4.5. Metode Wills and Johnston
4.5.1. Perhitungan Koefisien Perpindahan Panas dan Penurunan Tekanan untuk Aliran di dalam
shell
Berbeda dengan perhitungan metode Delaware di atas, dalam perhitungan koefisien perpindahan panas dan penurunan tekanan ini, hasil kedua besaran
diperoleh di akhir perhitungan dan tidak terpisah. Adapun langkah-langkah perhitungan dalam metode Wills and Johnston adalah :
1. Perhitungan koefisien-koefisien tahanan
Koefisien tahanan kebocoran antara shell dan baffle n
s
11 ,
21 0075
, 995
2 0048
, 0047
, 3
, 2
0048 ,
0047 ,
036 ,
2 3
, 2
036 ,
0075 ,
0048 ,
0048 ,
508 ,
2 177
, 2
177 ,
2
3
= ⋅
⋅ +
= ⋅
⋅ +
= =
⋅ −
= −
=
− −
m kg
s s
sb b
sb b
s sb
sb s
s
n S
t t
n m
m m
m D
S
ρ δ
δ π
δ δ
π
Koefisien tahanan kebocoran antara tube dan baffle n
t
305 ,
1 027
, 995
2 0008
, 0047
, 3
, 2
0008 ,
0047 ,
036 ,
2 3
, 2
036 ,
027 ,
0008 ,
0008 ,
0127 ,
815
2 177
, 2
177 ,
3
= ⋅
⋅ +
= ⋅
⋅ +
= =
+ =
+ =
− −
m kg
t t
tb b
tb b
t tb
tb o
T t
n S
t t
n m
m m
D N
S
ρ δ
δ π
δ δ
π
Koefisien tahanan aliran pada celah atau window n
w
Universitas Sumatera Utara
27 ,
1 031
, 995
2 085
, 031
, 6856
, exp
9 ,
1 2
6856 ,
exp 9
, 1
2 2
3
= ⋅
⋅ ⋅
= ⋅
⋅ =
m kg
w m
w w
S S
S n
ρ
Koefisien tahanan aliran bypass n
b
02 ,
33 0056
, 995
2 0165
, 127
, 2
508 ,
133 ,
2 2
0056 ,
495 ,
00573 ,
2 2
2 2
2
3
= ⋅
⋅ +
⋅ −
= +
− =
= ⋅
+ ⋅
= +
=
m kg
b b
ss TP
c s
b B
pp by
b
n S
N P
L D
a n
m m
m L
S
ρ δ
δ
2. Perhitungan koefisien tahanan aliran menyilang n
c
Sebagai harga tebakan dipilih F
cr
= 0,6 11
, 1177
085 ,
10 6
, 735
45 ,
9 6
, 0127
, Re
2 .
6 max
= ⋅
× ⋅
⋅ =
= =
=
−
m m
S M
F D
S M
D V
D
s m
kg s
kg m
T cr
m c
η η
η ρ
15 ,
1 085
, 995
2 075
, 1
396 ,
15 2
075 ,
1 11
, 1177
10 599
, 11
, 1177
10 133
, 11
, 1177
10 984
, 11
, 1177
10 339
, 254
, Re
10 599
, Re
10 133
, Re
10 984
, Re
10 339
, 254
,
2 2
4 13
3 11
2 7
4 4
13 3
11 2
7 4
3
= ⋅
⋅ ⋅
= =
= ⋅
− ⋅
+ ⋅
− ⋅
+ =
⋅ −
⋅ +
⋅ −
⋅ +
=
m kg
m f
c c
f f
f
S K
N n
K K
K
ρ
Universitas Sumatera Utara
3. Memperkirankan harga fraksi aliran menyilang F
cr
yang baru dengan mencari nilai koefisien-koefisien berikut
78 ,
1 305
, 1
11 ,
21 09
, 2
09 ,
2 82
, 27
, 1
82 ,
02 ,
33 15
, 1
2 1
2 1
2 1
2 1
2 1
2 1
2 1
2 1
2 1
2 1
2 2
2
= +
+ =
+ +
= =
+ =
+ =
=
+
= +
=
− −
− −
− −
− −
− −
− −
−
t s
a p
cb w
a b
c cb
n n
n n
n n
n n
n n
Nilai F
cr
baru diperoleh dari persamaan :
77 ,
02 ,
33 15
, 1
1 09
, 2
78 ,
1 1
1 1
2 1
2 1
2 1
2 1
=
+
=
+
=
− −
b c
a p
cr
n n
n n
F
4. Perhitungan fraksi-fraksi aliran diberikan oleh persamaan-persamaan
berikut :
Aliran bypass
145 ,
15 ,
1 02
, 33
1 09
, 2
78 ,
1 1
1 1
2 1
2 1
2 1
2 1
=
+
=
+
=
− −
c b
a p
b
n n
n n
F
Aliran pada celah antara shell dan baffle
44 ,
3 11
, 21
78 ,
1
2 1
2 1
=
=
=
s p
s
n n
F
Universitas Sumatera Utara
Aliran pada celah antara tube dan baffle
67 ,
1 305
, 1
78 ,
1
2 1
2 1
=
=
=
t p
t
n n
F
025
, 6
77 ,
67 ,
1 44
, 3
145 ,
= +
+ +
= +
+ +
cr t
s b
F F
F F
5. Perhitungan koefisien perpindahan panas
K m
W K
m W
o o
u
m D
D N
. 34
, 635
, .
34 ,
635 ,
2
87 ,
41 94
, 4
11 ,
1177 273
, 0127
, 6214
, Pr
Re 273
, =
⋅ ⋅
= ⋅
⋅ =
= α
λ λ
α
6. Perhitungan penurunan tekanan pada sisi shell
7. Penurunan tekanan di setiap selang antar baffle Δp dinyatakan sebagai:
82 ,
16 45
, 9
78 ,
1
2
= ⋅
= ⋅
= ∆
s kg
T p
M n
p Penurunan tekanan sisi shell total adalah :
Pa p
n p
s
7 ,
117 82
, 16
1 6
1 =
⋅ +
= ∆
+ =
∆
4.5.2. Perhitungan Koefisien Perpindahan Panas Total