Algoritma perhitungan HE 1

ALGORITMA PERHITUNGAN HE 1-2

KONDISI PROSES FLUIDA PANAS :T1, T2, Wh, Ch, s, , k, Rd, P FLUIDA DINGIN :t1, t2,Wc, Cc, s, , k, Rd, P

Data HE:

Shell side Tube side

ID Number and length (L=12-16’) Baffle space=B B=0,2ID –1ID

Optimum, B=(0,3-0,6) ID

OD, BWG, and pitch ¾-1”; 14-16 BWG; 1,25-1,5OD

Passes Passes

(1). Heat balance,

Q=WhCh(T1-T2)=WcCc(t2-t1)

(2). T=Ft.LMTD

c

h

ch

t

t

ttLMTD

ln

T1 T2

t2 t1

21 tTth dan 12 tTtc

Ft dari grafik-grafik yang tersedia, misalnya Fig.18 (Kern, 1950) Ft >= 0,8.

2

2

2 1 ln 1 / 1

2 1 11 ln

2 1 1

T

R S RSF

S R RR

S R R

, dengan

1 2 2 1

2 1 1 1

dan T T t t

R St t T t

.

Jangan sampai terjadi T cross untuk HE multipasses

Algoritma perhitungan HE 2

T1 t2 T2

t1 A=0 A=A(luas HE)

(3). Tc dan tc (Caloric temperature difference) Fluida panas

212 TTFTT cc

Fluida dingin

121 ttFtt cc

cF dari Fig. 17 (kern, 1950). Jika kedua fluida petroleum cuts, maka

dipakai nilai cK yang terbesar. Jika perubahan viskositas tidak signifikan

terhadap suhu, 5,0cF

Algoritma perhitungan HE 3

Shell side, fluida panas

Tube side, fluida dingin

(4). Flow area:

2'

,144

ftP

BcIDa

Ts

Flow area:

2'

,144

ftn

aNa tt

t

'ta dari Tabel 10 (Kern, 1950) dalam in2 dan n = jumlah pass

di dlam tube

(5). Flux (mass velocity)

s

hs

a

WG

Flux (mass velocity)

t

ct

a

WG

(6). Hitung eD ,

Square pitch:

ind

dP

do

oT

e ,4

42

2

Triangular pitch:

Cari nilai diameter tube pada Tabel 10 (Kern, 1950).

Algoritma perhitungan HE 4

in

d

x

dPxP

d

o

oTT

e ,

2

1

4286,0

4

14

2

(7). Cari nilai pada Tc, dalam ftjam

lb, ,cp

dikalikan (2,42)

Cari nilai pada Tc, dalam ftjam

lb, ,cp dikalikan (2,42)

dan viskositas, cp x 2,42 menjadi (lb/jam ft)

(8). Hitung Reynolds

se

s

GDRe

Hitung Reynolds

t

t

DGRe

(9). Hitung Prandtl pangkat 1/3

31

k

cP h

r

Hitung Prandtl, pangkat 1/3

31

k

cP h

r

(10). Hitung ho

14,0

14,0

3155,0

PrRe36,0

ws

ws

eo

D

kh

Khusus untuk air dipakai grafik Fig. 25 (Kern, 1950) atau

Hitung ioh

Untuk 10000Re t

Algoritma perhitungan HE 5

persamaan berikut:

14,0

14,0

318,0

PrRe027,0

wt

wto

D

kh

Untuk 2100Re t

14,0

31

PrRe86.1

wto

L

D

D

kh

Untuk 10000Re2100 t , dipakai bantuan grafik

Fig.24 (Kern, 1950) Khusus untuk air dipakai grafik Fig. 25 (Kern, 1950) atau persamaan berikut:

(11). Hitung suhu dinding tube

cchhio

s

o

cw tT

h

tt

s

o

t

Hitung nilai

o

iiiod

dhh

Algoritma perhitungan HE 6

(12). Hitung:

14,0

ws

Hitung 14,0

wt

(13). Koreksi nilai

s

soo

hh

Koreksi nilai

t

tioio

hh

Algoritma perhitungan HE 7

(14). Hitung

oio

oioCo

hh

hhU

(15). TA

QU

doDo

(16). 2," ftLNaA tdo dan 150,10" KernTabeldaria

(17). Dirt factor:

DoCo

DoCo

UU

UURd

Pressure drop

Shell side Tube side

Untuk,

ses

GDRe , Hitung factor

friksi dibaca pada Fig.29 (Kern, 1950) atau dihitung dengan persamaan

2

22,0Re013,0

in

ftf s atau

2

22,0Re87,1

m

mf s untuk

500Re s

Untuk,

tt

GDRe , Hitung factor friksi

dibaca pada Fig.26 (Kern, 1950) atau dihitung dengan persamaan

2

233,0Re005,0

in

ftf s atau

2

233,0Re72,0

m

mf s untuk

1000Re s

Jumlah cross:B

LN

121

t

tt

Ds

LnfGP

10

2

1022,5

psi

sD

NDfGP

se

sst ,

1022,5

110

2

psi

g

V

s

nPr

144

5,62

'2

4 2

rtT PPP ,psi

Algoritma perhitungan HE 8

Suhu dinding tube: Fluida panas di dalam tube

ccoio

oCcc

oio

iocw tT

hh

hTtT

hh

htt

Fluida panas di dalam shell

ccoio

ioCcc

oio

ocw tT

hh

hTtT

hh

htt

Untuk cooling water mengalir di dalam tube, koefisien perpindahan panas dapat dihitung dengan persamaan berikut:

2

;;/

/,100488,04290

;;/

;/,011,01150

21

2

2,0

8,0

2

2,0

8,0

cca

ai

i

ai

oai

i

ai

ttt

Ktmdsmudengan

mWd

uth

Ftindsftudengan

ftjamBtud

uth

Impingement plate diperlukan jika kecepatan linier fluida masuk > 3 ft/s (1/s). Jika

campuran uap dan cairan maka biasanya impingement plate adalah perporated plate

untuk mengurangi problem erosi.

Pressure drop dapat dihitung dengan persamaan berikut: Shell side

Algoritma perhitungan HE 9

26

2

9

2

,102

,1035,4

m

kN

B

L

sD

DfGP

psiB

L

sD

DfGP

se

sst

se

sst

dengan:

sG =(lb/ft2jam)[kg/m2s]; sD =diameter shell, (ft) [m]; eD =diameter

ekivalen,(ft)[m]; s =specific gravity(-)[-];

14,0

wt

(-)[-]; L=panjang

tube,(ft)[m]; B=jarak antar dua baffle,(in)[m]; f =factor friksi,(in2/in2)[m2/m2]

2

22,0Re013,0

in

ftf s

2

22,0Re87,1

m

mf s

500Re s

Tube side

2

2

6

2

2

10

2

,26.2102

,1442

4.624

1022,5

m

kNsnu

sD

LnfGP

psig

snu

sD

LnfGP

tt

tt

tt

tt

dengan:

Algoritma perhitungan HE 10

tG =(lb/ft2jam)[kg/m2s];n

Naat

' =(ft2)[m2]; N =jumlah tube; s =specific gravity(-)[-

];

14,0

ws

(-)[-]; L=panjang tube,(ft)[m];n =jumlah pass di dalam tube,(-)[-

]; f =factor friksi,(in2/in2)[m2/m2]; 'a =luas penampang aliran sebuah tube,

(ft2)[m2]; tD =diameter dalm tube; (ft)[m];u =kecepatan linier fluida;(ft/s)[m/s]; f =factor

friksi, (in2/in2)[m2/m2]

2

233,0Re005,0

in

ftf s

2

233,0Re72,0

m

mf s

1000Re s

Backhurst, J.R. and Harker, J.H., 1983, Process Plant Design, Heinemaan Educational Books, London Kern, D.Q., 1950, Process Heat Transfer, McGraw-Hill Kogakusha, Ltd, Tokyo Diambil dari Kern (1950)

2

2

2 1 ln 1 / 1

2 1 11 ln

2 1 1

T

R S RSF

S R RR

S R R

; dengan

1 2 2 1

2 1 1 1

dan T T t t

R St t T t

Solution Exchangers Sifat-sfat ini di kuip dari: Kern, D.Q., 1950, “Process Heat Transfer”, p.161, McGaw-Hill Kogakusha, Ltd., Tokyo. Konduktivitas panas:

Larutan organic: pakai weighted conductivity

Larutan orgaik di dalam air: 0,9 (weighted conductivity)

Algoritma perhitungan HE 11

Larutan garam (garam dan air) didalam shell:0,9 k air sampai kadar larutan 30%

Larutan garam (garam dan air) didalam tube:0,8 k air sampai kadar larutan 30%

Colloidal dispersions: 0,9 k dispersion of liquid

Emulsions: 0,9 k liquid surrounding the droplets Panas jenis:

Larutan organic: weighted specific heat

Larutan organik didalam air: weighted specific heat

Fusable salts didalam air: weighted specific heat. Panas jenis garam dalam bentuk kristalnya

Viskositas:

Organic liquid di dalam organic: 1 2

1 2

1...... n

m n

xx x

Organic liquid di dalam air: 1 2

1 2

1...... n

m n

xx x

Garam di dalam air, dengan konsentrasi tidak lebih dari 30% dan tidak membentuk larutan sirup: 2m air . Larutan NaOH meskipun sangat encer, tidak bisas

diperkirankan karena membentuk larutan yang mempunyai siat seperti sirup Sifat-sfat ini di kuip dari: Kern, D.Q., 1950, “Process Heat Transfer”, p.161, McGaw-Hill Kogakusha, Ltd., Tokyo.