Parameter Perhitungan Pipa HP Ekonomiser

4.3. Parameter Perhitungan Pipa HP Ekonomiser

Pipa HP ekonomiser merupakan pipa – pipa pemanas yang berfungsi untuk memanaskan air yang dipompakan dari tangki air umpan hingga cair jenuh pada drum. Sistem perpindahan panas yang terjadi adalah konveksi berlawanan arah, di mana air mengalir dari atas ke bawah sedangkan gas buang mengalir dari bawah ke atas.

Gambar 4.11. Sket Aliran Uap dan Gas Buang pada HP Ekonomiser

Di mana sebelumnya telah diperoleh : T o

6 = temperatur uap masuk HP ekonomiser = 165,79 C T o

7 = temperatur uap keluar HP ekonomiser = 287,35 C Tg o

C = temperatur gas buang masuk HP ekonomiser = 322,34 C Tg D = temperatur gas buang keluar HP ekonomiser = 254,47 o C

Maka : ∆ T max − ∆ T min

LMTD = ∆ T max ln

∆ T min

∆T 1 = Tg D–T 6

o = 254,47 C –165,79 C o = 88,68 C

∆T 2 = Tg C – T 7

o = 322,34 C – 287,35 C o = 34,99 C

∆T 1 sebagai ∆T max dan Maka ∆T 2 sebagai ∆T min.

Maka diperoleh harga LMTD :

0 88,68 0 C − 34,99 C

LMTD = 88,68 C ln 34,99 0 C

o = 57,7 C Besarnya harga koefisien perpindahan kalor menyeluruh (U) dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan berikut atas dasar bidang luas pipa, yaitu :

= +A h .R W + ………… (F.P. Incropera, 1981, hal. 505) U

h 1    A h 

dimana :

i = Koefisien konveksi dalam pipa (W/m . C)

A c /A h = Perbandingan luas pipa bagian dalam dengan luas pipa yang menyerap kalor

h .R W = Tahanan konduksi pipa HP ekonomiser (m . C/W)

= Koefisien konveksi gas buang (W/m . C) η o

= Efektivitas sirip bagian luar

4.3.1. Pemilihan Pipa HP Ekonomiser Pipa HP ekonomiser dalam hal ini direncanakan menggunakan pipa baja

sama halnya dengan pipa HP ekonomiser. Diambil ukuran pipa dari ukuran standar pipa untuk baja schedule 40 dengan diameter nominal ( DN ) 1½” (lampiran ukuran pipa).

Maka diambil ukuran-ukuran pipa HP ekonomiser sebagai berikut :

D o : Diameter luar = 1,9 in = 0,048 m Di : Diameter dalam = 1,61 in = 0,04089 m t : Tebal pipa

= 0,145 in = 0,003683 m

Untuk menentukan banyaknya jumlah pipa yang dibutuhkan sesuai dengan laju aliran uap dan diameter pipa yang direncanakan, maka diambil suatu batasan sebagai berikut :

 Panjang pipa aktif yang berhubungan dengan pipa-pipa = 7 m (dengan memperhitungkan standar panjang pipa yang ada)

 Jarak antara dua buah pipa = D o = 0,048 m  Panjang pipa perbatang = 14,64 m Penentuan panjang pipa berdasarkan pemilihan dari panjang pipa yang

sering digunakan (Tunggul S., 1975, hal. 142). Jumlah pipa dalam 1 baris direncanakan sama seperti perancangan pada HP superheater. Sehingga jumlah pipa-pipa HP ekonomiser yang dibutuhkan adalah :

panjang pipa

= 74 batang dalam 1 (satu) baris Dengan ST adalah jarak antara dua titik pusat pipa. Untuk dapat menjamin kekuatan pipa HP ekonomiser khususnya dalam menahan tekanan yang terjadi di dalam pipa, maka kekuatan material pipa yang digunakan ditentukan dengan menggunakan rumus :

P . D o P S ≥ − .................................... (Vincent Cavaseno, 1979) 2 . t

2 di mana :

P = Tekanan yang terjadi pada pipa, dalam hal ini sebesar 71,57 bar

= 1037,7651 psia S = tegangan tarik yang diijinkan (psia)

1037 , 765 x 1 , 9 1037 , 765

2 x 0 , 145

S ≥ 6280,2675 psia Sehingga dengan tegangan yang diperoleh diatas, dipilih material yang

memliki tegangan ijin (S) diatas 6280,2675 psia dalam suhu maksimum yang terjadi 612,21 o

F. Dari tabel bahan pipa (lampiran 7) direncanakan material pipa F. Dari tabel bahan pipa (lampiran 7) direncanakan material pipa

jadi cukup aman untuk digunakan pada HP ekonomiser dengan suhu maksimum yang terjadi 612,21 o F.

4.3.2. Koefisien Perpindahan Panas di Dalam Pipa (h i ) Koefisien perpindahan panas dalam pipa (h i ) seharusnya ditentukan pada temperatur film. Dalam hal ini dapat juga ditentukan pada kondisi temperatur uap rata-rata HP ekonomiser ( u o T = 226,57 C ) pada tekanan 71,57 bar. Dari tabel

sifat-sifat air pada berbagai tekanan dan temperatur, setelah diinterpolasi diperoleh data-data sebagai berikut :

μ = 1,2 .10 o kg/m.s k = 0,64729 W/m. C Pr = 0,857

Kecepatan aliran uap pada HP ekonomiser dihitung sebagai berikut :

V u = ……………………. (Sorensen, 1983, hal. 339) n . A 1

dengan :

V u = Kecepatan aliran uap dalam pipa (m/s)

m u = laju aliran uap = 67,65 kg/s n

= jumlah pipa HP ekonomiser = 79 batang v

= Volume jenis uap, dihitung atas dasar volume jenis uap rata – rata pada HP ekonomiser dengan tekanan 71,57 bar. Dari tabel diperoleh : v = 0,001356 m3/kg

Maka diperoleh harga kecepatan uap sebesar :

67 , 65 x 0 , 001356

74 x ( π / 4 ) x ( 0 , 04089 )

= 0,944 m/s Besarnya koefisien pindahan panas dianalisa berdasarkan harga bilangan Reynold (Bayazitoglu, 1988, hal. 234) yaitu :

836 , 1 x 0 , 944 x 0 , 04089

1 , 2 x 10

= 268946,6 Aliran yang terjadi adalah turbulen, R e > 4000 (JP. Holman, 1998), maka h i

dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut : N u . K

h i = ……………………….. (Bayazitoglu, 1988, hal. 283)

Bilangan Nussselt dapat dihitung dengan :

u = 0,023 R e . P r

0,4 = 0,023 x (268946,6) x (0,857) = 477,14

o dengan : k = 0,64729 W/m. C dan D

i = 0,04089 m

2 o = 7553,14 W/m . C

4.3.3. Koefisien Pindahan Panas di Luar Pipa (h o ) Susunan pipa yang dirancang adalah susunan selang-seling. Seperti pada gambar di bawah ini :

Gambar 4.12. Susunan Pipa Selang-Seling pada HP Ekonomiser

di mana : S T = Jarak transversal (transverse pitch) (m) S L = Jarak longitudinal (longitudinal pitch) (m)

S D = Jarak diagonal (m)

A 1 = Jarak antara 2 buah pipa secara transversal (m)

A 2 = Jarak antara 2 buah pipa secara diagonal (m) Direncanakan S T = S L = 2.D o = 0,096 m Sifat – sifat gas buang dievaluasi pada temperatur rata-rata gas buang :

o = 288,4 C = 561,55 K

Untuk mencari sifat – sifat gas buang dapat diperoleh dari website www.hrsgdesign.com dengan memasukkan komposisi dan temperatur gas buang, atau sifat – sifat gas buang dapat juga disamakan dengan sifat-sifat udara (tabel sifat – sifat udara), dalam hal ini sifat – sifat gas buang yang diperoleh adalah dari www.hrsgdesign.com , yaitu :

k = 0,04275 W/m.K 5 μ = 2,88 .10 kg/m.s

ρ = 0,6295 kg/m 3 Pr = 0,68

Maka dapat dihitung kecepatan gas maksimum (V g maks ) pada rangkuman pipa pada gambar 4.12, maka kecepatan maksimum dapat terjadi pada A 1 dan A 2.

o Apabila pada A 1 , maka : S T

V g maks =

. V g ( ………………… (Incropera, 1981, hal. 344)

o Apabila pada A 2 , maka : S T

V g maks = . V g ……………….. (Incropera, 1981, hal. 344)

o V g maks terjadi pada A 2 apabila : S T + D o

 ……... (Incropera, 1981, hal. 344) 

Maka dapat disimpulkan V gmaks terjadi pada A 1 :

V g maks =

di mana :

V g = Kecepatan gas masuk pada rangkuman pipa diukur pada temperatur gas buang masuk rangkuman pipa

dengan :

m g : laju aliran gas buang = 565,9 kg/s

g : massa jenis gas buang pada T gas buang masuk = 322,34

C adalah sebesar 0,5943 kg/m 3

S T : jarak dua buah pipa = 0,096 m n

: banyak pipa 1 baris = 74 batang L

: panjang pipa 1 batang = 14,64 m

Maka : V g =

0 , 5943 x 0 , 096 x 74 x 14 , 64

= 9,1 m/s Maka dapat diperoleh kecepatan gas maksimum (V g maks ) sebesar :

V g maks =

= 18,2 m/s

Sehingga Bilangan Reynold maksimum untuk gas buang adalah :

ρ . V gmaks . D h

R e = µ dengan :

R e : Bilangan Reynold ρ : Massa jenis gas pada suhu rata-rata (kg/ m 3 )

D h : Diameter hidrolik pipa (m) μ : Viskositas dinamik pada suhu rata-rata (kg/m.s) di mana :

D h =l f .4. ……………………….. (W.M. Kays, 1984, hal. 8)

di mana :

1 f : jarak dua buah pipa = 0,084 m

a : luas penampang aliran (m )

h : luas total permukaan yang menyerap panas (m )

dan : N u . k

h o = …………………………. (Bayazitoglu, 1988, hal. 283)

Pada perancangan pipa-pipa HP ekonomiser ini dirancang menggunakan sirip untuk menyediakan luas permukaan pindahan panas yang dibutuhkan, ukuran sirip sama seperti pada HP superheater, yaitu :

1 : panjang sirip

= 0,009 m

r e : jari-jari pipa bersirip = 0,033 m δ : tebal sirip

= 0,00046 m

n f : jumlah sirip

= 289 sirip/m

Penentuan panjang, tebal dan jumlah sirip diperoleh dari lampiran 2, maka dapat dicari :

o Luas permukaan sirip (A f ) o Luas permukaan sirip (A f )

f : Luas permukaan sirip (m )

D e : Diameter sirip = 0,066 m

D o : Diameter luar pipa = 0,048 m δ : Tebal sirip = 0,00046 m

N f : Jumlah sirip dalam panjang pipa

Maka diperoleh luas permukaan sirip sebesar :

2 = 0,959m dalam 1 meter panjang pipa o Luas permukaan primer (A p )

Dimana : N t : 1, untuk 1 batang pipa

A P = [ π . 0 , 048 ( 1 − 0 , 00046 . 289 ) ] . 1

2 = 0,13075 m untuk 1 meter panjang pipa o Luas total permukaan pipa yang menyerap panas untuk 1 meter panjang

pipa (A h ) dan A h =A f +A p

di mana :

h : luas total permukaan pipa yang menyerap panas (m )

f : luas permukaan sirip (m )

2 A p : luas primer (m ) Maka luas total permukaan pipa yang menyerap panas diperoleh sebesar :

A h = 0,959 + 0,13075

2 = 1,08975 m Luas penampang area (A a ) merupakan luas penampang tanpa sirip dalam 1

meter dikurangi luas sirip dalam 1 meter.

= (0,096 – 0,048) x1 – 2 x (0,009 x 0,00046 x 289)

2 = 0,0456 m

Maka dapat diperoleh harga diameter hidrolik (D h ):  0 , 046 

D h = 0,096 x 4 x 

= 0,016 m dalam 1 m panjang pipa Sehingga Bilangan Reynold dari persamaan sebelumnya :

0 , 6295 x 18 , 2 x 0 , 016

2 , 88 x 10

= 6.444,5 2000 < R e < 40.000 Maka rumus mencari bilangan Nusselt adalah :

1/3 N

………………. (Incropera, 1981, hal. 344) Harga konstanta C 1 dan m diperoleh dari tabel korelasi Grimson (lampiran

u = 1,13 . C 1. R e . Pr

1) yang bergantung pada harga S L /D o dan S T /D o dari susunan pipa yang direncanakan. S L 0 , = 096 =

D o 0 , 048 S T 0 , = 096 =

D o 0 , 048

Dari tabel diperoleh : C 1 = 0,482 dan m = 0,556, maka diperoleh harga bilangan Nusselt :

1/3 N

= 1,13 x 0,482 x (6.444,5)

x (0,68)

= 62,8354 Maka dapat dicari koefisien pindahan panas diluar pipa (h o ): Nu . k

2 o = 165,817 W/m . C

4.3.4. Efisiensi dan Efektivitas Sirip Untuk mencari efesiensi sirip dapat digunakan dengan menggunakan grafik efisiensi sirip (Incropera, 1981, hal. 108) seperti pada gambar 4.13 berikut :

Gambar 4.13. Grafik Efisiensi Sirip

Dari data-data sirip pada perhitungan sebelumnya maka dapat dihitung : δ

= 0,03323 m Ap = L C .δ = (0,00923 x 0,00046) m

= 0,4245.10 m r 2 c 0 , 03323

Lc 1/2 (h o / k.Ap) di mana : k = konduktivitas bahan pipa (Lampiran 9) diperoleh = 18,9934

− 18 5 , 9934 x 0 , 4245 x 10  = 1,27

Dari grafik diperoleh harga efesiensi sirip ( η ) setelah diinterpolasi f

diperoleh η = 50,5 %. f

Perbandingan luas bagian dalam pipa dengan luas total permukaan pipa

yang menyerap panas dalam 1 meter (A c /A h ):

A h 1 , 08975 π . 0 , 04089 . 1

Efektivitas sirip :

4.3.5. Tahanan Konduksi pada Pipa HP Ekonomiser Tahanan konduksi pada pipa HP Ekonomiser (A h .R w ):

0 , 04089 x In 

2 x 18 , 9934 x 0 , 1179

2 o = 0,00152 m . C/W

4.3.6. Koefisien Pindahan Panas Menyeluruh Besarnya harga koefisien perpindahan kalor menyeluruh (U) dihitung dari

persamaan berikut, yaitu :

U 7553 , 14 x 0 , 1179

0 , 565 x 165 , 817

2 o U= 75,1 W/m . C

4.3.7. Luas Bidang Pindahan Panas Luas bidang pindahan panas diperoleh dengan rumus sebelumnya yaitu :

A = U .(LMTD )

di mana :

A = luas permukaan perpindahan kalor (m 2 ) Q = panas yang diserap HP ekonomiser yaitu 41592573 W

2 U = Koefisien perpindahan kalor menyeluruh = 75,1 W/m o . C o LMTD = Beda suhu rata – rata logaritma = 57,7 C

Maka : 41592573

A = 2 = 9598,426 m

75 , 1 x 57 , 7

Lintasan (N) yang dibutuhkan untuk menyerap panas dengan jumlah 74 batang pipa dalam 1 baris :

di mana :

A = luas permukaan pindahan panas yang dibutuhkan = 9110,15 m 2

h = luas total permukaan pipa yang menyerap panas = 1,08975 m n = jumlah pipa per baris = 74 batang/baris

1 = panjang pipa per batang = 14,64 m

Maka : N =

74 x 1 , 08975 x 14 , 64

= 8,1 lintasan = 8 lintasan Maka jumlah pipa yang dibutuhkan HP ekonomiser adalah 8 x 74 = 592 Batang.

4..4. Parameter Perhitungan Pipa LP Superheater

Sistem perpindahan panas yang terjadi pada LP superheater adalah konveksi dengan berlawanan arah, dimana air mengalir dari atas ke bawah sedangkan gas buang mengalir dari bawah keatas. Besarnya harga LMTD sistem perpindahan panas pada LP superheater ini adalah seperti ditunjukkan pada gambar berikut ini :

Gambar 4.14. Sket Aliran Uap dan Gas Buang pada LP Superheater

Di mana sebelumnya telah diperoleh : T o

6 = temperatur uap masuk LP superheater = 164,9 C T o

5 = temperatur uap keluar LP superheater = 200 C Tg o

D = temperatur gas buang masuk LP superheater = 254,47 C

Tg E = temperatur gas buang keluar LP superheater = 252,24 o C ∆ T max − ∆ T min

Maka : LMTD =

o = 252,24 C – 164,9 C o = 87,34 C

∆T 2 = Tg C – T 5

o = 254,47 C – 200 C o = 54,47 C

∆T 1 sebagai ∆T max dan Maka ∆T 2 sebagai ∆T min., maka diperoleh harga LMTD :

0 87,34 0 C − 5 4 , 47 C

LMTD = 87,34 C

ln

5 0 4 , 47 C

o = 69,6 C Besarnya harga koefisien perpindahan kalor menyeluruh (U) dapat

dihitung dengan menggunakan persamaan berikut atas dasar bidang luas pipa, yaitu :

U= ........................... (J.P. Holman, 1998)

+ R konduksi +

h  r i   o  h o

dimana :

i = koefisien konveksi dalam pipa (W/m . C)

2 o h o = koefisien konveksi gas buang (W/m . C) o R = tahanan konduksi pada pipa ( C/W)

r i = jari – jari dalam pipa (m) r i = jari – jari dalam pipa (m)

4.4.1. Pemilihan Pipa LP Superheater Pipa LP superheater dalam hal ini direncanakan menggunakan pipa baja

dengan diameter kecil. Diambil ukuran pipa dari ukuran standar pipa untuk baja

schedule 40 dengan diameter nominal ( DN ) 2” (lampiran ukuran pipa).

Maka diambil ukuran-ukuran pipa LP superheater sebagai berikut :

: diameter dalam

= 2,067 in = 0,0525 m

= 2,375 in = 0,0603 m t

: diameter luar

= 0,154 in = 0,0039 m Untuk menentukan banyaknya jumlah pipa yang dibutuhkan sesuai dengan laju aliran uap dan diameter pipa yang direncanakan, maka diambil suatu batasan sebagai berikut :

: tebal pipa

 Panjang pipa aktif yang berhubungan dengan pipa-pipa = 7 m (dengan memperhitungkan standar panjang pipa yang ada)  Jarak antara dua buah pipa = D o = 0,0603 m  Panjang pipa perbatang = 14,64 m Penentuan panjang pipa berdasarkan pemilihan dari panjang pipa yang

sering digunakan (Tunggul S., 1975, hal. 142). Jumlah pipa dalam 1 baris direncanakan sama seperti perancangan pada HP ekonomiser. Sehingga jumlah pipa-pipa LP superheater yang dibutuhkan adalah :

panjang pipa

= 59 batang dalam 1 (satu) baris Dengan ST adalah jarak antara dua titik pusat pipa.

Untuk dapat menjamin kekuatan pipa LP superheater khususnya dalam menahan tekanan yang terjadi di dalam pipa, maka kekuatan material pipa yang digunakan ditentukan dengan menggunakan rumus :

P . D o P S ≥ − .................................... (Vincent Cavaseno, 1979)

2 . t 2 di mana : P = Tekanan yang terjadi pada pipa, dalam hal ini sebesar 7 bar = 101,526 psia S = tegangan tarik yang diijinkan (psia)

101,526 x 2 , 375 101,526

2 x 0 , 154

S ≥ 732,1 psia Sehingga dengan tegangan yang diperoleh diatas, dipilih material yang

memliki tegangan ijin (S) diatas 732,1 psia dalam suhu maksimum yang terjadi 490,046 o

F. Dari tabel bahan pipa (lampiran 7) direncanakan material pipa yang digunakan adalah terbuat dari Seamless Alloy Steel (SA 176, 18Cr – 8Ni) di mana

pada temperatur 600 o F masih memiliki tegangan ijin sebesar 11400 psi, jadi cukup aman untuk digunakan pada LP superheater dengan suhu maksimum yang

terjadi 490,046 o F.

4.4.2. Koefisien Perpindahan Panas di Dalam Pipa (h i ) Koefisien perpindahan panas dalam pipa (h i ) seharusnya ditentukan pada temperatur film. Dalam hal ini dapat juga ditentukan pada kondisi temperatur uap rata-rata LP superheater ( u o T = 182,45 C ) pada tekanan 7 bar. Dari tabel sifat- 4.4.2. Koefisien Perpindahan Panas di Dalam Pipa (h i ) Koefisien perpindahan panas dalam pipa (h i ) seharusnya ditentukan pada temperatur film. Dalam hal ini dapat juga ditentukan pada kondisi temperatur uap rata-rata LP superheater ( u o T = 182,45 C ) pada tekanan 7 bar. Dari tabel sifat-

o μ = 1,5 .10 kg/m.s k = 0,03288 W/m. C Pr = 0,984

Kecepatan aliran uap pada LP superheater dihitung sebagai berikut :

V u = ……………………. (Sorensen, 1983, hal. 339) n . A 1

dengan :

V u = Kecepatan aliran uap dalam pipa (m/s)

m u = laju aliran uap = 20,54 kg/s n

= jumlah pipa LP superheater = 59 batang v

= Volume jenis uap, dihitung atas dasar volume jenis uap rata – rata pada LP superheater dengan tekanan 7 bar. Dari tabel

3 diperoleh : v 3

4 = 0,2729 m /kg, v 5 = 0,3064 m /kg. Maka diperoleh volume jenis uap rata – rata sebesar 0,28965 m 3 /kg, ρ=

1/v = 3,4524 kg/m 3 . Maka diperoleh harga kecepatan uap sebesar :

20 , 54 x 0,28965

59 x ( π / 4 ) x ( 0 , 0525 )

= 46,6 m/s Diperolehnya kecepatan uap dalam pipa sebesar 46,6 m/s masih dalam batas kecepatan uap maksimum yang diijinkan untuk uap yaitu sebesar 50 m/s (MJ. Djokostyardjo, 1990, hal. 186).

Besarnya koefisien pindahan panas dianalisa berdasarkan harga bilangan Reynold (Bayazitoglu, 1988, hal. 234) yaitu :

3 , 4524 x 46 , 6 x 0 , 0525

1 , 5 x 10

= 563086,44 Aliran yang terjadi adalah turbulen, R e > 4000 (JP. Holman, 1998), maka h i

dapat dihitung dengan menggunakan persamaan berikut : N u . K

h i = ……………………….. (Bayazitoglu, 1988, hal. 283)

Bilangan Nussselt dapat dihitung dengan :

u = 0,023 R e . P r

0,4 = 0,023 x (563086,44) x (0,984) = 910,72

dengan : o k = 0,03288 W/m. C

D i = 0,0525 m Maka :

910 , 72 x 0,03288

2 o = 570,37 W/m . C

4.4.3. Koefisien Pindahan Panas di Luar Pipa (h o ) Untuk mencari koefisien pindahan panas di luar pipa (h o ) dapat dicari dengan menggunakan rumus : 4.4.3. Koefisien Pindahan Panas di Luar Pipa (h o ) Untuk mencari koefisien pindahan panas di luar pipa (h o ) dapat dicari dengan menggunakan rumus :

Susunan pipa yang dirancang adalah susunan selang-seling (gambar 4.15) sama seperti pada pipa – pipa pada seluruh bagian HP. Pada perancangan pipa LP superheater ini dirancang tanpa menggunakan sirip karena perbedaan temperatur suhu uap masuk dan keluar LP superheater sangat kecil sehingga luas permukaan perpindahan panas yang dibutuhkan tidak terlalu besar. Direncanakan S T = S L = 2.D o = 0,1206 m

Gambar 4.15. Susunan Pipa Selang-Seling pada LP Superheater

Sifat – sifat gas buang dievaluasi pada temperatur rata-rata gas buang :

254 , 47 + 252 , 24 o

C = 526,5 K

Untuk mencari sifat – sifat gas buang dapat diperoleh dari website www.hrsgdesign.com dengan memasukkan komposisi dan temperatur gas buang, atau sifat – sifat gas buang dapat juga disamakan dengan sifat-sifat udara (tabel Untuk mencari sifat – sifat gas buang dapat diperoleh dari website www.hrsgdesign.com dengan memasukkan komposisi dan temperatur gas buang, atau sifat – sifat gas buang dapat juga disamakan dengan sifat-sifat udara (tabel

k = 0,04067 W/m.K -5 μ = 2,76 .10 kg/m.s ρ = 0,6728 kg/m 3

Pr = 0,68

Maka dapat dihitung kecepatan gas maksimum (V g maks ) pada rangkuman pipa pada gambar 4.15, maka kecepatan maksimum dapat terjadi pada A 1 dan A 2.

o Apabila pada A 1 , maka : S T

V g maks =

. V g ( ………………… (Incropera, 1981, hal. 344)

o Apabila pada A 2 , maka : S T

V g maks = . V g ……………….. (Incropera, 1981, hal. 344)

V g maks terjadi pada A 2 apabila : S D <

o S D = S +   < ……... (Incropera, 1981, hal. 344)  L

Maka dapat disimpulkan V gmaks terjadi pada A 1 :

V g maks =

di mana :

V g = Kecepatan gas masuk pada rangkuman pipa diukur pada temperatur gas buang masuk rangkuman pipa V g = Kecepatan gas masuk pada rangkuman pipa diukur pada temperatur gas buang masuk rangkuman pipa

m g : laju aliran gas buang = 565,9 kg/s

g : massa jenis gas buang pada T gas buang masuk = 254,47

C adalah sebesar 0,67117 kg/m 3

S T : jarak dua buah pipa = 0,1206 m n

: banyak pipa 1 baris = 59 batang L

: panjang pipa 1 batang = 14,64 m

Maka : V g =

0 , 67117 x 0 , 1206 x 59 x 14 , 64

= 8,09 m/s Maka dapat diperoleh kecepatan gas maksimum (V g maks ) sebesar :

V g maks =

x 8,09 (

= 16,18 m/s

Sehingga Bilangan Reynold maksimum untuk gas buang adalah :

ρ . V gmaks . D o

0 , 6728 x 16 , 18 x 0 , 0603

2 , 76 x 10

= 23783,33 2000 < Re < 40000 Maka rumus mencari bilangan Nusselt adalah :

1/3 N

= 1,13 . C 1. R e . Pr ………………. (Incropera, 1981, hal. 344) Dari tabel diperoleh : C 1 = 0,482 dan m = 0,556, maka diperoleh harga bilangan Nusselt, maka :

1/3 N u = 1,13 x 0,482 x (23783,33)

x (0,68)

= 129,86 Maka dapat dicari koefisien pindahan panas diluar pipa (h o ): Nu . k

129 , 86 x 0 , 04067

2 o = 87,58 W/m . C

4.4.4. Tahanan Konduksi pada Pipa LP Superheater Tahanan konduksi pada pipa LP superheater dapat dihitung dengan menggunakan rumus (J.P. Holman, 1998) : r i  r o 

R konduksi = ln k   r  i  di mana :

r i = jari – jari dalam pada pipa = D i /2 = 0,0525/2 = 0,02625 r o = jari – jari luar pada pipa = D o /2 = 0,0603/2 = 0,03015

k = konduktivitas termal pipa = 18,0361 W/m. o C (lampiran 9) Maka :

r i  r o  R konduksi = ln

k   r  i 

2 o = ln   = 0,0002 m . C/W

4.4.5. Koefisien Pindahan Panas Menyeluruh Besarnya harga koefisien perpindahan kalor menyeluruh (U) dihitung dari

persamaan berikut, yaitu :

1  r i  1 + R konduksi +

2 o = 84,07 W/m . C

4.4.6. Luas Bidang Pindahan Panas Luas bidang pindahan panas diperoleh dengan rumus sebelumnya yaitu :

A = U .(LMTD )

di mana :

A = luas permukaan perpindahan kalor (m 2 ) Q = panas yang diserap LP superheater = 1658070 W

2 U = Koefisien perpindahan kalor menyeluruh = 84,07 W/m o . C o LMTD = Beda suhu rata – rata logaritma = 69,6 C

1658070 Maka : A =

84 , 07 x 69 , 6

2 = 283,37 m Lintasan (N) yang dibutuhkan untuk menyerap panas dengan jumlah 74

batang pipa dalam 1 baris : batang pipa dalam 1 baris :

A = luas permukaan pindahan panas yang dibutuhkan = 283,37 m 2 n = jumlah pipa per baris = 59 batang/baris

L = panjang pipa per batang = 14,64 m Maka :

59 x 3 , 14 x 0 , 0603 x 14 , 64

= 1,73 lintasan = 2 Lintasan Maka jumlah pipa yang dibutuhkan LP Superheater adalah 2 x 74 = 148 Batang.