A
p
: Luas primer m
2
Maka luas total permukaan pipa yang menyerap panas diperoleh sebesar : A
h
= 0,6131+ 0,1307 = 0,7438 m
Dalam hal ini, luas penampang area A
a
merupakan luas penampang tanda sirip dalam 1 meter dikurangi luas sirip dalam 1 meter.
A
a
=
f o
T
N L
D S
. .
1 2
δ
− −
= 0,096 – 0,048 .1 – 2 0,009.0,00046.289 = 0,046 m
2
Maka dapat diperoleh harga diameter hidrolik D
h
: D
h
= 0,096 . 4 .
7438
, 046
,
= 0,0237 m dalam 1 m panjang pipa Sehingga Bilangan Reynold :
R
e
=
5
10 .
506 ,
3 0237
, .
49,74 .
0,4655
−
= 15.651,71 2000 R
e
40.000 Maka rumus mencari bilangan Nusselt pada kondisi aliran susunan pipa selang-
seling adalah : N
u
= C
1 .
R
e m
. Pr
13
……………………. Becker, hal 188 Dimana :
N
u
= Bilangan Nusselt
R
e
= Bilangan Reynold Pr
= Bilangan Prandtl Harga konstanta C
1
dan m diperoleh dari tabel korelasi Grimson yang bergantung pada harga S
L
D
o
dan S
T
D
o
dari susunan pipa yang direncanakan.
2 048
, 096
, =
=
o L
D S
2 048
, 096
, =
=
o T
D S
Dari tabel diperoleh : C
1
= 0,535 dan m = 0,556.
maka diperoleh harga bilangan Nusselt : N
u
= 0,535 . 15.651,71
0,556
0,687
13
= 101,43 Maka dapat dicari koefisien pindahan panas diluar pipa h
o
h
o
=
Dh k
Nu.
= 0237
, 05557
, .
43 ,
101
= 237,83 Wm
2o
C
4.1.3. Pemilihan Pipa Superheater
Untuk dapat menjamin kekuatan pipa superheater khususnya dalam menahan tekanan yang terjadi didalam pipa, maka kekuatan material pipa yang
digunakan ditentukan dengan menggunakan rumus :
S ≥
2 .
2 .
P t
D P
o
−
.................................................. Vincent, hal 311
Dimana : P
= Tekanan yang terjadi pada pipa, dalam hal ini sebesar 63,16 bar = 916,1 psia
S = tegangan tarik yang diijinkan psia
S ≥
2 1
, 916
15 ,
. 2
9 ,
1 .
1 ,
916 −
S ≥ 5343,92 psia
Sehingga dengan tegangan yang diperoleh diatas, dipilih material yang memliki tegangan ijin S diatas 5343,92 psia dalam suhu maksimum yang
terjadi. Dari tabel bahan pipa direncanakan material pipa yang digunakan adalah terbuat dari Seamless Alloy Steel SA 135, 5Cr-12MO dimana pada temperatur
1000
o
F masih memiliki tegangan ijin sebesar 5600 psia. Jadi cukup aman untuk digunakan pada superheater dengan suhu maksimum yang
terjadi 958,1
o
F.
4.1.4. Efisiensi dan Efektivits Sirip pada Pipa Superheater
Mencari efesiensi sirip dengan menggunakan grafik efisiensi sirip seperti pada gambar berikut,
Gambar 4.5. Grafik Efisiensi Sirip pada pipa superheater
Dari data-data sirip pada perhitungan sebelumnya maka dapat dihitung : L
C
=
2
δ
+ l
= 0,009 +
2 00046
,
= 0,00923 m r
2c
= r
e
+
2
δ
= 0,03 +
2 00046
,
= 0,03023 m
Ap = L
C
.δ = 0,00923 . 0,00046 m
= 0,4245.10
5 −
m
2
o c
r r
2
= 024
, 03023
,
= 1,26
Lc
32
h
o
k.Ap
2 1
Dimana : k = konduktivitas bahan pipa Diperoleh = 29,42 Wm
K
0,00923
32
2 1
5
10 .
4245 ,
. 42
, 29
181,90
−
Lc
32
Lc
12
= 1.07 = 1,1
Dari grafik diperoleh harga efesiensi sirip,
f
η = 58
Perbandingan luas permukaan sirip dengan luas total permukaan pipa yang menyerap panas dalam 1 meter A
f
A
h
A
f
A
h
= 7438
, 6131
,
= 0,82
Perbandingan luas bagian dalam pipa dengan luas total permukaan pipa yang menyerap panas dalam 1 meter A
c
A
h
7438 ,
. .
L D
A A
i h
c
π =
= 7438
, 1
. 04
, .
π
= 0,1689
Efektivitas sirip :
f h
f o
A A
η η
− −
= 1
1 = 1-0,82 1 - 0,58
= 0,6556
Tahanan konduksi pada pipa superheater A
h
. R
w
=
h c
i o
i w
h
A A
k D
D In
D R
A .
2 .
= 0,1689
. 42
, 29
. 2
04 ,
048 ,
04 ,
In
= 0,00073 m
2
KW
4.1.5. Koefisien Pindahan Panas Menyeluruh
Besarnya harga koefisien perpindahan kalor menyeluruh U dihitung dari persamaan berikut, atas dasar bidang luas pipa, yaitu :
o o
W h
h c
i
h R
A A
A h
U .
1 .
1 1
η +
+
=
83 ,
237 .
6556 ,
1 00073
, 1689
, .
61 ,
2776 1
1 +
+ =
U
= U
1
0,00214 + 0,00073 + 0,006413
Maka : 009283
, 1 =
U
U = 107,72 Wm
2 o
C
4.1.6. Luas Bidang Pindahan Panas
Besar luas bidang pindahan panas diperoleh dengan rumus :
. .
LMTD F
U Q
A =
…………………….. J.P. Holman, hal 492
dimana : A = Luas permukaan perpindahan kalor m
2
Q = Panas yang diserap superheater, pada perhitungan sebelumnya
diperoleh = 42.873.074,4 W U
= Koefisien perpindahan kalor menyeluruh = 88,87 Wm
2o
C
LMTD = Beda suhu rata-rata logaritma = 77,65
o
C F
= Faktor koreksi
Nilai faktor koreksi diperoleh dari gambar 4.6 berikut
Gambar 4.6 Grafik faktor koreksi pada pipa superheater
Dimana : t
1
= T
g1
= 514,5
o
C t
2
= T
g2
= 455,86
o
C T
1
= T
6
= 278,88
o
C T
2
= T
7
= 489,5
o
C Maka diperoleh :
25 ,
5 ,
514 88
, 278
5 ,
514 86
, 455
1 1
1 2
= −
− =
− −
= t
T t
t P
36 ,
5 ,
514 86
, 455
5 ,
489 88
, 278
1 2
2 1
= −
− =
− −
= t
t T
T R
Maka dari grafik diperoleh; F = 0,89
Maka : A
65 ,
77 .
89 ,
. 72
, 107
4 ,
42873074 =
A = 5.759,13 m
2
Lintasan yang dibutuhkan untuk menyerap panas dengan jumlah 64 batang pipa dalam 1 baris :
1 .
.
h
A n
A N
=
Dimana : N
= Jumlah lintasan A
= Luas permukaan pindahan panas yang dibutuhkan = 5.759,13 m
2
A
h
= Luas total permukaan pipa yang menyerap panas = 0,7438 m
2
n = Jumlah pipa perbaris = 64 batang baris
l = Panjang pipa perbatang = 9 m
Maka :
9 .
7438 ,
. 64
5759,13 =
N = 13,44 lintasan
= 14 Lintasan
Jadi, jumlah pipa yang dibutuhkan pada superheater; 14 x 64 = 896 Batang
4.2 Perhitungan Parameter Pipa Evaporator
Evaporator adalah pipa-pipa pemanas yang berfungsi untuk menguapkan air dari keadaaan cair jenuh menjadi uap jenuh. Air jenuh berasal dari drum dan
akibat perbedaan massa jenis yang diakibatkan pemanas terjadi sirkulasi dan uap akan kembali ke drum. Sistem pindahan panas yang terjadi adalah system
konveksi searah., dimana air mengalir dari bawah ke atas demikian juga gas buang. Gas buang yang dimanfaatkan pada komponen ini berasal dari gas buang
yang keluar dari superheater. Distribusi temperatur dan arah aliran fluida dapat dilihat seperti pada
gambar 4.7. Besarnya harga LMTD sistem perpindahan panas pada evaporator ini seperti ditunjukkan gambar 4.7. berikut ini.
278,88
o
C 278,88
o
C 455,86
o
C C
T
o
x 303,89
o
C
2 g
T
3 g
T
6
T
5
T
Gambar 4.7. Sket Aliran Uap dan Gas Buang pada Evaporator
