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
Dimana sebelumnya telah diperoleh : T
6
= Temperatur uap keluar evaporator = 278,88
o
C T
5
= Temperatur uap masuk evaporator = 278,88
o
C Tg
2
= Temperatur gas buang masuk evaporator = 455,86
o
C Tg
3
= Temperatur gas buang masuk evaporator = 303,89
o
C
Maka diperoleh harga LMTD:
∆ ∆
∆ −
∆ =
1 2
1 2
T T
In T
T LMTD
Dimana : Δ
T
2
=
Tg
2
- T
5
= 455,86 – 278,88
o
C = 176,98
o
C Δ
T
1
=
Tg
3
- T
6
= 303,89 – 278,88
o
C = 25,01
o
C
Maka harga diperoleh harga LMTD : LMTD =
01 ,
25 98
, 176
01 ,
25 98
, 176
In −
LMTD = 77,664
o
C
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 +
+
=
dimana : h
i
= Koefisien konveksi dalam pipa Wm
2o
C A
c
A
h
= Perbandingan luasan pipa bagian dalam dengan luasan pipa yang menyerap kalor
A
h
.R
w
= Tahanan konduksi pipa evaporator m
2o
CW h
o
= Koefisien konveksi gas buang Wm
2o
C η
o
= Efektivitas sirip bagian luar
Pipa evaporator dalam hal ini direncanakan menggunakan pipa baja dengan diameter lebih besar dari pipa superheater. Diambil ukuran pipa dari
ukuran standart pipa untuk baja schedule 40 dengan diameter nominal DN 2” lampiran ukuran pipa .
Maka diambil ukuran –ukuran pipa evaporator sebagai berikut : D
i
: Diameter dalam = 2,07 in = 0,0526 m
D
o
: Diameter luar = 2,38 in = 0,0605 m
t : tebal pipa
= 0,15 in = 0,0038 m
Untuk menentukan banyaknya jumlah pipa yang dibutuhkan sesuai dengan laju aliran uap dan diameter pipa yang direncanakan, maka diambil suatu batasan
seperti yang ada pada superheater : Panjang pipa aktif yang berhubungan dengan pipa-pipa = 6m dengan
memperhitungkan standart panjang pipa yang ada Jarak antara dua buah pipa = 2 . D
o
= 0,121 m Panjang pipa perbatang = 9 m
Jumlah pipa dalam 1 baris direncanakan seperti perancangan pada superheater. Maka sket perancangan pipa superheater dapat dilihat pada gambar
4.8. berikut ini :
Gambar 4.8. Evaporator Yang Direncanakan
Gambar 4.9. Evaporator dengan drum uap
Sehingga jumlah pipa –pipa evaporator yang dibutuhkan adalah : n =
1 121
, 6
+
= 51 batang pipa dalam 1 baris
4.2.1. Koefisien Perpindahan Panas di Dalam Pipa h
i
Koefisien pindahan panas dalam pipa h
i
seharusnya ditentukan pada temperature film. Dalam hal ini dapat juga ditentukan pada kondisi temperature
uap rata-rata evaporator Tu = 278,88
o
C pada tekanan 63,16 bar. Dari tabel sifat –sifat air pada berbagai tekanan dan temperatur, www.hrsgdesign.com diperoleh
data-data sebagai berikut : k
= 0,5763 Wm K
μ = 9,6 . 10
-5
kgm.s ρ
= 1v = 32,59 kgm
3
Kategori