71
Lampiran 2. Perhitungan Kehilangan Panas A. Data Dimensi Alat Penyulingan
a. Dimensi Pipa Uap Boiler ke Ketel
Bagian Pipa Panjang
m Diameter
m Luas
Permukaan Pipa m
2
horizontal 1 0.19
0.032 0.019
horizontal 2 0.42
0.029 0.038
Horisontal 3 PRV 1.05
0.019 0.063
vertikal 1 1.07
0.019 0.064
vertikal 2 0.16
0.02 0.010
b. Dimensi Ketel
Bagian Dimensi ketel m
Luas permukaan
m²
Dinding ketel total Tinggi
0.78 0.980
Diameter 0.40
Dinding ketel Insulasi Tinggi
0.60 0.829
Diameter 0.44
Tebal 0.04
Dinding ketel
tanpa insulasi
Tinggi 0.18
0.226 Diameter
0.40 Tebal
0.003 Tutup
Tinggi 0.06
0.151 Diameter
0.40 Dasar ketel
Tinggi 0.17
0.427 Diameter
0.40
72 Lampiran 2 lanjutan
c. Dimensi Pipa penghubung Ketel Kondensor
Bagian Panjang m
Diameter m
Horizontal dr ketel 1 0.15
0.047 Horizontal 2
0.23 0.039
Vertical 1 0.284
0.039 Vertical 2
0.22 0.039
B. Perhitungan Kehilangan Panas
Kehilangan energi pada penyulingan dengan tekanan bertahap dan laju alir uap air 1 ljamkg bahan
a. Kehilangan Panas melalui pipa uap
Pipa horisontal 1
a.
Data : Suhu permukaan pipa bagian luar rata-rata =
47.79
o
C Suhu udara lingkungan rata – rata =
28.2
o
C b. Mencari nilai h
nilai Pr pada suhu Tf = 310.995 K adalah 0.705
Gr = 114.429 x 10
6
0.032
3
19.63
o
C = 0.0736 x 10
6
GrPr = 0.0736 x 10
6
0.705 = 0.0519 x 10
6
menurut Mc Cabe 1999 bila nilai 10
4
GrPr 10
9
maka : Nu = 0.53 [ 0.0519 x 10
6
]
14
= 8.000
[ ]
0.705 Pr
310.995 273
2 2
. 28
79 .
47 =
Κ =
+ +
=
o
Tf
14 GrPr
0.53 Nu
=
73 Lampiran 2 lanjutan
Nilai h dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut :
h = Nu k D
p
h = [8.002.709 x 10
-2
] 0.032 = 6.7720 Wm
2
K c. Menghitung nilai q
q = h A ∆T
A = 3.14 0.19 m0.032 m = 0.019091 m
2
q = 6.7720 Wm
2
K0.019091 m
2
19.63 C
= 2.5398 W = 2.5398Jdet3600 detjam9 jam
= 82 289.52 J = 0.0822 MJ
Pipa horisontal 2 d. Data :
Suhu permukaan pipa bagian luar rata-rata = 49.8
o
C Suhu udara lingkungan rata – rata =
28.2
o
C
e.
Mencari nilai h
Nilai Pr pada suhu Tf = 312.02 K adalah 0.705
Gr = 112.690 x 10
6
0.029
3
21.55ºK = 0.0592 x 10
6
GrPr = 0.0592 x 10
6
0.705 = 0.0418 x 10
6
menurut Mc Cabe 1999 bila nilai 10
4
GrPr 10
9
maka : Nu = 0.53 [ 0.0418 x 10
6
]
14
= 7.5760 Nilai h dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut :
h = Nu k D
p
h = [7.57602.717 x10
-2
] 0.029 = 7.0975 Wm
2
K
[ ]
0.705 Pr
Κ o
2 312.0
273 2
28.2 49.8
Tf =
= +
+ =
14 GrPr
0.53 Nu
=
74 Lampiran 2 lanjutan
f. Menghitung nilai q
q = h A ∆T A = 3.140.029 m0.42 m = 0.038245 m
2
q = 7.0975 Wm
2
K0.038245 m
2
21.63 K
= 5.848 W = 5.848 Jdet3600 detjam9 jam
= 189 504.2198 J = 0.189 MJ Pipa horisontal 3
a. Data : Suhu permukaan pipa bagian luar rata-rata = 64.7
o
C Suhu udara lingkungan rata – rata = 28.2
o
C b. Mencari nilai h
Nilai Pr pada suhu Tf = 311.98 K adalah 0.703
Gr = 100.259 x 10
6
0.019
3
36.48
o
K = 0.0251 x 10
6
GrPr = 0.0251 x 10
6
0.703 = 0.0176 x 10
6
menurut Mc Cabe 1999 bila nilai 10
4
GrPr 10
9
maka : Nu = 0.53 [ 0.0251 x 10
6
0.703]
14
= 6.1074 Nilai h dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut :
h = Nu k D
p
h = [6.10742.774 x10
-2
] 0.019 = 8.9192 Wm
2
K c. Menghitung nilai q
q = h A ∆T A = 3.140.019 m1.05 m = 0.06264 m
2
q = 8.9192 Wm
2
K0.06264 m
2
36.48 K
= 20.38225 W = 20.38225 Jdet3600 detjam9 jam
= 660 385.05 J = 0.6603 MJ
[ ]
0.703 Pr
Κ o
319.48 273
2 28.2
64.7 Tf
= =
+ +
=
14 GrPr
0.53 Nu
=
75 Lampiran 2 lanjutan
Total kehilangan panas pada pipa uap horisontal adalah :
q
ph
= 0.0822 M J + 0.1890 MJ + 0.6603 MJ = 0.932 MJ
Kehilangan energi pada pipa uap vertikal 1
a. Data : Suhu pipa bagian luar rata-rata = 39.1
o
C Suhu udara lingkungan rata – rata = 28.2
o
C b. Mencari nilai h
Nilai Pr pada suhu Tf = 306.60 K adalah 0.706
Gr = 121.632 x 10
6
1.07
3
10.89
o
K = 16 101.8681 x 10
6
= 1.6101 x 10
9
GrPr = 1.6101 x 10
9
0.706 = 1.1373 x 10
9
menurut Mc Cabe 1999 bila nilai 10
4
GrPr 10
9
maka : Nu = 0.13 [ 1.6101 x 10
9
0.706]
0.333
= 134.7550 Nilai h dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut :
h = Nu k L
p
h = [134.7550 2.675 x10
-2
] 1.072 m = 3.3693 Wm
2
K c. Menghitung nilai q
q = h A ∆T A = 3.140.019 m1.07 m = 0.063836 m
2
q = 3.3693 Wm
2
K0.063836 m
2
10.81 K
= 2.3241 W = 2.3241 Jdet3600 detjam9 jam
= 75 301.00 J = 0.0753 MJ
[ ]
0.706 Pr
Κ o
306.65 273
2 28.2
39.1 Tf
= =
+ +
=
0.333 GrPr
0.13 Nu
=
76 Lampiran 2 lanjutan
Kehilangan energi pada pipa uap vertikal 2
a. Data : Suhu pipa bagian luar rata-rata = 151.9
o
C Suhu udara lingkungan rata – rata = 28.2
o
C b. Mencari nilai h
Nilai Pr pada suhu Tf = 363.08 K adalah 0.695
Gr = 56.624 x 10
6
0.16
3
123.68
o
K = 28.7168 x 10
6
GrPr = 28.7168 x 10
6
0.695 = 19.9451 x 10
6
= 0.0199 x 10
9
menurut Mc Cabe 1999 bila nilai 10
4
GrPr 10
9
maka : Nu = 0.59[28.7128 x 10
6
0.695]
0.25
=39.4175 Nilai h dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut :
h = Nu k L
p
h = [39.4175 3.10 x10
-2
] 0.16 m = 7.6372 Wm
2
K c. Menghitung nilai q
q = h A ∆T
A = 3.140.02 m0.16 m
= 0.010048 m
2
q = 7.6372 Wm
2
K0.010048 m
2
123.68 K
= 9.4909 W = 9.4909 Jdet3600 detjam9 jam
= 307 505.4 J = 0.3075 MJ
Total kehilangan panas pada pipa uap vertikal adalah : q
pv
= 0.0761 MJ +0.3075 MJ = 0.3839 MJ
[ ]
0.695 Pr
Κ o
363,08 273
28.22 151,9
Tf =
= +
+ =
14 GrPr
0.59 Nu
=
77 Lampiran 2 lanjutan
Jadi total kehilangan energi melalui pipa uap adalah : q
PU
= q
pph
+ q
ppv
= 0.932 MJ + 0.3839 MJ = 1.3159 MJ
Dengan cara perhitungan yang sama rata-rata kehilangan energi melaui pipa uap untuk setiap jam pada berbagai perlakuan di dapat :
Kehilangan Energi MJ Jam ke-
Total Laju alir uap air
ljamkg bahan
1 2
3 4
5 6
7 8
9 Laju alir uap air konstan :
1 0.130
0.133 0.141 0.147 0.149 0.148 0.160 0.161 0.132 1.302 1.5
0.116 0.122 0.132 0.141 0.139 0.153 0.154 0.167 0.160 1.284
2 0.147
0.153 0.157 0.159 0.174 0.169 0.168 0.177 0.159 1.464 Laju alir uap air bertahap :
1.1.5.2 0.089
0.098 0.153 0.159 0.148 0.169 0.165 0.180 0.177 1.339
b. Kehilangan panas melalui tutup ketel
Penyulingan akar wangi kapasitas 3 kg. kepadatan = 0.09 kgl pada peningkatan tekanan secara bertahap dengan laju alir 1 ljamkg bahan.
a. Data : Diameter tutup ketel = 40 cm = 0.4 m
Suhu tutp ketel bagian luar rata-rata = 62.8
o
C Suhu udara lingkungan rata – rata =27.6
o
C b. Mencari nilai h
Menurut McCabe 1999. nilai Pr suhu Tf = 318.60 K adalah 0.703
Gr = 102.459 x 10
6
0.4
3
35.2
o
K = 2.3066 x 10
8
GrPr = 2.3066 x 10
8
0.703 = 1.6226 x 10
8
Menurut Mc Cabe 1999 bila nilai 3x10
5
GrPr 10
10
maka :
Nu = 0.27 GrPr
14
Nu = 0.27 1.6226 x 10
8 14
= 30.4730
[ ]
703 .
Pr 16
. 318
273 2
6 .
27 8
. 62
= Κ
= +
+ =
o
Tf
78 Lampiran 2 lanjutan
Nilai h dapat dicari dengan menggunakan persamaan berikut :
h = Nu k D
h = [30.47302.76 x10
-2
] 0.4 = 2.1059 Wm
2
K c. Menghitung nilai q
Menurut McCabe 1999. nilai q dapat dicari dengan persamaan sebagai berikut :
q = h A ∆T
A = {[ 3.14 x 40.4m20.06 m2]+ [3.14 x 0.4 m0.06 m]}
= 0.15072 m
2
q = 2.1095 Wm
2
K0.15072 m
2
34.3 K
= 11.16467 W = 11.16467 Jdet3600 det9 jam
= 361 735.4 J = 0.3617 MJ
Dengan cara perhitungan yang sama rata-rata kehilangan energi melaui tutup ketel suling setiap jam pada berbagai perlakuan di dapat :
Kehilangan Energi MJ Jam ke-
Total Laju alir uap air
ljamkg bahan 1
2 3
4 5
6 7
8 9
Laju alir uap air konstan : 1
0.039 0.039
0.038 0.037
0.038 0.039
0.039 0.039
0.038 0.346
1.5 0.035
0.035 0.035
0.039 0.039
0.039 0.040
0.040 0.034
0.335 2
0.032 0.032
0.033 0.043
0.036 0.040
0.042 0.043
0.045 0.346
Laju alir uap air bertahap : 1.1.5.2
0.038 0.038
0.038 0.042
0.041 0.041
0.044 0.044
0.045 0.373
c. Kehilangan panas melalui dasar ketel suling
