5.24 Waste Heat Boiler E-301
Fungsi : Mendinginkan aliran keluar dari R-301 sampai dengan sebelum masuk ke High Temperatur Shift R-401
Jenis : 2 - 4 Shell and Tube Heat Exchanger
Jumlah : 1 unit
Gambar LC.6 Cooler tipe 2 - 4 Shell and Tube Heat Exchanger Asumsi instalasi shell dan tube dari tabel 9 dan 10, hal.841-843 Kern,1950
Shell :
Diameter dalam ID : 13,250 in =
0,337 m Baffle space B
: 5,30 in = 0,135 m 0,4 × ID Passes n
: 2
Tube :
Diameter dalam ID : 0,652 in = 16,561 mm
Diameter luar OD : ¾ in
= 19,050 mm
Universitas Sumatera Utara
BWG : 18
Pitch triangular : 1516 in
Passes : 4
Panjang : 6,90 ft = 2,073 m
Fluida panas : Gas Sintesis
Laju alir fluida masuk W : 1448,274 kgjam = 6037,469 lb
m
jam Temperatur masuk T
1
: 820
o
C = 1508
o
F Temperatur keluar T
2
: 350
o
C = 662
o
F
Fluida dingin : Saturated steam
Laju alir fluida masuk w : 2738,553 kgjam = 6037,469 lb
m
jam Temperatur masuk t
1
: 100 C
= 212
o
F Temperatur keluar t
2
: 250 C
= 482
o
F Panas yang diserap Q
: 2.015.379 kJjam = 1.910.210,679 Btujam
R
D
yang diijinkan : 0,002
1 ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida panas
o
F Keterangan
Fluida dingin
o
F Selisih
o
F T
1
= 1508 Temperatur yang
lebih tinggi t
2
= 482 ∆t
2
= 1026
T
2
= 662 Temperatur yang
lebih rendah t
1
= 212 ∆t
1
= 450 T
1
– T
2
= 846 Selisih
t
2
– t
1
= 270
− =
− =
450 1026
ln x
2,3 450
1026 Δt
Δt ln
x 2,3
Δt Δt
LMTD
1 2
1 2
= 303,861
o
F
1 2
2 1
t t
T T
R −
− =
270 846
=
= 3,133
1 1
1 2
t T
t t
S −
− =
212 1508
270 −
=
= 0,208
Universitas Sumatera Utara
1 1
2 1
1 2
ln 1
1 1
ln 1
2 2
2
+ +
+ −
+ −
+ −
−
−
− +
= R
R S
R R
S R
RS S
R F
T
= 0,913
Maka ∆t = F
T
× LMTD = 0,913 × 303,861 = 277,80 °F 2
Temperatur kalorik T
c
dan t
c
2 T
T T
2 1
c
+ =
2 662
1508 +
=
= 1085 °F
2 t
t t
2 1
c
+ =
2 4482
212 +
=
= 347 °F
3 Design overall coefficient U
D
Berdasarkan Tabel 8 Kern,1950,hal.840 diperoleh nilai U
D
antara 2-50 btujam.ft. °F, diambil 45 btujam.ft. °F
Dari Tabel 10 Kern,1950,hal.843 dengan data OD = ¾ in dan BWG =18 didapatkan luas permukaan luar a” = 0,1963 ft
2
ft Luas permukaan untuk perpindahan panas,
Δt U
Q A
D
× =
F 480
, 277
F ft
jam Btu
5 4
Btujam 9
1910210,67
o o
2
× ⋅
⋅ =
= 152,981 ft
2
Jumlah tube,
t
a L
A N
× =
ft ft
0,1963 ft
9 ,
6 ft
152,981
2 2
× =
= 112,945 buah Jumlah tube standard dari tabel 9 10 N
ts
= 96
Fluida panas – Shell Side
4. Flow Area as B = 5,3 in
C’ = P
T
– OD = 0,188 in as =
T
P B
C ID
× ×
× 144
=
9375 ,
144 3
, 5
188 ,
25 ,
13 ×
× ×
= 0,098 ft
2
Fluida dingin – Tube Side
4. Flow Area at Dari Tabel 10 Kern,1950,hal.843
at’ = 0,334 in
2
at =
n at
Nt ×
× 144
=
4 144
334 ,
96 ×
×
= 0,056 ft
2
5. Mass Velocity Gt
Universitas Sumatera Utara
5. Mass Velocity Gs Gs =
as W
=
0,098 3192,894
= 32735,969 lbmft
2
.jam 6. Bilangan Reynold Res
Ds =
do do
P
T
. 4
. 4
2 2
π π
− ×
Ds = 75
, .
4 75
, .
9375 ,
4
2 2
π π
− ×
= 0,742 in Ds = 0,062 ft
μ = 0,037 cP = 0,0890 lb
m
ft.jam Res =
µ
Gs Ds
×
=
0,037 969
, 2735
3 0,062
×
= 22740,747
7.
Dari Gambar 28 Kern,1950,hal.838
Res = 22740,747 diperoleh jH = 69,417
8. Pada Tc = 1085 F
Cp = 860,309 btulbm.
o
F
Pada Gambar 1 Kern,1950,hal.803
k = 49,28 btujam.ft.
o
F
3 1
× k
Cp
µ
=
3 1
49,28 0,089
309 ,
60 8
×
= 1,158 9.
3 1
× ×
= k
Cp Ds
k jH
h
o
µ
158 ,
1 0,062
28 ,
49 417
, 9
6 ×
× =
o
h
Gt =
at w
=
056 ,
469 ,
6037
= 108.497,835 lbmft
2
.jam
6. Bilangan Reynold Ret Dari Tabel 10 Kern,1950,hal.843
untuk OD = ¾ in dan BWG = 18 Dt = 0,75 in = 0,054 ft
μ = 0,0277 cP = 0,067 lb
m
ft.jam Ret =
µ
Gt Dt
×
=
067 ,
835 ,
08497 1
054 ×
,
= 87990,562
7.
Dari Gambar 24 Kern,1950,hal.834
diperoleh jH = 219,255 8. Pada tc = 347
o
F Cp = 1,892 btulbm.
F
Pada Gambar 1 Kern,1950,hal.803
k = 0,080 btujam.ft. F
=
3 1
107 ,
088 ,
949 ,
1
×
= 1,167 9.
3 1
× ×
= k
Cp Dt
k jH
h
i
µ
169 ,
1 0,054
0,080 25
, 219
× ×
=
i
h
= 304,359 btujam.ft.
o
F 10. Koreksi h
io
ke permukaan pada OD
75 ,
652 ,
359 ,
304 OD
ID h
h
i io
× =
× =
= 264,589
3 1
× k
Cp
µ
Universitas Sumatera Utara
= 64705,220 btujam.ft. F
11. Clean overall coefficient, U
C
o io
o io
h h
h h
Uc +
= =
220 ,
64705 589
, 264
220 ,
64705 589
, 264
+ ×
= 263,501 Btuhr.ft
2
.
o
F 12. Design overall coefficient, U
D d
C D
R U
1 U
1 +
=
=
02 ,
263,501 1
+
= 0,006 U
D
= 172,561 Btuhr.ft
2
.
o
F
Pressure drop
13. untuk Res = 22.740,747 Dari Gambar 29, hal. 839 diperoleh
f = 0,0064 ft
2
in
2
Spesifik gravity s = 1,076 Ds = 13 in = 1,104 ft
Φs =
14 ,
w c
µ µ
= 1
14. No. of casses N + 1 = 12 L B
N + 1 = 12 . 6,9 5,3 = 16 15.
∆Ps = s
s De
N Ds
Gs f
Φ ×
× ×
+ ×
× ×
10 2
10 .
22 ,
5 1
= 0,023 psi Pressure Drop 2 psi
Maka spesifikasi dapat diterima Faktor pengotor, Rd
Rd = 0,002
Rd hitung batas, maka spesifikasi HE dapat diterima
Pressure drop
13. Untuk Ret = 87.990,562 Dari Gambar 26, hal. 836 diperoleh
f = 0,0047 ft
2
in
2
Spesifik gravity s = 1,076 Walker, 2008
Φt =
14 ,
w c
µ µ
= 1,3
Universitas Sumatera Utara
14. ∆Pt =
= 0,383 psi 15. Gt = 108.497,835 lbmft
2
.jam Dari Gambar 27 hal. 837 diperoleh:
v
2
2g = 0,002 ∆Pr =
g v
s n
2 4
2
× = 0,028 psi
∆Pf = ∆Pt + ∆Pr = 0,383 + 0,028
= 0,410 psi
Pressure Drop 5 psi Maka spesifikasi dapat diterima.
5.25 High Temperature Shift Reactor R-401
Kategori