Contoh Soal Evaporator Efek Tunggal

Contoh soal evaporator efek tunggal

1. Sebuah evaporator efek tunggal digunakan untuk mengentalkan 7 kg/s larutan dari 10 menjadi 50% padatan. Steam tersedia pada 205 kN/m 2 dan evaporasi berlangsung pada 13.5 kN/m 2 . Jika koefisien perpindahan kalor keseluruhan 3 kW/m 2K, hitunglah pemukaan pemanasan yang diperlukan serta jumlah steam yang digunakan jika umpan ke evaporator  berada pada 294 K dan kondensat keluar dari ruang pemanasan pada 352.7 K. diketahui kalor spesifiklarutan 10 % = 3.76 kJ/kg.K; kalor spesifi larutan 50% = 3.14 kJ/kg.K. Asumsikan tidak ada kenaikan titik didih.

SOLUSI 

Dari tabel uap, dengan asumsi steam kering dan jenuh pada 205 kN/m 2 , suhu steam = 394 K dan enthalpi total= 2530 kJ.kg-1.



Pada 13.5 kN/m 2 air mendidih pada 325 K. Selama tidak ada kenaikan titik didih, akan dipakai sebagai suhu evaporasi. Enthalpi total steam  pada 325 K adalah 2594 2594 kJ/kg.



Umpan yang mengandung 10 % padatan dipanaskan dari 294 K sampai 325 K yang merupakan suhu operasi evaporasi berlangsung.

Neraca Masa

Kondisi Umpan 10% Produk 50% Evaporasi

Padatan (kg/s)

 Air (kg/s)

Total (kg/s)

0,7

6,3

7

0,7 -

0,7 5,6

1,4 5,6

a) Jumlah steam yang dibutuhkan Kalor masuk bersama umpan (7.0 kg/s x 3.76 kJ/kg K) x (294 - 273) K = 552.7 kW

Kalor keluar bersama produk (1.4 kg/s x 3.14 kJ/kg K) x (325  –  273) K = 228.6 kW Kalor keluar bersama air teruapkan (5.6 kg/s) x (2594 kJ/kg) = 14526 kW Kalor terpindah dari steam (14526 kW - 228.6 kW) - 552.7 kW = 14202 kW  Steam mengembun keluar pada 352.7 K, dengan enthalpi 4.18 (352.7 - 273) = 333.2 kJ/kg Kalor terpindah dari 1 kg steam (2530 kJ/kg - 333.2 kJ/kg) = 2196.8 kJ/kg  maka STEAM yang dibutuhkan 14202 kW/ (2196.8 kJ /kg)= 6.47 kg/s

 b) Luas permukaan pemanasan ΔT

= (394 - 325) = 69 K

A = Q/UDT = (14202 Kw)/(3 Kw/m 2 K)x(69 K) A = 68.607 m 2 Jadi A , luas permukaan pemanasan ruang evaporator = 68.61 m 2

2. Tekanan dalam evaporator diketahui 70,14 kPa dan sebuah larutan yang terdiri dari 30% NaOH di didihkan. Tentukan temperatur didih dari larutan  NaOH peningkatan titik didih dari larutan berlebih air pada tekanan yang sama

SOLUSI

Dari tabel steam didapat bahwa titik didih air pada 70,14 kPa adalah 90°C. dari  garis duhring   untuk 90°C dan 30% NaOH, titik didih dari larutan NaOH adalah 99°C. Kenaikan titik didh adalah 99-90=9°C

Contoh soal evaporator efek ganda

Sebuah evaporator tiga efek mengentalkan suatu cairan dengan tanpa kenaikan titik didih . Jika suhu steam pada efek ke satu sebesar 395 K dan vakum diberlakukan pada efek ke tiga sehinga titik didihnya sebesar 325 K, berapakah titik-titik didih di dalam ke tiga efek tersebut ? Diambil koefisien perpindahan kalor keseluruhan masing-masing 3.1, 2.3 dan 1.1 kW/ m 2 .K . SOLUSI

Untuk beban thermal yang sama dalam tiap efek , yaitu Q 1 = Q 2 = Q 3 , U 1A 1DT 1 = U 2A 2DT 2 = U3A3DT3 atau untuk area pertukaran kalor yang sama dalam setiap efek U1DT1 = U2DT2 = U3DT3

Dalam hal ini , (3.1)DT1 = (2.3) DT 2 = (1.1)DT3 DT1 = (0.742) DT2 dan DT3 = (1.091)DT 2 Sehingga, ΣDT = DT 1 +

DT2 + DT3 = (395 - 325) = 70 K

(0.742)DT2 + DT2 + (1.091)DT2 = 70 K DT2 = 18.3 K DT1 = 13.5 K DT3 = 38.2 K Suhu di dalam setiap efek karenanya adalah : T1 = (395 - 13.5) K

= 381.5 K

T2 = (381.5 - 183) K = 363.2 K T3 = (363.2 - 38.2) K = 325 K

TUGAS OPERASI PERPINDAHAN KALOR EVAPORATOR

OLEH KELOMPOK 1

DIAN AGUNG NUGROHO

(0607120123)

FRANSISKA C SINAGA

(0707112558)

FACHRUL

(0807113523)

AFFANDRY TAUFIK

(0907121263)

GERY AZHARI PUTERA

(0907114148)

MUHAMMAD ISRA’  

(0907121214)

JURUSAN TEKNIK KIMIA S1 FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS RIAU PEKANBARU 2011