5.28 Water Cooler III E-403
Fungsi : Mendinginkan aliran Gas proses dari 55
o
C menjadi 30
o
C Jenis
: 1 - 2 Shell and Tube Heat Exchanger Jumlah : 1 unit
Gambar LC.10 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 : 39,0 in = 0,991 m
Baffle space B : 15,60 in = 0,396 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
: 55
o
C = 131
o
F Temperatur keluar T
2
: 30
o
C = 86
o
F
Fluida dingin : Air pendingin
Laju alir fluida masuk w : 1061,383 kgjam = 2339,946 lb
m
jam Temperatur masuk t
1
: 28 C
= 82
o
F
Universitas Sumatera Utara
Temperatur keluar t
2
: 45 C
= 113
o
F Panas yang diserap Q
: 97548,803 kJjam = 92458,424 Btujam
R
D
yang diijinkan : 0,002
7 ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida panas
o
F Keterangan
Fluida dingin
o
F Selisih
o
F T
1
=131 Temperatur yang
lebih tinggi t
2
= 113 ∆t
2
= 18
T
2
= 86 Temperatur yang
lebih rendah t
1
= 82 ∆t
1
= 4 T
1
– T
2
= 45 Selisih
t
2
– t
1
= 31
− =
− =
4 18
ln x
2,3 4
18 Δt
Δt ln
x 2,3
Δt Δt
LMTD
1 2
1 2
= 3,89
o
F
1 2
2 1
t t
T T
R −
− =
67 171
=
= 1,471
1 1
1 2
t T
t t
S −
− =
82 131
67 −
=
= 0,630
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
= 0,210
Maka ∆t = F
T
× LMTD = 0,21 × 3,89 = 0,817 °F 8
Temperatur kalorik T
c
dan t
c
2 T
T T
2 1
c
+ =
2 86
131 +
=
= 108,5 °F
2 t
t t
2 1
c
+ =
2 82
113 +
=
= 97,7 °F
9 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 817
, F
ft jam
Btu 5
4 Btujam
92458,424
o o
2
× ⋅
⋅ =
= 2515,094 ft
2
Jumlah tube,
t
a L
A N
× =
ft ft
0,1963 ft
8 ,
7 ft
2515,0941
2 2
× =
= 1642,628 buah Jumlah tube standard dari tabel 9 10 N
ts
= 1330
Fluida panas – Shell Side
4. Flow Area as B = 15,6 in
C’ = P
T
– OD = 0,188 in as =
T
P B
C ID
× ×
× 144
=
9375 ,
144 6
, 15
188 ,
39 ×
× ×
= 0,845 ft
2
5. Mass Velocity Gs Gs =
as W
=
0,845 3192,972
= 3778,665 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 = 0,097cP = 0,234 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 ,
1330 ×
×
= 1,542 ft
2
5. Mass Velocity Gt Gt =
at w
=
542 ,
1 946
, 2339
= 1517,615 lbmft
2
.jam
6. Bilangan Reynold Ret Dari Tabel 10 Kern,1950,hal.843
untuk OD = ¾ in dan BWG = 18 Dt = 0,054 in = 0,054 ft
μ = 0,576 cP = 1,394 lb
m
ft.jam Ret =
µ
Gt Dt
×
=
394 ,
1 615
, 1517
054 ×
,
= 59,136
7.
Dari Gambar 24 Kern,1950,hal.834
Universitas Sumatera Utara
Res =
µ
Gs Ds
×
=
0,234 665
, 3778
0,062 ×
= 998,820
7.
Dari Gambar 28 Kern,1950,hal.838
Res = 998,820 diperoleh jH = 4,872
8. Pada Tc = 108,5 F
Cp = 252,68 btulbm.
o
F
Pada Gambar 1 Kern,1950,hal.803
k = 15,179 btujam.ft.
o
F
3 1
× k
Cp
µ
=
3 1
15,179 0,234
68 ,
252
×
= 1,573 9.
3 1
× ×
= k
Cp Ds
k jH
h
o
µ
573 ,
1 0,062
179 ,
15 872
, 4
× ×
=
o
h
= 1881,619 btujam.ft. F
11. Clean overall coefficient, U
C
o io
o io
h h
h h
Uc +
= =
619 ,
1881 993
, 12
619 ,
1881 993
, 12
+ ×
= 12,904 Btuhr.ft
2
.
o
F 12. Design overall coefficient, U
D d
C D
R U
1 U
1 +
=
=
02 ,
12,904 1
+
= 0,079 diperoleh jH = 0,441
8. Pada tc = 97,7
o
F Cp = 1,793 btulbm.
F
Pada Gambar 1 Kern,1950,hal.803
k = 1,581 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
1,581 441
, ×
× =
i
h
= 14,946 btujam.ft.
o
F 10. Koreksi h
io
ke permukaan pada OD
75 ,
652 ,
946 ,
14 OD
ID h
h
i io
× =
× =
= 12,993
Faktor pengotor, Rd
Rd = 0,002
Rd hitung batas, maka spesifikasi HE dapat diterima
3 1
× k
Cp
µ
Universitas Sumatera Utara
U
D
= 12,579 Btuhr.ft
2
.
o
F
Pressure drop
13. untuk Res = 998,820 Dari Gambar 29, hal. 839 diperoleh
f = 0,0151 ft
2
in
2
Spesifik gravity s = 1,075 Ds = 39 in = 3,25 ft
Φs =
14 ,
w c
µ µ
= 1
14. No. of casses N + 1 = 12 L B
N + 1 = 12 . 7,8 15,6 = 6 15.
∆Ps = s
s De
N Ds
Gs f
Φ ×
× ×
+ ×
× ×
10 2
10 .
22 ,
5 1
= 0,00027 psi Pressure Drop 2 psi
Maka spesifikasi dapat diterima
Pressure drop
13. Untuk Ret = 59,136 Dari Gambar 26, hal. 836 diperoleh
f = 0,0353 ft
2
in
2
Spesifik gravity s = 1,074 Walker, 2008
Φt =
14 ,
w c
µ µ
= 1,3
14. ∆Pt =
= 0,00032 psi 15. Gt = 1517,615 lbmft
2
.jam Dari Gambar 27 hal. 837 diperoleh:
v
2
2g = 0,030 ∆Pr =
g v
s n
2 4
2
× = 0,226 psi
∆Pf = ∆Pt + ∆Pr = 0,00032+ 0,226
= 0,2263 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
5.29 Knock-Out Drum D-401
Kategori