PRARANCANGAN EVAPORATOR UNTUK PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF CAIR PLTN PWR, 1000 MW

Mulyono Daryoko ISSN 0216 - 3128 ₁₉

PRARANCANGAN EVAPORATOR UNTUK PENGOLAHAN

LIMBAH RADIOAKTIF CAIR PLTN PWR, 1000 MW

Mulyono Daryoko

Pusat Teknologi Limbah Radioaktif BATAN, Kawasan PUSPIPTEK Serpong Tangerang 15310

Abstrak

PRARANCANGAN EVAPORATOR UNTUK PENGOLAHAN LIMBAH RADIOAKTIF CAIR PLTN PWR, 1000 MW. Telah dilakukan prarancangan evaporator untuk pengolahan limbah radioaktif cair PLTN PWR, 1000 MW. Basis perhitungan pada prarancangan ini ialah kapasitas pengolahan 7000l/jam dengan kandungan padatan 5 mg/l. Uap air yang digunakan adalah uap superheated 3,4 atm, 281ºF. Data hasil perhitungan prarancangan evaporator ini adalah bagian evaporator (heat exchanger): diameter shell 33 in (82,50 cm), diameter nominal pipa 1,5 in (3,75 cm), jumlah pipa 215 buah, susunan pipa triangular pitch, 1 inch pitch, tinggi shell 600 cm; bagian pemisah fase (mist separator): diameter 200 in (500 cm), tinggi 600 in (1500 cm); bagian kondensor: diameter shell 33 in ( 82.50 cm), diameter nominal pipa 1,5 in (3,75 cm), jumlah pipa 215 buah, susunan pipa triangular pitch = 1 in pitch, tinggi shell 600 cm.

Abstract

DESIGN OF EVAPORATOR FOR LIQUID RADIOACTIVE WASTE TREATMENT-NPP 1000 MW, PWR. The evaporator for liquid radioactive waste treatment of 1000 MW NPP-PWR has been designed. The basic calculate of this design was capacity 7000 l/hr, which 5 mg/l solid content. The system used was superheated steam 3.4 atmosphere, 281ºF. The data required from design of evaporator are evaporator part (heat exchanger): diameter of shell is 33 inch (82.50 cm), nominal diameter tube is 1.5 inch (3.75 cm), number of tube is 215, tube arrangement triangular pitch is 1 inch pitch, height 600 cm; Mist separator: diameter is 200 inch (500 cm), height 600 inch (1500 cm); Condenser: diameter of shell is 33 inch ( 82.50 cm), nominal diameter tube is 1.5 inch (3.75 cm), number of tube is 215, tube arrangement triangular pitch is 1 inch pitch, height 600 cm .

PENDAHULUAN

vaporasi adalah proses pemekatan dari suatu larutan, yaitu dengan mengubah zat pelarutnya saja menjadi uap[1,2]. Pada umumnya suatu larutan terdiri dari zat yang mudah menguap (volatile) dan yang tidak mudah menguap (non volatile). Dengan perkataan lain evaporasi adalah proses penghilangan zat-zat yang mudah menguap untuk mendapatkan larutan yang lebih pekat. Pada proses evaporasi limbah radioaktif, bahan radioaktif merupakan komponen terbesar yang masuk ke dalam konsentrat. Pengolahan limbah cair dengan evaporasi akan efektif untuk limbah dengan aktivitas sedang dan mempunyai kandungan garam, asam atau basa yang tinggi[3].

Dalam prarancangan evaporator faktor yang paling penting ialah perpindahan panas, maka luas permukaan panas sangat menentukan harga evaporator. Oleh karena itu dipilih bahan yang mempunyai koefisien perpindahan panas paling tinggi. Evaporator pada umumnya diklasifikasikan menjadi 4 macam[2]:

1. Pesawat yang langsung dipanaskan dengan sumber panas, misalnya sinar matahari, api dan lain-lain

2. Pesawat dengan sumber panas memakai jacket,

coil, double wall, flat plate dan lain-lain

3. Pesawat yang memakai air sebagai pemanas dengan medium pemanas berbentuk pipa (tubular heating surface), ada 2 bentuk:

a) Dengan pipa-pipa horizontal (horizontal

tubes evaporator)

b) Dengan pipa-pipa vertikal (vertical tubes

evaporator)

4. Pesawat dengan pemanas kontak langsung dengan cairan yang diuapkan.

Dari jenis-jenis evaporator yang disebutkan di atas, yang paling banyak digunakan untuk pengolahan limbah radioaktif ialah tubular heating

surface: standard vertical tube-natural circulation[3], karena evaporator jenis ini

mempunyai koefisien perpindahan panas per satuan volume yang tinggi, sehingga sangat ekonomis pada pengoperasiannya; cocok untuk pengolahan dari berbagai aktivitas limbah karena

20 ISSN 0216 - 3128 Mulyono Daryoko bahan radioaktif biasanya merupakan material yang

mudah menguap, sehingga bahan radioaktif tersebut mudah dipisahkan dari larutannya dalam bentuk konsentrat perawatannya mudah; dan harganya relatif murah

Dalam makalah ini disajikan perhitungan prarancangan evaporator, yang akan digunakan untuk pengolahan limbah radioaktif cair dari PLTN PWR, 1000 MW. Unit evaporator ini merupakan bagian yang sangat penting dari instalasi pengolahan limbah radioaktif-PLTN[4]. Kapasitas evaporator yang dibutuhkan untuk kepentingan ini adalah 7000 l/jam, untuk 2 unit PLTN[5].

METODOLOGI

Dalam prarancangan evaporator perlu pertimbangan harga-harga variabel design yaitu[2] :

1. Temperature strains

Temperature strains adalah pemuaian logam yang dipakai, dan merupakan suatu faktor yang sangat penting. Jika pemuaian logam tidak sama, bisa mengakibatkan tube bundle. Oleh karena itu beda temperatur antara shell dan tube

side maksimum yang diperbolehkan adalah 50 ºF.

2. Geometri Alat

Yang dimaksud geometri alat ialah pemilihan tube, size, pitch dan shell. Dalam suatu desain yang penting ialah bahwa semua ukuran harus dibuat pada keadaan off standard. Standar panjang pipa : 8 ft, 12 ft, 16 ft dan 20 ft. Standar diameter pipa OD: 0,5”; 0,75”; 1”; 1,25”; 1”; 1,5” dengan normalisasi BWG. Standar diameter pipa dengan nominal IPS : 1/8”, ¼”, ½”, 1”, dst. Biasanya shell dibuat tebal 3/8” untuk ID shell 12 – 24 in. Jika tekanan 300 Psig dan korosif maka dipakai tebal shell lebih besar.

3. Baffle

Tujuan pemakaian baffle ialah untuk

menaikkan turbulensi aliran, sehingga harga koefisien transfer panas naik.

Besarnya baffle spacing : (0,5-1,0) x ID shell 4. Sistem aliran fluida

a. Uap air

Uap air dipakai sebagai pemanas karena panas pengembunannya besar, biasanya dipakai

saturated steam dengan sedikit super heated steam, dengan ∆t antara 40 – 50º F

b. Air pendingan

Air pendingin bisa langsung dari sungai atau dari air yang telah melalui proses kimia.

5. Data-data sistem fluida

Dalam pra rancangan evaporator perlu cukup data fluida yang diproses, hal ini disebut dengan process informations, diantaranya:

1. Sifat fisis dari fluida yang diproses, misalnya cp, k, u, p dan lain lain.

2. Jumlah aliran

3. Suhu masuk dan keluar

4. Tekanan operasi dan penurunan tekanan yang diizinkan

5. Fouling factor

6. Data - data bahan, termasuk sebagai mechanical information

1. maksimum dan minimum suhu dan tekanan kerja

2. korosifitas bahan

3. bahan konstruksi yang dipilih

7. Pemeriksaan terhadap harga fouling factor dan pressure drop

Data fouling factor dapat dilihat pada pustaka [2]. Dalam prarancangan evaporator, harga

fouling factor (RD minimum) biasanya diambil sekitar 0.002 jam ft2 ºF Btu-1[1,2]. Selisih RD - RD minimum tidak boleh terlalu besar, untuk menghindari over-design[2]. Harga pressure drop yang diizinkan pada pra rancangan evaporator (∆P max) ialah 10 psi[1,2]. Untuk perhitungan

pressure drop evaporator hasil prarancangan

digunakan rumus-rumus dari pustaka [2]

PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN

Berikut ini adalah hasil-hasil perhitungan untuk pra rancangan evaporator.

Basis perhitungan:

Kapasitas evaporator 7000 l/j atau 7000 kg/j, suhu cairan masuk ± 25o_{C dipanaskan sampai teruapkan} pada ± 110oC.

Kebutuhan panas (Q1) untuk menaikkan suhu 25o_{C - 110}o_C

Mulyono Daryoko ISSN 0216 - 3128 ₂₁

(

)

jam Btu F x F lb Btu x lb kg jam kg Q 1,811025º 2.361.000 º . 1 / 4536 , 0 / 7000 1= − = (1)

Panas penguapan (pada 1 atm) :

lb Btu Hv=970,3 ∆ [1,2] jam Btu lb Btu x lb kg j kg Q 970,3 14.974.000 / 4536 , 0 / 7000 2= = (2) Kebutuhan panas total (Qt):

Qt = Q1 + Q2 (3) = ( 2.361.000 + 14.974.000 )Btu/jam = 17.335.000 Btu/jam

Untuk pemakaian natural circulation

evaporator efisiensi panas sebesar 65 – 80 %.

Efisiensi diambil 70%, maka panas yang diperlukan : jam Btu j Btu Qt 24.764.000 7 , 0 / 000 . 335 . 17 = = (4)

Perbedaan temperatur dalam suatu pemanas maksimum 50ºF. Peralatan tersebut menggunakan uap air dengan suhu 281 ºF, P = 50 psi = 3, 4 atm. Panas laten penguapan (∆Hv) = 924 Btu/lb [1,2] Dianggap 75% dari uap panas mampu mengembun dalam evaporator, kebutuhan uap air:

jam kg jam lb lb Btu x j lb x Q m v 400 . 71 700 . 35 / 924 75 , 0 / 000 . 764 . 24 75 , 0 ∆Η = = = = (5) Perhitungan evaporator

Tube : Dipakai standar pipa: stainless stell AISI 316, nominal diameter (ND) = 1,5”; 10 BWG, diameter dalam (ID) = 1,23”; luas permukaan perpindahan panas (a’t)= 1,19 in2, luas linier luar (ao)= 0,3925 ft

2

/ft; luas linier dalam (ai )= 0,3225 ft2/ft; tube disusun secara triangular

pitch dengan jarak 1” pitch; dipilih panjang pipa

standar L = 16 ft; tinggi shell diambil = 20ft = 240” = 600 cm

Diambil shell : Standard shell 33”, n = 1 pass Dari pustaka [2], tabel 9 didapat jumlah tube = 215 buah

Luas perpindahan panas (at) :

2 4815 , 0 1 144 3225 , 0 215 144 x ft x n xa N a t t t = = = (6)

Harga ini akan dipakai untuk menghitung keperluan kebutuhan luas perpindahan.

Di = ID _ft ft in Tube 0,1025 / 12 23 , 1 ₌ =

Larutan yang diuapkan dalam natural circulation

evaporator ; diambil circulation ratio = 10 x.

Jumlah aliran total (Gt):

( ) 2 2 . 550 . 352 / 4536 , 0 4815 , 0 / 7000 11 ft j lb lb kg x ft j kg x a W G t t= = = (7)

Kecepatan aliran uap dalam evaporating chamber

(G’v): 2 2 ' . 050 . 32 . 11 550 . 352 ft j lb ft j lb Gv= = (8)

Kecepatan uap dalam bagian flashing (bagian atas) evaporator (gv): diameter shell : d = 33” = 2,75 ft

(

)

2 2 2 . 4044 ) 144 ( 4 1 / 4536 , 0 / 7000 in j kg in ft x jam kg Gv= π = (9)

Dianggap larutan dari asam (HNO3) atau basa (NaOH), dengan kadar 5 mg/l.

Pada 240 ºF (titik didih cairan), maka: 2 . 4598 , 0 19 , 0 ft j lb cp u= = (10) F ft j lb k º . 6 , 0 ₂ = (11) F lb Btu Cp º . 2 , 1 = (12) Dimana

u

= angka kekentalan cairan umpan (dalam cp). k = thermal conductivity (dalam lb/j. ft2.ºF). Cf = specific heat dari larutan dingin

(dalam Btu/lb.ºF)

Mencari harga koefisien transfer panas dan harga bilangan Renold (Re) :

( ) 590 . 78 4598 , 0 550 . 352 1025 , 0 ₌ = = x u xG D R o t e (13) 156 1025 , 0 16 ₌ = D L (14) Dari Fig-24 [2] : JH = 210 (15) 3 / 1 ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = k xu C D k J h p i H i (16) 3 / 1 6 , 0 4598 , 0 2 , 1 1025 , 0 6 , 0 210 ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = x x hi (17) F ft j Btu hi º . . 1160 ₂ = (18)

22 ISSN 0216 - 3128 Mulyono Daryoko ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ = = 5 , 1 23 , 1 1160x O I x h h D D i io (19) F ft j Btu hio º . . 951 ₂ = (20) Dimana hi ,ho = koefisien perpindahan fluida di dalam dan di luar pipa

hio = harga hi yang dipindah ke luar pipa Uap sebagai pemanas :

⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = F ft j Btu h_o º . . 1500 ₂ clean coefficient = o io o io c

h

h

h

h

U

+

=

.

(21)

F

ft

jam

Btu

x

U

_c

º

.

.

582

1500

951

1500

951

2

=

+

=

(22)

cek penentuan hio=1500Btu/jam.ft 2 .ºF (23)

(

s a

)

io o o w T T h h h Ta T − + + = (24)

(

)

F Tw 281 240 275,4º 1500 210 1500 240 − = + + = (25) F F F t_f 278,4º 2 º 4 , 275 º 4 , 281 + ₌ = (26) Dimana Tw = temperature rata-rata uap-cairan, Ts

= suhu uap air, Ta = titik didih cairan. Pada 278,4º F : µF = 0,155 x 2,42 = 0,3267 lb/jam.ft2 (Fig. 14 [2], Sf = 1,0, kf = 0,360 Persamaan 12-42 [2] : 3 / 1 3 / 1 3 4 5 , 1 . . − ⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜⎜ ⎝ ⎛ = ⎟ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ f G g P k f h f f atau 3 / 1 2 3 4 . 5 , 1 _⎟⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎜ ⎝ ⎛ = G P k h f f (27) 2 . 5730 215 5 . 1 5 . 0 12 7000 11 2 / 1 j ft lb x x x x N D W G t o = = = (28)

(

)

F ft j Btu x x x x x h º . . 1333 3267 . 0 3 . 170 4 10 . 18 . 9 63 35 . 0 5 . 1 ₂ 3 / 1 8 2 3 = = (29)

Dari persamaan di atas :

(

)

F Tw 281 240 275.4º 1333 210 1333 240 − = + + = (30) Jadi harga

F

ft

j

Btu

h

_o

º

.

.

1333

₂

=

dapat dipakai mencari harga Uc :

F ft j Btu x h h xh h U o io o io c º . . 42 . 181 1333 210 1333 210 2 = + = + = (31) Mencari Harga UD : Panas yang ditransfer :

QT = 17.335.000 Btu/jam-1, Tube : ao = 0,3925 ft2_{/ft, a}

i = 0,3225 ft2/ft

maka

a

_m

=

0

.

3925

x

0

.

3225

=

0

.

355

panjang pipa = 16 ft, jumlah pipa = 215 buah, temperatur dinding = 275 ºF

∆t = 35 º F, Evaporator dianggap bekerja isotermal: ∆tom = 35 º F

Luas permukaan perpindahan panas :

Am =Lxamxn =16x0.355x 216 =1226 ft2 (32) (33) F ft jam Btu x t A Q U om m D º . . 403 35 1226 000 . 335 . 17 ._∆ = = 2 = (34) Rumus dari [2] d C D R U U = + 1 1 ₍₃₅₎ d R + = 42 , 181 1 403 1 ₍₃₆₎

Btu

F

ft

jam

R

_d

0

.

0031

.

.

º

2

=

(37)

Rd yang diijinkan untuk sistem air-uap air adalah 0,002

Btu

F

ft

jam

.

2

.

º

[1,2]. Hal ini berarti bahwa evaporator yang dipilih pada awal perhitungan, dan menghasilkan Rd seperti pada persamaan (37) adalah memenuhi syarat. Harga tersebut mendekati harga Rd yang diijinkan, yang berarti bahwa evaporator yang dipilih adalah sangat efisien, dan tidak over design.

om m D

T U A t

Mulyono Daryoko ISSN 0216 - 3128 ₂₃

Perhitungan Pressure Drop

Pada perbandingan sirkulasi (circulation ratio) = 1. masa jenis uap:

3 0371 , 0 672 359 1 492 18 ft lb x x x v = =

ρ

(38)

lb

ft

V

_v 3

24

,

27

=

(39) Cairan pada 240 º F :

l

kg

i

=

0

,

95

ρ

(40) lb ft x V_i 0,0168 / 95 , 0 34 , 62 1 = 3 = (41) Sirkulasi cairan = jam lb jam lb x 154320 / 4536 , 0 7000 10 ₌ (42) Volume aliran total :Cairan =

jam ft jam ft x 3 3 2605 016885 , 0 154320 = (43) Uap = jam ft jam ft x 3 3 420370 24 , 27 4536 , 0 7000 _{= (44)} Jumlah aliran =

jam

ft

422975

2

Uap dan cairan :

lb ft lb kg x jam kg x jam ft Vo 3 3 4916 , 2 4536 , 0 11 7000 422975 = = (45)

Shell, pressure of leg :

(

)

(

)

psi x V V V V xL P i o i o s 8236 , 0 01688 , 0 24916 log 01688 , 0 4916 , 2 144 16 3 , 2 log 144 3 , 2 = − = − = ∆ (46) Tube : 78694 4592 , 0 352550 1025 , 0 = = =D xG x R o t e µ (47) f = 0,00018 (fig. 26) ρmean = Smean = 0,4013 lb/ft3 Tube: Psi x x x x x x x xDxSx x xLxn fxG P t t 000 , 2 4013 , 0 105 , 0 10 22 , 5 1 12 16 3525552 00018 , 0 10 22 , 5 10 10 2 = = Φ = ∆ (48)

Jadi harga preassure drop: ∆Ps = 0,8236 psi, ∆Pt = 2,000 psi

∆P maks. 10 psi ; Jadi harga ini dapat dipakai untuk evaporator yang didisain.

Hasil perhitungan evaporator:

ukuran evaporator: diameter shell Ds = 33 in, diameter pipa ND = 1,5 in, 10 BWG; jumlah pipa n = 215 buah; panjang pipa L = 16 ft

F ft jam Btu Uc º . . 42 , 181 ₂ = ; RD terpakai = Btu F ft jam. .º 0031 , 0 2 ; UD terpakai = F ft jam Btu º . . 403 ₂ ; at = 0,11659 ft 2 ; ∆Pt = 2 psi; ∆Ps = 0,8236 psi;

luas transfer panas Am = 115,85 ft2

∆Pt dan ∆Ps maksimum adalah 10 psi. Hal ini menunjukkan bahwa evaporator yang direncanakan memenuhi syarat.

Kecepatan cairan teruapkan:

( )

2 2 2 . 5826 , 15 . 80593 , 3 85 , 115 1 / 4536 , 0 / 200 in jam kg ft j lb ft x lb kg jam kg A Va m = = = (49)

( )

3 2 2 . 40703 . 45 , 3781 1166 , 0 1 / 4536 , 0 / 200 in jam kg ft jam lb ft x lb kg jam kg a G a V t t t = = = = (50)

Kecepatan uap air:

Luas shell bebas =

( )

2 2

1166 , 0 1 4 ⎟⎠ft ⎞ ⎜ ⎝ ⎛π _{− (51)} Kecepatan uap :

( )

2 2 2 . 988 , 42 . 804 , 8 85 , 115 / 1020 in j kg ft j lb ft jam lb a Va m = = = (52) 2 2 2 . 2 , 4980 . 20 , 1521 6688 , 0 / 1020 in j kg ft j lb ft jam lb Vt = = = ₍₅₃₎

24 ISSN 0216 - 3128 Mulyono Daryoko Kecepatan cairan teruapakan pada bagian atas dari

evaporator ( ) 2 2 2 . 0073 , 2741 . 3930 , 561 1 4 1 4536 , 0 200 in jam kg ft j lb x Vt= π = = (54)

Perhitungan mist separator:

Dari [1] diketahui bahwa pemasukan uap dalam pipa masuk Mist separator 30-100 ft/detik. Dipakai kecepatan 40 ft/detik.

Jumlah aliran uap = 422.975 ft3/jam. Luas pipa yang dibutuhkan :

2 2 3 423 937 , 2 3600 40 975 . 422 in ft jam ft x jam ft A= = = (55) in x D D A 4 423 332 18,22 4 2_{→ = = =} = π π ₍₅₆₎ Dipakai pipa: ND = 20”, ID = 19,25”, SN = 20”

Diameter mist separator : Dc = 10 x 20” = 200” = 16,66 ft

Tinggi silinder : Lc = 2,5 - 6D

Berhubung perhitungan elevasi ruangan maka dipakai: Lc = 3 x 200” = 600 ”

Jadi mist separator : Dc = 200”, Lc = 600”, Pipa masuk ND = 20”, SN = 20 IPS

Pipa sirkulasi

Aliran total (QT)=aliran

sirkulasi+umpan=(70.000+7000) liter/jam = 77000 liter/jam

Dipakai kecepatan aliran nominal = 10 m/detik

2 3 38 , 21 3600 100 1000 77000 cm jam cm x jam cm x A= = (57)

(

)

cm in Di 42,77 7,38 3 4 _{= =} = π (58)

Karena yang dialirkan adalah cairan yang pekat (thick liquor) maka dipakai diameter yang besar: Dipakai ND = 4”, SN = 40; ID = 4,026

Pipa dari mist separator ke kondensor dipakai juga: ND = 20” .

Pipa umpan cairan :

Qe = 7000 liter/jam , kecepatan linier = 10 m/detik, Luas aliran: 2 3 95 , 1 3600 1000 1000 7000 cm dtk cm x dtk cm x A= = (59) cm x x D= 4 1,95 2=2,23 π (60) Dipilih pipa ND = 4”, SN = 40 Pipa uap air pemanas

Aliran uap air = 35700 lb/jam, tekanan 50 psi, temperatur 281º F jam ft jam ft x x Q 3 3 14125 741 7 , 14 359 18 35700 ₌ = (61)

Kecepatan uap dalam pipa 100-150 ft/detik. Dipakai : V = 100 ft/detik _{3 2} 3 5884 , 1 01103 , 0 3600 100 15 , 3971 in ft jam ft x jam ft A= = = (62) in x D= 4 1,5884=1,4249

π

(63)

Dipakai pipa uap air : ND = 4”, SN=40, ID = 4,026, kecepatan alir =77,86 ft/detik Pendingin air

Kebutuhan pendingin pada kondensor : Qc = 302,76 ft3/jam, V = 5 ft/detik 2 2 2 2 422 , 2 144 3600 5 76 , 02 in ft in x ft x A= = ,

"

756

,

1

=

d

(64) Dipakai : ND = 4“, SN = 40 Perhitungan kondensor

Uap yang dihasilkan = 7000 kg/jam,1 atm. Panas pengembunan ∆HL = 970,3 Btu/lb jam Btu lb Btu x lb kg jam kg Q 970,3 14.974.000 4536 , 0 7000 = = (65)

Panas pendinginan dari 212º F menjadi 140º F

om m D

T

U

A

t

Q

=

.

.

∆

(66)

Mulyono Daryoko ISSN 0216 - 3128 ₂₅

QT = (14.974.000 + 504.000) Btu/jam = 15.478.000 Btu/jam (67)

Air pendingin

Masuk 86º F keluar 110 ºF, ∆tom = 65,8ºF

Karena air pendingin tahannya besar maka dipakai; sistem water tube kondensor, yaitu air pendingin dalam pipa, dan uap dialirkan dalam shell.

Kebutuhan air pendingin(Q1)

dt l jam kg jam lb Q / 25 , 81 / 292534 / 644916 86 110 15478000 1 = = = − = (68) Perhitungan kondensor

Misalnya dipakai shell 33”, jumlah pipa 215, triangular pitch, ND = 1,5”, Panjang tube = 16 ft = 192”, baffle = 7 buah, jarak baffle = 1 ft. Tinggi shell diambil 20 ft = 240” = 600 cm.

Dengan perhitungan yang sama dengan perhitungan evaporator, didapatkan:

∆Ps = 0,01774 psi, ∆Pt = 0,9400 psi, Uc = 382, Ud = 60,327 Rd = 0,01409 Btu F ft jam. 2.º

Dari hasil perhitungan, menunjukkan bahwa kondensor tersebut bisa digunakan.

KESIMPULAN

Berikut ini hasil-hasil perhitungan dari evaporator dan peralatannya:

Evaporator: Diameter shell; Ds= 82,5 cm; Pipa, ND= 1,5”, 10 BWG, n= 215 buah, tinggi shell = 600 cm; susunan triangular pitch = 1” pitch; Koefisien transfer panas :Uc = 181,42 Btu/J.ft2.ºF; UD = 403 Btu/J.ft

2

.ºF; Rd terpakai = 0,0016 jam.ft2.ºF/Btu; Pressure drop : Shell : ∆Ps = 0,8236 psi, Pipa : ∆Pt = 2 psi.

Mist separator: Diameter Dc = 500 cm; Tinggi Lc= 1500 cm; Pipa masuk ND = 4”; SN = 40 IPS. Pemipaan: Pipa dari evaporator ke mist separator, ND = 4”, SN = 40 IPS; Pipa sirkulasi : ND = 2,5”SN = 40; Pipa mist separator ke kondensor ND = 4” SN = 40 IPS; Pipa steam pemanas : ND = 1,5 ”,SN = 40; Pipa umpan cairan : ND = ½”, SN = 80; Pipa pendingan air : ND = 2”, SN = 40

Kondensor : Diameter shell : Ds = 82,5 in, Tube: ND= 1,5”, 10 BWG, n= 215 buah, tinggi 600 cm, susunan triangular pitch 1” pitch; Pipa, panjang L = 16 ft; Koefisien transfer panas: Uc = 382

Btu/jam.ft2. ºF, UD = 60,327 Btu/jam.ft2. ºF; RD = 0,01409 jam.ft2. ºF/Btu; Pressure drop: Shell ∆Ps = 0,01774 psi, Pipa ∆Pt = 0,9400 psi

Dari hasil perhitungan ini bisa dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Hasil Prarancangan Evaporator

PLTN, 1000 MW, PWR

DAFTAR PUSTAKA

1. PERRY, R.H., “Chemical Engineers Handbook”, 5th Edition, Mc.Graw Hill Kogakusha LTD (1973)

2. KERN, DQ., “Process Heat Transfer” International Student Edition”, Mc.Graw Hill Kogakusha LTD (1950)

3. YAMAMOTO Y., ”Design and Operation of Evaporator for Radioactive Wastes”, Technical Reports Series No.87, IAEA, Vienna (1968) 4. ELECTRICITE DE FRANCE, “EDF 1300

MW Nuclear Power Plants”, Paris, 1983. 5. NEWJEC INC., “Waste Management and

Decommissioning”, Report of Feasibility Study of The First Nuclear Power Plant at Muria Peninsula Region, Jakarta, September, 1993.

26 ISSN 0216 - 3128 Mulyono Daryoko

TANYA JAWAB

Prayitno

− Terangkan proses evaporasi (mekanisme yang terjadi)?

− Pemisahan uap dan cairan pada alat berdasarkan apa?

− Perkiraan FD yang dihasilkan berapa?

Mulyono D.

• Proses evaporasi adalah proses pemisahan dengan jalan memanaskan bahan yang dipisahkan berdasarkan perbedaan fase uap dan cairan setelah dilakukan pemanasan. • Pemisahan uap dan cairan pada alat Mist

Separator/evaporator berdasarkan density nya uap karena kerapatannya kecil maka density nya kecil juga

• Dalam hal ini bukan FD tetapi reduksi volume, RV nya lebih kurang 50.