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

E

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

Prosiding PPI - PDIPTN 2007 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2007

Mulyono Daryoko

ISSN 0216 - 3128

20

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].

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

METODOLOGI

3. Suhu masuk dan keluar

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

4. Tekanan operasi dan penurunan tekanan yang diizinkan

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.

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 factor dan pressure drop

harga fouling

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]

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

PERHITUNGAN DAN PEMBAHASAN Berikut ini adalah hasil-hasil perhitungan untuk pra rancangan evaporator. Basis perhitungan:

4. Sistem aliran fluida

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

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

Kebutuhan panas (Q1) 25oC - 110oC


untuk menaikkan suhu

Mulyono Daryoko

Q1=

ISSN 0216 - 3128

7000kg/ jam 1Btu Btu x x1,8(110−25)º F = 2.361.000 jam 0,4536kg/ lb lb.º F

(1)

21

Larutan yang diuapkan dalam natural circulation evaporator ; diambil circulation ratio = 10 x. Jumlah aliran total (Gt):

Panas penguapan (pada 1 atm) : Q2 =

Btu ∆H v = 970,3 lb

[1,2]

7000kg / j Btu Btu x970,3 = 14.974.000 0,4536kg / lb lb jam

Kebutuhan panas total (Qt): Q t = Q1 + Q2 = ( 2.361.000 + 14.974.000 )Btu/jam = 17.335.000 Btu/jam

(2)

(3)

17.335.000 Btu / j Btu = 24.764.000 0,7 jam

(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: m=

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

24.764.000lb / j Q lb kg = = 35.700 = 71.400 0,75 x∆Η v 0,75 x924 Btu / lb jam jam

(5)

Kecepatan aliran uap dalam evaporating chamber (G’v): G 'v =

352 .550 lb lb = 32.050 11 j. ft 2 j. ft 2

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 ft2/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

diameter shell : d = 33” = 2,75 ft

(7000 / 0,4536)kg / jam = 4044

Gv =

1x

π

4

ft 2 (144in 2 )

kg j.in 2

(9)

Dianggap larutan dari asam (HNO3) atau basa (NaOH), dengan kadar 5 mg/l. Pada 240 ºF (titik didih cairan), maka: u = 0,19cp = 0,4598

lb j. ft 2

(10)

lb j. ft 2 º F Btu C p = 1,2 lb.º F

(11)

k = 0,6

(12)

Dimana 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) : Re =

Do xGt (0,1025 x352.550) = = 78.590 u 0,4598

Dari Fig-24 [2] :

Luas perpindahan panas (at) :

JH = 210

N t xat 215 x0,3225 = = 0,4815 ft 2 144n 144 x1

(6)

Harga ini akan dipakai untuk menghitung keperluan kebutuhan luas perpindahan. Di = ID Tube = 1,23 = 0,1025 ft

hi = J H

k Di

(13) (14)

L 16 = = 156 D 0,1025

Dari pustaka [2], tabel 9 didapat jumlah tube = 215 buah

12in / ft

(8)

u = angka kekentalan cairan umpan (dalam cp).

Perhitungan evaporator

at =

(7)

Kecepatan uap dalam bagian flashing (bagian atas) evaporator (gv):

Untuk pemakaian natural circulation evaporator efisiensi panas sebesar 65 – 80 %. Efisiensi diambil 70%, maka panas yang diperlukan : Qt =

Gt =

(15) 1/ 3

(16)

⎛ C p xu ⎞ ⎜⎜ k ⎟⎟ ⎠ ⎝

hi = 210 x

0,6 ⎛ 1,2 x0,4598 ⎞ ⎜ ⎟ 0,1025 ⎝ 0,6 ⎠

hi = 1160

Btu j. ft 2 .º F


1/ 3

(17) (18)

Mulyono Daryoko

ISSN 0216 - 3128

22 hio = hi x

ID ⎛ 1,23 ⎞ = 1160x⎜ ⎟ OD ⎝ 1,5 ⎠

hio = 951

Btu j. ft 2 .º F

1333 (281 − 240) = 275.4º F 210 + 1333

(19)

Tw = 240 +

(20)

Jadi harga ho = 1333

Dimana hi ,ho = koefisien perpindahan fluida di dalam dan di luar pipa hio = harga hi yang dipindah ke luar pipa

(30)

Btu j. ft 2 .º F

dapat dipakai mencari harga Uc : Uc =

hio xho 210 x1333 Btu = = 181.42 hio + ho 210 + 1333 j. ft 2 .º F

(31)

Uap sebagai pemanas : Mencari Harga UD :

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

Uc =

Panas yang ditransfer : QT = U D . Am .∆t om

hio .ho hio + ho

(21)

QT = 17.335.000 Btu/jam-1, Tube : ao = 0,3925 ft2/ft, ai = 0,3225 ft2/ft

951x1500 Btu = 582 951 + 1500 jam. ft 2 .º F

cek penentuan hio=1500Btu/jam.ft2.ºF

(22)

maka

a m = 0.3925 x0.3225 = 0.355

panjang pipa = 16 ft, jumlah pipa = 215 buah, (23)

temperatur dinding = 275 ºF

Tw = Ta +

ho (Ts − Ta ) ho + hio

(24)

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

Tw = 240 +

1500 (281 − 240 ) = 275,4º F 210 + 1500

(25)

Luas permukaan perpindahan panas :

281,4º F + 275,4º F tf = = 278,4º F 2

Am =Lxamxn =16x0.355x 216 =1226 ft2 (26)

Dimana Tw = temperature rata-rata uap-cairan, Ts = suhu uap air, Ta = titik didih cairan.

(33)

UD =

Pada 278,4º F : µF = 0,155 x 2,42 = 0,3267 lb/jam.ft2 (Fig. 14 [2], Sf = 1,0, kf = 0,360

(32)

Q Btu 17.335.000 = = 403 Am .∆t om 1226 x35 jam. ft 2 .º F

(34)

Rumus dari [2]

Persamaan 12-42 [2] : ⎛ ⎞ f ⎟ h⎜ 3 ⎜ k .P .g ⎟ ⎝ f f ⎠

1/ 3

⎛ 4G ⎞ ⎟⎟ = 1,5⎜⎜ ⎝ f ⎠

⎛ k f 3 .Pf 2 ⎞ ⎟ h = 1,5⎜ ⎜ 4G ⎟ ⎠ ⎝

−1 / 3

atau

1/ 3

(27)

W 11x7000 x12 lb = = 5730 G= 1 / 2 Do N t 0.5 x1.5 x 215 j. ft 2

h = 1.5 x

(0.35

3

x632 x9.18.108 4 x170.3x0.3267

Dari persamaan di atas :

)

1/ 3

= 1333

Btu j. ft 2 .º F

1 1 = + Rd U D UC

(35)

1 1 = + Rd 403 181,42

(36)

jam. ft 2 .º F Rd = 0.0031 Btu

(37)

Rd yang diijinkan untuk sistem air-uap air adalah (28) 0,002

(29)

jam. ft 2 .º F [1,2]. Hal ini berarti bahwa Btu

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.


Mulyono Daryoko

ISSN 0216 - 3128

Perhitungan Pressure Drop

∆Pt =

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

ρv =

18 x 492 x1 lb = 0,0371 3 359 x672 ft

ft 3 Vv = 27,24 lb

(39)

(41)

0,8236

psi,

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

U c = 181,42

10 x7000 lb lb / jam = 154320 0,4536 jam

(42)

Volume aliran total :Cairan = ft 3 ft 3 154320 x0,016885 = 2605 jam jam

(43)

ft 3 ft 3 7000 x 27,24 = 420370 jam jam 0,4536

Btu ; RD terpakai jam. ft 2 .º F

jam. ft 2 .º F ; UD terpakai = Btu Btu ; at = 0,11659 ft2; ∆Pt = 2 psi; 403 jam. ft 2 .º F

= 0,0031

∆Ps = 0,8236 psi;

(44)

ft 2 jam

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: Va ( Am ) =

Uap dan cairan : ft 3 kg ft 3 jam Vo = = 2,4916 x0,4536 kg lb lb 7000 x11 jam 422975

(45)

200kg / jam 1 x 0,4536kg / lb 115,85 ft 2 lb kg = 3,80593 = 15,5826 j. ft 2 jam.in 2

Vt (a t ) =

Shell, pressure of leg :

200 kg / jam 1 G = x a t 0,4536 kg / lb 0,1166 ft 2

(49)

(50)

lb kg = 3781,45 = 40703 jam. ft 2 jam.in 3

2,3xL V ∆Ps = log o 144(Vo − Vi ) Vi 2,3x16 24916 log 144(2,4916 − 0,01688) 0,01688 = 0,8236 psi =

(46)

Kecepatan uap air: Luas shell bebas = ⎛⎜ π (1)2 − 0,1166 ⎞⎟ ft 2 ⎠ ⎝4

Tube : Re =

=

Hasil perhitungan evaporator: (40)

Sirkulasi cairan =

= 422975

(48)

0,00018x3525552x16 x12 x1 5,22 x1010 x0,105 x0,4013 = 2,000Psi =

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

kg l

Jumlah aliran

fxG 2 xLxn 5,22 x1010 xDxSxΦ t

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

1 Vi = = 0,0168 ft 3 / lb 62,34 x0,95

Uap =

Tube:

(38)

Cairan pada 240 º F :

ρ i = 0,95

23

(51)

Kecepatan uap :

Do xGt

µ

f = 0,00018

0,1025x352550 = = 78694 0,4592

(fig. 26)

ρmean = Smean = 0,4013 lb/ft3

(47) Va (a m ) =

1020lb / jam lb kg = 8,804 = 42,988 115,85 ft 2 j. ft 2 j.in 2

1020 lb / jam 0 , 6688 ft 2 kg = 4980 , 2 j .in 2

Vt =


= 1521 , 20

lb j . ft

2

(52)

(53)

Kecepatan cairan teruapakan pada bagian atas dari evaporator

Vt =

Mulyono Daryoko

ISSN 0216 - 3128

24

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

(54)

Qe = 7000 liter/jam , kecepatan linier = 10 m/detik,

4

cm 3 dtk = 1,95cm 2 A= cm 1000 x3600 dtk 7000 x1000

(59)

x1,95 x 2 = 2,23cm

(60)

Luas aliran:

Perhitungan mist separator:

D=

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

Dipilih pipa ND = 4”, SN = 40

Jumlah aliran uap = 422.975 ft3/jam.

ft 3 jam A= = 2,937 ft 2 = 423in 2 ft 40 x3600 jam

A=

π 4

D2 → D =

4

π

Pipa uap air pemanas Aliran uap air = 35700 lb/jam, tekanan 50 psi, temperatur 281º F

Luas pipa yang dibutuhkan : 422.975

π

(55)

Q=

ft 3 35700 14,7 ft 3 x359 x = 14125 jam 18 741 jam

(61)

Kecepatan uap dalam pipa 100-150 ft/detik. Dipakai : V = 100 ft/detik

x 423 = 332 = 18,22in

Dipakai pipa: ND = 20”, ID 20”

(56)

ft 3 (62) jam A= = 0,01103 ft 3 = 1,5884in 2 ft 100 x3600 jam 3971,15

= 19,25”, SN =

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

D=

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

4

π

x1,5884 = 1,4249in

(63)

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

Pipa sirkulasi

Qc = 302,76 ft3/jam, V = 5 ft/detik

Aliran total (QT)=aliran sirkulasi+umpan=(70.000+7000) liter/jam = 77000 liter/jam

A=

02,76 2 in 2 ft x144 2 = 2,422in 2 , 5 x3600 ft

d = 1,756"

(64)

Dipakai kecepatan aliran nominal = 10 m/detik Dipakai : ND = 4“, SN = 40

cm 3 jam A= = 21,38cm 2 cm 100 x3600 jam 77000x1000

Di =

4

π

(57)

Uap yang dihasilkan = 7000 kg/jam,1 atm.

(42,77 ) = 7,38cm = 3in

(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 :

Perhitungan kondensor

Panas pengembunan ∆HL = 970,3 Btu/lb kg Btu Btu jam Q= x970,3 = 14.974.000 kg lb jam 0,4536 lb 7000

(65)

Panas pendinginan dari 212º F menjadi 140º F

QT = U

D

. A m . ∆ t om

Jumlah panas yang dibutuhkan : Prosiding PPI - PDIPTN 2007 Pustek Akselerator dan Proses Bahan - BATAN Yogyakarta, 10 Juli 2007

(66)

Mulyono Daryoko

ISSN 0216 - 3128

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

(67)

25

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.

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) 15478000 = 644916 lb / jam = 292534 kg / jam 110 − 86 = 81 , 25 l / dt

Q1 =

(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 perhitungan evaporator, didapatkan:

dengan

∆Ps = 0,01774 psi, ∆Pt = 0,9400 psi, Uc = 382, 2 Ud = 60,327 Rd = 0,01409 jam. ft .º F Btu Dari hasil perhitungan, menunjukkan bahwa kondensor tersebut bisa digunakan.

Gambar 1. Hasil Prarancangan Evaporator PLTN, 1000 MW, PWR

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.ft2.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

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.

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


ISSN 0216 - 3128

26

Mulyono Daryoko

Mulyono D.

TANYA JAWAB Prayitno − Terangkan proses evaporasi (mekanisme yang terjadi)? − Pemisahan uap dan cairan pada alat berdasarkan apa? − Perkiraan FD yang dihasilkan berapa?

• 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.


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

Recommend Documents