-0715041046-Indra wibawads-
HEAT EXCHANGER [ PENUKAR PANAS ]
ALOGARITAMA PERANCANGAN 1. Menuliskan data-data yang diketahui Data-data dari fluida panas dan fluida dingin meliputi suhu masuk dan suhu keluar, kapasitas panas dan laju alirnya. Sehingga dapat dikatahui beban panasnya. 2. Menentukan tipe Heat Exchanger Memilih tipe HE berdasarkan kondisi proses. Biasanya didasarkan pada luas penampang yang dibutuhkan. Untuk A < 200 ft2 ( luas permukaan yang dibutuhkan kecil ) menggunakan double pipe dan kalau A> 200 ft2 menggunakan shell and tube. Tipe-tipe HE dapat pula dipilh dari buku-buku referensi yang ada seperti Kern, Ulrich ’A Guide to Chemical Engineering Process Design and Economics’ tabel 4-12 halaman 152, Ernest E Luwig ‘Applied design for Chemical Engineering and Petrochemical Plants vol III ‘ tabel 10-1 halaman 7, serta Carl R. Branan “Rules of thumb for che,ical engineers” hal 24-25. 3. Memilih bahan konstruksi Memilih bahan kontruksi yang sesuai dengan proses. Bcontoh-contoh bahan kontruksi untuk HE antara lain : Steel , 316 Stainless Steel , Titanium , Hastelloy C , Zirconium , Quartz, Teflon ( De Wallace technical ) 4. Menentukan Spesifikasi Shell dan Tube a. MenentuKan delta ΔT LMTD
T LMTD
T1 t2 T2 t1 2,3 log T1 t 2 T2 t1
( persamaan 5.14, Kern )
delta t = Ft.LMTD , Ft diperoleh dari pembacaan grafik di kern. b. Menentukan harga Ud Harga Ud bisa dilihat pada tabel 8 Kern halaman 840.
-0715041046-Indra wibawads-
c. Penentuan luas perpindahan panas Luas Perpindahan panas ( A )
= Q / ( Ud x ∆ T LMTD )
d. Memilih spesifikasi tube Dapat dipilih dari tabel 10 Kern. Meliputi OD, ID, BWG, at, at’ e. Memilih pola Tube Ada dua pola tube yakni triangular pitch
dan square pitch. Alasan
pemilihan bisa dilihat pada halaman 26, Rules of thumb for Che’Eng oleh Carl R Branan. Dipilih triangular picth biasanya karena : 1.
Kapasitas
fluida yang akan didinginkan besar sehingga dengan
susunan ini akan lebih banyak terpasang pada shell dan tube 2.
Pressure drop rendah
3.
Viskositas cairan rendah
Sedangkan untuk square dengan alasan : 1.
Lebih mudah untuk dibersihkan
2.
Pressure drop lebih rendah dari pada triangular
3.
tetapi membutuhkan shell yang lebih besar.
PT’
o
60
o
60
o
60
triangular pitch
square pitch
Dari tabel 9 Kern dengan pola dan OD yang dipilih , kan didapatkan Pt, ID shell, Nt, Passes ( n ). f. Koreksi harga A Mengoreksi kembali harga luas permukaan yang diperoleh dari ukuran yang dipilih. A'
= Nt x a’ x L
-0715041046-Indra wibawads-
g. Koreksi harga Ud Ud
= Q / ( A' x ∆T LMTD )
5. Menentukan Design Bagian Tube Ditentukan pula, tube untuk fluida panas atau dingin. a. Menghitung Flow Area at
=
N t a 't 144 n
( persamaan 7.48, Kern )
b. Menghitung Laju Massa ( Gt ) Gt
=
w at
dalam lb / ft2.hr
Velocity : V
=
Gt 3600
dalam fps
c. Mencari Bilangan Reynold pada tavg tertentu dicari sifat fisis fluida seperti viskositas (μ) Diameter dari tabel 10, Kern hal 843 Ret =
DxGt
Yang digunakan untuk menghitung pressure drop d. Mencari hi Dari fig . 25 kern diperoleh : hi
dalam Btu/h.Ft2. F
dengan faktor koreksi akan dipero;eh hi ‘sebenarnya’ dalam Btu/h.Ft2. F e. Mencari hio ID hio = hi OD
dalam
Btu/h.ft2.F
6. Menentukan Design Bagian Shell a. Menghitung flow area c'
= Pt - OD tube , in
( persamaan 6.5, Kern )
-0715041046-Indra wibawads-
as
=
IDshell xc' xB dalam ft2 144 xPt
( persamaan 7.1, Kern )
b. Menghitung laju alir massa ( Gs ) Gs
=
W as
dalam lb / ft2.jam
c. Mencari sifat fisis Pada suhu fluida dicari sifat fisis fluida tersebut seperti μ , kf, , cp, s Dari fig . 28, Kern di peroleh De, ft Re
=
Gs.De
d. Dari fig. 28, Kern diperoleh nilai jH e. Menghitung ho 1
ho
=
k c. 3 . jH .1 De k
dalam Btu/hr.ft2 F
( pers. 6.15b )
7. Mencari harga Uc Uc =
h io h o dalam Btu / hr . ft2 . F h io h o
( persamaan 6.38, Kern )
8. Mencari dirt factor Rd =
UC U D U C xU D
dalam hr.ft2.F/Btu
( persamaan 6.13, Kern )
9. Menentukan Pressure Drop a. Bagian Tube 1. Untuk : Ret diatas akan diperoleh f dari fig 26, Kern 2. Mencari delta Pt ΔPt = (f x Gt2 x L x n) / (5,22 x 1010 x D x s x Φ) ( persaman 7.45, Kern ) dengan : s
: specific gravity
Φ : viscosity ratio ΔPt dalam psi
-0715041046-Indra wibawads-
3. Mencari delta Pr ΔPr = (4 . n / s ) x ( V2 / 2 g' )
( persamaan 7.46, Kern )
Nilai V2 / 2 g 'dapat dicari dengan fig. 27, Kern 4. Mencari delta Pt ΔPT = ΔPr + ΔPt
dalam psi
b. Bagian Shell 1. Pada : Tavg tertentu akan diperoleh sifat fisis fluida yang mengalir dalam shell seperti viskositas (μ) Dari fig 28, Kern akan diperoleh nilai De sehingga Res dapat dihitung. Res = De x Gs / μ Dengan Res, dari fig 29, Kern akan diperoleh f dalam ft2 / in2 . 2. Mencari jumlah crosses N+1
= 12 x ( L / B )
( persamaan 7.43, Kern )
3. Mencari delta Ps ΔPs = (((f x Gs2 x Ds x (N+1)) / (5,22 x 1010 x De x s)) (persamaan 7.44, Kern ) dalam psi Nilai batasan pressure drop biasanya 2 psi untuk shell dan 10 psi untuk tube. Sedangkan Rd perancangan harus lebih besar dari Rd yang dibutuhkan.
