BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
5.2 Saran
Bedasarkan kerja praktek yang telah dilakukan, melihat kondisi kerja pada PT. Lotte Chemical Titan Nusantara sebagai industri yang beresiko tinggi. Maka perlu mempertahankan program keselamatan kerja yang telah dijaga dengan baik selama ini, dan meningkatkan fasilitas yang diberikan kepada karyawan.
Singapura.
Cowd, M.A . 1981 . Kimia Polimer, terj. Harry Freeman . ITB Press . Bandung Geankoplis and J. Christi . 1993 . Transport Processes and Unit Operation .
Prentice Hall International . USA , third edition.
Komputer Simulasi PT Petrokimia Nusantara Interindo, 2004, “Ziegler Natta Process”, PT PENI, Cilegon.
Material Training PT. PENI.1998
Material Training PT. Titan Petrokimia Nusantara.2007 http://www.pttitan.com/Product/Msds.asp
LAPORAN TUGAS KHUSUS
Disusun Oleh :
DEAN PUJI FIRMANSYAH ( 3335 102267)
RONA ROMADHONA ( 3335 102838)
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SULTAN AGENG TIRTAYASA
CILEGON – BANTEN
2014
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
PT. Lotte Chemical Titan Nusantara merupakan penghasil polietilena jenis HDPE dan LLDPE. Terdiri dari beberapa unit, yaitu unit prepolimerisasi, unit polimerisasi, unit pemberian additive dan pelletizing, dan unit pengepakan. Pada unit polimerisasi terdapat proses pembuatan polimer polietilen yang berlangsung ± 4 - 5 jam.
Reaksi pembuatan polietilen merupakan reaksi eksotermis yang dijalankan pada reaktor fluidized bed. Suhu reaksi pada reaktor harus dijaga agar tetap stabil pada 94°C. Suhu dijaga stabil karena apabila kurang dari 94°C reaksi akan berjalan lambat. Dan apabila lebih dari 94°C menyebabkan flow abillity yang buruk serta menimbulkan kemungkinan terbentuknya agglom pada reaktor. Untuk menjaga suhu reaktor stabil maka digunakan Heat Exchanger E-400 dan E-401 untuk menjaga kestabilan suhu reaktor. Heat exchanger yang digunakan tipe shell and tube. Heat exchanger E-400 pada unit polimerisasi berfungsi sebagai primary gas cooler dan E-401 berfungsi sebagai final gas cooler yaitu untuk menurunkan temperatur umpan pada reaktor polimerisasi (R-400), sehingga sesuai dengan temperatur yang dibutuhkan.
Heat exchanger yang semakin lama digunakan kemungkinan besar efisiensi dan kinerjanya akan cenderung mengalami penurunan, yang menyebabkan perpindahan panas semakin menurun. Efisiensi heat exchanger yang menurun kemungkinan disebabkan oleh penyumbatan powder pada tube dan terbentuknya kerak. Menurunya efisiensi tersebut dapat mempengaruhi proses kerja reaktor polimerisasi maupun pada nilai ekonomis alat. Untuk mengetahui kelayakan operasinya heat exchanger harus senantiasa dievaluasi. Eveluasi ini dapat di lakukan terhadap nilai dirt factor (RD) dan efisiensi panas (η).
1.2 Tujuan
Tujuan dari tugas khusus adalah untuk mengevaluasi kinerja primary gas cooler E-400 dan final gas cooler E-401 denga menghitung fouling factor (Rd), dan efisiensi panas (η).
1.3 Ruang Lingkup dan Batasan Masalah
Ruang lingkup masalah tugas khusus pada laporan Kerja Praktek ini adalah terbatas pada evaluasi kinerja gas loop pada primary gas cooler E-400 dan finally gas cooler E-401, yang digunakan untuk menurunkan temperatur umpan gas proses sebelum masuk ke dalam reaktor polimerisasi R-400.
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Alat Penukar Panas (Heat Exchanger)
Alat penukar panas adalah alat yang berfungsi untuk memindahkan sejumlah panas tertentu dari fluida panas ke fluida dingin. Proses perpindahan panas dapat terjadi karena adanya perbedaan temperatur antara fluida panas dengan fluida dingin yang terjadi dalam sebuah sistem.
Meknisme perpindahan panas yang terjadi pada heat exchanger berupa konduksi dan konveksi. Perpindahan panas secara konduksi terjadi akibat perpindahan momentum dari molekul atau atom tanpa proses pencampuran (tanpa disertai gerakan zat) yaitu terjadi pada dinding pipa atau tube. Perpindahan panas secara konveksi terjadi akibat perpindahan energi panas dari fluida panas ke fluida dingin karena pencampuran oleh gerakan fluida sampai temperatur di fluida dingin seragam.
Jenis aliran pada heat exchanger terbagi menjadi dua searah (parallel flow) dan tidak searah (counterflow). Pada aliran searah (parallel flow) fluida panas dan fluida dingin mengalir paralel dalam arah yang sama, fluida panas akan berkontak dengan fluida dingin kemudian akan mengalami penurunan temperatur yang sangat besar, sehingga fluida dingin hanya dapat mengalami pemanasan yang kecil. Pada aliran counterflow, bahan panas dan dingin mengalir dalam arah yang berlawanan, fluida panas mula – mula masuk memberikan panasnya kepada fluida dingin dimana suhu keluaran fluida dingin harus lebih rendah sedikit dibandingkan dengan suhu fluida panas yang masuk, sehingga fluida dingin dapat termanfaatkan dengan baik dan yang dibutuhkan lebih sedikit.
Gambar 2.1 Profil temperatur dan jenis aliran pada heat exchanger : (a) searah (parallel flow) ; (b) tidak searah (counterflow).
Kemampuan untuk menerima panas dipengaruhi oleh 3 hal yaitu :
1. Koefisien overall perpindahan panas (U) Koefisien overall perpindahan panas menggambarkan mudah atau gabungan proses konduksi dan konveksi. Factor – factor yang berpengaruh adalah proses perpindahan panas, keadaan fisik fluida (densitas, viskositas, panas jenis, konduktivitas termal), dan penyusunan secara fisik.
2. Luas bidang yang tegak lurus terhadap arah perpindahan panas. 3. Selisih temperatur rata – rata (ΔT LMTD).
2.2 Shell and Tube Exchanger
Heat exchanger tipe shell dan tube pada dasarnya terdiri dari berkas tube yang dipasangkan di dalam shell yang berbentuk silinder. Bagian ujung dari berkas tube dikencangkan pada dudukan tube yang disebut tube sheet dan sekaligus
berfungsi untuk memisahkan fluida yang mengalir di sisi tube. Heat exchanger tipe shell and tube paling umum digunakan dalam industri karena memiliki beberapa keuntungan, diantaranya :
Memiliki permukaan perpindahan panas per satuan volume yang lebih besar. Mempunyai susunan mekanik yang baik dengan bentuk yang cukup baik
untuk operasi bertekanan.
Tersedia dalam berbagai bahan konteruksi. Proseur pengoperasian lebih mudah.
Gambar 2.2 Heat exchanger shell and tube
Komponen penyusun Heat Exchanger jenis shell and tube : a) Shell
Merupakan bagian tangah alat penukar panas dan tempat untuk tube bundle. b) Tube
Merupakan pipa kecil yang tersusun didalam shell yang merupakan tempat fluida yang akan dipanaskan ataupun didinginkan.
c) Tube sheet
Komponen ini adalah salah flat lingkaran yang fungsinya memegang ujung – ujung tube dan juga sebagi pemabatas aliran fluida di sisi shell dan tube. d) Tube pitch
Tube pitch adalah jarak center-to-center dimana tube – tube yang berdekatan. Lubang tube tidak dapat dibor dengan jarak yang sangat dekat, karena jarak tube yang terlalu dekat akan melemahkan sturuktur penyanggang tube. Jarak tedekat kedua tube yang berdekatan disebut clearance. Tube diletakan dengan susunan bujur sangkar atau segitiga seperti terlihat pada gambar berikut :
Gambar 2.3 Tube Layout yang umum pade HE
e) Tube side channels and nozzle
Berfungsi untuk mengatur aliran fluida pada sisi tube. f) Baffle
belubang – lubang agar bias dilalui oleh tube yang diletakkan pada rod-baffle. Baffle digunakan untuk mengatur aliran lewat shell sehingga turbulensi yang lebih tinggi akan diperoleh.
Gambar 2.4 Segmental baffle
2.3Analisa Kinerja Heat Exchanger
Untuk menganalisa kinerja suatu Heat exchanger, parameter – parameter yang dapat dipakai adalah :
1. Efesiensi panas (η)
Efektifitas panas adalah rasio dari kuantitas panas yang dipindahkan aleh fluida terhadap nilai kuantitas panas maksimum yang dapat dipindahkan oleh fluida tersebut. Efesiensi panas dapat didefinisaikan pula sebagai panas yang termanfaatkan oleh fluida terhadap panas masuk yang dapat dimanfaatkan secara maksimum.
2. Fauling factor (Rd)
Fauling factor adalah kotoran (kerak) yang terbentuk selama penukar kalor dioperasikan dan akan menyebabkan koefisien perpindahan kalor menjadi berkurang.
RD (hitung) = dirf faktor
UC = koefisien perpindahan kalor dalam keadaan bersih. UD = koefisien perpindahan kalor dalam keadaan kotor.
RD (ketentuan) = dirf factor maksimum yang dihitung bila kedua permukaan pipa tidak dibersihkan. Harga ini merupakan batas tahanan yang maksimum, dimana setelah itu kalor yang diijinkan menjadi lebih kecil dari yang dibutuhkan.
BAB III METODOLOGI 3.1 Pengumpulan Data
Langkah awal dalam pengerjaan tugas khusus ini adalah pengumpulan data yang didapatkan dari data di lapangan dan DCS (Display Control System Monitor). Data yang diambil meliputi laju alir massa, komposisi penyusun, suhu dan tekanan operasi berbagai fluida di E-400 dan E-401. Dan data spesifikasi alat diperoleh dari Heat Exchanger Specification Sheet E-400 dan E-401 yang meliputi data desain,dll. 3.2 Pengolahan Data
Untuk mengevaluasi kenaikan suhu inlet pada reaktor R-400 dilakukan evaluasi terhadap kinerja heat exchanger E-400 dan E-401 dengan menggunakan perhitungan efisiensi dan Rd aktual. Berikut langkah-langkah yang dilakukan:
a. Mengumpulkan data (desain dan aktual) E-400 dan E-401
b. Menghitung Nilai efisiensi dan Rd dengan menggunakan data desain dan aktual
c. Membandingkan hasil perhitungan desain dengan aktual.
Tahapan Perhitungan :
1. Penentuan kandungan panas fluida (shell dan tube)
Q = w.Cp.ΔT...( Kern, 1950 ) Effisiensi Heat exchanger dapat dihitung dengan rumus:
Efisiensi (ƞ) = −𝑄𝑡𝑄𝑠 Dengan, Qs = panas di dalam shell Qt = panas di dalam tube 2. Perhitungan beda temperatur rata-rata logaritmik (Δt LMTD)
LMTD =(𝑇ℎ𝑖−𝑡𝑐𝑜)−(𝑇ℎ𝑜−𝑡𝑐𝑖) 𝑙𝑛(𝑇ℎ𝑖−𝑡𝑐𝑜)
(𝑇ℎ𝑜−𝑡𝑐𝑖)
Perhitungan suhu kalori (Tc dan tc) Tc = T avg
tc = t avg
Dengan, Tc = suhu rata-rata fluida panas
tc = suhu rata-rata fluida dingin ...( Kern, 1950)
3. Perhitungan koefisien perpindahan panas pada shell (ho) a. Perhitungan cross flow area pada shell (as)
𝑎
𝑠=
𝐼𝐷.𝐶144.𝑃𝑡′.𝐵 ... ( Kern, 1950) b. Perhitungan shell side equivalent diameter (De)Untuk triangular pitch:
De = 4[12𝑃𝑡 𝑥 0,86 𝑃𝑡−14(12𝜋𝑑𝑜2)] 1
2𝜋𝑑𝑜 ...( Kern, 1950)
c. Perhitungan laju alir fluida dingin (Gs) Gs = w/as
d. Perhitungan bilangan Reynold (Re)
Re = 𝐷𝑒.𝐺𝑠µ ... ( Kern, 1950) e. Perhitungan outside filem koefisien
ho = 𝑗𝐻 (𝐶𝑝𝜇𝑘 )
1 3 𝑘
𝐷𝑒∅𝑠
4. Perhitungan koefisien perpindahan panas pada bagian tube (hi) dan (hio) a. Perhitungan daerah aliran yang tegak lurus di dalam tube
𝑎
𝑠=
𝑁𝑡.𝑎144.𝑛′𝑡b. Perhitungan mass velocity fluida panas (Gt) Gt = w/at
c. Perhitungan bilangan Reynold (Re) Re =
𝐷𝑒.𝐺𝑡
d. Perhitungan inside film coefficient (hi) dan (hio) hi =𝑗𝐻 (𝐶𝑝𝜇𝑘 ) 1 3 𝑘 𝐷𝑒∅𝑠 hio = hi
(
𝑂𝐷𝐼𝐷)
e. Perhitungan clean overall coefficient (Uc) Uc = ℎ𝑖𝑜.ℎ𝑜
ℎ𝑖𝑜+ℎ𝑜
f. Perhitungan design overall coefficient Ud = 𝑄ℎ
𝐴.𝛥𝑡𝐿𝑀𝑇𝐷
g. Perhitungan dirt factor (Rd) Rd = 𝑈𝑐−𝑈𝑑
HASIL PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN
4.1 Hasil Perhitungan
Perbandingan data desain dan perhitungan aktual dari evaluasi kinerja gas cooler fluidization ( E-400 ) dan ( E-401 ) dapat dilihat pada tabel berikut :
Tabel 4.1 Data Desain dan Perhitungan Aktual E-400
Data E-400 desain Aktual
tube shell tube Shell Temperatur inlet °F 201,2 97,07 199,07 93,515 Temperatur outlet °F 141,8 105,404 127,18 104,32
% Efisiensi panas ( ŋ) 90% 73%
Rd, hr ft² °F/Btu 0,027 0,025
Tabel 4.2 Data Desain dan Perhitungan Aktual E-401
Data E-401
desain Actual
tube shell tube Shell Temperatur inlet °F 149,36 98,69 138,203 105,8 Temperatur outlet °F 117,5 107,6 106,1 111,5492
% Efisiensi panas ( ŋ) 75% 65%
Rd, hr ft² °F/Btu 0,016 0,000916
Tabel 4.3 Data panas yang terserap pada heat exchanger
Grade Panas yang terserah pada heat exchanger
HD5609 10777,644 kw HD5120 10929,001 kw HD5740 10762,815 kw HD6070 10926,297 kw HD5211 12219,661 kw HD5218 13811,319 kw
4.2 Pembahasan
Fluidization gas cooler E-400 berfungsi sebagai primary gas cooler yaitu untuk menurunkan temperatur umpan pada reaktor. Temperatur umpan masuk pada heat exchanger (E-400) bersuhu 199.07 °F dan temperatur umpan keluar heat exchanger (E-400) bersuhu 127.18 °F sedangkan temperatur masuk air pendingin bersuhu 93.515 °F dan tempeatur keluar air pendingin bersuhu 104.32 °F. Berdasarkan hasil perhitungan aktual yang terdapat pada Tabel 4.1 didapat nilai efisiensi panas sebesar 73% dan nilai dirt factor sebesar 0.025 Btu/hr ft² °F, sedangkan hasil perhitungan desain didapat nilai efisiensi panas sebesar 90% dan nilai dirt factor sebesar 0.027 Btu/hr ft² °F. Dapat dilihat bahwa nilai dirt factor aktual lebih kecil dibandingkan dengan nilai dirt factor desain.
Fluidization gas cooler E-401 berfungsi sebagai final gas cooler yaitu untuk menurunkan temperatur umpan pada reaktor, sehingga sesuai dengan temperatur yang dibutuhkan. Temperatur umpan masuk pada heat exchanger (E-401) bersuhu 138.203 °F dan temperatur umpan keluar heat exchanger (E-(E-401) bersuhu 106.1 °F sedangkan temperatur masuk air pendingin bersuhu 105.8 °F dan tempeatur keluar air pendingin bersuhu 111.54 °F. Berdasarkan hasil perhitungan aktual yang terdapat pada Tabel 4.1 didapat nilai efisiensi panas sebesar 65% dan nilai dirt factor sebesar 0.000916 Btu/hr ft² °F, sedangkan hasil perhitungan desain didapat nilai efisiensi panas sebesar 75% dan nilai dirt factor sebesar 0.016 Btu/hr ft² °F. Dapat dilihat bahwa nilai dirt factor aktual lebih kecil dibandingkan dengan nilai dirt factor desain. Dapat dianggap bahwa tidak mempengaruhi proses pendinginan gas secara keseluruhan, sehingga primary gas cooler E-400 dan final gas cooler E-401 masih layak digunakan karena Rd minimal yaitu 0,003. Hal ini dapat dilihat dengan efisiensi primary gas cooler untuk E-400 sebesar 73% dan final gas cooler E-401 sebesar 65%. Data hasil perhitungan efisiensi didapat ŋ aktual lebih kecil dibandingkan dengan ŋ desain, dari data tersebut dapat dilihat bahwa kinerja transfer panas telah menurun. Efisiensi panas dapat didefinisikan pula sebagai panas yang termanfaatkan oleh fluida terhadap panas masukan yang dapat dimanfaatkan secara maksimum.
Sistem aliran penukar kalor dibagi menjadi dua yaitu counter current dan co-current. Sistem aliran counter current yaitu sistem aliran dimana kedua fluida masuk kedalam penukar panas dengan arah berlawanan, mengalir dengan arah berlawanan dan keluar pada sisi yang berlawanan. Temperatur fluida dingin yang keluar dari penukar panas lebih tinggi dibandingkan dengan temperatur fluida panas yang keluar dari penukar panas, sehingga dianggap lebih baik dari alat penukar panas aliran searah. Sedangkan sistem aliran penukar kalor co-current yaitu sistem aliran dimana kedua fluida masuk pada sisi penukar panas yang sama, mengalir dengan arah yang sama, dan keluar pada sisi yang sama pula. Karakter penukar panas jenis ini, temperatur fluida dingin yang keluar dari alat penukar panas tidak dapat melebihi temperatur fluida panas yang keluar dari alat penukar panas, sehingga diperlukan media pendinginan atau pemanas yang banyak.
Masalah pada heat exchanger ditandai adanya penurunan koefisien perpindahan panas overall ( U ) dan luas kontaknya. Penurunan kinerja ini bisa disebabkan oleh terbentuknya kerak, korosi, kebocoran, maupun aliran fluida yang menyebabkan friksi terhadap dinding alat. Penurunan kinerja ini bisa dilihat dari parameter – parameter, seperti temperatur keluaran, pressure drop tinggi, serta dirt factor melebihi harga yang di izinkan. Adapun upaya untuk mengatasi penurunan kinerja heat exchanger yaitu dengan kecepatan tinggi atau laju alir yang semakin cepat, pemasangan strainer sebelum fluida melewati heat exchanger, memasang heat exchanger cadangan dan melakukan cleaning secara berkala.
Kebanyakan aliran fluida kerja yang mengalir secara terus menerus didalam alat penukar kalor ( APK ), setelah melampaui waktu operasi tertentu akan mengotori permukaan perpindahan panasnya. Deposit yang terbentuk dipermukaan kebanyakan akan mempunyai konduktivitas termal yang cukup rendah sehingga akan mengakibatkan menurunkan besarnya koefisien global perpindahan panas didalam alat penukar kalor, akibatnya laju pertukaran energi panas didalam alat penukar kalor menjadi rendah.
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 Kesimpulan
Berdasarkan data hasil perhitungan dan pembahasan pada primary gas cooler E-400 dan finally gas cooler E-401 dapat disimpulkan bahwa :
1. Nilai dirt factor pada kondisi aktual lebih kecil dari data desain. Untuk E-400 sebesar 0.025 dan untuk E-401 sebesar 0.000916.
2. Efisiensi panas pada primary gas cooler 400 dan final gas cooler E-401 masih baik dimana perhitungan ( ŋ ) pada kondisi aktual sebesar 73% dan untuk E-401 sebesar 65%.
3. Hasil total panas yang terserap pada heat exchanger untuk grade HD5609 sebesar 10777.644 kw, grade HD5120 sebesar 10929.001 kw, grade HD5740 sebesar 10762.815 kw, grade HD6070 sebesar 10926.297 kw, grade HD5211 sebesar 12219.661 kw, grade HD5218 sebesar 13811.319 kw dan grade LL3840 sebesar 10884.373 kw.
5.2 Saran
Ditinjau dari efisiensi cooler E-400 dan E-401 dan peningkatan nilai dirt factor yang relatif kecil dari data desain menunjukkan bahwa panas masukan masih dapat termanfaatkan cukup baik sehingga kedua alat ini masih layak digunakan. Untuk mencegah terjadinya deposit, maka perlu dilakukan perawatan rutin yaitu dengan melakukan pembersihan secara berkala. Apabila tidak dilakukan, maka dikhawatirkan akan terjadi pembentukan kerak pada bagian tube dan ini akan menyebabkan pertukaran panas semakin berkurang.
Hot Fluid C K F Cold Fluid C K T1 93.802 366.802 200.8436 t1 34.132 307.132 T2 52.703 325.703 126.8654 t2 40.131 313.131 Tc 73.2525 346.2525 163.8545 tc 37.1315 310.1315 Flow 30291.41735 lb/h Flow 79402.238 lb/h Komponen A B C D Cp(J/mok K)
H2 2.88E-02 7.65E-08 3.29E-09 -8.70E-13 10.03288 N2 2.90E-02 1.30E-06 5.72E-09 -2.87E-12 10.1880668 C2H4 4.08E-02 1.15E-04 -8.75E-08 1.98E-11 19.846142 C4H10 9.23E-02 2.79E-04 -1.55E-07 3.50E-11 46.6569207
Komponen Fraksi mol
BM Massa Fraksi massa
Kg/mol Kg (wi) H2 0.21 2 0.42 0.018617021 N2 0.61 28 17.08 0.757092199 C2H4 0.16 28 4.48 0.19858156 C4H10 0.01 58 0.58 0.02570922 total 0.99 116 22.56 1
komponen Cp (J/mol K) BM wi Cpi. Wi BM. Wi
H2 10.03288003 2 0.018617021 0.186782341 0.03723404 N2 10.18806676 28 0.757092199 7.713305868 21.1985816 C2H4 19.84614202 28 0.19858156 3.941077843 5.56028368 C4H10 46.65692072 28 0.02570922 1.199513039 0.71985816 Total 13.04067909 27.5159575 0.7712656 Cp Campuran = 86.72400953 J/mol.K Cp C2H4 = 8 Btu/lb F
0.710496586 Btu/lb F Viskositas
komponen wi μi k
C2H4 0.19858156 0.0157 0.013481 C4H10 0.02570922 0.0158 0.011012 Tabel 5. Kern hal. 800-801
Fig. 14. Kern hal. 823-825 0.0174400 Btu/hr K Camp = 2 ft F
1μ/I camp = 46.3096853 Cp 1cp = 2,42 lb/ft h Μi camp = 0.021593755 Cp
0.052256887 lb/ft h Neraca Panas Fluida
Shell (cooling water)
Qs = w.Cp.Dt Cp air = 0.994 Btu/lb F Qs = 852256.8389 Btu/h Tube (gas) Qt = w.Cp.Dt Qt = 1728332.757 Btu/h Eliminasi (η) = (η) = 49.31092323 Menentukan ΔLMTD ΔLMTD = ΔLMTD = 96.38901319 F
Menentukan Temperatur Kaloro (Tc dan tc)
Karena viskositas kurang dari 1 cp maka, Tc = Tavg dan tc = tavg Tc = 163.8545 F
tc = 98.8367 F
Menghitung koefisien perpindahan panas
a. Koefisien perpindahan panas pada shell (ho) 1. Menghitung cross flow area pada shell (as)
ID = 62.598 in
as = C’ = 0.25 in
B = 18.189 as = 2.470909336 ft2 Pt = 1.25 in
do = 62.598 in De =
De = 0.71178344 in 0.0883333
0.0628742 ft 1 in = 3 ft
3. Menghitung laju alir fluida dingin (Gs)
Re = (De.Gs)/u μ water = 0.994
Re = 2786.829498
Jh = 420, fig 24 kern, hal 834
ho = 0.2464307
ho = 2200.028629 Btu/hr ft2 F k air = 5 b. Koefisien perpindahan panas pada Tube (hi dan hio)
1. Menghitung daerah aliran yang tegak lurus di dalam tube (at) dengan nilai at = 0.476 in2, tab. 10 Kern
at =
at = 7.161715278 in2 keterangan :
Nt : jumlah tube
n : jumlah berapa kali fluida melelui tube 2. Menghitung velocity fluida panas
Gs =
Gt = 4229.631614 lb/ft2 h
3. Menghitung Reynold Number (Re) Re =
Re = 7561.83758 Jh = 780
4. Menghitung termal function 3.658938307
5. Perhitungan corrected inside film coefisient (hio) hi =
hi = 121.1960537 hio =
hio = 94.77531398 btu/h ft2 F
Menghitung Clean Overall Koefisien (Uc)
Uc =
Uc = 90.86109718 Btu/hr ft2 F
Menghitung Design Overall Koefisien (Ud)
A = total srtace a”.L.N a” = 0.2618 ,table 10 Kern
A = 18121.52111 L = mm = 32.15 ft
Ud =
Ud = 0.989475802 btu/hr ft2 F Menghitung Dirt Factor (Rd)
Rd =
HD 5120 E-401 Hot Fluid C K F Cold Fluid C K F T1 59.002 332.002 138.2036 T1 41.767 314.767 107.1806 T2 40.99 313.99 105.782 T2 44.194 317.194 111.5492 Tc 49.996 322.996 121.9928 Tc 42.9805 315.9805 109.3649 Flow 30291.42 lb/h Flow 59412.646 lb/h Komponen A B C D Cp(J/mok K)
H2 2.88E-02 7.65E-08 3.29E-09 -8.70E-13 9.35376033 N2 2.90E-02 1.30E-06 5.72E-09 -2.87E-12 9.49111469 C2H4 4.08E-02 1.15E-04 -8.75E-08 1.98E-11 18.2164471 C4H10 9.23E-02 2.79E-04 -1.55E-07 3.50E-11 42.713171
Komponen Fraksi mol BM Massa Fraksi massa
Kg/mol Kg (wi) H2 0.21 2 0.42 0.018617021 N2 0.61 28 17.08 0.757092199 C2H4 0.16 28 4.48 0.19858156 C4H10 0.01 58 0.58 0.02570922 total 0.99 116 22.56 1
komponen Cp (J/mol K) BM wi Cpi. Wi BM. Wi H2 9.35376 2 0.018617 0.174139155 0.03723404 N2 9.491115 28 0.757092 7.18564889 21.1985816 C2H4 18.21645 28 0.198582 3.617450485 5.56028368 C4H10 42.71317 28 0.025709 1.098122311 0.71985816 Total 12.07536084 27.5159575 Cp Camp = 79.77449 J/mol.K Cp C2H4 = 0.15244901 btu/lb F
0.667502 btu/lb F Viskositas komponen wi μi k H2 0.018617 0.0148 0.116778 N2 0.757092 0.0246 0.016254 C2H4 0.198582 0.0157 0.013481
Tabel 5. Kern hal. 800-801 Fig 14. Kern hal. 823-825
K camp = 0.01744002 btu/hr ft F
1μ/I camp = 46.30969 Cp 1 cp = 2.42 lb/ft h μi camp = 0.021594 Cp
0.052257 lb/ft h Neraca Panas Fluida Shell (cooling water)
Qs = w.Cp.Dt Cp air = 0.994 btu/lb F Qs = 257992.8 btu/ft h Tube (gas) Qt = w.Cp.Dt Qt = 655551.2 btu/h Eliminasi (η) = η = 39.35509 Menentukan ΔLMTD ΔLMTD = ΔLMTD = 26.3498 F
Menentukan Temperatur Kalori (Tc dan tc)
Karena viskositas kurang dari 1 cp maka Tc = Tavg dan tc = tavg Tc = 121.9928 F
tc = 109.3649 F
Menghitung Koefisien Perpindahan Panas a. Koefisien perpindahan panas pada shell (ho)
1.Menghitung cross flow area pada shell (as)
ID = 62.598 in
as = C’ = 0.25 in
B = 18.189 as = 2.470909 ft2 Pt = 1.25 in
2.Menghitung shell side equivalent diameter (De) untuk triangular pitch do = 1 in De =
De = 0.711783 in 1 in = 0.08833333 ft 0.062874 ft
3.Menghitung laju alir fluida dingin (Gs) Gs = (w/as)
Gs = 24044.85 lb/h ft2 4.Menghitung Reynold Number (Re)
Re = (De.Gs)/u μ water = 0.994
Re = 2085.242
Jh = 420 ,fig 24 Kern, hal 834 ho =
k air = 0.24643075 ho = 2200.029
b. Koefisien perpindahan panas pada Tube (hi dan hio)
1.Menghitung daerah aliran yang tegak lurus di dalam tube (at) dengan nilai at = 0.479 in2, tab. 10 Kern
at =
at = 7.161715 in2 keterangan :
Nt : jumlah tube
n : jumlah berapa kali fluida melalui tube 2.Menghitung velocity fluida panas
Gs =
Gs = 4229.632 lb/ft2 h 3.Menghitung Reynold Number (Re)
Re =
Thickness tube = 0.109 in table 10 Kern, hal 843 4.Menghitung termal function
0.666696
5.Perhitungan corrected inside film coefisient (hio) hi =
hi = 144.2437 hio =
hio = 112.7986 btu/h ft2 F
Menghitung clean overall koefisien (Uc)
Uc =
Uc = 107.2973 Btu/hr ft2 F
Menghitung design overall koefisien (Ud)
A = total surface a”.L.N a" = 0.2618 ,tabel 10 Kern
A = 18121.52 L = mm = 32.15 ft
Ud =
Ud = 1.372887 btu/hr ft2 F Menghitung dirt factor (Rd)
Rd = Rd = 0.719072 Desain E-400 Hot Fluid C K F Cold Fluid C K F T1 94 367 201.2 t1 36.15 309.15 97.07
T2 61 334 141.8 t2 40.78 313.78 105.404 Tc 77.5 350.5 171.5 tc 38.465 311.465 101.237 Flow 1151554 lb/h Flow 3968316 lb/h Komponen A B C D Cp(J/mok K) H2 2.88E-02 7.65E-08 3.29E-09 -8.70E-13 10.1570299 N2 2.90E-02 1.30E-06 5.72E-09 -2.87E-12 10.31560107 C2H4 4.08E-02 1.15E-04 -8.75E-08 1.98E-11 20.147412 C4H10 9.23E-02 2.79E-04 -1.55E-07 3.50E-11 47.38804625
Komponen Fraksi mol BM Massa Fraksi massa
Kg/mol Kg (wi) H2 0.21 2 0.42 0.018617021 N2 0.61 28 17.08 0.757092199 C2H4 0.16 28 4.48 0.19858156 C4H10 0.01 58 0.58 0.02570922 total 0.99 116 22.56 1
komponen Cp (J/mol K) BM wi Cpi. Wi BM. Wi
H2 10.1570299 2 0.018617 0.189093642 0.037234043 N2 10.31560107 28 0.757092 7.809861095 21.19858157 C2H4 20.147412 28 0.198582 4.000904505 5.56028368 C4H10 47.38804625 28 0.025709 1.218309706 0.71985816 Total 13.21816895 27.51595745 Cp camp = 88.00808922 J/mol.K Cp C2H4 = 0.167518827 Btu/lb F
0.731757186 Btu/lb F Cp gas = 0.53 F Viskositas komponen wi μi k H2 0.018617021 0.0148 0.116778 N2 0.757092199 0.0246 0.016254 C2H4 0.19858156 0.0157 0.013481
Tabel 5. Kern hal. 800-801 Fig 14. kern hal. 823-825
K camp = 0.017440023 btu/hr ft F
1μ/I camp = 46.3096853 Cp 1cp = 2,42 lb/ft h μi camp = 0.021593755 Cp
0.052256887 lb/ft h Neraca Panas Fluida
Shell (cooling water)
Qs = w.Cp.Dt Cp air = 0.994 Btu/lb F Qs = 32873513.87 Btu/h Tube (gas) Qt = w.Cp.Dt Qt = 36253223.03 btu/h Eliminasi (η) = η = 90.67749327 Menentukan ΔLMTD ΔLMTD = ΔLMTD = 95.57680851 F
Menentukan Temperatur Kalori (Tc dan tc)
Karena viskositas kurang dari 1 cp maka, Tc = Tavg dan tc = tavg Tc = 171.5 F
tc = 101.237 F
Menghitung koefisien perpindahan panas
a. Koefisien perpindahan panas pada shell (ho) 1. Menghitung cross flow area pada shell (as)
ID = 62.598 in
as = C’ = 0.25 in
B = 18.189 as = 2.470909336 ft2 Pt = 1.25 in
2. Menghitung shell side equivalent diameter (De) untuk triangular pitch
De = 0.71178344 in 1 in = 0.08833333 ft 0.0628742 ft
3. Menghitung laju alir fluida dingin (Gs) Gs = (w/as)
Gs = 1606014.41 lb/h ft2 4. Menghitung Reynold Number (Re)
Re = (De.Gs)/u μ water = 0.994 Re = 139278.4431
Jh = 420 ,fig 24 kern, hal 834 ho =
k air = 0.24643075 ho = 2200.028629 Btu/hr ft2 F
b. Koefisien perpindahan panas pada Tube (hi dan hio)
1. Kenghitung daerah aliran yang tegak lurus di dalam tube (at) dengan nilai a't = 0.479 in2, tab. 10 Kern
at =
at = 7.161715278 in2 keterangan :
Nt : jumlah tube
n : jumlah berapa kali fluida melalui tube 2. Menghitung velocity fluida panas
Gs =
Gt = 160793.044 lb/ft2 h 3. Menghitung Reynnold Number (Re)
Jh = 780
thicness tube = 0.109 in tabel 10 Kern, hal 843 4. Penghitung termal function
0.794721027
5. Perhitungan corrected inside film coefficient (hio) hi =
hi = 26.32377049 hio =
hio = 20.58518853 btu/h ft2 F
Menghitung Clean Overall Koefisien (Uc)
Uc =
Uc = 20.39436292 Btu/hr ft2 F
Menghitung design overall koefisien (Ud)
A = total srface a" .L.N a" = 0.2618 ,tabel 10 Kern A = 18121.52111 L = mm = 32.15 ft
Ud =
Ud = 20.93145648 btu/hr ft2 F Menghitung dirt factor (Rd)
Rd =
Desain E-401 Hot Fluid C K F Cold Fluid C K F T1 65.2 338.2 149.36 t1 37.05 310.05 98.69 T2 47.5 320.5 117.5 t2 42 315 107.6 Tc 56.35 329.35 133.43 tc 39.525 312.525 103.145 Flow 1832960.61 lb/h Flow 2645546.97 lb/h Komponen A B C D Cp(J/mok K)
H2 2.88E-02 7.65E-08 3.29E-09 -8.70E-13 9.539199173 N2 2.90E-02 1.30E-06 5.72E-09 -2.87E-12 9.681308619 C2H4 4.08E-02 1.15E-04 -8.75E-08 1.98E-11 18.65831685 C4H10 9.23E-02 2.79E-04 -1.55E-07 3.50E-11 43.78059298
Komponen Fraksi mol
BM Massa Fraksi massa
Kg/mol Kg (wi) H2 0.21 2 0.42 0.018617021 N2 0.61 28 17.08 0.757092199 C2H4 0.16 28 4.48 0.19858156 C4H10 0.01 58 0.58 0.02570922 total 0.99 116 22.56 1
komponen Cp (J/mol K) BM wi Cpi. Wi BM. Wi H2 9.539199173 2 0.018617 0.177591474 0.037234043 N2 9.681308619 28 0.757092 7.329643231 21.19858157 C2H4 18.65831685 28 0.198582 3.705197667 5.56028368 C4H10 43.78059298 28 0.025709 1.125564897 0.71985816 Total 12.33799727 27.51595745 Cp camp = 81.65941763 J/mol.K Cp gas = 0.53 Btu/lb F
0.678970165 Btu/lb F Viskositas
komponen wi μi k
H2 0.018617021 0.0148 0.116778 N2 0.757092199 0.0246 0.016254
C2H4 0.19858156 0.0157 0.013481 C4H10 0.02570922 0.0158 0.011012 Tabel 5. Kern hal. 800-801
Fig 14. kern hal. 823-825
K camp = 0.017440023 Btu/hr ft F
1μ/I camp = 46.3096853 Cp 1cp = 2,42 lb/ft h μi camp = 0.021593755 Cp
0.052256887 lb/ft h Neraca Panas Fluida
Shell (cooling water)
Qs = w. Cp. Dt Cp air = 0.994 Btu/lb F Qs = 23430392.56 Btu/h Tube (gas) Qt = w. Cp. Dt Qt = 30951006.27 Btu/h Eliminasi (η) = η = 75.70155348 Menentukan ΔLMTD ΔLMTD = ΔLMTD = 41.49204278 F
Menghitung Temperatur Kalori (Tc dan tc) a. Koefisien perpindahan panas pada shell (ho)