5.26 Water Cooler I E-402
Fungsi : Mendinginkan aliran Gas proses dari 299
o
C menjadi 150
o
C Jenis
: 1 - 2 Shell and Tube Heat Exchanger Jumlah : 1 unit
Gambar LC.8 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 : 13,250 in =
0,337 m Baffle space B
: 5,30 in = 0,135 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
: 299
o
C = 570
o
F Temperatur keluar T
2
: 150
o
C = 302
o
F
Fluida dingin : Air pendingin
Laju alir fluida masuk w : 6334,520 kgjam = 13965,209 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
: 979.291,20 kJjam = 920.188,945 Btujam
R
D
yang diijinkan : 0,002
1 ∆t = beda suhu sebenarnya
Fluida panas
o
F Keterangan
Fluida dingin
o
F Selisih
o
F T
1
= 570 Temperatur yang
lebih tinggi t
2
= 149 ∆t
2
= 421
T
2
= 302 Temperatur yang
lebih rendah t
1
= 82 ∆t
1
= 220 T
1
– T
2
= 268 Selisih
t
2
– t
1
= 67
− =
− =
220 421
ln x
2,3 220
421 Δt
Δt ln
x 2,3
Δt Δt
LMTD
1 2
1 2
= 134,580
o
F
1 2
2 1
t t
T T
R −
− =
67 268
=
= 4,027
1 1
1 2
t T
t t
S −
− =
82 570
67 −
=
= 0,137
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
= 0,967
Maka ∆t = F
T
× LMTD = 0,967 × 134,580 = 130,193 °F 2
Temperatur kalorik T
c
dan t
c
2 T
T T
2 1
c
+ =
2 302
570 +
=
= 436,10 °F
2 t
t t
2 1
c
+ =
2 82
149 +
=
= 115,70 °F
3 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 193
, 130
F ft
jam Btu
5 4
Btujam 928188,945
o o
2
× ⋅
⋅ =
= 158,430 ft
2
Jumlah tube,
t
a L
A N
× =
ft ft
0,1963 ft
8 ,
7 ft
158,431
2 2
× =
= 103,472 buah Jumlah tube standard dari tabel 9 10 N
ts
= 98
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 ,
13 ×
× ×
= 0,098 ft
2
5. Mass Velocity Gs Gs =
as W
=
0,098 3192,972
= 32736,733 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 = 0,052 cP = 0,126 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 ,
98 ×
×
= 0,114 ft
2
5. Mass Velocity Gt Gt =
at w
=
114 ,
209 ,
13965
= 122.921,767 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 = 0,10 cP = 0,241 lb
m
ft.jam Ret =
µ
Gt Dt
×
=
241 ,
767 ,
921 .
122 054
× ,
= 27.732,185
7.
Dari Gambar 24 Kern,1950,hal.834
Universitas Sumatera Utara
Res =
µ
Gs Ds
×
=
0,126 733
, 2736
3 0,062
×
= 16.084,603
7.
Dari Gambar 28 Kern,1950,hal.838
Res = 16.084,603 diperoleh jH = 51,71
8. Pada Tc = 436,10 F
Cp = 252,680 btulbm.
o
F
Pada Gambar 1 Kern,1950,hal.803
k = 7,941 btujam.ft.
o
F
3 1
× k
Cp
µ
=
3 1
7,941 0,126
68 ,
252
×
= 1,588 9.
3 1
× ×
= k
Cp Ds
k jH
h
o
µ
588 ,
1 0,062
941 ,
7 71
, 51
× ×
=
o
h
= 10.546,012 btujam.ft. F
11. Clean overall coefficient, U
C
o io
o io
h h
h h
Uc +
= =
012 ,
10546 342
, 419
012 ,
10546 342
, 419
+ ×
= 403,305 Btuhr.ft
2
.
o
F 12. Design overall coefficient, U
D d
C D
R U
1 U
1 +
=
=
02 ,
403,305 1
+
= 0,004 diperoleh jH = 82,171
8. Pada tc = 115,7
o
F Cp = 1,798 btulbm.
F
Pada Gambar 1 Kern,1950,hal.803
k = 0,274 btujam.ft. F
=
3 1
274 ,
241 ,
798 ,
1
×
= 1,165 9.
3 1
× ×
= k
Cp Dt
k jH
h
i
µ
165 ,
1 0,054
0,274 17
, 82
× ×
=
i
h
= 482,372 btujam.ft.
o
F 10. Koreksi h
io
ke permukaan pada OD
75 ,
652 ,
372 ,
482 OD
ID h
h
i io
× =
× =
= 419,342
Faktor pengotor, Rd
Rd = 0,0023
Rd hitung batas, maka spesifikasi HE dapat diterima
3 1
× k
Cp
µ
Universitas Sumatera Utara
U
D
= 223,239 Btuhr.ft
2
.
o
F
Pressure drop
13. untuk Res = 16.084,603 Dari Gambar 29, hal. 839 diperoleh
f = 0,0070 ft
2
in
2
Spesifik gravity s = 1,076 Ds = 13 in = 1,104 ft
Φs =
14 ,
w c
µ µ
= 1
14. No. of casses N + 1 = 12 L B
N + 1 = 12 . 7,8 5,3 = 18 15.
∆Ps = s
s De
N Ds
Gs f
Φ ×
× ×
+ ×
× ×
10 2
10 .
22 ,
5 1
= 0,028 psi Pressure Drop 2 psi
Maka spesifikasi dapat diterima
Pressure drop
13. Untuk Ret = 27.732,185 Dari Gambar 26, hal. 836 diperoleh
f = 0,0061 ft
2
in
2
Spesifik gravity s = 1,075 Walker, 2008
Φt =
14 ,
w c
µ µ
= 1,3
14. ∆Pt =
= 0,365 psi 15. Gt = 122.921,767 lbmft
2
.jam Dari Gambar 27 hal. 837 diperoleh:
v
2
2g = 0,006 ∆Pr =
g v
s n
2 4
2
× = 0,046 psi
∆Pf = ∆Pt + ∆Pr = 0,046+ 0,365
= 0,411 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
5.27 Water Cooler II E-403
Kategori