## PENENTUAN DISTRIBUSI SIFAT PADA FURNACE BOILER PEMBANGKIT LISTRIK TENAGA UAP LATI PT. INDO PUSAKA BERAU
Fardin Hasibuan 1 , Trijaya Widagdo 2
1 Program Studi Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Riau Kepulauan, Indonesia
2 Program Studi Teknik Elektro, Fakultas Teknik, STT YBS Internasional, Indonesia
Email : fardin.hasibuan123456@gmail.com 1) , trijayaw@gmail.com 2)

## ABSTRAK
Listrik sebagai salah satu kebutuhan rakyat yang harus tersedia oleh negara. Salah satu subsistem dalam memproduksi listrik adalah proses pembangkitan listrik. Listrik dapat dihasilkan dengan menggunakan Rencana Tenaga Uap, Hidro, Gas,  Panas  Bumi,  dan  lain-lain.    Pembangkit  Listrik  Tenaga  Uap  Lati  adalah  salah  satu  PLTU  berbahan  bakar batubara. PLTU Lati harus beroperasi secara konsisten dan efisien sehingga layanan listrik ke konsumen dapat disuplai setiap saat. Salah satu peralatan utama dalam pembangkit listrik adalah boiler dan salah satu komponen boiler adalah evaporator. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui distribusi properti pada boiler PLTU Lati. Penelitian ini  juga dalam  rangka  membantu pola operasional  yang paling  efisien.  Penentuan  distribusi  simulasi  ini  divalidasi oleh hasil pengukuran di lapangan sehingga diketahui tingkat akurasi model ini.  Penentuan distribusi ini menunjukkan penyimpangan antara hasil simulasi dengan pengukuran 3%. Pengoperasian dengan beban 75% lebih efisien daripada beban 50%.
Kata kunci : PLTU Batubara, Distribusi proprerties, CFD, Beban, Efisien

## ABSTRACT
Electricity as one the people’s need that must be available by the state. One of the subsystem in producing electrical is the process of the generation of electricity. Electricity can be generated by the use of Steam Power Plan, Hydro, Gas, Geothermal, etc.  Lati Steam Power plan is one of a  Coal fired Steam Power Plan. Lati Coal-Fired Power Plan should operate consistently and efficiently so that the electricity service into the consumers are able every time. One of the main equipment in a power plant is boiler and one of component boiler is evaporator. The aim of this tesis is finding out distribution of the properties on furnace boiler at Lati Coal-Fired Power Plan. This tesis is also in order to  help  the  most  efficient  operational  pattern.  The  determination  of  these  simulation  distribution  validated  by measurement result in the field so known the accuracy level of this model. Determination of these distributions show the deviations between the simulated results with measurement is 3%. The operation of loading to provide 75% more efficient than the load 50%.
Key words : Coal Fired Steam Power Plan, Distribution of proprerties, CFD, Load, Efficient

## 1. PENDAHULUAN
Pembangkit  Listrik  Tenaga  Uap  (PLTU) merupakan aplikasi teknologi yang sudah banyak dipakai untuk  sistem  pembangkit  listrik  di  Indonesia.  Sistem pembakaran  PLTU  Lati  menggunakan boiler  stoker untuk  pembakarannya,  dengan  bahan  bakar  batu  bara.
Kualitas  batu  bara,  diukur  mengacu  standard  ASTM[8], sebagai berikut: Nilai kalor gross : 4.800 kcal/kg Total Moistrure : 25,60 % Ash Content : 7 % Sulphur Content : 1 % Volatile Matter : 33,01 %
Juni 2023 E-ISSN 2599-0616 P ISSN 2614-5979
Fixed Carbon : 35,07 %
Proses  pembangkitan  listrik  dimulai  dari pembakaran batu bara. Batu bara dari tempat penimbunan ( stock  yard )  ditransportasikan  menggunakan belt conveyor dan  ditampung  di coal  bunker ,  dengan  gaya gravitasi batu bara yang berada di coal bunker masuk ke ruang bakar dengan menggunakan s toker , laju batu  bara yang masuk ke ruang bakar diatur dengan menggunakan pengaturan pada stoker tersebut.
Pengoperasian  boiler  yang  menggunakan  batu bara  sebagai  energi  primernya  perlu  dilakukan pengendalian  volume  batubara  tersebut,  pemakaian batubara  yang  belebihan  berdampak  kepada  turunnya efisiensi boiler dan naiknya harga pokok produksi listrik yang  dihasilkan.  Harga  batubara  yang  cenderung  naik setiap  tahun  dan  program  pemerintah  mengurangi  CO 2 menjadi  batasan  dalalm  pengoperasian  boiler.    Efisiensi menjadi  kata  kunci  dalam  penelitian  ini,  tercapainya efisiensi  boiler  maksimal  menjadi  target  pengoperasi boiler.  Efisiensi  yang  tinggi  akan  mengurangi  volume pemakaian  batu  bara  sehingga  dapat  mengurangi  harga pokok  produksi  listrik  yang  dihasilkan.  Saat  ini  belum tersedia  sebuah  tool  di  PLTU  Lati    untuk  dapat melakukan  simulasi  dalam  rangka  pencapaian  efisiensi maksimum  dalam  pengoperasiannya,  hal  ini  menajdi permasalahan dalam penelitian ini.
Tujuan penilitian sebagai berikut:
1. Mengetahui  distribusi  sifat  besar  kecepatan, tekanan dan temperatur yang terjadi pada dinding boiler berdasarkan pemodelan dan simulasi.
2. Membandingkan hasil pemodelan dengan kondisi di  lapangan  sehingga  didapat  keakuratan pemodelan tersebut.
3. Memberikan rekomendasi parameter operasi pada operator  (bagian  operasi)  untuk  mencapai efisiensi boiler maksimal.
Beberapa batasan yang diberlakukan pada penelitian ini adalah:
1. Pemodelan  dan  simulasi  dilakukan  dengan bantuan perangkat Computational fluid dynamic (CFD) Fluent 6.2.16 yang termasuk bersamanya program Gambit 2.2.30.
2. Dari  dua  aliran  fluida  yang  ada  pada  boiler,  air dan  gas  buang,  yang  dijadikan  komponen pemodelan.
3. Sumber  data  pemodelan  diambil  pada  kondisi pembebanan PLTU 75 %.

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Boiler  atau  ketel  uap  meruapakan  salah  satu komponen  pada  sistem  pembangkit  listrik  tenaga  uap, yang  berfungsi  memproduksi  uap  air.  Uap  air  ini selanjutnya  akan  digunakan  sebagai  fluida  penggerak turbin uap. Pada boiler terdapat bagian-bagian pemanas, yaitu: economizer , drum , furnace (ruang  bakar), super heater , reheater .  Pada  penelitian  ini  topik  kajian  yaitu pada  bagian furnace (ruang  bakar),  yang  berfungsi sebagai tempat mengubah air dari fase cair menjadi fase uap jenuh. Diketahui secara umum, ketel uap merupakan salah  satu  aplikasi  dari  alat  penukar  panas  ( heat exchanger ),  dikategorikan  sebagai  alat  penukar  panas dimana terjadi proses penguapan air.
Mekanisme perpindahan panas yang terjadi pada pipa-pipa  penukar  panas  adalah  gabungan  antara mekanisme  konveksi  paksa  aliran  di  dalam  pipa, konduksi melalui dinding pipa dan konveksi paksa aliran di  luar  berkas  pipa,  dengan  berjalannya  waktu,  pada permukaan-permukaan  pemanas  timbul  pengerakan, diakibatkan  adanya  pengotor  dalam  fluida  kerja  atau reaksi  antara  fluida  dengn  dinding  kerja.  Kerak  yang terjadi dapat meningkatkan nilai hambatan thermal antar fluida.  Efek  ini biasa  disebut  sebagai  faktor  pengerakan (fouling  factor) R f .  Besarnya  nilai  faktor  pengerakan  ini sangat  bergantung  pada  temperatur  operasi,  kecepatan fluida  kerja,  jenis  fluida  dan  jenis  material  pipa  yang dipakai.  Besarnya  faktor  pengerakan  pada  beberapa negara  maju  telah  distandardkan  sesuai  dengan  kualitas fluida  yang  ada.  Misalnya  untuk  air,  pada  beberapa negara  maju  terjadi  perbedaan  dalam  menentukan besarnya faktor pengerakan karena kualitas air yang ada di  masing-masing  negara  tersebut  berbeda  antara  satu dengan lainnya.
Sirip  sering  ditambahkan  pada  pipa  untuk memperbesar  luas  permukaan  perpindahan  panas. Penambahan luas ini akan mengurangi hambatan thermal perpindahan  panas  konveksi.  Adanya  efek  pengerakan dan pemakaian sirip maka perpindahan panas keseluruhan dapat dinyatakan sebagai berikut:
c c h h A U A U UA 1 1 1 = = h o h f h w c o c f c A R hA R A R hA ) ( ) ( 1 ) ( ) ( 1 , " , "     + + + + = (1)
dengan  indeks  h  dan  c,  menyatakan  bagian  fluida  yang memberikan panas (hot) dan fluida yang menerima panas (cold). Perhitungan nilai koefisien ini sangat bergantung pada  sisi  permukaan  yang  ditinjau,  sisi  fluida  yang memanaskan atau dipanaskan.
Besarnya hambatan konduksi pada dinding (Rw) diperoleh dengan mempergunakan persamaan berikut Untuk dinding datar
kA L R w = (2)
Untuk dinding melingkar
Lk r r R i o w  2 ) / ln( = (3)
Sedangkan nilai hambatan karea faktor pengerakan dapat dilihat pada tabel dibawah berikut:
Data faktor pengerakan untuk berbagai fluida
Tabel 1. Faktor pengerakan untuk berbagai fluida
Fluida
) / ( 2 " W K m R f Air  laut  dan  air  umpan  untuk boiler (<50 o C) 0,0001 Air  laut  dan  air  umpan  untuk boiler (>50 o C) 0,0002 Air sungai (<50 o C) 0,0002-0,0001 Bahan baker minyak 0,0009 Fluida refrigerasi 0,0002 Uap air 0,0001
Boiling  heat  transfer terjadi  ketika  temperatur permukaan  sebuh  benda  padat  secara  signifikan  lebih tinggi  dari  temperatur  saturasi  suatu  fluida  cair  yang kontak dengan benda padat tersebut. Perpindahan panas solid-liquid diwujudkan  dengan  transformasi  sejumlah fluida  cair  berubah  menjadi  uap,  dan  pembentukan gelembung  uap  air  yang  beda,  jets  dan  film.  Uap  dan lingkungan dari air yang dipanasi terbawa menjauh akibat efek pengapungan ( natural convection , atau pool boiling) atau  oleh  kombinasi  gaya  apung  dan  aliran  paksa  dari fluida  cair  yang  melintasi  benda  padat  panas  tersebut. Boiling  heat  transfer koefisien  dapat  dihitung  dengan menggunakan rumus
sat w w T T q h − = " (4)
Sejumlah riset telah dilaksanakan dan dipublikasikan  untuk  mengukur  dan  mengkorelasikan antra nucleate boiling dan heat transfer coefficient . Salah satu  yang  terkenal  diajukan  oleh  Rohsenow,  dengan formulanya sebagai berikut:
( ) 3 / 1 2 / 1 " 5 , Pr               − = − v g h q C C h T T l fg l w sf l l p fg sat w     (5)
Korelasi ini diaplikasikan untuk permukaan yang bersih dan  pendekatan secara  engineering  yang  tidak dipengaruhi oleh bentuk dan orientasi permukaan dimana
h adalah heat transfer koefisien
" w q adalah heat flux
w T adalah Temperatur permukaan benda padat
sat T adalah Temperatur jenuh fluida cair
fg h adalah enthalpi fluid-gas fluida cair
l p c , adalah  specific  heat  at  constant  pressure  fluida cair
sf C adalah konstanta

adalah surface tension g adalah gravitasi
 adalah massa jens fluida
Pr adalah bilangan Prandtl
Lapisan  oksida  internal  yang  terbentuk,  dapat menghambat  perpindahan panas  sepanjang  dinding pipa dan  menyebabkan  temperatur  metal  pipa  naik  terhadap kenaikan  tebal  pipa  sepanjang  operasi.  Gambar  1 memperlihatkan  ilustrasi  perbedaan  temperatur  pada dinding pipa dengan dan tanpa lapisan oksida.
T in T o ut T out T in
Juni 2023 E-ISSN 2599-0616 P ISSN 2614-5979
Gambar 1. Ilustrasi perbedaan temperatur pada dinding pipa dengan dan tanpa  lapisan oksida
Panas yang berada di luar dinding pipa sebesar q akan  ditransfer  ke  bagian  dalam  pipa  melalui  dinding pipa. Perpindahan panas yang terjadi menurut persamaan umum perpindahan panas secara konduksi pada pipa:
( )( ) i o i o T T r r kl q −  = / ln 2 (6)
Dimana: q = Panas K = Konduktivitas termal bahan T i = Temperatur dalam pipa
T o
= Temperatur luar pipa
r i = Jari-jari dalam pipa r o = Jari-jari luar pipa
Suku ( ) l k r r i o  2 / ln dari  persamaan  di  atas  disebut  Resistansi
Termal  ( R t ).Sehingga  persamaan  diatas  dapat  dituliskan
t i o R T T q − = maka  pada  dinding  pipa  tidak  terdapat lapisan oksida, temperatur dalam pipa sebesar T i
t o i qR T
T − = (7)
Gambar  dibawah  ini  menampilkan  temperatur  pada bagian  dinding  sebalah  dalam  (T i )  dan  pada  bagian dinding sebelah luar (T o )
Gambar 2 .  Penampang pipa tanpa lapisan oksida
Jika  pada  dinding  pipa  tersebut  terdapat  dua bagian,  yaitu:  dinding  pipa,  dan  lapisan  oksida.  Kedua bagian  tersebut  mempunyai,  konduktivitas  termal  dan ketebalan masing-masing. Resistansi Termal keseluruhan yang  terjadi  yaitu  resistansi  termal  dinding  pipa  dan resistansi termal oksida. ( ) ( ) l k r r l k r r R t 2 3 2 1 2 1 2 / ln 2 / ln  +  = (8)
Gambar  dibawah  ini  menampilkan  temperatur pada bagian dinding sebalah dalam (T i ) dan pada bagian dinding sebelah luar (T o ) dimana terdapat lapisan oksida.
Gambar 3 . Penampang pipa dengan lapisan oksida
Nilai resistansi termal ( R t ) pada perpindahan panas yang mempunyai lapisan oksida  ini lebih kecil dibandingkan tanpa  oksida  sehingga  nilai  T i pada  dinding  terdapat lapisan  oksida    lebih  besar  dibandingkan  tanpa  oksida. Temperatur yang terjadi pada dinding pipa yang terdapat lapisan oksida lebih besar dibandingkan tanpa oksida.
Sebagai pengantar dalam pemodelan ruang bakar boiler yang akan dilakukan, diberikan gambaran terlebih dahulu  tentang  pengoperasian  boiler  pada  pembangkit tersebut, dalam kasus ini yaitu boiler, pltu milik PT. Indo Pusaka  Berau.  Dalam  operasi  keseharian,  daya  yang dihasilakan pembangkit tidaklah konstan tiap waktunya. Faktor  kebutuhan  pasokan  listrik  menjadi  faktor utamanya  disamping  kondisi  yang  terjadi  pada  sistem pembangkit itu sendiri.
Fluida dingin Fluida panas r 1 r 2 r 3 K 2 K 1 Fluida dingin Fluida panas K 1 r i r o
Juni 2023 E-ISSN 2599-0616 P ISSN 2614-5979
Faktor  kebutuhan  listrik  menjadi  faktor    utama mengingat  listrik  yang  dibutuhkan  oleh  masyarakat berfluktuasi  sesuai  dengan  roda  perekenomian  dna kehidupan  masyrakat.  Tingkat  aktivitas  konsumen  yang berbeda intensitasnya tiap waktu menjadi dasar kebijakan utama pengoperasian pembangkit.
Pengoperasian  pembangkit  tidak  selalu  bekerja dengan  beban  atau  kapasitas  yang  konstan,  sebalikanya pembangkit  selalu  dalam  kondisi  operasi  yang berubah- ubah, perubahan ini disebabkan oleh:
• Beban  yang  dikonsumsi  konsumen  selalu berubah.
• Kondisi  komponen  sistem  pembangkit  tidak selalu berada dalam kondisi prima
• Lingkungan yang berubah setiap saat, yang dapat mengganggu jaringan listrik.
Grafik dibawah menunjukkan variasi beban pembangkit selama 24 jam.

## Gambar 4. Profil pembebanan selama 24 jam

## 3. METODE PENELITIAN
Metode penelitian ini dilakukaun secara kuantitatif yang dilaksanakan dalam beberapa tahap, yaitu:
1. Pelaksanaan Pemodelan sistem Melakukan pemodelan dan pendefinisian sistem menggunakan perangkat Gambit 2.2.30.
2. Pelaksanaan Simulasi Melakukan  simulasi  proses  untuk  mendapatkan sifat-sifat menggunakan perangkat fluent 6.2.16.
3. Analisa
Memberikan  interprestasi  dan  analisa  terhadap hasil yang diperoleh dari hasil simulasi.
4. Melakukan  pemodelan  ulang  dengan  mengubah kondisi operasi.
Pemodelan  ulang  dilakukan  dengan  mengubah  kondisi operasi  pada  pembebanan  50  %  kapasitas,  untuk mendapatkan sistem yang disimulasikan, terlebih dahulu dilakukan  tahapan  berupa  pemodelan  sistem  furnace boiler.

## 3.1 Prosedur Pemodelan
Pembuatan  model  untuk  menghasilkan  model sistem  yang  baik  merupakan  persoalan  yang  tidak sederhana.  Sebagai  data  masukan  untuk  prosedur pemodelan sistem ini antara lain berupa geometri dimensi fisik  dan  kondisi  operasi.  Spesifikasi  data  masukan  ini terbatas  sesuai  dengan  data  yang  dapat  dari  lapangan. Beberapa asumsi dapat digunakan terutama untuk fluida kerja  yang  mengalir.  Sifat  –  sifat  fisik  tergantung  pada jenis fluida yang bekerja dan temperatur kerjanya.
Komponen pertama yang dimodelkan adalah pipa air. lasan utamanya adalah karena secara ruang pipa air lebih sulit dibuat daripada casing. Adapun sebelum pemodelen dilakukan  harus  dideskripsikan  terlebih  dahulu  objek yang akan di gambar. Deskripsi pipa air yang di modelkan dapat dijabarkan secara berikut.
1 Model  pipa  untuk  tiap  bagian  dibuat  sesuai kondisi sebenarnya.
2 Dimensi  pipa  dibuat  berdasarkan  referensi  data yang ada.
3 Pemberian aspek lengkap hanya dilakukan pada satu  contoh  pipa  saja.  Satu  pipa  untuk  bagian depan, satu pipa untuk bagian samping dan  satu pipa untuk bagian belakang.
Batasan ini diberikan untuk memungkinkan dilakukannya  pemodelan.  Data  dimensi  pipa  air  seperti pada tabel dibawah ini
Tabel 2 . Data dimensi pipa air Dimensi Nilai (mm) Diameter pipa depan 60,3 Jarak antara pipa depan 110 Diameter  pipa  samping  (kanan  dan kiri) 60,3 Jarak antara pipa (kanan dan kiri) 140 Diameter pipa belakang 60,3 Jarak antara pipa belakang 80
Kurva pembebanan selama 24 jam 0,000 2,000 4,000 6,000 8,000 10,000 12,000 14,000 0:0 0:0 0 2:0 0:0 0 4:0 0:0 0 6:0 0:0 0 8:0 0:0 0 10 :00 :0 0 12 :00 :0 0 14 :00 :0 0 16 :00 :0 0 18 :00 :0 0 20 :00 :0 0 22 :00 :0 0 Jam D ay a (M W )
Juni 2023 E-ISSN 2599-0616
P ISSN 2614-5979
Tebal  pipa  (  depan,  samping  dan belakang) 3,2 Data jumlah pipa air  seperti pada tabel dibawah ini Tabel 3 . Data jumlah pipa air Berkas Pipa Jumlah Pipa(buah) Depan 39 Samping kanan 26 Samping kiri 26 Belakang 54 Pemodelan pipa dilakukan untuk setiap bagiannya  satu  buah  pipa  lengkap  dengan  kondisi lingkungannya. Satu pipa untuk bagian depan, satu pipa untuk  bagian  samping  dan  satu  pipa  untuk  bagian belakang, karenanya dalam proses pemodelan pipa dapat disusun tahapan-tahapan sebagai berikut:
• Pemodelan pipa tunggal dengan ruangan gas pembakaran
• Meshing object
• Pemberian kondisi
• Penyimpanan
Model pipa yang telah dibuat, kemudian di- mesh (dibagi menjadi kisi-kisi), hal ini salah satu yang penting dalam  pemodelan.  Kualitas mesh yang  baik  akan membantu  proses  simulasi  yang  akan  dilakukan.  Hasil mesh yang  baik  akan  memberikan  hasil  iterasi  yang sempurna.
Tabel 4. Aturan meshing model pipa Aturan Kondisi Default 1 Ukuran 0.1 Elemen Hex Wedge Jenis Cooper

## 3.2 Pemodelan Ruang Gas Hasil Pembakaran
Komponen selanjutnya yang dimodelkan adalah ruang  untuk  gas  hasil  pembakaran.  Ruangan  ini  terdiri dari  tiga  bagian,  yaitu  saluran  masuk,  ruang  penukar panas  dan  saluran  keluar.  Dalam  pemodelan  yang
dilakukan,  komponen  dimodelkan  secara  terintegrasi. Hasilnya  langsung  berupa  model  dari  ruang  untuk  gas pemanas yang digunakan oleh PLTU Lati.
Sebelum  dilakukan  langkah  pemodelan,  terlebih dahulu dilakukan deskripsi pemodelan yaitu:
1. Model  ruang  yang  dibuat  dalam  bentuk sederhana  tanpa  menyertakan  aksesorisnya,  hal ini  dilakukan  dengan  syarat  tujuan  pemodelan tetap terpenuhi.
2. Model  dibuat  berdasarkan  referensi  bentuk  dan dimensi yang di dapat.
Tabel 5. Aturan meshing ruang gas hasil pembakaran
Aturan Kondisi Default 1 Ukuran 0,1 Elemen Hex Wedge Jenis Cooper Tabel 6. Data komposisi unsur gas buang Unsur Volume (%) CO 2 3 N 2 73,3 O 2 14 Ar 0,9 H 2 O 7,8 Tabel 7. Data kondisi aliran gas buang Uraian Satuan Beban Operasi (5,1 MW) Temperatur  furnace  bagian depan bawah 0 C 1459 Temperatur  furnace  bagian samping bawah 0 C 978 Temperatur  furnace  bagian belakang bawah 0 C 486 Tekanan furnace bagian atas pa -12 Tekanan Lingkungan pa 10119
Pada  sistem  ini,  fluda  dingin  yang  dimaksud  adalah  air yang dipanaskan hingga menjadi uap jenuh hingga masuk ke drum boiler.
Juni 2023 E-ISSN 2599-0616 P ISSN 2614-5979
Tabel 8. Data kondisi air masuk Uraian Satuan Beban Operasi (5,3 MW) Temperatur air masuk pipa 0 C 94 Tekanan air masuk pipa MPa 5,6

## 3.3 Kondisi Sistem Model
Bagian  ini  merupakan  tahapan  terakhir  yang dilakukan  saat  memodelkan  komponen  pada  gambit, model fisik yang telah sesuai dibuat dan dibagi menjadi kisi-kisi  yang  perlu  diberi  kondisi  sistem  yang menyertainya.  Kondisi  tersebut  berupa  batasan  sistem dan materi yang mengisi sistem. Pemeberian kondisi ini harus cermat agar saat dijalankan pada perangkat simulasi nantinya  dapat  berelevansi  dengan  baik.  Batasan  sistem yang perlu untuk disertakan adalah bagian masukan dan keluaran, dinding yang melingkupi sistem dan merupakan batas antara sistem dengan lingkungan serta pendefinisian sisi-sisi yang menjadi pertemuan dari tiap- tiap  komponen.Pasca  pemberian  kondisi  sitem,  yang berarti  model  hasil  pekerjaan  telah  sempurna  dan  siap untuk  dijalankan  pada  fluent,  model  hasil  pekerjaan kemudian  disimpan  dan  dieksport  dengan  format  yang benar. Item-item pada pengerjaan bagian ini dapat dilihat pada tabel-tabel dibawah:
Tabel 9. Kondisi sistem model pipa
Item Pilihan Batas sistem Inlet,  Outlet,  Interface, Wall Materi sistem Fluid (Water) Format arsip Mesh Tabel 10. Kondisi sistem model ruang gas pembakaran Item Pilihan Batas sistem Inlet,  Outlet,  Interface, Wall Materi sistem Fluid (Air) Format arsip Mesh

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil  simulasi  kondisi  pembebanan  75  %  (5,3 MW)  yang  disimulasikan  pada  fluent  diperoleh  sebagai berikut

## 4.1    Sisi Gas Pembakaran
Gambar  4. Profil  distribusi  kecepatan,  tempertaur  dan tekanan pada sisi gas pembakaran

## 4.2   Pipa Penguap Bagian Tengah
Gambar  5. Profil  distribusi  kecepatan,  tempertaur  dan tekanan pada pipa penguap bagian tengah
4.3    Pipa Penguap Bagian Depan
Gambar  6. Profil  distribusi  kecepatan,  tempertaur  dan tekanan pada pipa penguap bagian depan

## 4.4  Analisa Hasil Fluent dan Pengukuran
Perbandingan hasil fluent terhadap pengukuran dilakukan pada tekanan dan tempertaur pada beban 75%.
Tabel 11. Perbandingan Tekanan
No Lokasi Metode Deviasi Fluent Penguk uran Fluent terhadap pengukura n 1 Ruang Bakar -11 Pa -10 Pa 1 Pa 2 Outlet pipa penguap bagian tengah 4,89 MPa 4,8 MPa 0,09 MPa (0,9 Bar) 3 Outlet pipa bagian belakang 4,84 MPa 4,8 MPa 0,04 MPa (0,9 Bar) Tabel 12 . Perbandingan temperatur No Lokasi Metode Deviasi Fluent  Penguk uran Fluent terhadap pengukuran 1 Ruang Bakar 667 0 C 680 0 C 13 0 C
2 Outlet pipa penguap bagian tengah 241 0 C 235 0 C 6 0 C 3 Outlet pipa bagian belakang 242 0 C 235 0 C 7 0 C
Setelah diperoleh bahwa perbedaan antar hasil simulasi di fluent dan hasil pengukuran tidak jauh beda (<5 %) maka dilakukan simulasi pada beban 50 % (3,5 MW) di fluent. Diperoleh  perbandingan  tekanan  dan  temperatur  untuk pembebanan 75 % dan pembebanan 50 % sebagai berikut.
Tabel 13 . Perbandingan tekanan No Lokasi Inlet Outlet 75 % 50 % 75 % 50 % 1 Ruang Bakar gas buang(Pa) -12 -14 -11 -17 2 Air pada pipa penguap bagian tengah (MPa) 6 4,6 4,89 4,2 3 Air pada pipa bagian belakang (MPa) 6 4,6 4,84 4,2
Tabel 14 . Perbandingan temperatur No  Lokasi Outlet 75 % 50 % 1 Ruang Bakar ( 0 C) 667 690 2 Gsas buang pada pipa penguap bagian tengah ( 0 C) 241 247 3 Gas buang pada pipa penguap bagian belakang ( 0 C) 242 257
Juni 2023 E-ISSN 2599-0616 P ISSN 2614-5979
Perbadingan nilai  tekanan  dan  tempertaur  pada  masing- masing area adalah sebagai berikut. 1. Ruang Bakar Terlihat  bahwa  tekanan  ruang  bakar  beban  50  % menjadi lebih negatif dibandingkan beban 75 %, hal ini dimungkinkan kemampuan  ID  Fan  ketika  beban  rendah masih  mampu  beroperasi  maksimal  sedangkan  ketika beban tinggi kemampuan ID Fan sudah kurang maksimal. 2. Outlet pipa penguap bagian tengah Pembebanan  75  %  tekanan  fluida  masuk  sebesar  6 MPa dan keluar sebesar 4,89 MPa dengan pressure drop sebesar 1,11 MPa. Sedangkan dengan pembebanan 50 % tekanan fluida masuk sebesar 4,6 MPa dan keluar sebesar 4,2 MPa dengan pressure drop sebesar 0,6 MPa. Sehingga pressure  drop  pembebanan  75  %  lebih  tinggi dibandingkan dengan pembeban 50 %. 3. Outlet pipa penguap bagian belakang Pembebanan 75 %  tekanan  fluida  masuk  sebesar  6 MPa dan keluar sebesar 4,84 MPa dengan pressure drop sebesar 1,16 MPa. Sedangkan dengan pembebanan 50 % tekanan fluida masuk sebesar 4,6 MPa dan keluar sebesar 4,2 MPa dengan pressure drop sebesar 0,6 MPa. Sehingga pressure  drop  pembebanan  75  %  lebih  tinggi dibandingkan dengan pembeban 50 %.
4. Temperatur
Temperatur ruang bakar beban 50 % lebih tinggi dibandingkan  beban  75  %  dan  temperatur  outlet  gas buang   untuk beban 50 % juga lebih tinggi dibandingkan beban  75  %  baik  untuk  pipa  penguap  bagian  tengah maupun  bagian  belakang.  Panas  yang  dihasilkan  pada ruang bakar tinggi dan gas buang yang dikeluarkan juga tinggi,  untuk  menghasilkan  temperatur  yang  tinggi  ini diperlukan bahan bakar yang lebih banyak, bahan bakar yang  menghasilkan  panas  ini  tidak  semuanya  dapat diserap  untuk  menghasilkan  steam,  dari  data  tersebut temperatur gas buang yang keluar dari area furnace untuk beban  50  %  lebih  tinggi  dari  beban  75  %,  sehingga efisiensi beban 50 % dibawah efisiensi beban 75 % hal  ini  menandakan  bahwa  transfer  perpindahan  panas pada beban 50 % kurang efisien dibandingkan beban 75 %,  panas  terbuang  untuk  beban  50%  lebih  besar dibandingkan beban 75 %.

## 5.KESIMPULAN DAN SARAN

## 5.1 Kesimpulan
Dari  Analisa  data-data  yang  ada  dapat  disimpulkan sebagai berikut:
1. Deviasi  nilai  tekanan  model  ruang  bakar  yang dibuat terhadap hasil pengukuran sebesar 1 Pa.
2. Deviasi nilai temperatur model ruang bakar yang dibuat terhadap hasil pengukuran sebesar 2 %.
3. Deviasi nilai tekanan model pipa penguap bagian tengah  yang  dibuat  terhadap  hasil  pengukuran sebesar 2 %.
4. Deviasi  nilai  temperatur  model  pipa  penguap bagian  tengah  yang  dibuat  terhadap  hasil pengukuran sebesar 3 %.
5. Deviasi nilai tekanan model pipa penguap bagian belakang yang dibuat terhadap hasil pengukuran sebesar 1 %.
6. Deviasi  nilai  temperatur  model  pipa  penguap bagian  belakang  yang  dibuat  terhadap  hasil pengukuran sebesar 3 %.
7. Perpindahan panas pada pembebanan 75 % lebih efisien dibandingkan pembebanan 50 %.
5.2 Saran
1. Pemodelan yang sudah dilakukan dapat dikembangkan untuk digunakan untuk pembangkit-pembangkit PLTU lain yang sejenis.
2. Modeling ini dapat digunakan untuk menentukan pola  operasi  yang  paling  efisien  dengan mengubah-ubah  inputan  simulasi,  dan  tetap memperhatikan supply dan demand listrik.

## DAFTAR PUSTAKA
[1]  Moran,  M.J.  and  Shapiro,  H.N.,  “ Fundamentals  of Engineering  Thermodynamics,  9 th edition ”,  John Willey & Sons, New York, 2018.
[2]  Dieter,  George  E.,  “Mechanical  Metallurgy”,  SI Metric Edition, McGraw-Hill, London 1988.
[3]  Hewitt,  G.F.,  Shires,G.L.  and  Bott,  T.R,.”  Process Heat Transfer, 1 st edition”, Begell House, New York, 2000.
Juni 2023 E-ISSN 2599-0616 P ISSN 2614-5979
[4]  Munson, Young and Okiishi, “Fundamentals of fluid Mechanics,  3 rd edition”,  John  Willey  &  Sons,  New York, 2000.
[5]  Design  Manual,  Volume  BD.  6,  Steam  Generator, Shandong Machinery, Shandong, China.
[6]   Manual Gambit. 2.2.
[7]   Manual Fluent 6.2.
[8]  PT. Indo Pusaka Berau , “Laporan Survey Batu Bara Bulan September 2022”, Berau, 2022.
[9]  PT.  Indo  Pusaka  Berau  ,  “Log  Sheet  Elektrik  & Generator September 2007”, Berau, 2022.
[10] Babcock  &  Wilcox,”Steam  It’s  Generation  and Use”, 42 nd edition, Ohio, 2015.
[11] Bejan Adrian,”Heat Transfer”, John Wliey & Sons, Inc., Singapore, 1993.
[12] Data-data operasi unit 1 PLTU PLTU Lati, PT. Indo Pusaka Berau, Berau, 2022.