LAPORAN PERANCANGAN SHELL n TUBE HEAT EXCHANGER ICE-305 PERPINDAHAN KALOR
Nama
: Hillman Wira
NRP
: 6210002
Nama
: Christy Yosefi
NRP
: 6210016
Nama
: Vincentius Harland S.
NRP
: 6210024
Nama
: Kennedy
NRP
: 6210026
Nama
: Adithya Suryapranata
NRP
: 6210104
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI UNIVERSITAS KATHOLIK PARAHYANGAN BANDUNG 2012
ALGORITMA SINGKAT PERANCANGAN HEAT EXCHANGER
Menentukan data-data
Menentukan Ureq,hi,ho
fisik
dengan asumsi koreksi sieder tate = 1 Menentukan jumlah
Menentukan Peletakan
Tube aktual dan ukuran
Fluida
Shell
Menghitung faktor
koreksi sesungguhnya
>8 ft/s
dengan iterasi Menentukan Jenis Shell
Menghitung kecepatan
dan Head
superfisial fluida Menghitung nilai hi dan ho dengan
Menentukan Spesifikasi Tube dan panjang
Menentukan Jumlah
memperhitungkan faktor
Tube Pass
koreksi
Menghitung Area
Menentukan Uc
Menentukan spesifikasi
Perpindahan Panas Dan
Tube Pitch
Jumlah Tube yang dibutuhkan
Menentukan Baffle cut dan Baffle spacing
Uc
Menghitung Ud aktual Mengestmasi nilai Ud Ud
Menentukan Jenis
Sealing Strip
Menentukan
TLMTD
dan koreksinya
Menghitung Over design dan Over Surface Od>10%/Os>60%
Menentukan Bahan
Menghitung laju massa
Konstruksi
atau T
Menghitung total Pressure drop >max
SELESAI
A. SPESIFIKASI AWAL
i.
Penempatan fluida Petroleum dianggap tidak korosif, tetapi air mung kin saja bersifat korosif, tergantung kandungan yang ada di dalam air itu. Perbedaan temperatur petroleum
adalah 100 , sedangkan perbedaan temperatur air adalah 35 . Maka dari itu, petroleum ditempatkan di luar tube, sedangkan air ditempatkan di dalam tube. ii.
Jenis Shell dan Head Air dan petroleum dianggap memiliki faktor pengotor yang sama, yaitu sebesar 2
0.002 h.ft .
/Btu. Maka dari itu, tube harus dapat dikeluarkan untuk dibersihkan
secara mekanik, sehingga dipilih penukar panas bertipe AES. iii.
Tubing Mengikuti petunjuk dari literatur, maka digunakan panjang 27 feet
iv.
⁄
, 16 BWG, dengan
Tampilan tube Tube harus dibersihkan secara berkala karena adanya faktor pengotor, maka
digunakan square pitch dengan tube pitch 1 v.
Baffle
Baffle cut yang digunakan sebesar 20% untuk metode penyelesaian Simplified Delaware, dan berdasarkan grafik Figure 5.4, baffle spacing yang digunakan sebesar 0,3 dari diameter shell. vi.
Sealing Strips Sepasang sealing strips digunakan setiap 10 buah tube dalam penggunaan metode Simplified Delaware
vii.
Bahan Baku Air dapat dianggap bersifat korosif, maka dari itu digunakan bahan baku berupa Brass (campuran tembaga : 71% Cu, 28% Zn, 1%Sn)
B. PERHITUNGAN NERACA ENERGI
̇
qair =q petroleum
o
o
q petroleum=(60000 lb/h . 0.52 Btu/lbm. F. (250-150) F) q petroleum= 3120000 Btu/h
C. PERHITUNGAN LMTD
o
F
o
F
o
F
D. PERHITUNGAN FAKTOR KOREKSI LMTD
√ √ E. ESTIMASI UD
Dari data tabel 3.5 (R.W. Serth) rentang untuk U desain adalah antara 15-50 untuk heat 2 o
exchanger dengan petroleum di Shell dan air di tube, dipilih UD sebesar 50 Btu/h.ft . F
F. LUAS PERPINDAHAN PANAS DAN JUMLAH TUBE
Hitung luas perpindahan panas
2
A = 717.1967517 ft
Luas permukaan satu tube
2
At = 4.90625 ft
Jumlah Tube
nt = 146.1802297= 146
G. JUMLAH TUBE PASS
⁄ ⁄
Jumlah tube pass dapat dihitung dengan rumus NRe
np = 1.071526107 pass
np = 2 pass Jumlah tube pass harus genap, maka dilakukan pembulatan jumlah tube pass menjadi 2 pass.
⁄ ⁄
H. KECEPATAN ( V )
Karena kecepatan masih di bawah standar minimal, yaitu 3 ft/s maka U tebakan awal o
diubah menjadi 70 Btu/h.ft2. F, jumlah tube pass ditambah menjadi 2, maka jumlah tube dibulatkan menjadi 128 buah dengan penambahan panjang sebesar 2 ft menjadi 27 ft, sehingga kecepatan naik menjadi 2.9827517 ft/s dan diameter shell menjadi 15 ¼ in.
I. UKURAN SHELL
Dari tabel tube count untuk tube ¾ in berjenis square pitch dengan pitch 1 in, 2 tube pass, dan head tipe S diperoleh jumlah tube terdekat adalah 128 buah dalam shell berdiameter 15 ¼ in.
J. U REQ
( ⁄) ( ⁄) ⁄ ⁄ ⁄ 2
52.82383483 Btu / h.ft .F
K. PERHITUNGAN HI
4.432711067
L. PERHITUNGAN HO
⁄ ⁄ ⁄ ⁄ 46.747473
M. PERHITUNGAN KOEFISIEN OVERALL BERSIH
( ⁄ ) [ ] ⁄
N. FAKTOR PRNGOTOR
O. OVERALL DESIGN COEFFICIENT
-1
UD = ( + R D) = (
-1
+ 0.0044194) = 53.2822042
UD > Ureq : 53.2822042 > 52.82383483
P. OVER SURFACE & OVER DESIGN
Over surface =
- 1 =
Over design =
- 1 =
- 1 = 31.9348142%
- 1 = 0.8677321%
Q. TUBE-SIDE PRESSURE DROP -0.2585
f = 0.4137 Re G=
= 0.4137 (21316.00969)
-0.2585
= 0.0314568
̇ ̇ =
∆Pf =
Ren =
= 665320.4669509 lbm/h.ft2
=
=
= 1.9272110 psi
= 275690.7642
Gn =
̇ =
∆Pr = 1.334 ∆Pn =
=
-13
x 10
2
= 1738935.7101419 lbm/ft2.h -13
(2np-1.5)G /s = 1.334 x 10
-13
2
(2 x 2 – 1.5) 1.5)
-13
2
= 0.14873psi
2.0 x 10 NsGn /s = 2 x 10 x1 x 1738935.7101419 /0.9925 = 0.609349603 psi
∆Pi = ∆Pf + ∆Pr + ∆Pn =
1.9272110 + 0.1487398 + 0.609349603 = 2.6853003 psi
R. SHELL-SIDE PRESSURE DROP -0.125
f1 = (0.0076 + 0.000166 ds) Re
= (0.0076 + 0.000166 x 1.2708333 x 12) x
-0.125
5894.7940389 -5
-0.157
f2 = (0.0016+ 5.8x10 ds) Re
= 0.0034227 -5
-
= (0.0016+ 5.8x10 x 1.2708333 x 12) 5894.7940389
0.157
=0.0006357
f = 144 {f1-1.25(1-B/ds) (f1-f2)} = 144 {0.0034227 -1.25(1-0.3812500/1.2708333) (0.0034227-0.0006357)} = 0.1417106 n b + 1= L/B = 27/0.3812500 = 70.8196721 = 71
̇ ̇
∆Pf =
Ren = Gn =
∆Pn =
=
=
= 6.4440258 psi
= 66640.90021
=
=
-13
= 2573760.549 lbm/ft2.h
2
2
2.0 x 10 NsGn /s = 2 x 10-13 x 1 x 2573760.549 /0.82 = 1.6156691 psi
∆Po = ∆Pf + ∆Pn =
6.4440258 + 1.6156691 = 8.0596950psi
FINAL SPECIFICATION Fluida dalam tube Fluida dalam shell Shell Tube Bundle Heat Transfer Area Baffles Sealing strips Nozzle Materials
Air Petroleum AES; 15.25 in.ID 128 tubes, 3/4 in.OD, 16 BWG, 27 ft long on 1-in, square pitch, 2 passes 679 ft2 20% cut; segmental type with spacing approximately 3.05-in one pair per ten tube row 3-in. schedule 40 on tube side; 3-in. schedule 40 on shell side Admiralty Brass (71% Cu, 28% Zn, 1%Sn)
