Contoh 7.3 (Kern, hal 151) xchanger Kerosene-Crude. Perhitungan Oil E xchanger
43.800 lb/hr kerosene 42˚API meninggalkan bottom kolom distilasi pada 390˚F akan didinginkan sampai 200˚F oleh 149.000 lb/hr Mid-continent crude 34˚API dari penyimpanan penyimpanan pada 100˚F 1 00˚F dan d an dipanaskan dip anaskan sampai 170˚F. Pressure 170˚F. Pressure drop diijinkan drop diijinkan 10 psi pada kedua aliran, dan berdasarkan Table 12 (Kern, hal 845) kombinasi dirt factor 0,003 0,003 tersedia. Tersedia 21¼ ID exchanger mempunyai exchanger mempunyai 158 1 in. OD, 13 BWG tube panjang 16’0’’ dan square pitch pitch 1¼ in. Bundle disusun untuk 4 passes dan jarak baffle baffle 5 in. Apakah Exhanger tersebut sesuai? Berapa faktor pengotornya ?
Penyelesaian: Counter-Current Aliran Counter-Current
Kerosene T1=390˚F
Diketahui : T = kerosene Massa = 43800 lb/hr
t= mid-continent crude Massa = 149000 lb/hr
Mid-continent crude t1=100˚F
t2=170˚F
T2=200˚F
Exchanger : Shell side ID = 21¼ in Jarak baffle = 5 in Passes =1
Jumlah dan panjang OD, BWG, pitch BWG, pitch Passes
Tube Side = 158, 16’0’’ = 1 in, 13 BWG, 1¼ in square =4
1. Menghitung heat balance Q pada Kerosene
Q= m cp Δt = 43800 lb/hr . 0,605 Btu/lb°F . (390-200)°F = 5034810 Btu/hr Data cp = 0,605 Btu/lb °F (Kern hal.806, pada T = 295°F, 42˚API) Q pada Mid-continent crude
Q = m cp Δt 5034810 = 149.000 lb/hr . cp . (170-100)°F cp = 0,4827 Btu/lb°F Data cp dapat juga dicari dengan grafik. Data cp = 0,4827 Btu/lb °F (Kern hal.806, pada T = 135°F, 34˚API) 2. Menghitung LMTD Hot fluid 390 Higher temp 200 Lower temp 190 Differences
Cold fluid 170 100 70
FT = 0,905 (Kern, hal 828) Δt = LMTD x F T = 152,20 x 0,905 = 137,74˚F
Diff. 220 100 120
Δt2 Δt1 (Δt2-Δt1)
3. Temperature Caloric
Didapatkan : K c= 0,20 dan Fc= 0,42 (Kern, hal 827) Tc = T2 + Fc (T1 - T2) = 200 + 0,42 (390 - 200)= 279,8˚F tc = t1 + Fc (t2 – t1) = 100 + 0,42 (170 – 100) =129,4˚F Agar luas aliran pada shell and tube akan mendekati, maka asumsi flow rate yang besar (crude oil) dimasukkan dalam tubes. Dan kerosene pada masuk bagian shell . Evaluasi Perpindahan Panas (Rd) Bagian Shell (Kerosene) Fluida Panas Bagian Tubes (Crude Oil) Fluida Dingin 4. Flow area: 4. Flow area: at = 0,515 in2 (Kern, hal 843)
5. Mass velocity
6. Menghitung Nre Pada Tc = 279.8˚F µ =0,40 x 2,42 = 0,97 lb/(ft)(hr) ( Kern hal. 823 (fig.14))
5. Mass velocity
6. Menghitung Nre Pada tc = 129.4 ˚F µ = 3,6 x 2,42 = 8,712 lb/(ft)(hr) ( Kern hal. 823 (fig.14))
De = 0,99 / 12 = 0,0825 ft (Kern hal 838 (fig.28))
D = 0,81 / 12 = 0,0675 ft ( Kern hal 843 (table 10))
7. Mencari faktor panas (JH) JH = 93 Btu/hr ft2 oF ( Kern hal. 838 (fig. 28))
7. Mencari faktor panas (J H)
JH = 31 Btu/hr ft2 oF (Kern hal. 834 (fig. 24)) 8. Pada Tc = 279.8˚F k= 0,0765 Btu/(hr)(ft2)(oF/ft) (Kern hal. 803 (fig. 1))
8. Pada tc = 129.4˚F k= 0,077 Btu/(hr)(ft2)(oF/ft) (Kern hal. 803 (fig. 1))
Cp = 0,59 Btu/ lb OF (Kern hal. 806 (fig. 4))
Cp = 0,49 Btu/ lb OF (Kern hal. 806 (fig. 4))
μ= 0,40 x 2,42=0,97 lb/(ft)(hr) (Kern hal. 823 (fig. 14))
μ= 3,6 x 2,42= 8,7 lb/(ft)(hr) (Kern hal. 823 (fig. 14))
= 1,95 =
= 3,81 =
9.
⁄ = ()
9.
= ( )⁄
= ()
= ( )
= 135 x ,2215
Tube-wall temperature
10. Pada = °F = 0,56 x 2,42 = 1,36 lb/(ft)(hr) ( Kern hal. 823 (fig. 14))
= ( Kern hal. 834 (fig. 24)) 11. Corrected coefficient
10. Pada = °F = 1,5 x 2,42 = 3,63 lb/(ft)(hr) (Kern hal. 823 (fig. 14))
= (Kern hal. 834 (fig. 24)) 11.
Corrected coefficient
13. Clean overall coefficient (Uc)
°F
14. Design overall coefficient (UD) (Kern tabel 10, hal 843)
15. Mencari Rd :
160,788 UC UD R d Calculated R d Required
Summary h outside 123,4632 69,8376 55,2312 0,0038 0,003
Evaluasi Δp Bagian shell ( kerosene ) 1. Nre = 25296,3 f = 0,00175 ft2/ in2 (Kern, hal 839 fig.29) s s = 0,73 (Kern hal 809 fig.6)
Bagian tube (crude oil) 1. Nre = 8172,0373 f = 0.00285 ft2/ in2 (Kern hal 836 fig.26)
s = 0.83 (Kern hal 809 fig.6)
Ds = 21,25/ 12 = 1,7708 ft No. of crosses, N+1 = 12 L / B = 12 x 6/5 = 38,4 2.
= 10 psi
2.
3. Gt = 1054737,6
(Kern, hal 837 fig 27)
4. ΔPT = ΔPt + ΔPτ = + = 9.0296 psi
= 10 psi
