tugas apk present

Soal

Minyak Panas ( engine oil ) digunakan di dalam sebuah Alat Penukar

Kalor shell and tube (1 laluan cangkang 2 laluan tabung) untuk

memanaskan suatu zat yaitu Glycerin pada pabrik kimia. Zat Glycerin

masuk pada suhu 22 ºC yang mengalir dengan laju 5000 kg/h. Laju aliran

minyak tersebut adalah 4000 kh/h) dengan suhu masuk 112 ºC. Untuk

koefisien perpindahan panas keseluruhan sebesar 340 W/ m2K dan luas 13

m2, tentukanlah :

a. Suhu keluar APK

b. Laju pindahan panas total

c. Efektivitas

Jawab:

Diketahui :

Tce=112 ºC Tce = 112 ºC

Engine oil Tfe = 22 ºC

Tfs= ...? Tcs=… ?? mc = 5000 kg/h Larutan pewarna mf = 4000 kg/h

Tfe= 22 ºC K = 340 W/m2.k

S = 13m2

Ditanya : a. Tcs=… ? dan Tfs= ...?

b. Q = ...?c. ɛ = ... ?d. Rf

Penyelesaian :

(a) Menghitung nilai suhu air dan engine oil keluar APK

Q = mc . Cpc . ( Tce-Tcs) = mf . Cpf . (Tfs-Tfe)

Dikarenakan terdapat dua variable untuk suhu keluar belum diketahui maka dilakukan pemisalan dengan mengambil asumsi nilai Tc dan Tf sbegai berikut :

Tc = Engine Oil = 350 kTf = Air = 320 k

Dari pemisalan yang ada ditentukan nilai Cp dari tabel, sehingga diperoleh :Cpc = 2118 J/kg.kCpf = 2564 J/kg.k

Maka dapat dicari

Cc = Mc. Cpc = (5000/3600). 2118 = 2941,6 W/kCf = Mf. Cpf = (4000/3600). 2564 = 2848,8 W/k

Diperoleh Cmaks = Cc = 2941,6 W/k Cmin = Cf = 2848,8 W/k

Cmin / Cmax = 2848,8 W/k /2941,6 W/k = 0,9685

Nilai NTU = k.s / Cmin

= 340 W/ m2K x 13 m2/2848,8 W/k = 1,55

Mencari nilai ɛ

# Menggunakan Grafik

Interpolasi grafik x = (11,5) – [ (2-1,55)/(2-1)] (11,5)

= 6,32

y = (3) – [ (0,75-0,9685)/(0,75-1)] ( 3)= 0,378

Interpolasi nilai E

E = 0,6 – [(11,5-9)/11,5-0](0,6-0,4) = 0.5566

Mencari nilai Tfs dan Tcs sementara, yaitu :

E=Tfs−TfeTce−Tfe

Maka Tfs = Tfe + E ( Tce-Tfe ) = 22 + 0,5566 ( 112-22 ) = 72,094

Cc ( Tce-Tcs ) = Cf ( Tfs-Tfe )

Tcs = 112 – 2848,8 ( 72,094 - 22 )/ 2941,6 = 63,647

Maka nilai Tfe dan Tce dicek dengan yang diasumsikan

Tc = (112 + 63,647) / 2 + 273 = 360,823 k= 360,823 k Nilai Tc Tidak sama dengan 350 k ( pemisalan ) jadi pemisalan masi salah

Tf = ( 72,047 + 22 )/2 + 273 = 320,023 k= 320,023 k Nilai hampir sama dengan 320 k (pemisalan) jadi pemisalan hampir tepat

Karena Nilai Tc belum mendekati maka dilanjutkan ke iterasi kedua, dimana :

Tc = 360,823 kTf = 320,023 k

Dari pemisalan yang ada dicari nilai Cp dari tabel, sehingga diperoleh :Cpc = 2164, 53 J/kg KCpf = 2564,325 J/kg K

Maka dapat dicari

Cc = Mc. Cpc = (5000/3600). 2164, 53 = 3006,29 W/kCf = Mf. Cpf = (4000/3600). 2564,325 = 2849,25 W/k


Cmin / Cmax = 2849,25 W/k /3006,29 W/k = 0,947


= 340 x 13 /2849,25 = 1,55

Mencari nilai E



= 6,32

y = (3) – [ (0,75-0,947)/(0,75-1)] ( 3)= 0.636

Interpolasi nilai E

E = 0,6 – [(11,5-8,5)/11,5-0](0,6-0,4) = 0.5478

Dari itu dicari nilai Tfs dan Tcs, yaitu :

E=Tfs−TfeTce−Tfe

Maka Tfs = Tfe + E ( Tce-Tfe ) = 22 + 0.5478 ( 112-22 ) = 71,304 ºC

Cc ( Tce-Tcs ) = Cf ( Tfs-Tfe )

Tcs = 112 – 2849,25 ( 71,304-22 )/ 3006,29 = 65,271ºC

Maka nilai Tfe dan Tce dicek dengan yang diasumsikan

Tc = (112 + 65,271) / 2+ 273 k =361,63K Nilai Tc mendekati atau dianggap sama dengan 360,823k ( pemisalan benar )

Tf = ( 76,38 + 10 )/2 + 273 k= 319,652K Nilai Tf mendekati atau diangap sama dengan 320,023k (pemisalan benar)

Jadi dari iterasi diperoleh :

Tcs= 65,271 ºC

Tfs= 71,304 ºC

(b) Menghitung laju perpindahan panas APK

Q = k. S . ∆TRL

∆TRL = (Tce−Tfs) – (Tcs−Tfe )

lnTce−TfsTcs−Tfe

= (112−71,304) – (6 5,271−22)

ln112−71,30465,271−22

= 41,6158Maka

Q = 340 W/ m2.k . (13 m2) 41,6158 k

= 183,942 kW

C. Mencari nilai efektivitas (E)

Tc = 361,63 KTf = 319,652 K

Dari pemisalan yang ada dicari nilai Cp dari tabel, sehingga diperoleh :Cpc = 2168,335 J/kg KCpf = 2561,424 J/kg K

Maka dapat dicari

Cc = Mc. Cpc = (5000/3600). 2168,335 = 3011,576 W/kCf = Mf. Cpf = (4000/3600). 2561,424 = 2846,027 W/k


Cmin / Cmax = 2846,027 W/k /3011,576 W/k = 0,945


= 340 x 13 /2846,027 = 1,55

Mencari nilai E



= 6,32

y = (3) – [ (0,75-0,945)/(0,75-1)] ( 3)= 0.66

Interpolasi nilai E

E = 0,6 – [(11,5-9,5)/11,5-0](0,6-0,4) = 0.5965

tugas apk present

Documents