomiser .
Luqman Buchori. 2004. Buku Ajar Perpindahan Panas 1. Semarang.
Sunarwo  dan  Supriyo.  2015.  Analisa  Heat  Rate  Pada  Turbin  Uap  Berdasarkan Performance Test Pltu Tanjung Jati B Unit 3.
Supari  Muslim,  Joko  dan  Puput  Wanarti  R.  2008.  Teknik  Pembangkit  Tenaga Listrik.
UNEP. 2006. Energy Efficiency Guide For Industry In Asia.