STEAM

A.  DEFINISI STEAM

Steam atau air yang berbentuk gas merupakan media panas yang sangat penting karena memiliki kandungan panas yang sangat besar (panas kodensasi), dan merupakan bahan pemanas yang paling banyak digunakan dalam industri kimia.

Sebagian besar kandungan panas steam merupakan panas kondensasi, karena itu panas tersebut mutlak harus dimanfaatkan. Agar steam yang belum termanfaatkan tidak ada yang keluar dari sistem pemanas dan agar tidak terjadi pemampatan kondensat di dalam ruang pemanas, maka pada saluran keluar harus dipasang alat penyalur kondensat. Penyalur kondensat ini juga dapat mempertahankan tekanan uap dalam ruang pemanas agar tetap tinggi.

Pada pemanasan tidak langsung, panas yang dimanfaatkan hanya panas superheated steam dan panas kondensasi. Temperatur yang diinginkan dalam ruang pemanas dapat diatur dengan regulator tekanan. Melalui pentil, pemasukan steam-pun bisa diatur. Dengan mengumpulkan steam secara langsung ke dalam bahan yang akan dipanaskan, panas sensibel cairan akan termanfaatkan dengan lebih baik.

Air sangat menguntungkan jika digunakan sebagai media pemanas karena memiliki panas kondensasi yang besar sekali, tidak mudah terbakar, dan tidak beracun. Steam dapat mengakibatkan luka bakar yang parah terutama bila seluruh panas kondensasi dibebaskan di atas kulit. Oleh karena itu, saluran-saluran yang dialiri steam tidak boleh dimanipulasi sebelum saluran dibebaskan dari tekanan dan didinginkan.

Steam dibuat di pusat pembangkitan steam di dalam ketel uap/steam (ketel radiasi, ketel bakar, ketel listrik) dengan mengunakan bahan bakar batu bara, minyak pemanas, atau listrik. Steam ini dibuat dari air yang telah dihilangkan seluruh garam-garam dan gasnya (air umpan ketel). Di sini terbentuk steam pada temperatur yang sesuai dengan tekaan di dalam ketel. Steam yang terbentuk dipanaskan lebih lanjut oleh gas buang sehingga kehilangan panas pada saat transportasi ke tempat pemakaian tidak segera menyebabkan terjadinya kondensasi.

Setelah tekanan tinggi direduksi, misalnya di dalam turbin uap, dan air diinjeksikan ke dalam steam berkalor lebih, steam tersebut kemudian dialirkan ke konsumen melalui saluran-saluran yang terisolasi dengan baik. Di tempat pemakaian, yang dibutuhkan terutama ialah panas kondensasinya. Karena steam tidak dapat disimpan, maka kelebihan steam akan diubah menjadi air panas atau air hangat.

Alat pemanas yang mengunakan steam sebagai media pemanas mudah untuk diatur dengan baik. Pemanasan dapat dilakukan dengan mengalirkan steam langsung ke bahan proses yang akan dipanaskan. Temperatur pemanasan maksimal yang dapat dicapai pada peralatan yang menggunakan ventilasi adalah 100 ^oC. Cara ini hanya dapat digunakan bila air maupun penambahan volume tidak mengganggu sistem. Panggunaan steam dapat dilakukan secara tidak langsung, misalnya dalam alat penukar panas. Temperatur yang dapat dicapai secara teoritis sama dengan temperatur kondensasi steam.

B.  MACAM-MACAM STEAM

Steam dapat dibedakan menjadi tiga macam, yaitu:

1.      Saturated Steam, yaitu uap air yang terbentuk pada suhu didih dan tidak mengandung titik-titik air maupun gas asing.

2.      Wet Steam, yaitu campuran dari saturated steam dan titik-titik air yang terdistribusi merata. Steam ini terbentuk misalnya pada waktu air mendidih dengan sangat kuat atau karena kondensasi sebagian dari uap jenuh.

3.      Supaerheated Steam, yaitu uap yang dipanaskan melebihi temperatur didihnya. Pada tekanan yang sama steam ini memiliki kerapatan lebih rendah daripada saturated steam.

C.  SYARAT STEAM

Tekanan dan temperatur steam harus diketahui agar keadaan steam ini dapat diidentifikasi dengan baik. Untuk mengolah 1 kg air pada temperatur 0 ^oC menjadi steam diperlukan panas sebagai berikut:

·       Panas sensibel cairan, yaitu jumlah panas yang diperlukan untuk memanaskan air tersebut dari 0 ^oC ke temperatur didih.

·       Panas penguapan, yaitu jumlah panas yang diperlukan untuk menguapkan air tersebut pada temperatur didih tanpa terjadi keaikan temperatur.

·       Panas steam lanjut, yaitu panas yang diperlukan untuk pemanasan saturated steam sehingga terjadi superheated steam.

Jumlah panas keseluruhan yang dibutuhkan untuk mengubah air bertemperatur 0 ^oC menjadi steam disebut kandungan panas dari uap/steam (kkal/kg). Pada pemanfaatan steam sebagai media pemanas akan terjadi hal-hal sebagai berikut:

·       Pada waktu pendinginan, superheated steam akan melepaskan panasnya sampai menjadi saturated steam.

·       Jumlah panas yang dibebaskan ini relatif kecil (misalnya hanya 10 %) bila dibandingkan dengan jumlah panas kondensasi.

·       Pada waktu pedinginan, saturated steam akan segera terkondensasi. Seluruh panas kondensasi akan dibebaskan, yang besarnya sama dengan panas penguapan.

·       Pada waktu pendinginan kondensat, sebagian energi panas dibebaskan lagi (panas sensibel air). Penggunaan energi panas ini hampir selalu berlangsung dengan tidak sempurna dalam sistem pemanasan yang pertama. Panas yang tersisa sering dimanfaatkan lagi dalam alat penukar panas selanjutnya, misalnya untuk pemanasan awal bahan-bahan proses yang akan diumpankan.

Kualitas Steam harus tersedia pada titik penggunaan:

·      Dalam jumlah yang benar untuk menjamin bahwa aliran panas yang memadai tersedia untuk perpindahan panas

·      Pada suhu dan tekanan yang benar, atau akan mempengaruhi kinerja

·      Bebas dari udara dan gas yang dapat mengembun yang dapat menghambat perpindahan panas

·      Bersih, karena kerak (misal karat atau endapan karbonat) atau kotoran dapat meningkatkan laju erosi pada lengkungan pipa dan orifice kecil dari steam traps dan kran

·      Kering, dengan adanya tetesan air dalam steam akan menurunkan entalpi penguapan aktual, dan juga akan mengakibatkan pembentukan kerak pada dinding pipa dan permukaan perpindahan panas.

D.  PERALATAN STEAM

·      Berdasarkan fluida yang mengalir dalam pipa

1.    Ketel Pipa api (Fire tube boiler)

2.    Ketel pipa air ( water tube boiler )

    

·      Berdasarkan pemakaiannya

1.    Ketel stasioner ( stasionary boiler ) atau ketel tetap

2. ketel mobil ( mobile boiler ), ketel pindah / portable boiler

·      Berdasarkan letak dapur (furnace posisition )

1.Ketel dengan pembakaran di dalam (internally fired steam boiler )

2. Ketel dengan pembakaran di luar ( outernally fired steam boiler ) 

·      Berdasarkan jumlah lorong (boiler tube )

1.Ketel dengan lorong tunggal (single tube steam boiler ).

2. Ketel dengan lorong ganda ( multi tube steam boiler )

·      Berdasarkan pada porosnya tutup drum (shell)

1.Ketel tegak ( vertikal steam boiler ), seperti ketel cocharn, ketel clarkson dll

2.Ketel mendatar ( horizontal steam boiler ), seperti ketel cornish, lancashire, scotch dll.

·      Berdasarkan bentuk dan letak pipa

1.ketel dengan pipa lurus, bengok dan berllekak-lekuk ( stright, bent and sinous tubeler heating surface)

2. ketel dengan pipa miring datar dan miring tegak ( horizontal, inclined or vertical tubeler heating surface )

·      Berdasarkan peredaran air ketel ( water circulation )

1.Ketel dengan peredaran alam ( natural circulation steam boiler )

2.Ketel dengan peredaran paksa ( forced circulation steam boiler )

E.  PROSES STEAM

Untuk merubah air yang berbentuk phase cair ke steam (phase uap), energi panas ditambahkan untuk awalnya menaikan temperatur disebut sebagai “sensible heat” titik didih air pada tekanan atmosphere adalah 100 0C (212 oF) dan akan naik bila tekanan pada system dinaikan. Ketika perubahan air (liquid) menjadi steam (uap) mulai berjalan, temperaturnya tidak berubah lagi dengan penambahan panas. Fluida memperlihatkan hubungan antara tekanan dan temperature jenuh sewaktu perubahan dari air ke steam. Energi panas yang diberikan untuk merubah dari phasa cair ke uap dengan temperature tetap disebut “latent heat” dari penguapan. Steam yang sepenuhnya menguap tapi belum dipanaskan sampai pada tempareture diatas temperature jenuhnya disebut sebagai “dry saturated steam”. Steamyang belum sepenuhnya di uapkan disebut “wet steam”. Persent beratnya dari titik air (water droplet) didalam wet steam diketahui sebagai % moisture. Persen qualitas dari wet steam didapat dengan mengurangkan % moisture dari 100 % Jumlah total panas dalam sejumlah “dry saturated steam” termasuk sejumlah sensible heat diatas 0 oC (32 oC) dan “latent heat” penguapan. Umumnya bila tekanan “dry saturated steam” naik maka besarnya sensible heat juga naik dan besarnya latent heat turun.

DAFTAR PUSTAKA

Adang. 2011. http://rkpsb.files.wordpress.com/2010/09/steam-boiler.pdf diakses tanggal 09 april 2014

Anonim. 2013. http://dunia-engineer.blogspot.com/2013/steam.html diakses tanggal 10 april 2014

Anonim. 2013. http:// matabayangan.blogspot.com/2013/jenis-jenis-ketel-uap.html diakses tanggal 11 april 2014