PROSES PERPINDAHAN PANAS PADA DINDING ROTARY KILN (TANUR PUTAR)

TUGAS

PROSES PERPINDAHAN PANAS PADA DINDING ROTARY KILN

(TANUR PUTAR)

 

Disusun oleh :

Sutarto                   K2513065

Dosen Pembimbing :

Danar Susilo W., ST., M Eng.

Tugas ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah

Perpindahan Panas

Pendidikan Teknik Mesin

Jurusan Pendidikan Teknik dan Kejuruan

Fakultas Kegururan dan Ilmu Pendidikan

Universitas Sebelas Maret

Surakarta

2014

HALAMAN PENGESAHAN

Tugas ini diajukan dan disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah Perpindahan Panas di Prodi Pendidikan Teknik Mesin FKIP UNS

Ditetapkan pada :

Hari                                                     : ………………………........

Tanggal                                               : …………………………….

Mengetahui,

Dosen Pembimbing Mata Kuliah Teknologi Pembelajaran

Danar Susilo W., ST., M Eng.

HALAMAN PERSEMBAHAN

                                                                                                  

Kami sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah membantu dalam pelaksanaan dan penyusunan makalah ini, dan makalah ini kami persembahkan kepada :

1.      Dosen pembimbing mata kuliah Teknologi Perpindahan Panas, Bapak Danar Susilo W., ST., M Eng.

2.      Teman-teman Program Studi Pendidikan Teknik Mesin Universitas Sebelas Maret.

3.      Ayah dan ibu tercinta yang selalu memberikan doa dan motivasi.

4.      Pihak-pihak lain yang telah membantu yang tidak dapat penulis sebutkan satu per satu.

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum wr.wb

Pertama-tama mari kita panjatkan puji syukur kehadirat Allah SWT, atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga makalah Perpindahan Panas dengan judul Aplikasi Perpindahan Panas Pada Dinding Rotary Kiln (Tanur Putar) dapat terselesaikan. Tugas ini disusun berdasarkan pengumpulan dari berbagai sumber, sebagai referensi bagi kami untuk bahan pembelajaran yang dapat diterima pembaca dengan baik.

Selain itu penulis juga mengucapkan terimakasih kepada Danar Susilo W., ST., M Eng. selaku  dosen pembimbing mata kuliah Perpindahan panas. Penulis juga ucapkan  terimakasih kepada pihak-pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tugas  ini. Semoga tugas yang penulis buat  dapat bermanfaat bagi penulis pribadi maupun pihak yang membaca.

Penulis menyadari bahwa tugas ini sangat jauh dari sempurna, masih banyak kelemahan dan kekurangan. Setiap saran, kritik, dan komentar yang bersifat membangun dari pembaca sangat penulis harapkan untuk meningkatkan kualitas dan penyempurnaan tugas ini.

Wassalamu’alaikum wr.wb

Surakarta, Desember  2014

Penulis

DAFTAR ISI

HALAMAN PERSEMBAHAN................................................................. i

HALAMAN PENGESAHAN.................................................................... ii

KATAPENGANTAR.................................................................................   iii

DAFTAR ISI............................................................................................... iv

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

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

BAB II LANDASAN TEORI......................................................................3

A.    Dasar-dasar Perpindahan Panas........................................................3

B.     Perpindahan Panas Secara Konduksi............................................... 4

C.     Perpindahan Panas Secara Konveksi............................................... 5

D.    Perpindahan Panas Secara Radiasi................................................... 5

BAB III PEMBAHASAN...........................................................................  9

A.    Rotary Kiln (Tanur Putar)............................................................ 9

A.  Prinsip Operasi............................................................................  10

B.  Mekanisme Kerja........................................................................ 11

C.  Konstruksi................................................................................... 11

D.  Refractory Lining........................................................................ 11

E.   Support Tyres dan Rollers........................................................... 12

F.   Gear Drive................................................................................... 13

G.  Penukar Panas internal................................................................  14

H.  Efisiensi termal............................................................................ 14

B.     Dasar-dasar Perpindahan Panas Pada Pembakaran Klinker... 14

C.    Proses Pada kiln............................................................................. 15

D.    Jenis Kiln........................................................................................ 18

E.     Kinerja Kiln.................................................................................... 19

BAB IV PENUTUP.....................................................................................  22        DAFTAR PUSTAKA..................................................................................                  23

BAB I

PENDAHULUAN

A.      Latar Belakang

Dalam proses pembakaran di Rotary Kiln (Tanur Putar) terjadilah proses perpindahan panas secara alamiah baik secara konduksi, konveksi dan radiasi. Dalam perpindahan panas ini mambahas perpindahan panas secara konduksi, dimana panas yang terjadi antara didalam dan diluar kiln itu berbeda. Dalam hal ini membahas perpindahan yang terjadi dari dalam hingga ke luar kiln dengan suhu bagian dalam 1500°C yang dalam prosesnya melewati beberapa hambatan baik dari material yang di panaskan hingga dinding isolasi bata tahan api dan baja st 400 kemudian barulah kita bisa mengetahui panas akhir setelah melewati hambatan-hanbatan tadi menggunakan perhitungan perpindahan panas secara konduksi. Proses pembakaran yang terjadi pada tanur kiln ini disebabkan karena adanya perpaduan antara bahan bakar batubara dengan udara atau oksigen yang betekanan tinggi dimana batubara yang digunakan adalah batubara yang telah dihaluskan hingga berbentuk seperti tepung yang dapat menghasilkan semburan api hingga suhu 1500°C .

 Kiln memiliki dua lapisan yaitu lapisan luar dan lapisan dalam dimana pada lapisan luar dilapisi dengan baja st 400 sedangkan pada lapisan dalam menggunakan bata tahan api jenis CAST-15ES yang berfungsi sebagai isolasi untuk menahan panas yang terjadi pada saat proses pembakaran terjadi untuk menahan.

Panas yang dihasilkan didalam tungku kiln tidak serta merta berimbas keluar dikarena pada dinding kiln dilapisi oleh bata tahan api yang mampu menahan panas yang sangat tinggi hingga 1600 0C sehingga lingkungan yang disekitar kiln tidak terlalu panas pada saat kita berada disekitar area kiln.

Di dalam proses pembakaran pada kiln menggunakan bahan bakar Idustrial Diesel Oil (IDO) dan batubara yang menjadi bahan bakar utama dalam proses pembakaran dengan kapasitas 15,40 ton per-jam untuk membakar material yang ada didalam kiln, sedangkan untuk IDO digunakan sebagai bahan bakar pemantik awal pada saat kiln hendak dinyalakan setelah shut down. Pada dasarnya mengapa batu bara yang digunakan sebagai bahan bakarnya karena biaya prosuksi nya lebih murah sehingga dapat mengurangi cos dibandingkan menggunakan bahan bakar IDO.

BAB II

LANDASAN TEORI

A.  Dasar-dasar Perpindahan Panas

Perpindahan panas didefinisikan sebagai berpindahnya energi dari satu tempat ke tempat lainnya yang disebabkan perbedaan temperatur antara tempat-tempat tersebut. Bila dalam suatu sistem terdapat gradien temperatur atau bila dua sistem yang temperaturnya berbeda disinggungkan maka akan terjadi perpindahan energi yang disebut panas (heat). Energi ini tidak dapat diukur atau diamati secara langsung tetapi arah perpindahan dan pengaruhnya dapat diamati dan diukur.

Pada umumnya terdapat tiga proses perpindahan panas yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Ilmu perpindahan panas tidak hanya membahas bagaimana energi itu berpindah dari suatu bagian ke bagian lainnya tetapi juga meramalkan laju perpindahan energi pada suatu kondisi-kondisi tertentu. Ilmu perpindahan panas berbeda dari ilmu termodinamika. Dalam perpindahan panas membahas masalah laju perpindahan panas sedangkan pada termodinamika membahas sistem dalam keseimbangan. Termodinamika dapat digunakan untuk meramalkan energi yang diperlukan untuk mengubah sistem dari keadaan setimbang satu ke keadaansetimbang lainnya, tetapi tidak dapat meramalkan kecepatan perpindahan panas tersebut. Keadaan ini disebabkan pada waktu perpindahan panas itu berlangsung, sistem tidak berada dalam keadaan setimbang.

Perpindahan kalor merupakan fenomena alam yang seringkali kita dapatkan pada kehidupan sehari-hari. Saat menanak nasi, mandi dengan air hangat, minum kopi dan lain sebagainya. Sebelum lebih jauh membahas perpindahan panas, akan dibahas terlebih dahulu tantang beberapa istilah: Fluks kalor (heat fluks), q = didefinisikan sebagai besarnya laju perpindahan kalor persatuan luas bidang normal terhadap arah perpindahan kalor.

Konduktivitas thermal, k = merupakan konstanta kesetaraan, yang merupakan karakteristik thermal dari material atau benda.

B.  Konduksi

Merupakan perpindahan panas antara molekul-molekul yang saling berdekatan antar yang satu dengan yang lainnya dan tidak diikuti oleh perpindahan molekul-molekul tersebut secara fisik. Molekul-molekul benda yang panas bergetar lebih cepat dibandingkan molekul-molekul benda yang berada dalam keadaan dingin. Getaran-getaran yang cepat ini, tenaganya dilimpahkan kepada molekul di sekelilingnya sehingga menyebabkan getaran yang lebih cepat maka akan memberikan panas.

Jika pada suatu benda terdapat gradient temperatur, maka pada benda tersebut terjadi perpindahan energi dari bagian temperature tinggi kebagian temperature rendah. Besarnya fluks kalor yang berpindah berbanding lurus dengan gradient temperature pada benda tersebut.

Dengan memasukan konstanta kesetaran yang disebut sebagai konduktivitas thermal, didapat persamaan berikut yang disebut juga hokum fourier tentang konduksi kalor.

q = - kA  

Tanda minus (-) untuk menunjukan arah perpindahan kalor terjadi dari bagian

temperature tinggi kebagian temperature rendah.

Konduksi pada dinding datar:

Apabila pada suatu sistem terdapat lebih dari satu macam bahan, misalnya dinding berlapis-lapis (seperti ditunjukan pada gambar), maka aliran kalor dapat digambarkan sebagai berikut:

q = -   - ) =   - ) =   - )

C.  Konveksi

Perpindahan panas dari suatu zat ke zat yang lain disertai dengan gerakan partikel atau zat tersebut secara fisik.

D.  Perpindahan Panas Secara Radiasi

Perpindahan panas  tanpa melalui media (tanpa melalui molekul). Suatu energi dapat dihantarkan dari suatu tempat ke tempat lainnya (dari benda panas ke benda yang dingin) dengan pancaran gelombang elektromagnetik dimana tenaga elektromagnetik ini akan berubah menjadi panas jika terserap oleh benda yang lain.

                  

Gambar : Perpindahan Kalor pada Heat Exchanger  (Djunaidi, 2009)

Pada Dasarnya prinsip kerja dari alat penukar kalor yaitu memindahkan panas dari dua fluida padatemperatur berbeda di mana transfer panas dapat dilakukan secara langsung ataupun tidak langsung.

1. Secaara kontak langsung

Panas yang dipindahkan antara fluida panas dan dinginmelalui permukaan kontak langsung berarti tidak ada dinding antara kedua fluida.Transfer panas yang terjadi yaitu melalui interfase / penghubung antara kedua fluida.Contoh : aliran steam pada kontak langsung yaitu 2 zat cair yang immiscible (tidak dapat bercampur), gas-liquid, dan partikel padat-kombinasi fluida.

2. Secara kontak tak langsung

Perpindahan panas terjadi antara fluida panas dandingin melalui dinding pemisah. Dalam sistem ini, kedua fluida akan mengalir.

Seperti yang telah dikemukakan dalam  pendahuluan terdapat banyak sekali jenis-jeni salat penukar kalor.jMaka untuk mencegah timbulnya kesalah pahaman maka alat penukar kalor dikelompokan berdasarkan fungsinya:

1. Chiller, alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan fluida sampai pada temperatureyang rendah. Temperature fluida hasil pendinginan didalam chiller yang lebih rendah bila dibandingkan dengan fluida pendinginan yang dilakukan dengan pendingin air. Untuk chiller ini media pendingin biasanya digunakan amoniak atau Freon.
2. Kondensor,alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan uap atau campuran uap, sehingga berubah fasamenjadi cairan. Media pendingin yang dipakai biasanya air atau udara.Uap atau campuran uap akan melepaskan panas atent kepada pendingin, misalnya pada pembangkit listrik  tenaga  uap  yang  mempergunakan  condensing  turbin,  maka  uap bekas dari turbin akan dimasukkan kedalam kondensor, lalu diembunkan menjadi kondensat.            H  
3. Cooler, alat penukar kalor ini digunakan untuk mendinginkan cairan atau gas dengan mempergunakan air sebagai media pendingin. Disini tidak terjadi perubahan fasa, dengan perkembangan teknologi dewasa ini maka pendingin coler mempergunakan media pendingin berupa udara dengan bantuan fan (kipas).
4. Evaporator, alat penukar kalor ini digunakan untuk penguapan cairan menjadi uap. Dimana pada alat ini menjadi proses evaporasi(penguapan) suatu zat dari fasa cair menjadi uap. Yang dimanfaatkan alat ini adalah panas latent dan zat yang digunakan adalah air atau refrigerant cair.

5. Reboiler, alat penukar kalor ini berfungsi mendidihkan kembali(reboil) serta menguapkan sebagian cairan yang diproses. Adapun media pemanas yang sering digunakan adalah uap atau zat panas yang sedang diproses itu sendiri. Hal ini dapat dilihat pada penyulingan minyak, diperlihatkan sebuah reboiler dengan mempergunakan minyak(665 0F) sebagai media penguap, minyak tersebut akan keluar dari boiler dan mengalir didalamtube.

Gambar. 2.2. Thermosiphon Reboiler(Anonim, 2011)

f.       Heat Exchanger, alat penukar kalor ini bertujuan untuk memanfaatkan panas suatu aliran fluida yang lain. Maka akan terjadi dua fungsi sekaligus, yaitu:

·         Memanaskan fluida

·         Mendinginkan fluida yang panas

Suhu yang masuk dan keluar kedua jenis fluida diatur sesuai dengan kebutuhannya. Pada gambar diperlihatkan sebuah heat exchanger,

dimana fluida yang berada didalam tube adalah air, di sebelah luar dari tube fluida yang mengalir adalah kerosene yang semuanya berada didalam shell.

Gbr. 2.3. Konstruksi Heat Exchanger (Anonim, 2011)

BAB III

PEMBAHASAN

A.      Rotary Kiln (Tanur Putar)

Rotary kiln is a kind of commonly used calcining equipment in building materials, metallurgy, chemical industry and environmental protection industry. In addition to the calcinations of clay, limestone, slag, iron, aluminum, copper, zinc, iron ore, concentrate and intermediate materials, it also has thermal reaction, heat exchange, degradation and utilization of waste and other functions. It mainly consists of the body, a driving device, a supporting device, blocking wheel, kiln head sealing device, kiln tail sealing device and kiln hood.    

Rotary Kiln adalah sebuah perangkat pyroprocessing yang digunakan untuk menaikkan material sampai pada suhu tinggi (kalsinasi) dalam suatu proses berkelanjutan. Material yang biasanya diproduksi menggunakan rotary kiln meliputi: Semen, Kapur, Refraktori, Metakaolin, Titanium dioksida, Alumina, Vermiculite, Bijih besi .

Alat ini dilengkapi dengan preheater sebagai pemanas awal dan prekalsiner. Gerakan antara material dan gas panas hasil pembakaran batubara berlangsung secara counter current. Karena panas yang ditimbulkan batubara tinggi maka rotary kiln perlu dilapisi batu tahan api pada bagian dalamnya untuk mencegah agar baja tidak meleleh.

a)   Prinsip Operasi

Kiln adalah bejana silinder, diletakkan pada posisi horizontal dan sedikit miring, yang diputar perlahan pada porosnya. Material yang akan diolah dimasukkan ke bagian atas silinder. Karena kiln berputar, maka material secara bertahap bergerak menuju ujung bawah, dan tentunya akan mengalami sejumlah pengadukan dan pencampuran. Gas panas melewati sepanjang kiln, kadang-kadang dalam arah yang searah dengan material yang diproses (co-current), tetapi biasanya dalam arah yang berlawanan (counter-current). Gas panas dapat dihasilkan dalam tungku eksternal, atau dapat dihasilkan oleh api di dalam tungku. Api yang dihasilkan dari burner-pipe (atau firing pipe) berperan seperti Bunsen-burner yang besar. Bahan bakar untuk pembakaran ini bisa berasal dari gas, minyak atau batu bara bubuk, yang paling banyak dipakai adalah batu bara bubuk.

b.      Mekanisme Kerja :

Umpan kiln dari preheater akan masuk melalui inlet chamber. Tenaga gerak dari motor dan main gear menyebabkan kiln berputar. Perputaran pada kiln diatur oleh girth gear yang berfungsi sebagai pengaman dan mengurangi beban main gear. Karena pengaruh kemiringan dan gaya putar kiln, maka umpan kiln akan bergerak perlahan disepanjang kiln.

Dari arah yang berlawan gas panas hasil pembakaran batu bara dihembuskan oleh burner, sehingga terjadi kontak panas dan perpindahan panas antara umpan kiln dengan gas panas. Kontak panas tersebut akan mengakibatkan terjadinya reaksi kimia untuk membentuk komponen semen. Pembakaran akan terus berlangsung sampai terbentuk klinker dan akan keluar menuju clinker cooler. Selama proses pembakaran, material akan melewati 4 zone dalam kiln dengan range suhu yang berbeda-beda sehingga dalam kiln akan terjadi reaksi kimia pembentukan senyawa penyusun semen.

c.    Konstruksi

Komponen dasar dari rotary kiln adalah shell, lapisan tahan api (refractory lining), support tyres dan rollers, gigi drive (drive gear) dan penukar panas internal (internal heat exchanger).

c) Kiln Shell

Kiln shell Ini terbuat dari plat baja ringan yang di-rol, ketebalannya biasanya antara 15 dan 30 mm, dilas untuk membentuk sebuah silinder yang yang panjangnya bisa mencapai 230 m dengan diametre 6 m. Penempatannya

biasanya terletak pada posisi poros arah timur / barat karena untuk mencegah Eddy current .

Ukuran diameter dibatasi sampai pada diameter tertetu karena untuk mencegah kecenderungan shell yang akan berubah bentuk penampangnya menjadi oval yang disebabkan oleh berat kiln tersebut, hal ini ini merupakan konsekuensi kiln selama berputar. Untuk ukuran panjangnya tidak ditentukan berapa batasnya, tetapi akan menjadi sulit untuk mengatasi perubahan panjang/pemuaian akibat dari pemanasan dan pendinginan jika kiln terlalu panjang (biasanya sekitar 0,1 sampai 0,5% dari panjang), karena kiln berbentuk silinder.

d) Refractory Lining

Tujuan dari lapisan refraktori adalah untuk melindungi shell baja dari suhu tinggi di dalam kiln, dan untuk melindunginya dari sifat korosif dari material proses. Refractory Lining dapat terdiri dari batu bata tahan api atau beton cor tahan api. Refraktori dipilih berdasarkan suhu di dalam kiln dan sifat kimia dari bahan yang diproses. Dalam beberapa proses, misalnya semen, umur refraktori dapat bertahan lama dengan menjaga lapisan dari bahan yang diproses pada permukaan refraktori. Ketebalan lapisan umumnya dalam kisaran 80-300 mm. Tipikal refraktori akan mampu mempertahankan penurunan suhu 1000 °C atau lebih antara permukaan panas dengan permukaan dingin. Suhu shell perlu dipertahankan sekitar di bawah 350 °C untuk melindungi baja dari kerusakan, dan scanner inframerah digunakan untuk memberikan peringatan dini "hot-spot" apabila terjadi indikasi kegagalan pada refraktori.

e) Support Tyres dan Rollers

Ban, kadang-kadang disebut riding rings, biasanya terdiri dari baja cor tunggal annular (single annular steel casting), yang kemudian permukaannya dihaluskan. Perlu beberapa kecerdikan desain agar ban sesuai dan pas dengan shell, tetapi masih memungkinkan gerakan termal. Rol harus menopang kiln, dan memungkinkan untuk berotasi dengan meminimalisir gesekan sekecil

mungkin. Sebuah kiln yang dirancang bagus, ketika listrik terputus maka akan berayun seperti pendulum berkali-kali sebelum datang untuk berhenti. Pada umumnya kiln dengan dimensi 6 x 60 m, memiliki massa sekitar 1100 ton termasuk refraktori dan segala isinya, dan akan ditopang tiga ban dan set rol sepanjang kiln. Kiln yang panjang mungkin memiliki 8 set rol, sementara kiln yang pendek mungkin hanya memiliki dua. Kiln biasanya berotasi pada 0,5-2 rpm, tapi kadang-kadang juga sampai 5 rpm. Kiln pada pabrik semen modern biasanya berotasi pada 4 sampai 5 rpm. Bantalan (bearing) dari rol harus mampu menahan beban statis dan beban hidup yang terlibat, dan juga harus terlindungi dari panas kiln dan masuknya debu. Selain menahan rol, bearing juga harus mencegah kiln agar tidak tergelincir dari rol.

Gesekan antara ban dan rol, menyebabkan kecekungan, cembung atau kerucut pada kedua permukaan ban dan rol. 

Tyre & Roller (wikipedia)

f) Gear Drive

Kiln biasanya diputar dengan Single Girth Gear. Gigi tersebut dihubungkan melalui gear train menggunakan variable-speed electric motor. Gigi harus memiliki torsi awal yang tinggi untuk menggerakkan kiln dengan beban eksentrik yang besar. Sebuah kiln 6 x 60 m membutuhkan sekitar 800 kW untuk memutar pada  3 rpm. Kecepatan aliran material melalui kiln sebanding dengan kecepatan rotasi, sehingga diperlukan variable speed drive untuk mengontrol masalah ini.

Gear yang berwarna putih (kamera hp)

g) Penukar Panas internal

Pada kiln terjadi pertukaran panas yang mungkin oleh konduksi, konveksi dan radiasi. Dalam proses suhu rendah, pada bagian kiln yang lebih dingin karena dimensi kiln yang panjang sehingga pemanasan awal belum merata, maka kiln sering dilengkapi dengan penukar panas internal untuk mendorong pertukaran panas antara gas dan feed. Alat ini terdiri dari scoop atau lifter yang memancarkan feed melalui aliran gas, atau mungkin menyisipkan logam yang panas di bagian atas kiln, dan memberikan panas ke feed saat feed dimasukkan ketika kiln berputar. Penukar panas yang paling umum digunakan terdiri dari rantai menggantung menyerupai tirai dengan aliran gas.

h)   Efisiensi termal

Efisiensi termal dari rotary kiln sekitar 50-65%.

B.       Dasar-dasar Perpindahan Panas Pada Pembakaran Klinker

Perpindahan panas didefinisikan sebagai berpindahnya energi dari satu tempat ke tempat lainnya yang disebabkan perbedaan temperatur antara tempattempat tersebut. Bila dalam suatu sistem terdapat gradien temperatur atau bila dua sistem yang temperaturnya berbeda disinggungkan maka akan terjadi perpindahan energi yang disebut panas (heat). Energi ini tidak dapat diukur atau diamati secara langsung tetapi arah perpindahan dan pengaruhnya dapat diamati dan diukur. Pada umumnya terdapat tiga proses perpindahan

panas yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Ilmu perpindahan panas tidak hanya membahas bagaimana energi itu berpindah dari suatu bagian ke bagian lainnya tetapi juga meramalkan laju perpindahan energi pada suatu kondisi-kondisi tertentu. Ilmu perpindahan panas berbeda dari ilmu termodinamika. Dalam perpindahan panas membahas masalah laju perpindahan panas sedangkan pada termodinamika membahas sistem dalam keseimbangan. Termodinamika dapat digunakan untuk meramalkan energi yang diperlukan untuk mengubah sistem dari keadaan setimbang satu ke keadaan setimbang lainnya, tetapi tidak dapat meramalkan kecepatan perpindahan panas tersebut. Keadaan ini disebabkan pada waktu perpindahan panas itu berlangsung, sistem tidak berada dalam keadaan setimbang. Perpindahan kalor merupakan fenomena alam yang seringkali kita dapatkan pada kehidupan sehari-hari. Saat menanak nasi, mandi dengan air hangat, minum kopi dan lain sebagainya. Sebelum lebih jauh membahas perpindahan panas, akan dibahas terlebih dahulu tantang beberapa istilah:

Fluks kalor (heat fluks),

q = didefinisikan sebagai besarnya laju perpindahan kalor persatuan luas bidang normal terhadap arah perpindahan kalor. Konduktivitas thermal,

k = merupakan konstanta kesetaraan, yang merupakan karakteristik thermal dari material atau benda.

C.      Proses Pada Kiln

            Pada saat material telah masuk ke kiln, terdapat empat zona proses pemanasan diantaranya calsinasi zone diamana pada proses ini material yang baru masuk kedalam kiln, material tersebut terkalsinasi dikarenakan mendapatkan panas yang lebih tinggi dari pada di dalam SP berkisar antara 1100-1200  sehingga mengakibatkan perubahan bentuk pada material tersebut yang tadinya berupa serbuk-serbuk padat menjadi serbuk-serbuk yang mulai terlihat meleleh, kemudian ada lagi yang namanya transisi zone dimana pada proses ini bahan material mandapatkan pemanasan yang lebih tinggi berkisar antara 1200-1300  dimana pada proses ini material hampir

mendekati cair dan yang terakhir terdapat proses burning zone dimana pada prose ini material benar-benar mendapatkan pemanasan secara penuh dari kiln hingga material tersebut mencair dan panasnya mencapai 1400–1600  kemudian proses yang terakhir adalah proses cooling zone, pada proses ini material yang telah masuk ke cooler mendapatkan pendinginan secara cepat atau proses pendinginan yang dikagetkan karena pada cooler ini panas pada material harus lebih dingin dibandingkan didalam kiln dimaksudkan supaya klinker tersebut tidak lengket pada great plat dan panas pada cooler mencapai 150- 200 . Panas yang dihasilkan didalam tungku kiln tidak serta merta berimbas keluar di karena pada dinding kiln dilapisi oleh bata tahan api yang mampu menahanpanas yang sangat tinggi hingga 1600  sehingga lingkungan yang disekitar kiln tidak terlalu panas pada saat kita berada disekitar area kiln.

            Kiln memiliki tiga penyangga / support untuk dapat menahan berat kiln tersebut diantaranya ada di ujung sebelah kanan dan kiri dan juga

ditengah, ketiga penyangga ini sangat berperan penting untuk menahan tanur kiln agar tidak jatuh dan di salah satu suppor tersebut terdapat satu motor yang berfungsi untuk memutar kiln saat beropras

Di dalam proses pembakaran pada kiln menggunakan bahan bakar Idustrial Diesel Oil (IDO) dan batubara yang menjadi bahan bakar utama dalam proses pembakaran dengan kapasitas 15,40 ton per-jam untuk membakar material yang ada didalam kiln, sedangkan untuk IDO digunakan sebagai bahan bakar pemantik awal pada saat kiln hendak dinyalakan setelah shut down. Pada dasarnya mengapa batu bara yang digunakan sebagai bahan bakarnya karena biaya prosuksi nya lebih murah sehingga dapat mengurangi cos dibandingkan menggunakan bahan bakar IDO. Kemudian pada dinding kiln dilapisi oleh bata tahan api yang berfugsi untuk melindungi dinding kiln dari panas yang terbuat dari besi dimaksudkan agar tidak meleleh pada saat proses pembakaran berlangsung dimana untuk pemasangan bata tahan api kita menggunakan alat yang disebut DAT dimana alat ini berfungsi untuk

menekan bata agar dapat padat dan rapat satu sama lainnya, berikut gambar proses pemasangan bata tahan api pada dinding kiln.

            Material yang telah mengalami kalsinasi sebesar 80-90% masuk ke dalam rotary kiln secara perlahan-lahan untuk untuk dilakukan pembakaran sehingga menyempurnakan reaksi kalsinasi dan pembentukan clinker. Pembakaran material di dalam rotary kiln sampai mencapar temperatur 1450°C. Rotary kiln merupakan slinder bundar dengan diameter 4,4 m dengan panjang 68 m. diletakkan pada bidang horizontal dengan kemiringan 5 ° dan kecepatan putaran maksimum 3 rpm. Rotary kiln dilapisi dengan batu tahan api (fire brick) yang ketebalannya 0,2 m dan berfungsi untuk menjaga ketahanan film shell dan mengurangi kehilangan panas selama terjadinya pembakaran.

Batu tahan api ini terdiri dari berbagai jenis yang letaknya tergantung pada temperatur, kondisi kimia, dan sifat – sifat fisik bahan yang melalui dinding bagian dalam kiln. Secara garis besar, proses pembakaran di dalam kiln terdiri dari tiga derah zone, yaitu:

1.    Daerah kalsinasi (calsinacing zone 820 - 900°C)

Kalsinasi akan sempurna di dalam kiln dengan naiknya suhu sehingga dapat menguraikan CO₂.

2.    Daerah pembentukan clinker (Sintering Zone 900 - 1400°C)

Pada daerah ini terjadi pembentukan senyawa- senyawa: C₂S, C₃S, C₄AF dan C₃A.

3.    Daerah pendinginan (cooling zone 1400-110°C)

Daerah pendinginan terletak di ujung keluar material kiln. Di daerah ini material mengalami pendinginan karena bercampur dengan udara sekunder dari cooler yang masuk ke kiln.

Bahan bakar yang digunakan untuk proses pembakaran dalam kiln dan calciner (dual decarbonation Furnace (DDF)) adalah batu bara (coal) dan minyak solar (diesel oil). Minyak solar digunakan pada saat pembakaran awal dan untuk selanjutnya digunakan bahan bakar batu bara, bahan bakar batu

bara sebelum dimasukkan ke DDF dan kiln terlebih dahulu digiling di dalam coal mill.

Kebutuhan oksigen untuk pembakaran minyak dan batu bara ini berasal dari primary air fan dan cooling fan, batu bara di giling di dalam coal mill sampai pada kehalusan tertentu. Batu bara ini dikeringkan dengan udara panas sisa pembakaran dari kiln yang dialirkan pada preheater dengan temperatur 400°C. pada aliran udara panas terdapat aliran udara masuk dan aliran udara keluar serta aliran udara recycle. Hal ini bertujuan menjaga temperatur udara panas yang masuk ke coal mill.

D.      Jenis kiln

The Classification of Rotary Kiln:

1. According to the usage: it can be divided into magnesium metal rotary kiln, ceramsite sand rotary kiln, lime rotary kiln, etc.                      .
2. According to the processing materials: it can be divided into cement kiln (see the details below), metallurgy chemical kiln and lime kiln.

Fote Machinery can design and produce various types of rotary kiln, which has the ISO9001 quality certification to meet the needs of different customers. What's more, the rotary kiln price of our company is favorable among rotary kiln manufacturers.

Dalam istilah luas, ada dua jenis kiln, keduanya berbagi karakteristik dasar yang sama sebagai sebuah kotak terisolasi dengan suhu terkontrol dan suasana batin. Dalam menggunakan kiln intermiten, ware untuk ditembakkan dimuat ke kiln. Kiln tertutup, dan suhu internal meningkat sesuai dengan jadwal. Setelah proses pembakaran selesai, baik kiln dan ware yang didinginkan. Sebuah kiln terus menerus, kadang-kadang disebut kiln terowongan, adalah struktur yang panjang di mana hanya bagian tengah secara langsung dipanaskan. Dari pintu masuk dingin, ware secara perlahan

diangkut melalui kiln, dan suhunya meningkat terus saat mendekati bagian, tengah terpanas kiln. Dari sana, transportasi terus dan suhu berkurang sampai keluar kiln pada suhu kamar dekat. Sebuah kiln kontinyu adalah yang paling hemat energi, karena panas yang dilepaskan selama pendinginan didaur ulang untuk pra-panas ware masuk.

Jenis khusus dari kiln, yang umum dalam pembuatan peralatan makan dan ubin, adalah roller kiln-perapian, di mana gudang ditempatkan pada kelelawar dilakukan melalui kiln di rol. Perkembangan kiln dari parit tanah sederhana diisi dengan pot dan bahan bakar, pembakaran pot, dengan metode modern terjadi secara bertahap. Salah satu perbaikan adalah untuk membangun ruang tembak di sekitar pot dengan baffle dan lubang memicu, ini panas yang diizinkan untuk dilestarikan dan digunakan lebih efisien. Penggunaan tumpukan cerobong meningkatkan aliran udara atau menarik dari kiln, sehingga membakar bahan bakar lebih lengkap. Contoh-contoh awal dari kiln ditemukan di Inggris termasuk yang dibuat untuk pembuatan genteng selama pendudukan Romawi. Ini kiln dibangun ke sisi lereng, sehingga api bisa menyala di bagian bawah dan panas akan bangkit ke kiln.

Dengan munculnya era industri, kiln yang dirancang untuk memanfaatkan listrik dan bahan bakar lebih halus, termasuk gas alam dan propana. Sebagian besar, tembikar industri kiln sekarang menggunakan gas alam, karena umumnya bersih, efisien dan mudah untuk mengontrol. Kiln modern dapat dilengkapi dengan kontrol komputerisasi, memungkinkan untuk penyesuaian halus selama siklus pembakaran. Seorang pengguna dapat memilih untuk mengendalikan laju naik suhu atau jalan, terus atau rendam suhu pada suatu titik tertentu, atau mengontrol laju pendinginan. Kedua listrik dan pembakaran gas yang umum untuk produksi skala kecil di industri dan kerajinan, pekerjaan buatan tangan dan patung.

E.       Kinerja Kiln

Pada saat material telah masuk ke kiln, terdapat empat zona proses pemanasan diantaranya calsinasi zone diamana pada proses ini material yang

baru masuk kedalam kiln, material tersebut terkalsinasi dikarenakan mendapatkan panas yang lebih tinggi dari pada di dalam SP berkisar antara 1100-1200   sehingga mengakibatkan perubahan bentuk pada material tersebut yang tadinya berupa serbuk-serbuk padat menjadi serbuk-serbuk yang mulai terlihat meleleh, kemudian ada lagi yang namanya transisi zone dimana pada proses ini bahan material mandapatkan pemanasan yang lebih tinggi berkisar antara 1200-1300  dimana pada proses ini material hampir mendekati cair dan yang terakhir terdapat proses burning zone dimana pada prose ini material benar-benar mendapatkan pemanasan secara penuh dari kiln hingga material tersebut mencair dan panasnya mencapai 1400–1500  kemudian proses yang terakhir adalah proses cooling zone, pada proses ini material yang telah masuk ke cooler mendapatkan pendinginan secara cepat atau proses pendinginan yang dikagetkan karena cooler ini panas pada material harus lebih dingin dibandingkan didalam kiln dimaksudkan supaya klinker tersebut tidak lengket pada great plat dan panas pada cooler mencapai 150-200  .

Panas yang dihasilkan didalam tungku kiln tidak serta merta berimbas keluar di karena pada dinding kiln dilapisi oleh bata tahan api yang mampu menahan panas yang sangat tinggi hingga 1600   sehingga lingkungan yang disekitar kiln tidak terlalu panas pada saat kita berada disekitar area kiln.

Kiln memiliki tiga penyangga / support untuk dapat menahan berat kiln tersebut diantaranya ada di ujung sebelah kanan dan kiri dan juga ditengah, ketiga penyangga ini sangat berperan penting untuk menahan tanur kiln agar tidak jatuh dan di salah satu suppor tersebut terdapat satu motor yang berfungsi untuk memutar kiln saat beroprasi. Berikut spesifikasi dari kiln beserta gambarnya dapat dilihat dibawah ini:

Kiln

· Diameter               : 5,5 meter

· Panjang                 : 87 meter

Motor Penggerak

· Ukuran kiln drive : 1500 KW (2 x750 KW )

· Jumlah support     : 3

· Maximum speed   : 3,5 rpm

Di dalam proses pembakaran pada kiln menggunakan bahan bakar Idustrial Diesel Oil (IDO) dan batubara yang menjadi bahan bakar utama dalam proses  pembakaran dengan kapasitas 15,40 ton per-jam untuk membakar material yang ada didalam kiln, sedangkan untuk IDO digunakan sebagai bahan bakar pemantik awal pada saat kiln hendak dinyalakan setelah shut down. Pada dasarnya mengapa batu bara yang digunakan sebagai bahan bakarnya karena biaya prosuksi nya lebih murah sehingga dapat mengurangi cos dibandingkan menggunakan bahan bakar IDO. Kemudian pada dinding kiln dilapisi oleh bata tahan api yang berfugsi untuk melindungi dinding kiln dari panas yang terbuat dari besi dimaksudkan agar tidak meleleh pada saat proses pembakaran berlangsung dimana untuk pemasangan bata tahan api kita menggunakan alat yang disebut DAT dimana alat ini berfungsi untuk menekan bata agar dapat padat dan rapat satu sama lainnya, berikut gambar proses pemasangan bata tahan api pada dinding kiln:

BAB IV

PENUTUP

A.                     Kesimpulan

Dari hasil penulisan ini dapat disimpulkan sebagai berikut:

         i.      Pada saat proses perpindahan panas ini terjadi disebabkan karena adanya proses pemanasan yang dihasilkan dari panas yang bertekanan tinggi yang berasal dari dalam kiln yang kemudian panas tersebut mengalir dari temperatur yang tinggi ke temperatur yang lebih rendah dimana perpindahan panas ini dilakukan secara konduksi. Dari hasil perhitungan, ternyata panas dimasing-masing bahan isolasi adalah berbeda-beda karena dimasing-masing bahan memiliki daya hambat panas yang berbeda.

       ii.      Proses pembakaran yang terjadi didalam kiln itu terjadi karena adanya proses pembakaran dimana kiln menggunakan bahan bakar batubara sebagai bahan bakar utamanya dan oksigen yang disemburkan dengan tekanan tinggi sehingga dapat menghasilkan api yang besar yang kemudian menimbulkan panas hingga suhu 1400-1500

DAFTAR PUSTAKA

Djunaidi. 2009. “Pemeliharaan Tube-Side Penukar Kalor Rsg-Gas Jangka Pendek Dan Jangka Panjang”. Pusat Reaktor Serba Guna-BATAN. Kawasan Puspitek Serpong Tangerang : Banten

Duda, Walter H. 1984. “Cement Data Book”, International Process Engineering in the Cement Industry, 2nd Edition. Boverlag Gm Bh. Weis Baden anfBerum, Mc Donald and Evan. London

Eka, dkk. 2011. “Laporan Praktikum Heat Exchanger” (online). Ekstensi Teknik Kimia Universitas Indonesia: Depok. Tersedia di : WWW. Sribd. COM. (Diunduh Tanggal 7 Desember 2012)

Kumpulan Makalah Diskusi Kinerja Mechanical ( meintanance ) di PT.ITP, Tbk, 1999 diselenggarakan 19-20 Agustus 1999, digedung Institut Cement dan  beton Indonesia Dangsana, Bogor.