Desain Pendingin Analisis Kelayakan Profitability Analisis

ρ air = 981,199 kgm 3 = 61,25 lbft 3 μ = 0,599 cp = 0,979 lbft.jam  Fluks massa pemanas total G tot G tot = MA = 891.347,66 lbft 2 .jam  Fluks massa tiap set koil G i G i = ρ steam .v c Kecepatan medium pemanas di dalam pipatube pada umumnya berkisar antara 1,25 – 2,5 ms. Dipilih : v c = 2,5 mdetik = 8,2021 fts Diperoleh : G i = 42,527 x 8,2021 = 348,813 lbs.ft 2  Jumlah set koil N c N c = 0,709 Dipakai , N c = 1 set koil  Koreksi fluks massa tiap set koil G i,kor G i,kor = 891.347,66 lbjam.ft 2  Cek Kecepatan Medium Pemanas v c,cek c i cek , c G v   v c,cek = 29.527,56 ftjam i tot , c c G G N  c tot kor , i N G G  = 8,2021 fts = 2,5 ms memenuhi standar 1,5 – 2,5 ms  Koefisien transfer panas fluida sisi dalam tube h i = 8.816,35 Btujam.ft 2 . o F h io = h i x ID coil OD coil h io = 7.329,26 Btujam ft 2 .F  Diameter spiral atau heliks koil = 0,7-0,8 x D shell Rase, 1977 D spiral d he = 0,8 x ID shell = 0,8 x 9,5 ft = 7,6 ft h io,coil = h io,coil = 7.701,895 Btujam.ft 2 . o F  Koefisien transfer panas fluida sisi luar tube : Dimana : hi = koefisien perpindahan panas ID coil = diameter dalam koil k = konduktivitas termal pemanas = 0,29 Btujam.ft 2 o Fft Cp = kapasitas panas = 1,058 Btulb o F Maka h o = 1.007,91 Btujam.ft 2 . o F  Menentukan koefisien overall bersih, U c U c = 886,06 Btujamft 2 o F io i io i c h h h h U   2 , 8 , c b i ID v . t . 02 , 35 , 1 . 4200 h                    spiral coil io D ID 5 , 3 1 h 3 1 55 , tot coil coil o k . Cp . G . ID . ID k . 36 , h                 R d untuk pemanasan = 0,001 Tabel 12, Kern, 1965:845  Menentukan koefisien overall desain, U D hd = 1Rd = 1000 Menentukan koefisien overall desain, U D : hd Uc hd Uc U D    = 469,79 Btujamft 2 o F  Menentukan Luas perpindahan panas yang diberikan oleh koil, A hot fluid o F cold fluid o F Diff 215,9 higher T 140 75,9 ∆ t2 158 lower T 86 72 ∆t 1 diff 3,9 ∆t 2 - ∆t 1 LMTD = 73,93 o F = 23,29 o C Q = 2.104.704,97 Btujam A = t U Q D  A = 25,86 ft 2  Beban Panas Tiap Set Koil Q ci Asumsi : Beban panas terbagi merata pada tiap set koil c c ci N Q Q    1 Btujam 97 2.104.704, Q ci 2.104.704,97 Btujam  Luas Perpindahan Panas Tiap Set Koil LMTD D ci ci T U Q A    LMTD D t U Q A   = 25,86 ft 2  Jarak Antar Pusat Koil J sp J sp = ½.OD coil J sp = 0,066 ft = 0,02 m  Panjang Satu Putaran Heliks Koil L he L he = ½ putaran miring + ½ putaran datar he he he d . . 2 1 r . . 2 1 L     Diameter spiral atau heliks koil = 0,7-0,8 ID shell Rase, 1977 D spiral d he = 0,7.9,5 ft = 6,65 ft = 2,02 m he 2 1 2 sp 2 he he d . 2 1 J d 4 , 6 2 1 L      = 20,88 ft = 6,36 m  Panjang Koil Tiap Set L ci t ci ci a A L    0,362 25,86 L ci 71,43 ft = 21,77 m  Jumlah Putaran Tiap Set Koil he ci pc L L N  4 42 , 3 ft 20,88 ft 71,43 pc N    putaran  Koreksi Panjang Koil Tiap Set L ci,kor = N pc x L he L ci,kor = 4 x 20,88 ft = 83,52 ft = 25,05 m  Tinggi Koil L c L c = J sp x N pc x N c L c = 3,98 ft = 1,19 m  Volume Koil V c V c = N c 4  OD 2 L ci V c = 1    52 , 83 0,1328 π4 2 1,15 ft 3 = 0,10 m 3  Cek Tinggi Cairan Setelah Ditambah Koil h L Tinggi koil harus lebih kecil daripada tinggi cairan setelah ditambah koil agar seluruh koil tercelup dalam cairan: shell L L A c V V h   = 3 2 3 846 , 70 15 , 1 636 , 678 ft ft ft  h L = 9,595 ft = 2,878 m h L = 9,595 ft L c = 3,98 ft semua koil tercelup di dalam cairan  Cek Dirt Factor Dari Tabel 12 Kern, 1965, R d min untuk refrigerating liquid, heating, cooling atau evaporating = 0,001 Syarat : R d R d min D c D c d U U U U R    001 , 3 , 79 , 469 06 , 886 79 , 469 06 , 886 memenuhi R d       Cek Pressure Drop Syarat : 10 psi N Re = μ .G ID t = 3.933.171,13 Faktor friksi untuk pipa baja f 42 , Re N 264 , 0035 , f   f = 0,0039  Pressure Drop = 0,1361 psi 10 psi memenuhi 1,250 in 79,8 in 4 7 ,8 80 i n Gambar.F.8. Dimensi koil

9. Desain Perpipaan dan Nozzle

Saluran dibuat dengan menggunakan bahan stainless steel. Diameter optimum tube untuk stainless steel dan alirannya turbulen N Re 2.100 dihitung dengan menggunakan persamaan : di opt = 226.G 0,5 . ρ -0,35 Coulson, 1983 L k 10 he 2 i t . s . D . 10 . 22 , 5 L . G . f P    Dimana : di opt = diameter optimum dalam tube mm G = kecepatan aliran massa fluida kgs ρ = densitas fluida kgm 3

a. Saluran masuk aliran 11 :

Data perhitungan : Laju alir massa G = 7154,31 kgjam Densitas ρ mix = 1.140,3911 kgm 3 Viskositas μ mix = 0,0011 kgm.s Dari persamaan 5.15, hal. 161. Coulson, 1983, dianggap aliran turbulen. sehingga diperoleh : di opt = 226.G 0,5 . ρ -0,35 = 226 x 5,7388 0,5 x 1.140,3911 -0,35 = 46,0840 mm = 1,8143 in Dipilih spesifikasi pipa Tabel 11 Kern, 1965 : IPS = 2 in Sch = 40 ID = 2,0670 in = 0,0525 m OD = 2,3800 in = 0,0605 m A = 3,3800 in 2 = 0,0022 m 2 Laju alir volumetrik F v : F v = mix ρ G = 3 kgm 1.140,3911 kgjam 2.822,94 = 18,1163 m 3 jam = 0,0050 m 3 s Kecepatan aliran, v : v = A F v = 2 3 m 0022 , s m 0050 , = 2,3077 ms Bilangan Reynold, N Re : N Re = mix mix μ ID v ρ   = 0011 , 0525 , 3077 , 2 3911 , 140 . 1   = 120.775,2504 turbulen Maka anggapan menggunakan aliran turbulen adalah benar.

b. Saluran keluar aliran 17 :

Data perhitungan : Laju alir massa G = 5997,29 kgjam Densitas ρ mix = 1099,9448 kgm 3 Viskositas μ mix = 0,0009 kgm.s Dari persamaan 5.15, hal. 161. Coulson, 1983, dianggap aliran turbulen. sehingga diperoleh : di opt = 226.G 0,5 . ρ -0,35 = 226 x 5,4930 0,5 x 1.099,9448 -0,35 = 45,6596 mm = 1,7976 in Dipilih spesifikasi pipa Tabel 11 Kern, 1965 : IPS = 2 in Sch = 40 ID = 2,0670 in = 0,0525 m OD = 2,3800 in = 0,0605 m A = 3,3800 in 2 = 0,0022 m 2 Laju alir volumetrik F v : F v = mix ρ G = 3 kgm 1.099,9448 kgjam 8 19.774,650 = 17,9779 m 3 jam = 0,0050 m 3 s Kecepatan aliran, v :