Desain Pendingin Menentukan Tinggi Head Desain Atap

Perhitungan pada Air : Temperatur masuk, T 1 = 35 o C = 86 o F Temperatur keluar, T 2 = 60 o C = 140 o F T av = 113 o F 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 i tot , c c G G N  c tot kor , i N G G   Cek Kecepatan Medium Pemanas v c,cek v c,cek = 29.527,56 ftjam = 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 c i cek , c G v   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                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  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 Tabel C.47. ∆T LMTD 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 io i io i c h h h h U   LMTD D t U Q A    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    = 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 L k 10 he 2 i t . s . D . 10 . 22 , 5 L . G . f P    1,250 in 79,8 in 4 7 ,8 8 i n Gambar C.38. Dimensi koil Tabel C.48. Spesifikasi Alat RE –202 Fungsi Mereaksikan HCHO dengan Larutan Urea Kode RE – 202 Jenis Reaktor CSTR, vertical Bahan Konstruksi Stainless Steel SA 167 Grade 11 type 316 Kondisi Operasi T , P : 70 o C, 1,2 atm Dimensi shell Diameter Tinggi Tebal dinding : 9,91 ft = 3,02 m : 9,5 ft = 2,89 m : 38 in = 0,375 ft Dimensi head Tebal head Tinggi head : 38 in : 2,57 ft = 0,78 m Dimensi sparger Diameter ring Jumlah hole Diameter hole : 3,2401 m : 105.963,0924 : 0,9954 cm Dimensi koil Diameter Tinggi Material Jumlah putara : 6,65 ft = 2,02 m : 3,98 ft = 1,19 m : carbon steel SA 283 grade C : 4 Dimensi pengaduk Diameter Lebar Jumlah Kecepatan putaran Power : 38 in = 0,96 m : 4,75 in = 0,12 m : 1 : 89,81 rpm = 1,4 rps : 21,15 hp Diameter lubang : 7 cm Jumlah 1 Buah

21. Cooler – 301 CO-301

Fungsi : Menurunkan temperatur keluaran reaktor 202 dari temperatur 70 o C menjadi 30 o C. Jenis : Shell and Tube Exchanger Data design Tube Fluida panas = Aliran F 21 dari RE-202 Laju alir, W = 3535,35 kgjam 7794,11 lbjam Lampiran B T 1 = 70 o C 158 o F Lampiran B T 2 = 30 o C 86 o F Lampiran B Shell Fluida dingin = Cooling water Laju alir, w = 5726,7 kgjam 12.625,21 lbjam Lampiran A t 1 = 30 o C 86 o F Lampiran B t 2 = 45 o C 113 o F Lampiran B

d. Menghitung Luas Perpindahan Panas

A = LMTD t Ud Q  

4. Beban panas Heater

– 101 Q = 342.706,09 kJjam Lampiran B = 324,821,42 Btujam

5. Menghitung

Δt LMTD Tabel C.49. Suhu Fluida panas dan dingin Fluida Panas o F Fluida Dingin o F Δt o F 158 Temperatur Tinggi 113 45 86 Temperatur Rendah 86 72 Difference 27 45 Δt LMTD =         1 2 2 1 1 2 2 1 t T t T ln t T t T      = 18,2 o F

6. Memilih Ud trial

Dari tabel 8 Kern, 1965 dipilih U d untuk hot fluid = light organic cold fluid = water Range U d = 75-150 BTUj ft 2 °F dipilih U d = 80 BTUj ft 2 °F Maka, luas perpindahan panas surface area adalah : A = LMTD t Ud Q   = F 2 , 18 F ft BTUj 80 Btujam 324,821,42 o o 2  = 239,82 ft 2

e. Pemilihan jenis HE

Karena A 200 ft 2 , maka digunakan tipe shell and tube exchanger Sehingga dalam perancangan ini digunakan klasifikasi sebagai berikut, Tabel 10, Kern L = 20 ft BWG = 16 OD tube = 0,75 in ID tube = 0,62 in a” = 0,1963 ft 2 ft Jumlah tube : Nt = A a L   = 61,0852 tube Pemilihan pola tube Berdasarkan data jumlah tube yang tersedia secara komersial, dipilih jumlah tube = 61 buah tube dengan OD tube 0,75 in, 1 in Square pitch untuk 2 passes Kern, Tabel. 9, hal. 841 – 842, 1965. Adapun data selengkapnya adalah sebagai berikut : - Susunan tube = square pitch - Jumlah aliran, n = 2 aliran passes - Pitch, P T = 1 in - Diamater shell, ID = 10 in - Baffle space = ID = 10 in - C = Pitch, P T – OD tube = 0,25 in - A terkoreksi = σt x L x a” = 61 x 20 ft x 0,1963 ft = 239,486 ft 2 - U D terkoreksi Ud = Q LMTD T A   = 80,1117 Btuhr ft 2 ° F

f. Analisa Kinerja HE

Analisa kinerja HE meliputi : 4 Menghitung Koefisien Overall Perpindahan Panas U 5 Menghitung Rd 6 Menghitung ∆P 4 Menghitung Koefisien Overall Perpindahan Panas - Menghitung Flow Area  Shell : a s = T xP xB IDxC 144 , = 1 144 10 25 , 10    = 0,1736 ft 2