Tugas PP II Reza Trisna

8/17/2019 Tugas PP II Reza Trisna

1/66

TUGAS PERPINDAHAN PANAS II

Chapter 14, 15, dan 19


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


3/66

)/ &en22am


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 : (&(


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


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


7/66


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


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


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 : $


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


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


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 : (+&"&


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


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


16/66


17/66

91 : 1*10("4+&

9* : 1(1"+>

9 : 144(>">) G

#1=( (9999,9B)

& 4''''


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


19/66

LA&PIRAN

Produ : 10000 lb/hr

9s : 1>(("*& lb/hr

9f : &0000 lb/hr


20/66


21/66


22/66


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


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


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


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)


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


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


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 *


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


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'


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!


33/66

a onsumsi steam atau input steam 29s : ))(11,B)


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


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


36/66

A"%m"!:

• "led vapor untu preheating digunaan arena lebih murah dari fresh


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.*.


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*°!


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


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.


41/66


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


43/66

CHAPTER 15 8APORIERS, EAPORATOR, AND REOILERS

C-nt-h 15/7/ &en2h!t%n2 +er0a Re


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


45/66

4/ &en2h!t%n2 mater!a e


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


47/66


48/66


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


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


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


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 !


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


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


55/66

atio of center to center/= :81 /2

5 : 1.)

: 0.() 2didapatan dari fig 1(.11


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!


57/66


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


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


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


61/66

'emperatur tube : +&0o!

'emperatur flue gas : 1&00o!


62/66

b !luB perpindahan panas radiasi pada temperature gas

• !luB perpindahan panas #*(1 H

23)=¿ 10&0 @Gam


63/66

7/ &en2h!t%n2 n!a! -e.!"!en rad!a"!

hr :

Q -%

' x ∆ T

:2140

(1500−650)

: *"&1

Btu

(hr )(ft 2)(℉ )


64/66


65/66


66/66

Documents

Tugas PP II Reza Trisna