redesign he

7/25/2019 redesign he

1/31

LAPORAN TUGAS KHUSUS

REDESIGN CHLORATE COOLER

DI PT TOBA PULP LESTARI, TBK

Disusun Oleh :

Janu Ganang Prakoso I 0512030

PROGRAM STUDI SARJANA TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SEBELAS MARET

SURAKARTA

2016


2/31

Laporan Tugas Khusus - Chemical Plant

PT. Toba Pulp Lestari, Tbk. Porsea

Program Studi Sarjana Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta 2

BAB I

PENDAHULUAN

A.Latar Belakang

Klorin dioksida (ClO2) adalah salah satu produk utama Chemical Plant

yang digunakan sebagai bleaching agent di unit Bleaching Plant. Produksi

klorin dioksida melalui beberapa tahapan proses, yaitu elektrolisis larutan

garam (NaCl) untuk mendapatkan sodium klorat (NaClO3) yang selanjutnya

direaksikan dengan hidrogen klorida (HCl) dalam ClO2 generator

menghasilkan klorin dioksida gas dan diabsorbsi membentuk larutan klorin

dioksida.

Reaksi elektrolisis yang berlangsung dalam sel merupakan reaksi

eksotermis, sehingga temperatur sodium klorat hasil elektrolisis yang

diumpankan dari electrolyte tankberkisar antara 70-80 oC. Sodium klorat harus

didinginkan terlebih dahulu dengan heat exchanger (HE) yang disebut chlorate

coolersebelum masuk ke ClO2generator. Hal ini dilakukan karena temperatur

dalam tray 1 generator harus dijaga pada 30-35 oC, jika temperature tray 1

mencapai 45 oC akan terjadi reaksi dekomposisi sodium chlorateyang dapat

menimbulkan ledakan.

Chlorate cooleryang saat ini digunakan di pabrik berjenis shell and tube

dan berjumlah 2 buah dengan media pendingin air (cooling water). Namun,

seiring berjalannya waktu, efisiensi kedua chlorate coolermenurun sehingga

bila menggunakan cooling water dengan maksimalflow sekalipun tidak cukup

untuk mendinginkan sodium klorat sampai suhu yang diinginkan. Pabrik

menyiasatinya dengan menambahkan chilled water ke dalam cooling water

untuk menurunkan suhunya. Yang menjadi permasalahan ialah ketersediaan

chilled water terbatas dan chilled waterlebih banyak dipakai di ClO2absorber,

sehingga perlu dirancang chlorate cooler yang baru untuk menggantikan dua

buah chlorate cooler lama. Dengan penggantian chlorate coolerini diharapkan

tidak perlu lagi ada penambahan chilled water ke dalam cooling water.


3/31




B.Perumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas maka timbul permasalahan yaitu

bagaimana cara redesign chlorate cooler berdasarkan kondisi operasi di

lapangan.

C.

Tujuan

Tujuan tugas khusus ini adalah redesign chlorate cooler dan

membandingkan hasil redesigndengan designawal di lapangan.

D.Manfaat

Dari hasil redesignchlorate cooler diharapkan dapat digunakan sebagai

pertimbangan dalam penggantian dua buah chlorate cooler yang lama dengan

satu buah chlorate cooler yang baru. Sehingga, tidak perlu lagi penambahan

chilled water ke dalam cooling water. Dengan penurunan konsumsi chilled

water ini biaya produksi juga akan turun, sehingga keuntungan pabrik

meningkat.


4/31




BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A.

Heat Exchanger

Mekanisme perpindahan panas yang terjadi pada heat exchangerberupa

konduksi dan konveksi. Perpindahan panas secara konduksi merupakan

perpindahan panas antara molekul-molekul yang saling berdekatan dan tidak

diikuti oleh perpindahan molekul secara fisik. Hal ini terjadi pada dinding

pipa atau tube. Perpindahan panas secara konveksi terjadi akibat perpindahan

panas dari fluida panas ke fluida dingin karena gerakan fluida tersebut.

Besar perpindahan panas pada heat exchanger dipengaruhi oleh

beberapa faktor, yaitu :

1.Beda temperatur rata-rata logaritmik (T LMTD)

Beda temperatur rata-rata logaritmik (T LMTD) adalah perbedaan

temperatur rata-rata logaritmik antara fluida masuk dengan fluida keluar.

Perhitungan nilai beda temperatur rata-rata logaritmik (TLMTD) :

TLMTD =

12

21

1221

tT

tTln

tTtT

.(Kern, 1950)

Jika beda temperatur rata-rata logaritmik (TLMTD) sama dengan nol,

maka temperatur antara fluida sama sehingga tidak terjadi perpindahan

panas. Namun apabila beda temperatur rata-rata logaritmik (TLMTD)

semakin besar maka semakin banyak panas yang dapat dipindahkan.

2.Luas perpindahan panas (A)

Luas perpindahan panas (A) mempengaruhi besar panas yang akan

dipindahkan dan pemilihan jenis heat exchanger yang digunakan.

Semakin besar luas perpindahan panas maka semakin banyak pula panas

yang dipindahkan..

3.Laju alir fluida

Semakin tinggi laju alir maka besar juga panas yang dipindahkan.

Selain mempengaruhi perpindahan panas, laju alir juga mempengaruhi

faktor pengotor (dirt factor). Semakin tinggi laju alir maka semakin kecil

waktu kontak fluida dengan pipa, sehingga lama terbentuknya kerak atau


5/31




endapan semakin rendah. Besar dirt factor minimum dari chlorate cooler

ditentukan sebesar 0,002 hr.ft2.F/Btu.

Namun, laju alir yang semakin cepat menyebebkan gesekan fluida

dengan pipa semakin besar sehingga penurunan tekanan fluida yang

mengalir pada sisi shell dan tube (pressure drop) semakin meningkat.

Secara umum, batas maksimal pressure droppada shelldan tube sebesar

10 psi.

B. JenisHeat Exchanger

1. Double Pipe

Alat ini terdiri dari dua buah pipa dengan ukuran diameter yang

berbeda, pipa dengan diameter lebih kecil diletakkan di dalam pipa yang

diameter lebih besar dan kedua pipa disusun secara konsentris (sesumbu).

Fluida yang satu mengalir di dalam pipa, sedangkan fluida yang lain

mengalir di dalam ruang annulus antara pipa luar dan pipa dalam.

Gambar 2.1 JenisDouble Pipe Heat Exchanger

2.Shell and Tube

Heat exchanger jenis ini terdiri dari shell yang di dalamnya

tersusun sejumlah tube. Penggunaan heat exchanger jenis shelland tube

memiliki beberapa keuntungan yaitu luas permukaan yang besar, dan

dapat dibuat dari berbagai jenis material yang disesuaikan pada temperatur

dan tekanan operasi.


6/31




Gambar 2.2 Shell and Tube Heat Exchanger

(Kern,1950)

Shell and tube heat exchangerterdiri dari :

1. Tube

Tube merupakan pipa kecil yang tersusun di dalam shell yang

digunakan sebagai tempat fluida yang akan di panaskan atau di dinginkan.

Tube pitch adalah jarak antar pusat dua buah tubeyang berdekatan. Pola

tube di dalam shell (square, triangle, rotated square, triangular with

cleaning lanes).

Gambar 2.3 Macam-macam Tube Layout(Kern, 1950)

2. Shell

Shell atau cangkang berbentuk bulat memanjang (silinder) yangdigunakan sebagai wadah mengalirnya zat atau fluida yang paling tidak

korosif.

3.Baffle

Baffle digunakan untuk menyangga tube dan mengalihkan seluruh

aliran sisi shell sehingga melewati tube bundle untuk memperoleh

koefisien perpindahan panas yang lebih besar.
http://4.bp.blogspot.com/-SmkimggbMpA/ULQU4pqRYZI/AAAAAAAAATE/8mv4rnSDrNk/s1600/1.jpeg


7/31


8/31




water untuk menurunkan suhunya, sehingga dapat tercapai suhu yang

diinginkan.

Penambahan chilled water tersebut mengakibatkan produksi chilled

water harus ditingkatkan yang artinya ialah menambah biaya produksi

pabrik. Di samping itu, kemampuan chiller unitjuga terbatas dan sebagian

besar chilled water dikonsumsi oleh unit ClO2scrubber.

D. Desain Chlorate Cooler

Chlorate cooler berfungsi untuk mendinginkan sodium chlorate

sebelum masuk ClO2 generator. Chlorate cooler yang akan didesain

berjenis shell and tube heat exchanger. Chlorate sebagai fluida panas dan

cooling water sebagai fluida dinginnya.

Tube pada chlorate cooler terbuat dari titanium yang dialiri fluida

panas yaitu chlorate hasil elektrolisis yang terdiri dari larutan sodium

klorat (NaClO3), sodium hipoklorit (NaOCl) dan sodium klorida (NaCl).

Dalam perancangan chlorate cooler, dipilih pola square pitch. Pola

tersebut dipilih dengan pertimbangan pressure drop fluida yang mengalir

dalam tube rendah. Bagian shell terbuat dari bahan carbon steel yang

cukup memadai untuk dialiri air pendingin (cooling water).

Penempatan chloratedi dalam tubekarena sifat chlorate yang sangat

korosif sehingga hanya logam titanium saja yang mampu menahan

korosifitas dari chlorate, sedangkan harga titanium sangatlah mahal. Jika

dialirkan di shell maka baik shell maupun tube harus berbahan titanium.

Sedangkan jika dialirkan dalam tubemaka shell tidak perlu menggunakan

bahan titanium.


9/31




BAB III

METODOLOGI

Metodologi perhitungan redesign chlorate cooler meliputi metode

pengumpulan data, pengolahan data dan perhitungan menentukan dimensi heat

exchangerbaru.

A. Metode Pengumpulan Data

Metode atau langkah langkah pada pelaksanaan pengambilan data untuk

tugas khusus adalah sebagai berikut :

1.

Metode Observasi

Metode ini dilakukan dengan pengamatan langsung terhadap suatu objek

pengambilan data.

2. Metode Wawancara

Metode ini dilakukan dengan menanyakan langsung kepada narasumber

(operator) dalam mendapatkan data.

3. Metode Studi Pustaka (Studi Literatur)

Metode ini dilakukan dengan mencari buku-buku referensi sebagai dasaranalisis dan pembuatan laporan.

B. Cara Memperoleh Data

Data-data yang diperlukan untuk redesign chlorate cooler terdiri dari

beberapa data. Adapun data-data yang diambil terdiri dari:

1. Data primer

Data primer adalah data yang diperoleh berdasarkan pengamatan langsung di

pabrik atau berupa data yang sudah terlampirkan dari pabrik.

2. Data Sekunder

Data sekunder adalah data yang diperoleh dari literatur seperti kapasitas

panas, viskositas, konduktivitas termal fluida panas dan fluida dingin


10/31




Pengumpulan data-data yang diperlukan dalam perhitungan diperoleh dari

Chlorine Dioxide Plant No 2 DCS Logsheet yang diperoleh dari DCS (Distributed

Control System). Data lain diperoleh dari studi literatur.

Data untuk perancangan

a.

Pengamatan dan Pengukuran Besaran Operasi di DCS (Secara

Langsung) diambil pada tanggal 1218 Januari 2016

Tabel 3.2 Data Fisik Fluida Dingin dan Fluida Panas (Aktual)

Fluida Dingin, Cooling Water Fluida Panas, Chlorate

W = tidak diketahui

t1= 30

Ct2= 48

C

W = 10.846,36

lb/jam

T1= 74,5

CT2= 52.3

C

Heat exchanger tidak mungkin memiliki efisiensi 100%, sehingga

untuk perancangan tidak mungkin menggunakan data temperatur aktual.

Dibutuhkan data temperatur desain untuk melakukan redesign Chlorate

cooler.

Tabel 3.3 Data Fisik Fluida Dingin dan Fluida Panas (Desain)

Fluida Dingin, Cooling Water Fluida Panas, Chlorate

t1= 30C

t2= 45C

T1= 80C

T2= 42,5C

1. Data dari studi literature

Data lain didapat dari literatur yaitu dari buku Process Heat Transfer

(Donald Q.Kern), Perrys Chemical Engineers Handbook (Perry, R. H

and Green, D. W) dan Chemical Properties Handbook (Yaws, C.L).


11/31


12/31




A, B, C, D dan E diperoleh dari Tabel 2-151 dan 2-153, Perry

Menghitung Cp campuran (Cpcamp)

Cpcamp= yaCpa+ybCpb+ ycCpc. (Perry, 2008)

c.

Perhitungan viskositas ()

Viskositas () tiap komponen diperoleh dari Tabel 22-2, Yaws

Menghitung viskositas campuran (camp)

..........(Coulson, 1999)

Keterangan :

w1dan w2 = Fraksi massa komponen 1 dan 2

1dan 2 = Viskositas komponen 1 dan 2

d. Perhitungan konduktivitas termal ( k )

Konduktivitas (k) tiap komponen diperoleh dari Tabel 24-2, Yaws

Menghitung konduktivitas termal campuran (Kcamp)

Kcamp = k1.w1+ k2.w2...(Coulson, 1999)

Keterangan :

w1dan w2= Fraksi massa komponen 1 dan 2

k1dan k2 = konduktivitas termal komponen 1 dan 2

3.Menghitung Heat Balance (Q)

Qshell = w. CP. (t2-t1)

Qtube = w.CP.(T1-T2) ..........(Kern, 1950)

4.Menghitung Beda Temperatur Rata-RataLogaritmik (T LMTD)

TLMTD =

12

21

1221

tT

tTln

tTtT

.(Kern, 1950)

R =

12

21

tt

TT

S =

11

12

tT

tt

R dan S dibutuhkan untuk mencari faktor koreksi TLMTD (FT) pada Figure

18 Kern.

2

2

1

11

ww

camp


13/31




5. Menghitungdesign overall coefficient(UD)

Trial UD sehingga mendapat luas permukaan (A)

TxU

Q

ALMTDtrialD,

...................................(Kern, 1950)

Dari Tabel 10 Kern, terlebih dahulu ditentukan ODt dan BWG sehingga

mendapatkan surface area outside tube (a)

...............................(Kern,1950)

Memilih kondisi pitch yang sesuai pada Tabel 9 Kern sehingga didapat

jumlah tube baru (Nt baru) yang mendekati Nt lama lalu dihitung A

koreksi dan UD koreksi

..............................(Kern,1950)

koreksiTxkoreksiA

QkoreksiUD

LMTD

....(Kern, 1950)

Keterangan : Q = Panas pada tube

A = Luas perpindahan panas

Nt = Jumlah tube

T LMTD = Selisih Temperatur Rata-Rata Logaritmik

6. Menghitung Koefisien Perpindahan Panas

Cold fluid: shell side Hot fluid: tube side

Flow area, as=Ptx144

BxC'xID Flow area, at = flow area per

tube, at dari tabel 10 Kern

at =

n144

at'Nt

Mass vel, Gs=as

W Mas vel, Gt=at

W

D dari tabel 10 Kern

jH=figure28 jH =figure24

Lxa"

AN lamat,

"axLxNkoreksiA barut,

GsxDes Re

dox

)doxx0,25x(Ptx4 22

De

GtxDtRe


14/31




ho = JHx sk

c

31

De

k

hi = JHx tk

c

31

D

k

OD

ID

xh hiio

7. Menghitung clean overall coefficient (Uc)

UC=hohio

hio.ho

......(Kern, 1950)

8. Menghitung dirt factor (Rd)

Rd=koreksiDC

koreksiDC

U.UUU

........(Kern, 1950)

9. Menghitung pressure drop pada shell and tube

Menghitung Pressure Drop bagian shell

a)Menghitung faktor friksi (f) dan spesifik gravity (s)

Telah diketahui Res maka dapat dicari faktor friksi (f) pada figure 29

(Kern) dan spesifik gravity (s) pada figure 6 (Kern)

b)Menghitung jumlah crosses (N+1)

B

Lx121N .....................(Kern, 1950)

Keterangan : L = Panjang shell

B = Baffle

c)Menghitung pressure drop

sxDex10x5,22

1)(NxDsxGsxf

Ps 10

2

.....................(Kern, 1950)

Keterangan : Ps = Pressure droppada bagian shell

f = Faktor friksi

Ds = Diameter shell

Gs = Laju alir pada shell

De = Equivalent diameter pada shell

s = spesifik gravity


15/31




Menghitung Pressure Drop bagian tube

a) Menghitung faktor friksi (f) dan spesifik gravity (s)

Telah diketahui Resmaka dapat dicari faktor friksi (f) pada Figure26

Kern dan spesifik gravity (s) didapat dariDCS logsheet.

b) Menghitungpressure droptotal

w/xxDx10x5,22

nxLxGtxfPt

10

2

........................(Kern, 1950)

g2xs

Vn xx4Pr

2

..........................(Kern, 1950)

Dengan V2/2g didapat pada Figure27 Kern

sehingga,

PrPttotalP ............................(Kern, 1950)

Keterangan :

Pt = Pressure droppadatube

Pr = Pressure drop return loss

Ptotal = Pressure droptotal

f = Faktor friksi

Gt = Laju alir pada tube

L = Panjang heat exchanger

n = Jumlahpass

D = Diameter dalam tube


16/31




BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. Perbandingan SpesifikasiHeat Exchanger

Berikut ini merupakan tabel perbandingan data desain yang diambil dari

Drawing Steam Generator Tube dan hasil perhitungan redesain Chlorate

Coolersesuai yang tertera pada lampiran.

Tabel 4.1 Hasil Perhitungan Spesifikasi Chlorate Cooler Redesain dan

Desain Awal

a. Tube(Chlorate)

SpesifikasiDesain Awal

2 buah HE

Redesain

1 buah HE

Beban Panas 241.242,245 BTU/hr 482.484,49 BTU/hr

Jumlah Tube 30 76

Pass 2 2

Panjang (ft) 8,4375 7

OD (in) 1 1

ID (in) 0,834 0,834

BWG 14 14

Pitch(in), square pitch 1,378 1,25

Rd (hr.ft2.F/Btu) - 0,003281

Rd min (hr.ft2.F/Btu) - 0,002

P (psi) - 0,0133

b. Shell (Cooling Water)


2 buah HE

Redesain

1 buah HE

Beban Panas 241.242,245 BTU/hr 482.484,49 BTU/hr

ID (in) 12,875 15,25

Pass 1 1

Baffle space(in) - 12

P (psi) - 0,0255


17/31




B. Pembahasan

Dari hasil redesainChlorate Cooler dapat dilakukan pembahasan yang

ditinjau dari :

1. Geometri

Spesifikasi dimensi yang digunakan dalam redesain Chlorate

Cooler merupakan spesifikasi dasar berdasarkan studi literatur,

pengumpulan data, dan observasi. Susunan tube pada Chlorate Cooler

ditentukan memiliki luas permukaan penampang berupa selimut tabung.

Susunan tube ditentukan adalah square (segi empat).

Hasil redesain dan desain awal berbeda. Hal ini disebabkan

redesain dilakukan untuk mengganti 2 buah HE dengan 1 buah HE dengan

ukuran dan kapasitas lebih besar.

2.Dirt FactorMinimum(Rd min)

Rd min adalah batasan yang digunakan untuk menentukan

terjadinya kerak atau pengotor pada Heat Exchanger. Apabila Rd desain

kurang dari Rd minimum maka Heat Exchanger lebih cepat terbentuk

kerak sehingga harus dibersihkan lebih sering. Sedangkan Rd desain lebih

besar dari Rd minimum makaHeat Exchanger lebih lama terbentuk kerak

sehingga maintenance lebih bagus, namun dari segi ekonomis lebih

dibutuhkan luas perpindahan panas yang lebih besar.

Pada redesain Chlorate Cooler, diperoleh Rd terhitung dari

redesain sedikit lebih besar dari Rd min, maka dapat disimpulkan bahwa

hasil redesain secara teknis dan ekonomi layak digunakan sebagai

pertimbangan dalam penggantian chlorate cooler pada Unit Chemical

PlantPT. Toba Pulp Lestari, Tbk.

3.Pressure Drop(P)

Pressure drop (P) merupakan perbedaan tekanan fluida masuk dan

fluida keluar. Apabila pressure drop pada shell dan tube terlalu besar,

maka dibutuhkan tenaga pompa lebih besar untuk mendorong fluida agar

dapat mengalir lebih lancar.


18/31




Nilaipressure drop(P) dari redesainChlorate Coolerpada bagian

shell sebesar 0,0255 psi dan dibagian tube sebesar 0,0133 psi. Hal ini

menunjukkan bahwa pressure drop dari redesian Chlorate Cooler lebih

kecil dari pressure drop yang diperbolehkan yaitu sebesar 10 psi pada

shell dan tube. Sehingga hasil redesain cooler ini layak digunakan.


19/31




BAB V

KESIMPULAN

Berdasarkan evaluasi yang dilakukan diperoleh kesimpulan sebagai berikut:

Spesifikasi redesainChlorate Cooleryaitu :

a. Fungsi : Mendinginkan chlorate solution sebelum masuk ke ClO2

generator.

b.

Tipe : Shell and Tube

c. Berdasarkan hasil perhitungan, perbedaan antara hasil redesain dan

desain awal terdapat beberapa perbedaan. Perbandingan data hasil

redesain dengan desain awal disajikan pada Tabel 5.1

Tabel 5.1 Hasil Perhitungan Spesifikasi Chlorate CoolerRedesain

dan Desain Awal

a. Tube(Chlorate)


2 buah HE

Redesain

1 buah HE

Jumlah Tube 30 76

Pass 2 2Panjang (ft) 8,4375 7

OD (in) 1 1

ID (in) 0,834 0,834

BWG 14 14

Pitch(in), square pitch 1,378 1,25

Rd (hr.ft2.F/Btu) - 0,003281

Rd min (hr.ft2.F/Btu) - 0,002

P (psi) - 0,0133

b. Shell (Cooling Water)


2 buah HE

Redesain

1 buah HE

ID (in) 12,875 15,25

Pass 1 1

Baffle space(in) - 12

P (psi) - 0,0255


20/31




LAMPIRAN


21/31




Keterangan :

T1= 176 oF

T2 = 108,5oF

t1= 86oF

t2 = 113oF

7. Menghitung temperatur kalorik (Tc dan tc)

Untuk menghitung sifat fisis dari fluida dibutuhkan temperatur kalorik.

F142,252

F108,5F176

2

TT

Tc

21

F99,52

F131F86

2

tttc 21

8. Menghitung sifat fisis fluida pada bagianshelldantube

(Cp, , k, s)

Fluida bagianshell(cooling water)

Cp diperoleh dari Figure2 Kern

diperoleh dari Figure14 Kern

k diperoleh dari Tabel 4 Kern

tc 99,5 F

Cp 1 BTU/lb.

F 1,815 lb/ft.hr

K 0,356 BTU/hr.ft. F

T1, Fluida Panas

(Chlorate solution)

t1, Fluida Dingin

(Cooling Water)

T2 t2


22/31




Fluida bagiantube(chlorate solution)

a.

Perhitungan fraksi berat (wi) (basis 1 liter chlorate solution)

Menghitung fraksi massa (wi)

KomponenMassa

(gram)

Fraksi massa

(wi)

NaCl 100,5857 0,0743

NaOCl 3,0810 0,0023

NaClO3 528,8381 0,3905

H2O 721,5905 0,5329

TOTAL 1354,0952 1

b. Menghitung kapasitas panas (Cp)

Menghitung kapasitas panas komponen (Tabel 2-151 dan 2-153 Perry)

Komponen A B C D E

NaCl 10,79 0,0468 - - -

NaOCl 9,48 0,0468 - - -

NaClO3 9,48 0,0468 - - -

H2O 276370 -2090,1 8,125 -0,014116 9,37x10-6

Cp komponen = (A+B.T+C.T2+D.T3+E.T4)........(Perry, 2008)

Hasil perhitungan:

KomponenFraksi Massa

(wi)

Cp

(kJ/kg.K)

Cp

(BTU/lb. F)

NaCl 0,0743 1,8909 0,4516

NaOCl 0,0023 1,4112 0,3371

NaClO3 0,3905 0,9872 0,2358

H2O 0,5329 4,1846 0,9995

Cp campuran = xa . Cpa + xb. Cpb+ xc. Cpc..(Perry, 2008)

=0,6590 BTU/lb. F


23/31




c. Menghitung viskositas

Menghitung viskositas tiap komponen (Tabel 22-2 Yaws)

KomponenFraksi Massa (wi) (cp)

NaCl 0,0743 193,07

NaOCl 0,0023 2

NaClO3 0,3905 3,056

H2O 0,5329 0,46

Menghitung viskositas campuran

.............................................(Coulson, 1999)

= 1,2915 cp-1

camp = 0,7743 cp

camp = 1,8737 lb/ft.hr

d. Menghitung konduktivitas termal (k)

Menghitung konduktivitas termal tiap komponen (Tabel 24-2, Yaws)

Komponen Fraksi Massa (wi) k (BTU/hr.ft. F)

NaCl 0,0743 3,0104

NaOCl 0,0023 0,2022

NaClO3 0,3905 0,2022

H2O 0,5329 0,3738

Menghitung konduktivitas termal campuran

Kcamp = k1.w1+ k2.w2..........(Coulson, 1999)

= 0,5023 bt/hr.ft. F

9. Menghitung heat balance

Qtube = w. CP. t..(Kern, 1950)

= 10.846,36 lb/hr x 0,6590 BTU/lb0F x (176108,5)0F

= 482.484,49 BTU/hr

2

2

1

11

ww

camp


24/31




Qshell = W.CP.T .....(Kern, 1950)

W

= 17.869,7959lb/hr

10. Menghitung T LMTD

TLMTD =

12

21

1221

tT

tTln

tTtT

..........(Kern, 1950)

= F68F108,5

F131176ln

F68F108,5F131176

F

F

= 39,33 F

R =

12

21

tt

TT

S =

11

12

tT

tt

=

FF

86113

5,108176

=

F

F

86176

86113

= 2,5 = 0,3

Dari Fig. 18 Kern didapatkan nilai FT= 0,75

TLMTDkoreksi = TLMTD . FT

= 39,33 oF . 0,75

= 29,5 oF

5. Menghitung design overall coefficient (UD)

UD trial dipilih 150 BTU/hr.ft2.

2

o2

koreksiLMTD,trialD,

ft032,091F29,5xBTU/hr.ft150

BTU/hr482.484,49

TxU

QA

ODt = 1 in (Tabel 10, Kern)

BWG = 14 (Tabel 10, Kern)

a = 0,2618 lin ft, ft2 (Tabel 10, Kern)

L = 7 ft

Pitch = 1,25 in (Tabel 9, Kern)

TCp

Qshell

.

FFlbBTUhrBTU

oo )86113(.)/(1/49,484.482


25/31




Dari Tabel 9 Kern didapatkan jumlah tube terdekat (2-Passes) = 76

29,5Fxft139,2776

BTU/hr482.484,49

TxA

QU

2

koreksiLMTD,koreksi

koreksiD,

FftBTU/hr4255,117 2

6. Menghitung koefisien perpindahan panas

Cooling water: shell side Chlorate: tube side

C = Pt-Odt

= 0,25 in

Flow area, as=Ptx144

BxC'xID

=1,25x144

12x0,2515.25x

= 0,2542 ft2

Flow area, at = flow area per tube, at dari

tabel 10 Kern

at= 0,546 in2

at =n144

at'N t

= 0,1441ft2

Mass vel, Gs=as

W

= 70.307,3938lb/ft2.hr

Mas vel, Gt=at

W

= 75.278,42 lb/ft2.hr

De = 0,834 in (dari Tabel 10 Kern)

= 0,0695 ft

= 0,9904 in

= 0,0825 ft

= 1,815 lb/ft.hr campuran= 1,8737 lb/ft.hr

4956,5972618,0

032,091

Lxa"

ANt

x

2

tkoreksi ft139,27760,2618x7x76a"xLxNA

dox

)doxx0,25x(Ptx4 22

De

2ft0,2542

lb/hr917.869,795

1x14,3

)1x14,3x0,25x(1,25x4 22

2x144

0,546x76

2ft0,1441

hr

lb0510.846,366


26/31




= 3.195,7906

jH= 30 (Figure28 Kern)

ho = JHxs

k

c

31

De

k

= 30 xft0,0825

Fbtu/hr.ft.0,356

x3

1

Fbtu/hr.ft.0,356

lb/ft.hr1,815Fbtu/lb.1

= 222,8056BTU/h.ft2 . F

= 2.792,19

jH = 9 (Figure 24 Kern)

hi = JHx tk

c

3

1

D

k

= 9 xft0,0695

Fbtu/hr.ft.0,5023

x3

1

Fbtu/hr.ft.0,5023

lb/ft.hr1,8737Fbtu/lb.0,6590

= 87,7851 BTU/hr.ft2. F

OD

IDxh hiio

ft0,0833

ft1,2708 xF.BTU/hr.ft287,7851

= 1338,7230 BTU/hr.ft2. F

7. Menghitung clean overall coefficient (Uc)

UC=hohio

hohio

................( Kern, 1950)

UC=222,80561338,723

222,80561338,723

UC= 191,0148 BTU/hr.ft2.F

ss

GxDeRe

t

t

GxDRe

ft.hr

lb1,815

.ft

lb

870.307,393ft x0,0825 2 hr

ft.hr

lb1,8737

.hrftlb75.278,42ft x0,06952


27/31




8. Menghitung dirt factor (Rd)

Rd=DC

DC

UU

UU

..................(Kern, 1950)

Rd=1117,425528x191,0148

1117,425528191,0148

Rd= 0,003281 hr.ft2. F/BTU

Rd, minimal= 0,002 hr.ft2. F/BTU

MenghitungPressure Drop(P)

1. MenghitungPressure dropbagianshell

a)

Menghitung faktor friksi (f) dan spesifik gravity (s)

Res= 3.195,7906

f = 0,0025 (Figure29 Kern)

s = 1 (Tabel 6 Kern)

b) Menghitung jumlah crosses(N+1)

712

7x12

B

Lx121N

c) Menghitungpressure drop

sxDex10x5,22

1)(NxDsxGsxfP

10

2

s

1x0,0825x10x5,22

7x1,2708x38)(70.307,39x0,002510

2

= 0,0255 psi

P pada shellyang diperbolehkan sebesar 10 psi.

2. Menghitung Pressure Drop bagian tube

a) Menghitung faktor friksi (f) dan spesifik gravity (s)

Ret = 416.033,57

f = 0,000105 (Figure26 Kern)

scampuran= 1,3541 (DCS logsheet)


28/31




b) Menghitung pressure drop total

/t xxDx10x5,22

nxLxGtxfP

10

2

tw

0,75x0,98x0,0825x10x5,22

2x7x75.278,42x0,000410

2

= 0,0119 psi

2g'xs

Vn xx4P

2

r

32,1518x2x1,3541

0,1237x2x4

2

= 0,0014 psi

PPPrttotal

= 0,0133 psi

P pada tube yang diijinkan 10 psi.


29/31





30/31





31/31



redesign he

Documents