Pipa backpass tersusun secara selang-seling, jumlah pipa searah lebar drum ketel berjumlah 12 baris. Jumlah pipa tiap baris pada arah memanjang drum dihitung dengan
persamaan dibawah, yaitu : N
bp
=
L
S P
4.24 Dimana :
P = Panjang ruang bakar = 3,5 m
S
L
= jarak pipa = 2
×D = 2
× 0,0603 = 0,1206 m
Maka jumlah pipa tiap baris memanjang adalah : N
bp
= 1206
, 5
, 3
N
bp
= 29 buah Direncanakan 12 baris secara selang-seling, maka jumlah pipa backpass adalah 348
buah.
4.8 Luas Bidang Pemanas Backpass
Luas pemanas pipa backpass dapat dihitung denganmenggunakan persamaan : Q
bp
= U ×A
bp
×LMTD dimana :
Q
bp
= Jumlah panas yang diserap oleh backpass U = Koefisien perpindahan panas menyeluruh
A
bp
= Luas bidang backpass yang menerima panas F = Faktor koreksi
= 1,0 untuk pendidihan LMTD = perbedaan temperature rata-rata log
4.8.1 Koefisien Perpindahan Panas Menyeluruh Backpass
Universitas Sumatera Utara
Disamping mengatur sirkulasi antara uap dan air, pada pipa backpass juga terjadi proses perpindahan panas. Besarnya koefisien perpindahan panas menyeluruh
pada pipa backpass dapat dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut :
U =
o o
i o
h ri
r K
r h
D D
1 ln
1 1
1
+
× +
× 4.26
dimana : D
o
= Diameter luar pipa = 0,00603 m
D
i
= Diameter dalam pipa = 0,0525 m
r = Jari-jari luar pipa
= 0,03015 m r
i
= Jari- jari dalam pipa = 0,02625 m
h
o
= Koefisien perpindahan panas luar pipa h
i
= Koefisien perpindahan panas dalam pipa K = Konduktivitas bahan pipa baja untuk Carbon stell 0,5 C
= 54 W m
2
C Temperatur rata-rata dalam pipa backpass
_
T adalah :
_
T = T
sat
= 212,42
o
C ≈485,42 K
Dari tabel uap diperoleh sifat-sifat uap pada temperature 485,42 K ρ = 0,4549 kgm
3
µ = 16,51 ×10
-6
kg m.s k = 32,7
×10
-6
kgms Pr = 1,00
Universitas Sumatera Utara
Bilangan Reynold untuk uap adalah : R
e max
= µ
ρ
i
D V
× ×
4.27 Dimana :
V = Kecepatan aliran uap dalam pipa backpass = 12.000
÷ 15.000 ftmin = 60,96
÷ 76,2 ms = 70 ms direncanakan
Maka bilangan reynold untuk uap adalah : R
e
=
6
10 .
51 ,
16 0525
, 70
4549 ,
−
× ×
R
e
= 101.257,268
Aliran dalam pipa backpass adalah aliran laminar Re 2.300, sehingga koefisien perpindahan panas pada pipa backpass dapat dihitung dengan persamaan:
N
u
= 0,023 ×R
e 8
,
× P
r n
4.28
dimana : R
e
= Bilangan reynold = 101.257,268
P
r
= Bilangan Prandlt = 1,00
n = 0,4 pemanasan
Maka besarnya bilangan Prandtl adalah :
Universitas Sumatera Utara
N
u
= 0,023 × 101.257,268
0,8
× 1,00
0,4
N
u
= 232,310
Koefisien perpindahan panas didalam pipa adalah : h
i
= N
u
×
i
D k
4.29
= 232,310 ×
0525 ,
0327 ,
= 144,695 W m
2
C
Temperatur gas asap rata-rata adalah:
_ g
T
= 2
3 2
g g
T T
+ 4.30
dimana : T
g2
= Temperatur gas masuk backpass = 465,95
C T
g3
= Temperture gas asap yang masuk ke pipa backpass = 287,3
Maka, temperature rata-rat gas asap adalah :
_ g
T
=
2 3
, 287
95 ,
465 +
_ g
T
= 376,63 C
≈649,63 K
Sifat-sifat gas asap untuk temperature 649,63 K adalah
3
5433 ,
m kg
= ρ
Universitas Sumatera Utara
s m
kg .
10 176
, 3
5 −
× =
µ k = 0,0495 Wm
C P
r
= 0,6819
Bilangan reynold untuk gas asap adalah : Re =
µ ρ
max
D V
g
× ×
4.31 dimana :
v
max g
=
g L
T
V D
S S
× −
4.32 v
max g
= 2
g
v ×
v
g
= A
m
g
× ρ
dimana : A = Luas laluan gas asap
= 3,5 0603
, 4
348 5
, 2
× ×
− ×
π = 7,756 m
2
v
g
= 756
, 7
5524 ,
543 ,
056 .
34 ×
v
g
= 8.082,08 mjam ≈2,245 mdet
v
gmax
= 4,49 mdet
Maka bilangan reynold untuk gas asap adalah : Re
max
=
5
10 .
176 ,
3 603
, 449
, 4
5433 ,
−
× ×
Re
max
= 4.631,5
Besarnya bilangan nusslet dapat dihitung yaitu :
Universitas Sumatera Utara
N
u
= C
max
Re ×
n 3
1
Pr ×
4.33 dimana:
Nilai C diperoleh dari table untuk 2
, 2
= =
o L
o T
D S
D S
adalah : C = 0,535: n =0,556
Maka , bilangan Nusslet untuk gas asap adalah : N
u
= 0,0535
3 1
556 ,
6819 ,
5 ,
631 .
4 ×
× = 51,41
Koefisien untuk perpindahan panas luar pipa adalah : h
= N
u o
D k
× 4.34
= 51,41 0603
, 0495
, ×
= 42,2 Wm
C
o 2
Maka koefisien perpindahan panas menyeluruh adalah : U =
2 ,
42 1
02625 ,
03015 ,
ln 695
, 44
1 695
, 44
1 0525
, 0603
, 1
+
×
+
×
Universitas Sumatera Utara
4.8.2 Perbedaan temperature Rata-rata Log LMTD
