kalkulasi pressure drop di pipa gas

16
Gas Line Sizing Kalkulasi pressure drop pada pipa gas Gandi Iswara Process Engineer Wisma IKPT Training Room 6 th Floor – 18 March 2010 -

Upload: fanni-boying

Post on 09-Feb-2016

334 views

Category:

Documents


52 download

TRANSCRIPT

Page 1: Kalkulasi Pressure Drop Di Pipa Gas

Gas Line SizingKalkulasi pressure drop pada pipa gas

Gandi IswaraProcess Engineer

Wisma IKPT Training Room 6th Floor – 18 March 2010 -

Page 2: Kalkulasi Pressure Drop Di Pipa Gas

2

FAMILIAR DENGAN SPREADSHEET INI???

.

Page 3: Kalkulasi Pressure Drop Di Pipa Gas

GAS ≠ LIQUID

Spreadsheet tsb digunakan untuk menentukan ukuran pipa, baik untuk gas maupun liquid

Persamaan yang digunakan: Darcy

Namun, persamaan Darcy tidak selalu valid untuk INCOMPRESSIBLE fluid dan terlalu konservatif jika diaplikasikan kepada COMPRESSIBLE FLUID

3

Page 4: Kalkulasi Pressure Drop Di Pipa Gas

GAS ≠ LIQUID !

Hal ini mengakibatkan:Ukuran pipa berpotensi menjadi OVERSIZE

Higher Cost (walaupun tidak selalu) Chiyoda menggunakan persamaan yang

berbeda untuk gas dan liquid Chiyoda menggunakan persamaan gas

isotermal untuk kalkulasi pressure drop pada pipa gas

4

Page 5: Kalkulasi Pressure Drop Di Pipa Gas

PERSAMAAN LINE SIZING GAS

5

P1 P2

•Density gas berubah karena pressure drop dan perubahan suhu. •Asumsi :

•Isotermal •Steady State•Suhu fluida ~ suhu lingkungan

w= flowrate,lb/sQ = Vol flow, MMSCFDZ= Compressibilityf= Moody friction factorA=cross sec area of pipe,ft/s2V1=Sp.volume of gas,ft2f=friction factorD= Pipe dia., ftP1=Upstream pressureP2=Downstream pressure

Jika, suhu gas berbeda jauh dengan suhu lingkungan, maka pipa harus dimodelkandalam beberapa pipe segment.

Page 6: Kalkulasi Pressure Drop Di Pipa Gas

PERSAMAAN LINE SIZING GAS

Persamaan empiris yang umum digunakan untuk kalkulasi pressure drop di pipa gas:

1. Weymouth equation Digunakan untuk fluida fully turbulence2. Panhandle equation Digunakan untuk fluida partially turbulence

Page 7: Kalkulasi Pressure Drop Di Pipa Gas

GPSA Section 17, Fluid Flow and Piping

PARTIALLY TURBULENCE

FULLY TURBULENCE

Page 8: Kalkulasi Pressure Drop Di Pipa Gas

WEYMOUTH EQUATION

Q= flowrate,MMSCFDd= pipe ID,inS=Sp. GravityZ= Compressibility FactorT1= Upstream temperatureP1=Upstream pressure, psiaP2=Downstream pressure, psiaL = Length of pipe, feet

Weymouth eq. valid untuk aliran gas yang fully turbulence (f ≠ F(Re))

Weymouth mensubstitute nilai f di pers.gas general dg nilai

Page 9: Kalkulasi Pressure Drop Di Pipa Gas

PANHANDLE EQUATION

Q= flowrate,MMSCFDd= pipe ID,inS=Sp. GravityZ= Compressibility FactorT1= Upstream temperatureP1=Upstream pressureP2=Downstream pressureE = Efficiency factor = 1 for brand new pipe = 0.92 for average operating conditionLm=Pipe length, mile

Panhandle eq. valid untuk aliran gas yang partially turbulence (f = F(Re,d))

Page 10: Kalkulasi Pressure Drop Di Pipa Gas

Contoh kasus Pertagas: Outlet kompresor dengan data :

Vol.=137.78 MMSCFD P = 775 psig Viscosity = 0.015 MW= 20.01 T1 = 646.7oF

Cek apakah size 12” memenuhi kriteria pressure drop (0.113 bar/100m)!

Page 11: Kalkulasi Pressure Drop Di Pipa Gas

Contoh kasus1. Hitung Re no.

2. Cek di Moody Chart apakah flow gas tsb fully turbulence atau partial turbulence? Jika berada di garis partially turbulence, maka Panhandle equation dapat digunakan. Asumsi ε= 50 µ, maka ε/D = 0.0002. Dari Moody Chart, regime aliran = partially turbulence

3. Hitung P2 dengan persamaan Panhandle:

Dia.pipa d=12” (Pipa STD 12” memiliki ID = 304.8 mm = 12.00”

Sehingga Re = 1.09 E+07

ΔP = 0.099 bar/100 m; Karena kriteria ΔP/100m = 0.113bar/100m, maka size 12” mencukupi

Page 12: Kalkulasi Pressure Drop Di Pipa Gas

Cek dengan Weymouth eq.1. Hitung P2 dengan persamaan Weymouth:

•ΔP = 0.164 bar/100 m; Karena kriteria ΔP /100 m = 0.113 bar/100 m, maka size 12” tidak mencukupi berdasarkan persamaan Weymouth

•Namun, apabila di cek di Moody Diagram, penggunaan persamaan Weymouth tidak sepenuhnya tepat karena berada pada area partially turbulence

Page 13: Kalkulasi Pressure Drop Di Pipa Gas

Perbandingan Hasil

•Nilai ΔP bar/100 m yg dihitung dengan persamaan Panhandle memberikan nilai yang lebih kecil jika diban- dingkan persamaan lain Weymouth dan pendekatan INCOMPRESSIBLE (Darcy)•Melihat nilai Re yang berada pada region Partially turbulence, maka persamaan Panhandle dapat dite- rima. •Pemakaian persamaan gas yang tepat dapat mereduksi ukuran pipa

Page 14: Kalkulasi Pressure Drop Di Pipa Gas

Perbandingan Hasil

Penggunaan persamaan Panhandle memberikan nilai ΔP yang lebih kecil jika dibandingkan persamaan lain. Namun, selalu hati-hati dalam menentukan persamaan gas yang cocok! Gunakan Panhandle hanya jika regime flow berada pada area partially turbulence.

Aplikasi persamaan gas pada aliran gas memberikan keuntungan: line size yang dipilih (BISA JADI) lebih kecil jika dibandingkan aplikasi pendekatan persamaan incompressible pada gas

Page 15: Kalkulasi Pressure Drop Di Pipa Gas

Kesimpulan Gunakan persamaan Isothermal Compressible flow untuk gas flow. Penggunaan

persamaan Incompressible (Darcy) untuk gas flow, bisa mengakibatkan oversize pipa. Persamaan Weymouth valid untuk fully turbulence flow Persamaan Panhandle valid untuk partially turbulence flow

Page 16: Kalkulasi Pressure Drop Di Pipa Gas

Refference Ken Arnold,Maurice Stewart, Surface Production Operation Vol. I, Gulf

Publishing Company GPSA Sect 17, Fluid Flow and Piping API RP 14E, Recommended Practice for Design and Installation of Offshore

Production Platform Piping System