Ketel uap dapat diklasifikasikan berdasar:

[1] Jenisnya:

  • Ketel tangki (sudah tidak digunakan)
  • Ketel pipa api (sudah sangat jarang digunakan)
  • Ketel pipa air

[2] Bahan bakar yang digunakan:

  • padat
  • cair
  • gas

[3] Kegunaan:

  • Di darat (stasioner)
  • Di laut atau transportasi (locomobile)

[4] Tekanan Kerja

  • Rendah (≤ 5 ata)
  • Menengah (medium) (5 - 40 ata)
  • Tinggi (40 - 80 ata)
  • Ekstra tinggi (superkritis)

[5] Produksi Uap

  • Kecil (≤ 250 kg/jam)
  • Menengah (250 - 5000 kg/jam)
  • Besar (>5000 kg/jam)

Ketel Pipa Api

Perkembangan Awal

Pada awal perkembangan pembangkit uap modern, ketel pipa air dikembangkan oleh George Babcock dan Stephen Wilcok pada tahun 1869. Sejak awal abad 20, dengan berkembangnya turbin yang memerlukan uap tekanan dan aliran tinggi, pengembangan ketel uap pipa air secara komersial menjadi semakin pesat.

Dengan tekanan dan kapasitas uap yang lebih besar, ketel pipa api memerlukan diameter selongsong (shell) yang besar. Dengan diameter yang besar ini, selongsong harus beroperasi di bawah tekanan dan temperatur yang sangat tinggi sehingga harus sangat tebal, yang oleh karenanya menjadi sangat mahal.

Ketel pipa api meletakkan tekanan dalam pipa-pipa dan diameter drum yang relatif kecil tidak mampu menahan tekanan yang sangat tinggi seperti pada pembangkit uap modern. Secara umum ketel pipa air, dalam awal perkembangannya, tampak seperti ketel pipa api, kecuali bahwa uap dan air tekanan tinggi terletak di dalam pipa-pipa dan gas pembakaran terletak di luar.

Ketel pipa air telah berkembang melalui beberapa tahap. Yang pertama adalah ketel pipa lurus, dimana di dalamnya pipa-pipa lurus dengan diameter luar 3 sampai 4 in miring sekitar 15°  dan tersususn staggered dengan spasi 7 sampai 8 in, dihubungkan dengan dua header. Satu header sebagai downcomer dan downtake, yang menyuplai air hampir jenuh ke pipa. Air diuapkan dalam pipa. Header yang lain adalah riser yang menyebabkan sirkulasi alami dalam arah putaran jarum jam. Yang kedua adalah ketel pipa bengkok, yang menggunakan pipa bengkok antara beberapa drum dan header. Pipa-pipa itu dibengkokkan sedemikian sehingga memasuki dan meninggalkan drum secara radial. Jumlah drum biasanya bervariasi dari dua hingga empat. Sekat pembelok dipasang untuk memungkinkan gas panas mengalir melintang pipa-pipa di atas. Salah satu contoh dari ketel pipa air adalah ketel  stirling empat drum yang ditemukan pada awal 1890-an dan mengalami sedikit perubahan setelah itu.

Karakteristik Ketel Uap

Karakteristik ketel uap ditentukan oleh tekanan kerja (N/m², bar, kgf/cm²), pemakaian bahan bakar tiap meter persegi rangka bakar (kg/m² - luas rangka bakar), produksi uap tiap meter persegi luas pemanas (kg/m² - luas pemanas), produksi uap tiap jam (kg uap/ jam).

Efisiensi Ketel

Efisiensi ketel dinyatakan sebagai:

η = kalor yang berguna untuk penguapan / kalor yang diberikan pada ketel

η = B h' - h / (G x LHV)

di mana:

B : produksi uap tiap jam  (kg/jam)

h' : entalpi uap (kkal/kg)

h : entalpi air (kkal/kg)

G : berat bahan bakar/jam (kg/jam)

LHV : nilai kalor bawah bahan bakar (kkal/kg)

Ketel uap jenis pipa air yang besar dengan evaporator yang dapat bekerja dengan baik dapat beroperasi dengan efisiensi setinggi 91 persen. Ketel-ketel yang didapati di pembangkit tenaga untuk industri, dengan memakai uap dengan tekanan sampai sekitar 250 psi. Kebanyakan pembangkit uap ukuran kecil dirancang untuk efisiensi dalam rentang 75 - 80 persen, dan dapat dicapai bila ketel tersebut baru diinstal dan dalam kondisi baik.

Kapasitas Ketel

Kapasitas ketel biasanya

dinyatakan dalam kilo-btu/jam. Formulasinya adalah:

B = ms h' - h/ 1000   (kBtu/jam)

dimana:

B : kapasitas ketel (kilo - btu/jam)

ms : produksi uap (lb/jam)

h' : entalpi uap (btu/lb)

h : entalpi air masuk ketel (btu/lb)

Ref: Mesin Konversi Energi - Astu Pudjanarsa & Djati Nursuhud