Steam Trap Sizing

Bbrp artikel sblmnya telah dibahas bagaimana menentukan ukuran pipa di downstream steam trap. Artikel kali ini akan bercerita singkat mengenai sizing steam trap yg diambil dr websitenya spirax sarco. Sblm bicara lbh lanjut mengenai sizing steam trap, ada baiknya kita mengulas sedikit jenis2 steam trap yg ada, dan kemudian kita akan lihat steam trap yg spt apa yg akan kita sizing di artikel ini.

Ada3 jenis steam trap berdasarkan cara kerjanya, yaitu:

  1. Thermostatic steam trap, yg beroperasi krn adanya perbedaan temperature. Temperature utk saturated steam ditentukan oleh tekanannya. Di heat exchanger, ketika steam memberikan latent heat nya dan menjadi kondensat, temperature kondensat tsb jg sama dgn temperature jenuhnya. Jika ada heat loss, maka temperature kondensat akan turun, lbh rendah drpd temperature jenuhnya. Thermostatic steam trap akan melewatkan kondensat jika ia mendeteksi adanya penurunan temperature. Kondensat akan keluar sampe ketika steam menyentuh thermostatic steam trap. Pada saat ini, temperature steam trap akan naik ke temperature jenuhnya dan steam trap akan tertutup kembali.
  2. Mechanical steam trap, yg beroperasi krn adanya perubahan massa jenis. Steam trap jenis ini mendeteksi perbedaan massa jenis antara steam dan kondensat. Ball float dan inverted bucket adalah dua di antara steam trap jenis ini. Di steam trap jenis ball float, ball nya akan terangkat dgn keberadaan kondensat, kemudian valvenya terbuka dan melewatkan kondensat yg lbh besar massa jenisnya. Di steam trap jenis inverted bucket, inverted bucket ini akan naik ketika steam tiba di steam trap dan menutup valve.
  3. Thermodynamic steam trap, yg beroperasi krn perbedaan dinamika fluida. Steam trap jenis ini bekerja krn terbentuknya flash steam dr kondensat. Termasuk di dlm jenis ini adalah thermodynamic, disc, impulse, dan labyrinth steam trap. Fixed orifice steam trap jg bisa termasuk dlm jenis ini krn berupa lubang yg ukurannya telah ditentukan utk melewatkan sejumlah kondensat dgn kondisi tertentu. Cara kerja steam trap jenis thermodynamic ini didasarkan pada kenyataan bahwa kondensat akan menghasilkan flash steam.

Katakanlah kita punya HE design spt di bawah ini. Cell berwarna kuning adalah criteria design kita. Air ingin dipanaskan oleh steam 5 bara dr 10oC ke 60oC. Tipikal U kita berikan 2500 W/m2.oC dan kita hitung luas area yg diperlukan sekitar 1.1 m2.

Jika ternyata kita punya HE yg ukurannya 1.31 m2, maka kita bisa menghitung berapa ∆T, tekanan steam, dan laju alir steamnya. Contoh perhitungannya ada di bawah ini.

 Tekanan steam pada saat design load ini adalah 2.95 bara dgn steam temperature 133.1 oC. Jumlah steam yg diperlukan sekitar 522.6 kg/hr.

Setelah mengetahui kondisi steam pada saat design load, skrg kita perlu mencari kondisi steam pada saat minimum load. Minimum load disebabkan oleh naiknya inlet temperature air yg ingin kita panaskan dr 10oC ke 30oC, dgn laju alir yg sama. Dengan data ini kita bisa menghitung kondisi steam yg diperlukan. Contohnya spt di bawah.

Di minimum load ternyata kita memerlukan steam dgn temperature 103.9oC yg setara dgn tekanan 1.16 bara. Jumlahnya sebanyak 302.1 kg/hr.

Jika downstream steam trap itu menuju ke kondisi atmosferik, dan pressure losses bisa mendekati 0 (lihat catatan sblmnya ttg menentukan pressure loss downstream stream trap) maka bisa kita katakan bahwa kondisi end pressurenya adalah sekitar 1 bara. Maka, pada saat design load, steam trap mesti bisa melewatkan 522.6 kg/hr kondensat dgn ∆P 1.95 bar. Pada saat minimum load, steam trap tsb jg mesti bisa melewatkan 302.1 kg/hr kondensat dgn ∆P 0.16 bar. Inilah kondisi design steam trap kita.

Berdasarkan kurva kinerja (performance curve) dr data vendor ball float spt di bawah ini, steam trap jenis ball float DN25 FT14-4.5 bisa melewatkan sekitar 850 kg/hr kondensat pada ∆P 1.95 bar. Pada ∆P 0.16 bar, steam trap ini mampu melewatkan 360 kg/hr kondensat. Dengan membandingkan jumlah kondensat ini dgn jumlah yg kita inginkan, maka steam trap jenis ini dan ukuran spt ini bisa digunakan. Inilah cara mensizing steam trap.

Pertanyaan berikutnya, bagaimana jika minimum load bukan karena inlet temperature air yg lbh tinggi, ttp krn lajunya yg berkurang? Cara penyelesaiannya sama. Di bawah ini contoh perhitungannya.

Seperti terlihat di gbr bahwa ternyata temperature steam yg diperlukan utk minimum load yg sama (188.55 kW) adalah 96,1oC dan akan terkondensasi pada tekanan 0.85 bara. Dengan kata lain, kita justru membutuhkan steam dgn tekanan yg jauh lbh rendah, vakum dlm hal ini. Secara praktis, hal ini tidak bisa dicapai. Kita justru memerlukan heat exchanger yg lbh kecil lg, atau mungkin yg benar2 pas dgn keperluan kita.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: