BAB V HASIL PEMBAHASAN
5.3 Perhitungan Efisiensi Air Cooler Sebelum Cleaning
Table 5.2 Data Perhitungan Air Cooler 17 Februari 2020 Data Perhitungan
Viscositas 0,019 centipoise Viscositas 17,54 centipoise (Sumber : Perpustakaan Betara Gas Plant.2020)
a. Efisiensi Design
Diketahui nilai dari efisiensi design Lean Amine Cooler 615-E-103 adalah 66,67%. (Diperoleh dari data design) mengacu kepada persamaan 2.26
= x 100%
= 66,67%
b. Heat Duty
Untuk menghitung Heat Duty pada bagian Shell dan tube digunakan persamaan 2.1 – Persamaan 2.4.
Shell
ΔT = t2-t1
= 135,0.°F – 96,00.°F
= 39,00.°F
Qs = W.C .ΔT
= 9.925.933 lb/hr . 0.242 Btu/Lb °F . 39,00.°F
= 93.603.533,377 Btu/hr
Tube
ΔT = T1-T2
= 186,30 .°F - 124,67°F
= 61,63.°F
Q t = W.C .ΔT
= 98.467,58 lb/hr . 0,658 Btu/Lb °F . 61,63.°F
= 3.992.503,62 Btu/hr
c. LMTD
Untuk mencari nilai LMTD menggunakan Persamaan 2.5 dan 2.6 ΔT1 = T1 – t2 = 51,300 °F ΔT2 = T2 – t1 = 28,670 °F
Δtc = T2 – t1 = 28,670°F Δth = T1 – t2 = 51,300°F
LMTD =
= 38,894.°F
LMTD correction
=
= 1,580
=
= 0,43
FT = 0,97 di dapat dari fig 19 LMTD Corection = LMTD .FT = 39,894 °F . 0,97 = 37,922 °F d. Temperature kalorik
Untuk perhitungan oAPI menggunakan Persamaan 2.7, dan peritungan Temperature Kalorik menggunakan persamaan 2.8 dan Persamaan 2.9
.°API = 141,5/ SG – 131,5 . = 141,5/ 1 – 131,5 = 10
Δt1 = T1 – t2 = 51,3 .°F Δt2 = T2 – t1= 28,67 .°F
Untuk mencari nilai Kc, menggunakan Figure.17 yang terdapat pada lampiran 2, diperoleh nilai KC = 0,13
Untuk mencari nilai Fc, menggunakan Figure.17 yang terdapat pada lampiran 2, diperoleh nilai Fc = 0,43
Shell
TC = T2 + Fc. (T1-T2)
= 124,67 °F + 0,43 . 61.63 °F = 151,479 °F
Tube
tC = t1 + Fc. (t2-t1) = 96 °F + 0,43 . 39 °F = 112,965 °F
e. Flow area
Untuk perhitungan Flow Area, menggunakan Persamaan 2.10 dan Persamaan 2.11
Shell
C’ = Pitch – OD = 2,362 – 1 = 1,362 inch
=
= 1,249 inch
Tube
Thicknes = 0,83 inch
a’t = 0,546 di dapat dari table 10 (kern), bisa dilihat pada lampiran 2.
at =
= 3.469 inch f. Kecepatan Massa fluida
Untuk menghitung nilai Kecepatan Massa Fluida, digunakan persamaan 2.12 dan Persamaan 2.13.
Shell
Gs =
= 7.944.782,70 lb/hr
Tube
Gt =
= 28.381,94 lb/hr
g. Reynold Number
Untuk memperoleh nilai Reynold Number, digunakan persamaan 2.14 dan Persamaan 2.15
Shell
Nilai OD diperoleh dari figure.28 yang bisa dilihat pada lampiran 2.
Dari Fig 28. OD = 0,083 ft Pitch = 1,25 inch De = 0,72 inch = 0,06 ft
= 0,019 centipoise = 0,046 lb/ft hr.
Res =
=
= 10.385.336,862 lb/ft hr .
Tube
Pada lampiran 2, dapat dilihat tabel 10 untuk mencari nilai ID, dan diperoleh nilai ID dari melihat OD = 1 inch dan
thickness 0,083 inch
ID = 0,834 inch = 0,069 ft = 17,54 centipoise = 42,43 lb/ft hr
=
= 46,155 lb/ft hr
h. JH
Shell
Untuk mendapatkan nilai JH,dapat dilihat pada Figure 28 di lampiran 2 dan di dapatkan nilai JH = 1000
Tube
Untuk mendapatkan nilai JH,dapat dilihat pada Figure 24 di lampiran 2 dan di dapatkan nilai JH = 1.98
i. Koefisien Perpindahan Panas
Untuk mencari nilai Koefisiensi Perpindahan panas, digunakan Persamaan 16 – Persamaan 18.
Shell
Pada TC = 151,479 °F .°API = 10
Nilai C diperoleh dari tabel nilai C yang terdapat pada Lampiran 1, dan diperoleh nilai C = 0,242
Nilai K diperoleh dari Figure 1 yang terdapat di lampiran 2, dan diperoleh nilai K = 0,065
Nilai DE diperoleh dari Figure 28, dan diperoleh nilai DE = 0,06 ft.
= 1000 lb/ft hr . 0,414
= 37,359 Btu / h ft2 °F
Tube
Pada TC = 112,965 °F
Nilai C = 0,66 (Diperoleh dari tabel yang berada pada lampiran 1)
Nilai K diperoleh dari Figure 1 yang terdapat di lampiran 2, dan diperoleh nilai K = 0,066
Nilai ID diperoleh dari Tabel 10 yang bisa dilihat pada Lampiran 2, dan diperoleh nilai ID = 0,069 ft.
= 1,98 lb/ft hr
= 0,630 Btu / h ft2 °F
.(ID/OD)
= 0,630 Btu / h ft2 °F . (0,069 ft /0,083 ft)
= 6,336 Btu / h ft2 °F
j. Tube Well Temperature
Untuk menghitung nilai Tube Well Temperature, digunakan Persamaan 2.19
Tw = tc +(ho/өs)/(hio/өt) + (ho/өs) . (Tc-tc)
= 112,965 + 37,359 / 6,330 + 37,359 . (151,479 – 112,965) = 145,899 °F
k. Viskositas Fluida
Untuk menghitung nilai Viskositas Fluida, dapat menggunakan Persaman 2.20 dan 2.21.
Shell
µ = 0,045 lb/ft hr
µw = 0,0192 di dapat dari fig.15 daat dilihat pada Lampiran 2
өs = (µ/µw)0,14
= (0,045 lb/ft hr / 0,0192)0,14 = 1,130 lb/ft hr
Tube
µ = 42,43 lb/ft hr
µw = 72 di dapat dari perusahaan dapat dilihat pada Lampiran ke 3
өt = (µ/µw)0,14
= (42,43 lb/ft hr /0,72)0,14
= 1,769 lb/ft hr
l. Koefisien Panas Terkoreksi
Untuk menghitung nilai Koefisiensi Panas Terkoreksi, perhitungan menggunakan Persamaan 2.22 dan Persamaan 2.23.
Shell
ho = ho/өs . Өs
= 37,359 Btu / h ft2 °F . 1,130 lb/ft hr = 42,207 Btu / h ft2 °F
Tube
hio = hio/өt . Өt
= 6,330 Btu / h ft2 °F . 1,769 lb/ft hr = 11,200 Btu / h ft2 °F
m. Clean Overall Heat Transfer Coefficient
Untuk menghitung nilai Clean Overall Heat Transfer Coefficient, perhitungan menggunakan Persamaan 2.24.
Uc = (hio . ho ) / (hio + ho)
= (11,200 . 42,207) / (11,200+ 42,207 ) = 8,851 Btu / h ft2 °F
n. Koefisien Design Overall
Untuk menghitung nilai dari Koefisiens Design Overall, Persamaan yang digunakan adalah Persamaan 2.25 – Persamaan 2.27, serta untuk mencari nilai a”, bisa dilihat pada Tabel 10 yang ada pada Lampiran 2| dengan di ketahui data OD untuk a” di dapat dari outside surface.
a” = 0,2618 A = a”. L. Nt
= 0.2618 ft2 . 31,5 ft. 3660 = 30182,922 ft2
Shell
Uds = Qs / (A . Δt LMTD)
= 93.603.533,377 Btu/hr / ( 30182,922 ft2 . 37,922 °F ) = 81,780 Btu / h ft2 °F
Tube
Udt = Qt / (A . Δt LMTD)
= 3.992.503,62 Btu/hr / ( 30181,922 ft2. 37,922 °F) = 3,488 / h ft2 °F
o. Efisiensi
Untuk menghitung nilai efisiensi, Perhitungan menggunakan Persamaan 2.28.
=
= 56,811 %
Dari hasil perhitungan diatas di dapatkan hasil yang dapat di lihat pada tabel 5.3 yaitu merupakan perhitungan pada tanggal 17 Februari 2020.
Tabel 5.3 Hasil Perhitungan Heat Exchanger tanggal 17 Februari 2020
No Hasil Perhitungan Aerial Cooler
A Heat Duty
Shell 93.603.533,377 btu/hr Tube 3.992.503,62 btu/hr
B LMTD 38,894 °F K Koefisien Panas Terkoreksi shell 42,207 btu/h ft2 °F
tube 11,200 btu/h ft2 °F L Clean Overall Heat Transfer 8,851 btu/h ft2 °F M Koefisien Desain Overall
shell 81,780 btu/h ft2 °F tube 3,488 btu/h ft2 °F
N Efisiensi 56,811 %
Untuk perhitungan pada tanggal 17 Februari 2020 pada tabel 5.3 bisa di lihat pada lampiran 4.
Tabel 5.4 Hasil Perhitungan Heat Exchanger tanggal 18 Februari 2020
No Hasil Perhitungan Design
A Heat Duty shell 96733775.61 btu/hr
Tube 3927050,46 btu/hr
B LMTD 36.86109346 °F
C Temperature kalorik shell 149.882 °F
tube 111.64 °F
D Flow Area shell 1.249 Inch
Tube 3.469 Inch
E kecepatan Massa fluida shell 7944782,70 lb/hr
Tube 28352,31 lb/hr
F Reynold Number shell 10385336,862 lb/ft hr
Tube 46,207 lb/ft hr
G Faktor Dimensi (JH) shell 1000 lb/ft hr
Tube 2 lb/ft hr
H Koefisien Perpindahan panas
shell I Temperatur pada Dingding
Tube
149.346 °F
J viskositas fluida shell 1.130 lb/ft in
tube 1.769 lb/ft in
K koefisien Panas Terkoreksi
shell M koefisien desain overall
shell
Tabel 5.5 Hasil Perhitungan Heat Exchanger tanggal 19 Februari 2020
No Hasil Perhitungan Design
A Heat Duty shell 98087672.87 btu/hr
E kecepatan Massa fluida shell 7944782.70 lb/hr
tube 28257.23 lb/hr
Untuk perhitungan pada tanggal 19 Februari 2020 pada tabel 5.5 bisa di lihat pada lampiran 4.
Tabel 5.6 Hasil Perhitungan Heat Exchanger tanggal 20 Februari 2020
No Hasil Perhitungan Design
A Heat Duty shell 95783764.56 btu/hr
tube 3908777.47 btu/hr
B LMTD 36.15545367 °F
C Temperature kalorik shell 149.6357795 °F
tube 111.3925 °F
D Flow Area shell 1.249 inch
tube 3.469 inch
E kecepatan Massa fluida shell 7944782,70 lb/hr
tube 28220.36534 lb/hr
F Reynold Number shell 10385336,862 lb/ft hr
Untuk perhitungan pada tanggal 20 Februari 2020 pada tabel 5.6 bisa di lihat pada lampiran 4.
Tabel 5.7 Hasil Perhitungan Heat Exchanger tanggal 21 Februari 2020
No Hasil Perhitungan Design
A Heat Duty shell 96603646.63 btu/hr
tube 3905342.049 btu/hr
B LMTD 35.60539824 °F
C Temperature kalorik shell 149.87516 °F
tube 112.523 °F
D Flow Area shell 1.249 inch
tube 3.469 inch
E kecepatan Massa fluida shell 7944782,70 lb/hr
tube 27975.321 lb/hr
Untuk perhitungan pada tanggal 21 Februari 2020 pada tabel 5.7 bisa di lihat pada lampiran 4.
Tabel 5.8 Hasil Perhitungan Heat Exchanger tanggal 22 Februari 2020
No Hasil Perhitungan Design
A Heat Duty shell 95283596.8 btu/hr
tube 3944740.655 btu/hr
B LMTD 36.05656983 °F
C Temperature kalorik shell 150.2878 °F
tube 112.074 °F
D Flow Area shell 1.249 inch
tube 3.469 inch
E kecepatan Massa fluida shell 7944782,70 lb/hr
tube 28220.70 lb/hr
Untuk perhitungan pada tanggal 22 Februari 2020 pada tabel 5.8 bisa di lihat pada lampiran 4.
Tabel 5.9 Hasil Perhitungan Heat Exchanger tanggal 23 Februari 2020
No Hasil Perhitungan Design
A Heat Duty shell 94011489.22 btu/hr
tube 3855384.36 btu/hr
B LMTD 36.27623132 °F
C Temperature kalorik shell 150.46655 °F
tube 112.5095 °F
D Flow Area shell 1,249 inch
tube 3.469 inch
E kecepatan Massa fluida shell 7944782,70 lb/hr
tube 28343,49 lb/hr
Untuk perhitungan pada tanggal 23 Februari 2020 pada tabel 5.9 bisa di lihat pada lampiran 4.