sebuah apk cangkang laluan tunggal digunakan sebagai sebuah hrsg

Tugas Alat Penukar Kalor

Kelompok 7

ALBERTO LUBIS

HOTTUA IS MANULLANG

PARNINGOTAN DOLOK SARIBU

EFRAIM SIMBOLON

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

FAKULTAS TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK MESIN

2015

[Kelompok 7TUGAS APK] Kelompok 7

Tugas Alat Penukar Kalor Page 2



Sebuah APK cangkang laluan tunggal digunakan sebagai sebuah HRSG (Heat Recovery Steam Generator) Pada sebuah pembangkit gabungan, Dimana Fluida panas mengalir dari Pembangkit tenaga gas melalui tabung dengan temperatur 500 dengan kapasitas 13.5 kg/s, digunakan untuk meguapkan air yang mengalir melalui cangkang dengan suhu 26 dengan kapasitas 26 kg/s dengan asumsi air berada pada tekanan 1 atm . Didalam APK terdapat 150 tabung berdiameter 30/40 mm. Jarak antara duasumbu tabung bujur sangkar adalah p = 90 mm. Diameter dalam cangkang, = 1,5 , jarak antara sekat, l= 300 mm. Sekat dari jenis normalisasi dengan ruang bebas setinggi 0,25 Di. Engine oil mengalir melalu tabung dan air mengalir melalui cangkang. Bahan tabung adalah commercial bronze, Ambil tahanan panas air = 4 10

4 2 dan tahanan panas udara

= 2 104 2 Hitunglah: a) Suhu air keluar APK, b) Koefisien perpindahan panas

menyeluruh c) dengan metode NTU hitung panjang APK yang di perlukan



= 13,6 / = 26 / Ntabung = 150 buah Diameter tabung = 30/40 mm P= 90 mm Di = 1,5 m l= 300 mm Bahan tabung = Commercial bronze = 4 10

4 2

= 2 104 2

Dit : a. Tfs b. k =.? c. L = .? (dengan metode NTU) Jawaban =

= +

Maka nilai Cp dan hfg dari air adalah

= +

2

= 26 + 100

2= 63+ 273 = 336

335 336

335 340= 0,2

= 4186 4186 4188 0,2 = 4186,4 = 2354 2354 2341 0,2 = 2351,4

26. 500 = 13,5. 4186,4 100 26 + 13,5 .2351,4 26. 500 =4213957,5 Karena ada dua variable tidak diketahui maka dilakukan iterasi Iterasi I Asumsi = 90

= +

2

=500 + 90

2= 295+ 273 = 568 550

Maka = 1040 13,5 . 1040 500 =4213957,5 = 202,07 Karena Tcs asumsi 90 tidak sama dengan hasil iterasi yaitu 202,07 maka dilanjutkan ke itersi II Iterasi II Asumsi = 202,07

= +

2

=500 + 202,07

2= 351,03+ 273 = 624,03

335 4186 2354

336

340 4188 2341



650 624,03

650 700= 0,5194

= 1051 1051 1063 0,5194 = 1057,23

13,5 .1057,23 500 =4213957,5 = 206,92 Karena Tcs asumsi 202,07 tidak sama dengan hasil iterasi yaitu 206,92 maka dilanjutkan ke itersi III Iterasi III Asumsi = 206,92

= +

2

=500 + 206,92

2= 353,46+ 273 = 626,46

650 626,46

650 700= 0,5292

= 1051 1051 1063 0,5292 = 1056,649

13,5 .1056,649 500 =4213957,5 = 206,76 Maka dapat diambil = 206,76 Untuk mencari koefisien perpindahan panas menyeluruh maka dapat di cari sifat air dari Tabel sifat Fluida Air

106 103 Pr 335 453 656 2,88

336

340 420 660 2,66

335 336

335 340= 0,2

= 453 106 (453 106 420 106) 0,2 = 446,4 106 =656 103 (656 103 660 103) 0,2 = 656,8 103 Pr = 2,88 (2,88 2,66) 0,2 Pr = 2,836 Tabel sifat Udara panas

= +

2

=500 + 206,76

2= 353,3835+ 273 = 626,3835

600 1051

624,03

650 1063

600 1051

626,46

650 1063



107 103 Pr 600 305,8 46,9 0,685

626,383

650 322,5 49,7 0,690

600 626,383

600 650= 0,52766

= 305,8 107 (305,8 107 322,5 107) 0,52766 = 314,6 107 =46,9 103 (46,9 103 49,7 103) 0,52766 = 48,38 103 Pr = 0,685 (0,685 0,690) 0,52766 Pr = 0,6876 Aliran dalam cangakang sisi dingin evaluasi hf

=

=26

1,5.0,3,90 30

90

= 86,6667 Diameter hidrolik dapat di hitung dengan persamaan

= 42

=4. (0,0902)

0,030 0,030 = 0,3139

Maka dapat dihitung bilangan Reynold

= .

=

86,6667.0,3139

446,4 106

= 60942,377 > 10000 Aliran Turbulent

Karena suhu dinding tidak diketahui maka ( ) di hilangkan untuk sementara maka dapat dihitung

bilangan Nusselt

= 0,360,551/3

= 0,36. 60942,3775 ,55 . 2,83613

= 218,22788

=

=

218,22788. 656,8 103

0,3139

= 456,58 2 Aliran dalam tabung sisi panas evaluasi hc



=

=13,5

150 0,032/4= 127,388 2

Maka bilangan Reynold

=

=

127,388.0,03

338,01597 107= 113061,4051

> 10.000 (Aliran Turbulen) Maka bilangan nusselt dapat dihitung dengan persamaan

= 0,023 0,81/3 = 0,023 (113061,4051)0,8(0,6947595)1/3 = 224,728

=

=

224,728 52,27013 103

0,03

= 384,75 2 maka di dapat koefisien menyeluruh dari sisi fluida panas

= 1

+ +

+ +

1

1

=

1

391,5522 + 2 104 +

10 103

52,27013 103

( + )2

+ 4 104 +1

1837,59

1

= 5,9721 maka di dapat koefisien menyeluruh dari sisi fluida dingin

= 1

+ +

+ +

1

1

=

1

1837,59+ 4 104 +

10 103

656,8 103

( + )2

+ 2 104 +1

391,5522

1

= 49,881 Maka dengan menggunakan hukum newton tentang perpindahan panas

= ( )

5,9721 697,595 = 49,88( 336)

179,163 697,595 = 1816,8( 336)

1995,963 = 735428,013 =359,964 K

Evaluasi untuk cangkang



= 359,964 Maka dapat di peroleh dari table sifat air

T 106

355 343

359,964

360 324

355 359,964

355 360= 0,008

= 343 106 (343 106 324 106) 0,008

= 310,28 106

Maka Nusselt dapat di hitung dengan persamaan

= 0,360,551/3 1/4

= 0,36. (60942,3775) ,55 . (2,836)13 446,4 10

6

310,28 106

1/4

= 239,0027

=

=

239,0027( 656,8 103)

0,3139

= 487,72 2 Evaluasi untuk tabung = 368,6 Maka dapat di peroleh dari table sifat udara pada suhu dinding

Tp 107

350 208,2

`368,6

400 230,1

350 368,8

350 400= 0,376

= 208,2 10

7 208,2 107 230 107 0,376

= 216.3968 107

Maka bilangan nusselt untuk fluida panas adalah

= 0,023 0,81/3 = 0,023 (113061,4051)0,8(0,6947595)1/3

= 0,36. 9124,7985 ,55 . 4,7557213 338,01597 10

7

216.3968 107

1/4

= 251,2342 Maka nilai hc adalah

=

=

251,2342 52,27013 103

0,03

= 437,734 2 untuk bahan commercial bronze maka dari tebel deperoleh nilai sebesar 52 W/mK



maka koefisien perpindahan panas menyeluruh adalah

=1

+1 +

+

1 +

=1

2 104 +1

437,734 +

0,0152

+1

487,72+ 4 104

=132,189 2 = = 13,6 1074,7 = 14508,45 =

= 26 4186,4 = 108794,4 Maka nilai E adalah

=

=500 209,76

500 26

= 0,618165 Maka dengan menggunakan grafik NTU untuk APK tabung cangkang laluan tunggal maka didapat nilai NTU sebesar 1,4 Maka dapat di hitung luas APK menyeluruh

=

1,4 =132,189

14508,45

= 20,73948 2 Maka panjang APK adalah = 20,73948 = 1,5



= 4,403 Bagan alir perhitungan nilai k dengan menggunakan software



Bagan alir perhitungan panjang tabung dengan menggunakan software

sebuah apk cangkang laluan tunggal digunakan sebagai sebuah hrsg

Documents