5.27 Water Cooler II E-403
Fungsi : Mendinginkan aliran Gas proses dari 150
o
C menjadi 55
o
C Jenis
: 1 - 2 Shell and Tube Heat Exchanger Jumlah : 1 unit
Gambar LC.9 Cooler tipe 1 - 2 Shell and Tube Heat Exchanger Asumsi instalasi shell dan tube dari tabel 9 dan 10, hal.841-843 Kern,1950
Shell :
Diameter dalam ID : 17,250 in =
0,438 m Baffle space B
: 6,9,30 in = 0,175 m 0,4 × ID Passes n
: 1
Tube :
Diameter dalam ID : 0,652 in = 16,561 mm
Diameter luar OD : ¾ in
= 19,050 mm BWG
: 18 Pitch triangular
: 1516 in Passes
: 2 Panjang
: 7,80 ft = 2,377 m
Fluida panas : Gas Sintesis
Laju alir fluida masuk W : 1448,274 kgjam = 6037,469 lb
m
jam Temperatur masuk T
1
: 150
o
C = 302
o
F Temperatur keluar T
2
: 55
o
C = 131
o
F
Fluida dingin : Air pendingin
Laju alir fluida masuk w : 2905,623 kgjam = 6405,795 lb
m
jam Temperatur masuk t
1
: 28 C
= 82
o
F
Universitas Sumatera Utara
Temperatur keluar t
2
: 65 C
= 149
o
F Panas yang diserap Q
: 449197,506 kJjam = 425.757,077Btujam
R
D
yang diijinkan : 0,002
4 ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida panas
o
F Keterangan
Fluida dingin
o
F Selisih
o
F T
1
= 302 Temperatur yang
lebih tinggi t
2
= 149 ∆t
2
= 153
T
2
= 131 Temperatur yang
lebih rendah t
1
= 82 ∆t
1
= 49 T
1
– T
2
= 171 Selisih
t
2
– t
1
= 67
− =
− =
49 153
ln x
2,3 49
153 Δt
Δt ln
x 2,3
Δt Δt
LMTD
1 2
1 2
= 39,580
o
F
1 2
2 1
t t
T T
R −
− =
67 171
=
= 2,568
1 1
1 2
t T
t t
S −
− =
82 131
67 −
=
= 0,303
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
= 0,730
Maka ∆t = F
T
× LMTD = 0,730 × 39,580 = 28,894 °F 5
Temperatur kalorik T
c
dan t
c
2 T
T T
2 1
c
+ =
2 131
302 +
=
= 216,5 °F
2 t
t t
2 1
c
+ =
2 82
149 +
=
= 115,7 °F
6 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
Universitas Sumatera Utara
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 894
, 28
F ft
jam Btu
5 4
Btujam 7
425.757,07
o o
2
× ⋅
⋅ =
= 327,451 ft
2
Jumlah tube,
t
a L
A N
× =
ft ft
0,1963 ft
8 ,
7 ft
327,451
2 2
× =
= 213,861 buah Jumlah tube standard dari tabel 9 10 N
ts
= 224
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 ,
17 ×
× ×
= 0,165 ft
2
5. Mass Velocity Gs Gs =
as W
=
0,165 3192,972
= 19314,765 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 = 0,074 cP = 0,178 lb
m
ft.jam
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
=
2 144
334 ,
224 ×
×
= 0,260 ft
2
5. Mass Velocity Gt Gt =
at w
=
260 ,
795 ,
6405
= 24667,913 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 = 0,268 cP = 0,648 lb
m
ft.jam Ret =
µ
Gt Dt
×
=
648 ,
913 ,
24667 054
× ,
= 2069,705
7.
Dari Gambar 24 Kern,1950,hal.834
Universitas Sumatera Utara
Res =
µ
Gs Ds
×
=
0,178 765
, 19314
0,062 ×
= 6.698,217
7.
Dari Gambar 28 Kern,1950,hal.838
Res = 6.698,217 diperoleh jH = 24,56
8. Pada Tc = 216,5 F
Cp = 84,896 btulbm.
o
F
Pada Gambar 1 Kern,1950,hal.803
k = 3,312 btujam.ft.
o
F
3 1
× k
Cp
µ
=
3 1
3,312 0,178
896 ,
84
×
= 1,660 9.
3 1
× ×
= k
Cp Ds
k jH
h
o
µ
660 ,
1 0,062
312 ,
3 56
, 24
× ×
=
o
h
= 2183,007 btujam.ft. F
11. Clean overall coefficient, U
C
o io
o io
h h
h h
Uc +
= =
007 ,
2183 203
, 124
007 ,
2183 203
, 124
+ ×
= 117,517 Btuhr.ft
2
.
o
F 12. Design overall coefficient, U
D d
C D
R U
1 U
1 +
=
=
02 ,
117,517 1
+
= 0,011 diperoleh jH = 9,05
8. Pada tc = 115,7
o
F Cp = 1,798 btulbm.
F
Pada Gambar 1 Kern,1950,hal.803
k = 0,736 btujam.ft. F
=
3 1
736 ,
648 ,
798 ,
1
×
= 1,165 9.
3 1
× ×
= k
Cp Dt
k jH
h
i
µ
165 ,
1 0,054
0,7336 05
, 9
× ×
=
i
h
= 142,872 btujam.ft.
o
F 10. Koreksi h
io
ke permukaan pada OD
75 ,
652 ,
872 ,
142 OD
ID h
h
i io
× =
× =
= 124,203
Faktor pengotor, Rd
Rd = 0,0032
Rd hitung batas, maka spesifikasi HE dapat diterima
3 1
× k
Cp
µ
Universitas Sumatera Utara
U
D
= 95,153 Btuhr.ft
2
.
o
F
Pressure drop
13. untuk Res = 6.698,217 Dari Gambar 29, hal. 839 diperoleh
f = 0,0089 ft
2
in
2
Spesifik gravity s = 1,075 Ds = 17 in = 1,437 ft
Φs =
14 ,
w c
µ µ
= 1
14. No. of casses N + 1 = 12 L B
N + 1 = 12 . 7,8 6,9 = 14 15.
∆Ps = s
s De
N Ds
Gs f
Φ ×
× ×
+ ×
× ×
10 2
10 .
22 ,
5 1
= 0,010 psi Pressure Drop 2 psi
Maka spesifikasi dapat diterima
Pressure drop
13. Untuk Ret = 2069,705 Dari Gambar 26, hal. 836 diperoleh
f = 0,0123 ft
2
in
2
Spesifik gravity s = 1,074 Walker, 2008
Φt =
14 ,
w c
µ µ
= 1,3
14. ∆Pt =
= 0,029 psi 15. Gt = 24667,913 lbmft
2
.jam Dari Gambar 27 hal. 837 diperoleh:
v
2
2g = 0,023 ∆Pr =
g v
s n
2 4
2
× = 0,174 psi
∆Pf = ∆Pt + ∆Pr = 0,029+ 0,174
= 0,203 psi
Pressure Drop 5 psi Maka spesifikasi dapat diterima.
t s
Dt n
L Gt
f Φ
× ×
× ×
× ×
10 2
10 .
22 ,
5
Universitas Sumatera Utara
5.28 Water Cooler III E-403
Kategori