dpa perfect

7/25/2019 Dpa Perfect

1/13

1

Diketahui :

Properties oil

= 200000 gph (gallon/hour) = 1201237,52 lb/h

tl1=100F dan tl2=230F. Theoilwillflowinsidethetubesintheheatexchanger.

Followingaredataonoil

whichhavebeenobtainedfromtheCriticalTablesandPerrys

ChemicalEngineersHandbook:(100-230F)

=6centistokes=14,5lb/ft.h

=0,85g/cm3

cp

=0,48Btu/lb.oF

k

=0,08Btu/(h/ft2)(oF/ft)

Pemanassaturatedsteamdi 50 psigdari Lampiran 1 didapat:

ts=298F,

= 912 /

Re> 5000

The tube : standard steel tubing, i-in.-diameter step, Tubing wall is 16 BWG.

Assumptions

You may base your calculations on a total of 100 tubes in the exchanger.

Following are recommended assumptions:

You may assume that the Fanning friction factor can be represented by

=0,04

,

You may assume that the oil-film heat-transfer coefficient is constant over the entirelength of the exchanger.

For simplification, assume that the oil-film heat-transfer coefficient may be represented

by (standard heat-transfer nomenclature)

h = 0,023 ( Re)o,8( Pr)o,4

where all variable values are at the average value between 100 and 230F

Cost Cost$60,00 persquarefootofinsideheatingarea:

Cost$60,00 / ft2of A

Thiscostincludesallinstallation.Youcanneglectanyresistanceduetothetubewallsor

steamfilm;soalltheheat-flowresistancewillbeintheoilfilm.

Thecostofpoweris7cents/kw,andpumpandmotor=60%.

Donotconsiderthecostofsteamorexchangerinsulationinyouranalysis.


2/13

2

Ditanya ID dan OD tubes

L tubes

The total cost In case the exchanger length is unreasonable for one unit, what would you recommend?

Formal report.

Short section outlining what further calculations would have been necessary if the

specification of 100 tubes in a one-pass exchanger had not been given.

Dijawab1. Heat Balance

Oil = =1201237,52 lb/h 0,48 / 230 100 = , /Steam = = =

= 74957221,25 /912 / = , /2. PerhitunganLMTD

= ln = 298100 298230ln 298100

298230

=,

Karena perpindahan panas menggunakan steam terjadi perubahan fase dari gas menjadi cair

maka nilai = karena Ft > 0.9 maka menggunakan tipe HE 2 4 atau lebih = =,


3/13

3

3.

UD,asumsi

Dari tabel 8 kern, ApproximateOverallDesignCoefficients. Dengan Hot Fluid Steam dan

Cold Fluid Heavy Organics (>1 , A = 6 centistokes) maka rentang UD = 660

Asumsi UD= 60 Btu/jam .ft2.oF

= = 74957221,2560 121,72 = , Desain menggunakan OD tubes = 1 in

Dari tabel 10 kern, HeatExchangerAndCOndenserTubeData:" = 0.2618 ^2 / Jika menggunakan Nt = 100.

= " = ,0.2618 100 = 392,04 Dengan menggunakan Nt = 100 didapat panjang L = 392,04 ft terlalu panjang untuk panjang

tiap tube, sehingga menggunakan Nt yang lebih dari 100 dengan L = 24 ft (maksimal).

Sehingga, =

"

= 10263,6130.2618 24=1633,5Dengan melihat Table 9 Kern, Tube-Sheet Layouts (Tube Count) tidak ada ID shell dengan

jumlah 1633,5, Jumlah terbanyak pada tabel adalah 1377 dengan 1-P tube atau 1258 dengan 4-P

tube triangular pitch 15/16 in, dan OD = in , namun akan menurunkan nilai a menjadi 0,1963

dan menaikan Nt = 2178.

Sedangkan OD = 1 in dengan nilai a=0,2618 memiliki jumlah terbanyak 700 untuk 5/4 in triangular

pitch, ID shell 39.

Untuk mendapatkan jumlah yang sesuai untuk Table 9 maka digunakan panjang 3 x 24 ft

(menyambung tube dengan panjang maksimal 24 ft sejumlah 3 menjadi 1)

OD = 1, a=0,2618 = 10263,6130.2618 3 24=544,5 545OD = in, a= 0,1963 = 10263,6130.2618 3 24 = 7 2 6


4/13

4

Sehingga pemilihan lebih ke OD = 1 in, 5/4 in Triangular Pitch karena lebih sedikit

menyambung yaitu 545 kali menyambung, sedangkan menggunakan OD = in menyambung

hingga 726 kali.

OD = in , 5/4 in Triangular Pitch dengan Nt = 562 sesuai tabel 9 kern, ID shell = 35 in, 4pass tube

UDKoreksi = " = 3 24 562 0,2618 = 10593, 475 = = 74957221,2510593,475 121,72=,Btu/jam ft2 oFKesimpulan Sementara

Menggunakan HE tipe 2-4

Bagian Shell

IDs = 35 in

n = 2

Bagian Tube

OD =1,ID=0,87

16 BWG, Nt = 562, n = 4

Triangular Pitch 5/4 in

a=0,594 in2

Menghitung Nilai ReOil

= 4 di = diameter ekuivalen dari IDdi = 0,87/12

= 4 10350,76 45623.14 0.8712 14,514=10350,76Sehingga Re > 5000.

Kecepatan minyak

= = 10350 14,5140,8712 53,063 =39051,45 =3,3


5/13

5

Menentukan Heat Transfer Coefficient

Menentukan estimasi koefisien perpindahan panas konveksi pada tube side.

=0,023 ,Pr, = 0,023 10350,760,8 3,60,4=62,55

Menentukan estimasi koefisien perpindahan panas konveksi pada shell side.

Asumsi:

25 % Cut Segmental Buffer

Buffer Spacity, = 0,5 , 35 = 17,5 Tube Clearence

C=Pt-DO = (5/4-1) = 0,25

= 0,5 144 = 0,5 35 0,24 17,5144 5/4

=0,425Mass Velocity

=

= 82189,9350,425 =193388,082

Triangle Pitch = , , , ,

= 4 0,5 0,86 x 54 0,4 3,144 112

0,5 3,14 112 = 0,0578

=0,01499 =0,0159


6/13

6

= = 0,0578 193388,08

0,01499

" = " = 82189,4353214,95 = 25,56 / ^2

Dari Figur 12.9 kern Dengan Nilai : =0,01499

=0,0159"=25,56Didapat Ho = 290 Btu/jam ft2 0,00472193

Bahan yang digunakan adalah stainless steel. Kw =9,25 Btu/h . ft. oF

Rsteam = 0,0005 h ft2oF Btu-1dan Roil = 0,001 darilampiran2

= 1 ++ 2 + 1 +

= 1

290 +0,0005+1

0,87

112 0,87122 9,25 +

10,87

1

62,55 + 1

0,87

0,001

= 38,46 100%

38,466060 100% = 35 % < 30% Menentukan Over Surface dan Over Design

Over Surface

% = 100% = =62,55 0,871 =54,4185


7/13

7

= + = 290 54,4185290+54,4185 =45,82 % = 45,8238,4645,82 100%=16,13%

Over Design

% = 100%Area desain untuk heat transfer (Nt = 562)

= = 3,14 112 3 24 562

= 10588,08

Area yang dibutuhkan untuk heat transfer (Nt = 545)

= =3,14 112 3 24 545

= 10267,8

% =10588,0810267,8

10267,8 100% = 3,1 %


8/13

8

Perhitungan Pressure Drop

Tube Side Pressure Drop

Friction factor = .. = 0.0410350.76.0.044.389 = 9.11 10 = [= 5623.14 14 0.874= 83.48

0.579 ^2

Tube side Mass velocity = /=

.. 2074676.2 ^2Frictional Pressure Drop

=

7.510

= . . . 7,5. 10. . . = 9,11.10.2074676,2.72.47,5. 10 . 0.8712 .0.8132.1 = 1,12 . 100,442. 10.

= 2,53 . 10 = 25,3

Return Loss = 1,334 10(2 1,5) = 1,334 102,41,5 2074676,20,8132 = 1,334 103,44 10


9/13

9

=4,58 Shell Side Pressure Drop

Diketahui :

= 0 , 2 5 = 1 7 , 5 =0,425 =193388,082 =787226,637 = = 7217,512 =49,37 50

= 0,04, = 0,04787226,637, = 0,048,7 = 4,6 .10

= . . + 17,5. 10. . . = 4,6.10.2074676,2. 351250 + 17,5. 10.0,0578.0,919.1 = 2,55.10. 100,398. 10 = 6,4 10 = 0,064


10/13

10

Biaya Instalasi Unit

Dengan Nt = 562, Luas Heating area adalah : = 10593,475 Cost per square ft adalah $ 60,00.

Total Biaya Instalasi Unit adalah 10593,47560,00=$635608,5Biaya untuk power untuk pompa dan motor

Property dari oil A

=6,7 . =50,12

=9,8 =32,74

= = 3512 = 2,91 =0,6 = 3333,33 = 26,740 Dari propertis yang ada dapat dicari :

= = 3333,33 32,174 2,91 50,12 = 1,47 = = 2.45

Property dari steam

= 0,054

=9,8 =32,174 = = 3512 = 2,91 =0,6


11/13

11

= 224140,92 = = 0.09

= = 0.16

Misalkan heat exchanger beroperasi selama 24 jam/ hari maka

= . = 2.45 . 24 = 58.8 / = . = 0.16 . 24 = 3.84 /Jika dalam pengoperasian heat exchanger menggunakan 2 buah pompa maka :

= 2 58.8 + 2 3.84

= 125.28 kWh/hari

Total penggunaan energy listrik pompa untuk HE dalam satu tahun :

1 = 125.28 kWhhari 365 = 45727.2 Biaya daya pompa motor dalam satu tahun adalah :

= 45727.2 7 =320090.4 = 3200.9 Kesimpulan

Menggunakan HE tipe 2-4

Bagian Shell

IDs = 35 in

n = 2

Bagian Tube

OD =1,ID=0,87

16 BWG, Nt = 562, n = 4

Triangular Pitch 5/4 in

a=0,594 in2

L= 3 x 24 ft

Cost

Instalasi = 635608,5dollar / =3200.9 Panjang tubes karena tidak bisa menggunakan 24 ft maka menggunakan 24 ft disambung 3 kali

sehingga Ltubes = 72 tubes


12/13

12

Nt = 100, tidak bias dilakukan karena akan mendapatkan panjang tube = 392,04 . Terlalupanjang (halaman3)

Gambar Heat Exchanger ada di Lampiran 3

Lampiran

Lampiran 1

Lampiran 2


13/13

13

Lampiran 3

dpa perfect

Documents