HEAT EXCHANGER 02

Tugas: Untuk mendinginkan hasil bawah menara distilasi sebanyak 1890,7935 kg/jam dari suhu 97,948 oC menjadi 40 oC dengan menggunakan air bersuhu 30 oC.Alat: Heat Exchanger, Double Pipe

1. Kondisi operasiHOT FLUIDSifat-sifat fisis umpan:T1 = 97,948 oC = 371,098 KT2 = 40 oC = 313,15 K

KomponenABCDCp dT (joule/mol)Cp dT (kcal/kmol)

CH2(COOC2H5)2116,14101,1953-0,00310,0000034713-17564,3503-4215,4441

C6H6-31,66201,3043-0,00360,0000038243-8432,3193-2023,7566

C7H883,70300,5167-0,00150,0000019725-9566,2563-2295,9015

C2H5OH59,34200,3636-0,00120,0000018030-6590,5548-1581,7331

KomponenCp (J/mol/K)Cph (kcal/kmol.K)

CH2(COOC2H5)2312,241874,9380

C6H6150,959536,2302

C7H8170,908541,0180

C2H5OH118,893728,5345

KomponenBMm (kg/jam)m (kmol/jam)Q = m Cp dT (kcal/jam)Q (kJ/jam)

CH2(COOC2H5)21601869,310311,6832-49249,8313-205207,6306

C6H67818,84520,2416-488,9500-2037,2916

C7H8920,08190,0009-2,0439-8,5160

C2H5OH462,55610,0556-87,8928-366,2199

Total1890,7935-49828,7180-207619,6582

Panas yang dikeluarkan:Q = -49828,7180 kcal/jam= -207619,6582 kJ/jam = -197733,0078 Btu/jam

KomponenBMm (kg/jam)xi, cpxi.ln BM*xixi Cph

CH2(COOC2H5)21601869,31030,98861,20000,1803158,182174,0866

C6H67818,84520,01000,9500-0,00050,77740,3611

C7H8920,08194,3E-50,9500-2,2E-060,00400,0018

C2H5OH462,55610,00140,4700-0,00100,06220,0386

Total1890,79351,00000,1797159,025774,4880

= exp (0,1797) = 1,1969 cp

Komponenm (kg/jam)xikixi ki, kg/LFv, L/jamFv.

CH2(COOC2H5)21869,31030,98860,20000,19771,05501771,85811869,3103

C6H618,84520,01000,09200,00090,878621,449118,8452

C7H80,08194,3E-50,08403,6E-60,86690,09450,0819

C2H5OH2,55610,00140,13300,00020,78903,23972,5561

Total1890,79351,00000,19881796,64141890,7935

k = 0,1988 Btu/hr.ft2.oF/ft

COLD FLUIDPendingin yang digunakan adalah air yang diumpankan pada suhu 30 oC.Air akan keluar pada suhu 50 oC karena suhu maksimum air keluar sebagai pendingin.

Maka, jumlah air pendingin yang diperlukan:Qc = Qh = 207619,6582 kJ/jamCp air = 1 kJ/kg.CT = t2 t1 = 50 30 = 20 oC

m = 22886,1225 lb/jam

2. T LMTD

T1T2t2t1

Higher Temp.Lower Temp.Difference

oCoFoCoFoF

97,948208,31Hot fluid40104104,31

50122,00Cold fluid308636,00

86,31Difference18

FT = 1

T = FT. LMTD = 1 (43,6) = 43,6 oF

Suhu rata-rata:

3. Menentukan UdUd ditentukan dengan melakukan trial sehingga mendapatkan nilai Ud yang cocok. Kisaran nilai Ud dapat dilihat di Tabel 8 Kern, 1950:Ud = 75 150 Btu/hr.ft2.FDiambil Ud = 80 Btu/hr.ft2.F

4. Luas Transfer PanasQ = Ud. A. T LMTD

Luas transfer panas yang diperoleh sebesar 56,7210 ft2. Luas ini kurang dari 200 ft2, sehingga heat exchanger yang digunakan adalah jenis double pipe.

5. Trial Lay Out HairpinLay out HE dilakukan dengan trial dan error hingga diperoleh dirt factor (Rd) yang memenuhi syarat.Berdasarkan tabel 6.2 Kern (1950) diambil:Effective lenght, L = 24 ftExchanger, IPS(Sch 40)Annulus, in

Outer pipe =3de =1,57

Inner pipe =2de' =0,69

Flow area, in2

Annulus =2,93

Pipe =3,35

COLD FLUID: INNER PIPEAirHOT FLUID: ANNULUSHasil bawah menara distilasi

Flow area:[Tab. 11, Kern]Sch. 40 dengan ID = 2,0670 in = 0,1723 ft OD = 2, 38 inFlow area,

Flow area:D1 = OD pipe = 0,1983 ftD2 = ID anulus = 0,2557 ft

Equivalent diametre:

Mass velocity:

Mass velocity:

Pada suhu 104 oF, diperoleh: = 0,74 cp = 1,7908 lb/ft.hrCp = 1 Btu/lb.oFk = 0,3895 Btu/hr.ft2.oF/ftPada suhu 156 oF, diperoleh: = 1,1969 cp = 2,8965 lb/ft.hrCp = 0,4683 Btu/lb.oFk = 0,1988 Btu/hr.ft2.oF/ft

Menghitung Reynold

Menghitung Reynold

[Fig. 24 Kern] jH = 490

Btu/hr.ft2.oF

Btu/hr.ft2.oF[Fig. 24 Kern] jH = 40

Btu/hr.ft2.oF

6. Clean overall coefficient:

7. Dirt factorRd min = 0,002 (Diperoleh dari Tabel 12, Kern)

8. Required surfaceA = 56,7210 ft2Dari tabel 11, Kern untuk 2 in IPS, maka luas permukaan luar per satuan panjang (ft)ap = 0,622 ft2/ft

Panjang yang dibutuhkan = A / apA = 56,7210/0,622 = 91,1914 dapat dipenuhi oleh 4 hairpin dengan panjang 24 ft.Panjang standar = 24 ft x 4 = 96 ft

9. Luasan sesungguhnyaLuasan sesungguhnya = panjang standar x ap = 59,712 ft2

10. Pressure dropCOLD FLUID, PipaHOT FLUID, annulus

Untuk Re = 228723,9

De tidak sama dengan De, maka:De = D2 D1 = 0,0573 ft

Dari Tabel 6 Kerns = 1, maka = 62,5 lb/ft3 = 1,0524 x 62,5 lb/ft3 = 65,7170 lb/ft3

SUMMARY

Luas Transfer Panas =59,7120ft2

Panjang =24Ft

Jumlah hairpin =4

Inner PipeAnnulus

IPS2IPS3

Sch.40Sch.40

Kondisi Operasi

Inner PipeAnnulus

30Tin, C97,948

50Tout, C40

1192houtside115

UC105

UD76

Rd calculated0,0036

Rd required0,002

1,4251Calculated dP0,4237

10Allowed dP10