tugas pp ii reza trisna
TRANSCRIPT
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
1/66
TUGAS PERPINDAHAN PANAS II
Chapter 14, 15, dan 19
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
2/66
CHAPTER 14 8EAPORATION
Contoh 14.1. Perhitungan Evaporator Surface
10.000 lb/hr of distilled water is required from untreated water. Steam is available
at 00o!" and the condenser will vent to the atmosphere. #ow much surface is
required$ %ssume a pressure drop through the condenser and lines about & psi.
'he saturation temperature in the evaporator shell will be 1(") psia or **+o!.
PE,-EES%%,
5enentuan 6enis evaporator ang digunaan
2single/multiple
5enggambar sema evaporator
5engumpulan data ang dietahui
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
3/66
)/ &en22am
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
4/66
T 300−Ta
Tb−Ta =
λ300− λa λb− λa
300−298302−298
= λ
300−911
907−911
1
2=
λ300−911
−4
3* : λ300 @ (11
λ300 : (0( Atu/lb
• =ata diperoleh dari properties saturated steam dengan melauan
interpolasi. ;ntu ' : **+ o!
'a : **4 ?a : (+1
'b : **) ?b : (&(
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
5/66
1 : * : w1? 1
: 10.000 B (+0
: (.+00.000 Atu/hr
*/ &en2h!t%n2 Temperature Head
∆ T =T steam−T evap
: 00 o! @ **+ o!
: )4 o!
B/ &en2h!t%n2 Overall Coefficient
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
6/66
9/ &en2h!t%n2 L%a" E;ap-rat-r
% :
Q
U D x ∆ T
:9.600.000605 x 74
: *1&0 ft*
Properties Saturated Steam
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
7/66
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
8/66
triple-effect evaporator dengan luas permuaan perpindahan panas ang sama
pada setiap effect diasumsian untu beroperasi pada ondisi vaum sebesar *+ in
#g mendeati 0 in pada barometer. %ir ang tersedia berapa pada temperatur >&
℉ untu digunaan pada ondenser barometri.
%sumsian AP diabaian" sebuah panas spesifi rata3rata dari 1 di semua
effect " ondensat dari masing3masing effect eluar pada temperatur 6enuhna dan
radiasi ang hilang diabaian. #itunglahF 2a 8onsumsi Steam" 2b uas
permuaan pemanasan ang dibutuhan untu setiap effect " 2c %ir ondenser
ang dibutuhan. 8oefisien Overall perpindahan panas ang disetu6ui untu
effects ang berbeda men6adi ;1 : +00" ;* : *&0" dan ; : 1*& Atu/2hr2ft*2o!.
PE,-EES%%,
5engumpulan data3data ang dietahui
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
9/66
1/ &en2%mp%an data=data $an2 d!etah%!
'riple Effect !orward !eed Evaporator
'otal !eed 2 W f : &0000 lb/hr
'emperatur feed 2'f : 100
'emperatur air 2's : >&
=engan asumsi larutan imia 2chemical solution ang aan dipisahan adalah
larutan gula
!eed mengandung 107 solid dan diinginan produ ang dihasilan mengandung
&07 lid
5enghitung water condenser ang dibutuhan
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
10/66
(/ &en2h!t%n2 0%mah .eed dan pr-d%
!eed mengandung 107 solid
: 9f B 7solid
: &0000 lb/hr B 107
Produ : 10000 lb/hr
9f : &0000 lb/hr
9s : $
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
11/66
,eraca panas pada asus ini F
!orward feed
,eraca panas pada efe 1 FW s λs+w F c F (t F −t 1 )=w1 λ1
,eraca panas pada efe * F
w
¿−w1
¿ F ¿c¿
W 1 λ
1+¿
,eraca panas pada efe FW 2 λ2+¿
w¿
−w1−w2¿ F ¿ c¿¿
Steam
Pin : Ps : 1* psig
1* i G 14 ) i
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
12/66
'eanan steam ang masu e evaporator * 2P1 : Ps 3 IP
: *+") psi @ >"*& psi
: 1>"4& psi
'eanan steam ang masu e evaporator 2P* : P1 3 IP
: 1>"4& psi @ >"*& psi : 10"* psi
's pada 1* psig : *44o!
' pada *+ in" #g 21.(& psia : 1*&o! 3
'otal perbedaan temperatur : 11(o!
7/ &en2h!t%n2 temperat%r 0en%h "team pada "et!ap e.e d! tr!pe e..e>t
e;ap-rat-r
;ntu mendapatan data 'emperatur 6enuh dari steam" plot data teanan
steam 2 P$ dalam satuan psi di 'abel Steam 2Thermodynamic roperties of
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
13/66
2,3
5 =
λs−952,1
−6,8
31&"+4 : & λs @ 4)+0"&
&
λ s : 4)44">+
λs : (4>
E;ap-rat-r )
P1 : 1>"4& psia : 4 psig
's : *44 ℉
λ s ditentuan dengan cara interpolasi data pada lampiran 2properties saturated
steam
Pa : *" ?a : (+&"&
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
14/66
P b : 11 Psia ' b : 1()")&o! ? b : ()(" Atu/lb
P2 – Pa
Pb- Pa :T 2 – T a
T b- T a P2 # P a
P b− Pa=
λ2 # λa
λb−T λa
10,2 – 10
11 -10 :
T 2 – 193,21
197 ,75 – 193, 21
10,2 –10
11- 10 :
λ2 – 982,1
979 ,3 – 982,1
'* @ 1("*1 : 0"(0> ? * @ (>*.1 : 3 0"&+
'* : 1(4"11> ? * : (>1
• 8ondenser
P : *+ in#g
Pa : *& in#g 'a : 14o! ? a : 101) Atu/lb
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
15/66
Evaporator P* : 10"*0 >"*& '* : 1(4
λ2 : (>1
CondenserP :1"(& >"*& ' : 1*&
λ3 : 10**
*/ &en2h!t%n2 Nera>a Pana"
5enggunaan persamaan 14.>" 14.(" 14.11 #al.410" 8ern Process #eat
'ransfer
E;ap-rat-r 1
9s ?s G 9f cf 2tf @ t1 : 91? 1 dimana"% f : 1
(4> 9s G &0000 2100 @ **4 : (+1 91
(4> 9s @ +*00000 : (+1 91
(4> 9s @ (+1 91 : +*00000
91 :948 Ws - 6200000
961
91 0 (> 9 +4&1 2E 1
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
16/66
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
17/66
91 : 1*10("4+&
9* : 1(1"+>
9 : 144(>">) G
#1=( (9999,9B)
& 4''''
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
18/66
tw : 'emperatur air"℉
ta : =era6at pendeatan untu 's"℉
Panas pada condenser : 9 λ4
: 144(>.>) lb/hr B 10** Atu/lb
1/4B F 1'*t%hr
%ir ang dibutuhan :1,48 x 107 Btu/hr(120-85)
:4,22 x 105
500
B44
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
19/66
LA&PIRAN
Produ : 10000 lb/hr
9s : 1>(("*& lb/hr
9f : &0000 lb/hr
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
20/66
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
21/66
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
22/66
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
23/66
5engumpulan data3data ang dietahui
5embuat sema proses triple effect bac!ward feed
evaporator
5enghitung feed dan produ
5enghitung perbedaan teanan rata3rata steam
5enghitung teanan steam pada evaporator * 2P* dan
eva orator P
5enghitung temperatur steam pada setiap teanan di
triple effect evaporator
hi
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
24/66
!eed mengandung 107 solid dan diinginan produ ang dihasilan mengandung
&07 solid.
'eanan steam input 2 P1¿=12 psig
'eanan pada last effect evaporator 2 P4 ¿ : *+ in.#g
Specific heat 2 c f ¿=1 Btu /lb℉
;1 : 400 Atu/2hr2ft*2o!
;* : *&0 Atu/2hr2ft*2o!
; : 1)& Atu/2hr2ft*2o!
=itana
a onsumsi steam 29s
b #eating surface ang dibutuhan untu setiap efe
c water condenser ang dibutuhan
b
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
25/66
: &000 lb/hr
Produ mengandung &07 solid
:total solid dalamfeed
solid dalam produk
: 5000 lb /hr50
: 10000 lb/hr
'otal evaporasi 2 w 1−3¿ : feed 3 produ
: &0000 lb/hr @ 10000 lb/hr
: 40000 lb/hr
=engan apasitas panas feed 2Cf : 1 Atu/lb
%liran Solid 2lb/hr iquid 2lb/hr 'otal 2lb/hr
!eed &000 4&000 &0000
Produ &000 &000 10000
Evaporasi 40000 40000
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
26/66
Pout : P : *+ in.#g
: 0 in #g @ *+ in #g : 4 in #g
=engan 1 psi : *"041+ in #g" maaF
4∈ H=4∈ H
2,0416∈ H
!1 psi=¿ 1"(&( psi H 1"(&psi
ata3rata perbedaan teanan 2IP pada triple effect evaporator ini adalah
:( Ps− P3)
"
:
(26,7 psi# 1,95 psi)3
: >"*& psi
=engan n adalah total effect dari evaporator
5/ &en2h!t%n2 teanan "team pada e;ap-rat-r ) @P1 dan e;ap-rat-r ( @P)
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
27/66
interpolasi dengan mengambil * data ang berdeatan dengan nilai teanan
ang dietahui.
E;ap-rat-r 1
Ps : 1* psig
's : *44 ℉
? s ditentuan dengan cara interpolasi menggunaan data pada lampiran 2properties
saturated steam
Pa : 10" ?a : (&*"1
Pb : 1&" ?b : (4&"
Ps− Pa Pb− Pa
= λs− λa λb− λa
12−10,315,3−10,3
= λs−952,1
945,3−952,1
λ −952,1
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
28/66
P1− Pa
Pb− Pa=
λ1− λa
λb− λa
4−2,35,3−2,3
= λ1−965,5
960,1−965,5
1,7
3 =
λ1−965,5−5,4
3("1> : λ
1 @ *>(+"&
λ1 : *>>)"*
λ1 : (+1
• Evaporator
P* : 10"*0 Psia
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
29/66
P4 – Pa
Pb- Pa :T 3 – T a
T b - T a P4 # Pa
Pb− Pa=
λ3 # λa
λb−T λa
26 – 25
27 - 25 :T 3 – 134
115 – 134 26 - 25
27 - 25 :
λ3 – 1017
1027 - 1017
31( : * T 3−268 10 : *? @ *04
' : 1*4"& ? : 10**
'eanan 2psia ∆ P
2psi
'emperatur
(℉ )
atent heat 2Atu/lb
Evaporator 1 Ps : *+")0 ........ 's : *44 ? s : (4>
Evaporator *
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
30/66
91? 1 G 29f @ 9 c1 2t* @ t : 9*? *
(+1 91 G 2&0000 @ 9 21(4 31*& : (>1 9*
(+1 91 G 2&0000 @ 9 2+( : (>1 9*
(+1 91 G 4&0000 3 +( 9 : (>1 9* 2input 9 from Equation 1
(+1 91 G 4&0000 @ +( 20"(+ 9* @ 1** : (>1 9*
(+1 91 3++"*4 9* 3 (>1 9* : 4&0000 @ >4>)
(+1 91 @ 104)"*4 9* : +&+1
91 :1047 ,24 W2 - 3365613
961
91 : 1"0> 9* @ &0* . . . 2Eq.*
E;ap-rat-r (
9s? s G 29f @ 9 3 9* c* 2t1 @ t* : 91? 1
(4> 9s G 2&0000 @ 9 3 9* 2**4 @ 1(4 : (+1 91
(4> 9s G 2&0000 @ 9 3 9* 20 : (+1 91
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
31/66
1")&44 9s @ (11"04 G 0">+ 9s : 4(*01
*"+144 9s : &>*"04
9s : **11">* lb/hr
9* : 0">+ 9s @ 44)+
: 0">+ 2**11">* @ 44)+
1)9'' 214)1*"1+ @ &0*
1595'
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
32/66
: *040 ft*
'3=
W 3 λ
3
U 3(T
3−T
4)
:12900 x 981
175 x 69
: 10&0 ft*
1'/ &en2h!t%n2 ater >-nden"er $an2 d!
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
33/66
a onsumsi steam atau input steam 29s : ))(11,B)
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
34/66
Sebuah instalasi evaporator memilii apasitas untu mengonsentrasian
larutan sebesar **(000 lb/6am dari 1°AriB 2dera6at AriB adalah persen berat dari gula
dalam larutan men6adi +0°AriB" angmana onsentrasi ini aan di deolorisasi.
Se6umlah larutan gula ini didapatan dari menggiling *00 ton batang tebu per *0
6am sehari. aw 6uices aan dipanasan dari >* men6adi *1*°! menggunaan eBhaust
vapors bled dari first effect dan second effect. Steam aan tersedia pada first effect
dengan teanan 0 Psig.
Pen$ee"a!an:
angah3angah Penger6aanF
TULIS ASU&SI 6ANG
ANALISA SOAL
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
35/66
HITUNG 3U&LAH PANAS DAN SURACE
6ANG DIUTUH+AN UNTU+ &E&ANAS+AN
RA# SUGAR DAN CLARIIED SUGAR
UAT NERACA PANAS DAN
NERACA &ASSA UNTU+
EAPORATOR
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
36/66
A"%m"!:
• "led vapor untu preheating digunaan arena lebih murah dari fresh
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
37/66
;ntu menghitung perbedaan temperatur pada evaporator sstem dan neraca
panas" dibutuhan data3data penting dari proses dan ondisi desain. =ata tersebut
ditun6uan pada tabel 14.*.
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
38/66
'otal perbedaan temperatur pada evaporator sstem : *)4 @ 14) : 1*)°!
'otal perbedaan temperature JefetifK : total perbedaan temperature @ 6umlah AP
: 1*) @ 1+ : 111°!
8arena berencana untu mencampuran uap dari setiap effect untu preheating
larutan" maa dibuthan untu menentuan 6umlah uap ang aan dicampuran dari
masing3m/asing efe.
STEP (: TENTU+AN RANGE T UNTU+ SETIAP PREHEATING
Ra S%2ar S-%t!-n
'raw sugar : >*°!" aan dipanasan men6adi *1*°! 2Preheating dengan bled vapor
dari tiap effect
ange ' : *1* @ >* : 10°!
'uap 4th effect digunaan untu memanasan raw sugar dari >*°! men6adi 144°!
'uap rd effect digunaan untu memanasan raw sugar dari 144°! men6adi 1>4°!
'uap *nd effect digunaan untu memanasan raw sugar dari 1>4°! men6adi *1*°!
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
39/66
Surface" % :8250000
37,6 x 230=950 ft 2
. **(000 2144 @ >*20"( : 1*>00000 Atu/6am
'vapor : 1>1°! ∆t : +*"*°!
;= : *1)
Surface" % :12800000
62,2 x 217=950 ft 2
5enggunaan heater pada 1000ft* masing3masing ditambah 1 heater
sebagai cadangan.
Car!.!ed S%2ar Heater"
1. **(000 2*4 @ **020"(1 : 4>00000 Atu/6am
'vapor : *&0°! ∆t : 1&">°!
;= : *4
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
40/66
contohna penguapan dibagi dengan 6umlah effect. Pada asus searang dimana
terlalu bana uap ang dicampur" JeBtrapolated evaporationK dibagi dengan
6umlah effect. EBtrapolated evaporation sama dengan atual ditambah dengan uap
ang dapat memberi effect 6ia tida bercampur pada er6a proses. 8arena hana
penentuan steam ang dibutuhan" aturan ang dapat digunaan untu
memperoleh eBtrapolated evaporation.
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
41/66
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
42/66
Penambahan evaporasi secara atual sama dengan evaporasi dari uap campuran "
sehinggaF
=engan metode ini harus dilauan satu atau dua ali trial sehingga didapatan steam
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
43/66
CHAPTER 15 8APORIERS, EAPORATOR, AND REOILERS
C-nt-h 15/7/ &en2h!t%n2 +er0a Re
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
44/66
1/ &en2%mp%an data=data $an2 d!etah%!
!eed 29! : *0.000 lb/hr
Persen campuran benLene dan toluene &03&0
'eanan total & psig
8emurnian overhead produ (("7 benLene" emurnian toluene 17
8emurnian bottom produ &"7 benLene" emurnian toluene (&7
eflus rasio *"&4
=itanaF panas ang dieluaran reboiler 2 $
)/ &em
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
45/66
4/ &en2h!t%n2 mater!a e
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
46/66
Q - : 2*"&4 G 1 (.&)0 B *&"> @ *"&4 B (.&)0 B >&"> G 10"40 B 10>"0 @
*0.000 B (*"0
: &.>00.000 Atu/hr
;ap ang harus dihasilan di boiler : &.>00.000 /1& : ).(00 lb/hr
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
47/66
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
48/66
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
49/66
CHAPTER 19 8URNACE
C-nt-h 19/1/ Perh!t%n2an %rna>e den2an &et-de L-00 o!.
=esign the radiant section of a furnace having a radiant3section average fluB of 1*"000 Atu/hr ft*.
PE,-EES%%,
5enentuan Parameter =esain Peralatan
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
50/66
1/ Penent%an Parameter De"a!n Peraatan
Parameter Spe"!.!a"!
5enghitung surface area/tube
5enentuan 'otal to a single row dari fig. 1(.11
5enghitung gas emissivit
8embali men hitun overall eBchan e factor F ¿
5enentuan temperature gas ang dibutuhan
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
51/66
(/ &enent%an EF>han2e .a>t-r dan O;era Heat EF>han2e a>t-r pada
Rad!an Se>t!-n
EBchange factor 2dari !ig 1(.14 #eat !luB adian Section buu Process #eat
'ransfer oleh 8ern dan verall #eat EBchange !actor pada adian Section 2dari
!ig. 1(.1& buu Process #eat 'ransfer 8ern
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
52/66
=ari grafi diatas F tube temperature 2's : >00o!
EBit gas temperature 2'g : 1)0o!
verall eBchange factor∑Q.'cpF :
24,000
0,57 : 4*"000 2from equation 1(.10
4/ &en2h!t%n2 heat !
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
53/66
*/ &en2h!t%n2 em* Atu/lb
: &"&+0"000 Atu/hr
! G% : ++"+)0"000 Atu/hr G &"&+0"000 Atu/hr
: )*"*0"000 Atu/hr
w : *7 !
: *7 B ++"+)0"000 Atu/hr
: 1"0"000 Atu/hr
!G %G 3 9 : net 2!rom equation 1(.1*
net : !G % 3 9
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
54/66
: +"400"000 Atu/hr
9/ &en2h!t%n2 "%r.a>e areat%.& ft B 0 B5
12
: &0"4 ft*
Estimated number of tubes # t :Q
.'cp x '
:
36,400,000 Btu /hr
12,000 Btu
hr ft 2 x 50,4 ft 2
: +0"1
Coba +0 tubes !urnace cross section 2trial
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
55/66
atio of center to center/= :81 /2
5 : 1.)
: 0.() 2didapatan dari fig 1(.11
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
56/66
: 1> ft* @ 1&00 ft*
: 1+>
' -
. ' cp :1638
1500
: 1.0(
=imension atio : >.& B *0.4+ B 14.(* : F*F1
:2
3
3√ volume
: 233√ 38.5 x 20.46 x14.92
: 1& ft
11/ &en2h!t%n2 2a" em!""!;!t$
#umidit air : &07 saturation at +0o!
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
57/66
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
58/66
∈M: T
( 1co 2 at Pco2 2+1H 23 at PH 20 2 )T(−(1%3 2 at P%3 2 2+1H 2 3at PH 2 32) T$(1b )T(−( 1b)Ts
B100−100
@r-m eJ%at!-n 19/5
7 correction at p %3 2
p %32+ p H 23 :0.1084
0.2332 : 0.4+&
pC* G
p#* : .&+
7 correction : >7 2estimated
∈M : T
(6500+14,500 )−(650+1950)39,000−4400 U 2
100−8.0100
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
59/66
Ha"!
3 'rial and error indicates more dut than +"400"000 Atu/hr will be
performed
3 Since dut cools the flue gas onl 1)0o!
3 !luB corresponding effect b gas temperature 1+)0o!
3 ,umber of tube need not be changed" final balance 1)00o! assumed
furnace
3 =ut would be )"0&0"000 Atu/hr at eBit temperature
3 F does not change requiring a driving temperature 1+(&o!
3 Circumferential fluB will be )"0&0"000/+0 B &0.4 : 1*"*>0 Atu/hr ft*
ascompared with the 1*"000 fluB specified
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
60/66
1/ &en2%mp%an Data=Data $an2 D!etah%!
=iameter tube : & in 2utside =iameter
'ube pitch : > Q in
5enghitung pan6ang rata3rata daerah radiasi didalam
furnace untu berbagai 6enis gas
5enghitung pan6ang daerah radiasi gas didalam furnace
5enghitung nilai perpindahan panas secara radiasi
5enghitung nilai oefisien radiasi
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
61/66
'emperatur tube : +&0o!
'emperatur flue gas : 1&00o!
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
62/66
b !luB perpindahan panas radiasi pada temperature gas
• !luB perpindahan panas #*(1 H
23)=¿ 10&0 @Gam
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
63/66
7/ &en2h!t%n2 n!a! -e.!"!en rad!a"!
hr :
Q -%
' x ∆ T
:2140
(1500−650)
: *"&1
Btu
(hr )(ft 2)(℉ )
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
64/66
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
65/66
-
8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna
66/66