He 01

 

DATA SIFAT FISIS GAS Kapasitas panas (Cp) Cp = A + BT + CT2 + DT3 + ET4 Cp = J/m J/mol. ol.K K T=K Komponen A HCl Cl2

B 29.224

-0.00126

C 1.12100E-06

27.213

0.030426

-3.33500E-05

Viskositas Gas (μ) μ = A + BT + CT2 m =cP T =K Komponen

A

HCl Cl2 Konduktivitas Panas Gas (k) k = A + BT + CT2 Komponen HCl Cl2

B

C

-9.118

0.555

-1.11000E-04

-3.571

0.487

-8.53000E-05

0.00119

B 4.4775E-05

C 2.09970E-10

-0.00194

3.83E-05

-6.35230E-09

A

Tekanan uap murni (Po) Data tekanan uap (mmHg) ln Po = A - B/( T + C ) P = mm mmHg Hg T =K HCl Cl2

Komponen

A

16.504 15.961

Berat Molekul (BM) Data berat molekul (kg/kmol) Komponen HCl Cl2

1714.25 1980

BM

PANAS YANG DIBUTUHKAN FLUIDA DINGIN (HCl + Cl 2) Q = m.∫Cp dT

B

36.4610 70.9060

Sumber : Yaws

C

-14.45 -27.01

 

120.0000 °C 300.0000 °C 210.0000 °C

t1 = t2 = tavg = Komponen

A

B 29.224

-0.00126

C 1.1210E-06

27.213 662102.7834 kkJJ/jam

0.030426

-3.3350E-05

HCl Cl 2

Beban kerja HE = >> BM CAMPURAN Komponen HCl Cl2

393.1500 573.1500 483.1500

BM

yi

BM*yi

36.4610

0.0096

0.3511

70.9060

0.9904

70.2232 70.5743

MENCARI MENC ARI SUHU KELU KELUAR AR HE-01 FLUID FLUIDA A PANAS PANAS : GAS KELU KELUA A 437.3412 °C 337.1971 °C 387.2692 °C

T1 = T2 = Tavg = Kapasitas panas (Cp) Cp = A + BT + CT2 + DT3 + ET4 Cp = J/m J/mol. ol.K K T=K Komponen A HCl Cl2

710.4912 610.3471 660.4192

B

C

29.224

-0.00126

1.12E-06

27.213

0.030426

-3.34E-05

CH3Cl CH2Cl2

27.385 26.694

0.026036 0.083984

1.03E-04 8.97E-06

CHCl3

24.003

0.1893

-1.84E-04

CCl4

19.816

0.33311

-5.05E-04

Viskositas Gas (μ) μ = A + BT + CT2 m =cP T =K Komponen HCl Cl2

A -9.118 -3.57E+00

B

C -5.55E-01 4.87E-01

-1.11E-04 -8.53E-05

 

CH3Cl

-1.374

3.86E-01

-4.87E-05

CH2Cl2

-20.372

4.37E-01

-7.75E-05

CHCl3

-4.3915

0.3731

-5.1696E-05

CCl4

-7.7453

0.3948

-1.1150E-04

0.00119

B 4.47750E-05

C 2.09970E-10

-0.00194

3.83000E-05

-6.35230E-09

CH3Cl

-0.0019

2.0206E-05

7.3234E-08

CH2Cl2

-0.0012

1.8440E-05

3.5385E-08

CHCl3

-0.0002

2.2269E-05

1.2257E-09

CCl4

-0.0007

2.2065E-05

6.7913E-09

Konduktivitas Panas Gas (k) k = A + BT + CT2 Komponen HCl Cl2

DENSITAS CAIRAN (ρ) ρ = A*(B^[-(1-T/Tc)n]) gram/cm3 Komponen HCl Cl2

A

A

B

Tc

0.44134

0.26957

324.65

0.566

0.27315

417.15

CH3Cl

0.35821

0.26109

416.25

CH2Cl2

0.45965

0.25678

510

CHCl3

0.48907

0.25274

536.4

CCl4

0.56607

0.27663

556.35

Q = m.c m.cP.dT P.dT Q = 14168.2138108179 Q= 662102.7834 J/jam

Q1-Q2 = AIR

0.0000 kJ/jam

x

0.4666

 

tavg

453.4959 K VISKOSITAS Komponen H2O

DENSITAS Komponen H2O

A

B

C

-10.2158

1792.5

0.01773

A

B

Tc

0.3471

0.274

647.15

 

FLUIDA DINGIN D 4.96760E-09 1.59610E-08

E -2.49630E-12 -2.70210E-12

t1 = t2 = tavg =

120.0000 300.0000 180.3459

VISKOSITAS Komponen

A

HCl Cl2

-9.118 -3.571

KONDUKTIVITAS PANAS Komponen

A

HCl Cl2

0.00119 -0.00194

DENSITAS

HCl Cl2

Komponen

P

3 3

 

K K K

 

D 4.9676E-09

E ∫Cp.dT (J/mol) -2.4963E-12 5276.5456

1.5961E-08

-2.7021E-12

6433.8054

m (mol/jam) 992.7327

Q (J/jam) 5238199.4961

110023009858..85141496

665662816042578833..39907187

REAKTOR K K K

819.2142 °F 638.9548 °F 729.0845 °F

D 4.97E-09

E

BM

Cp

yi

-2.50E-12

29.224

36.461

0.4309

1.60E-08

-2.70E-12

27.213

70.906

0.0000

-1.09E-07 -5.09E-08

3.16E-11 1.87E-11

27.385 26.694

50.488 84.933

0.2700 0.1866

24.003

119.378

0.0971

19.816

153.823

0.0154 1.0000

6.66E-08 3.41E-07

µ

-8.42E-11

yi/µi -0.0424 0.0281

-10.1605 0.0000

 

0.0233

11.6120

0.0235

7.9523

0.0219

4.4249

0.0204

k

0.7531 14.5817 0.0686 0.06 86 cP 0.1659 lb/ft.hr 

yi.ki 0.0309

0.0133

0.0206

0.0000

0.0434

0.0117

0.0264

0.0049

0.0151

0.0015

0.0168

0.0003 0.0317 W/m.K  0.0183 Btu/hr.ft.oF

n

x

ρ 0.3187

0.2865

ρ.yi 0.1234

0.2883

0.4551

0.0000

0.2869

0.2858

0.0771

0.2902

0.4092

0.0764

0.28766

0.4463

0.0433

0.29

0.5280

100.1441

0.0081 0.3284 gr/cm3 328.42366 kg/m3 328.423 20.5028lb/ft3 20.5028 lb/ft3

 

D

log μ

μ

-1.2631E-05

-0.8204

0.1512 0.3658

n 0.28571

 

ρ

0.8685 868.4932 54.2164

gr/ml kg/m3 lb/ft3

cP lb/ft.hr  

 

°

C

393.15000 K 393.150 573.150 573 .15000 K 453.495 453 .49599 K

°C °C

B 0.555

C -0.000111

μ 219.7441

0.487

-8.53E-05

199.7388

μ * xi 2.1161 197.8154 199.9315 0.0200

B

C

k

k * xi

4.4775E-05

2.0997E-10

0.0215

0.0002

3.83E-05

-6.3523E-09

0.0141

0.0140 0.0142 0.0082

BM 36.4610

R 0.08206

70.9060

0.08206

ρ

2.9393 5.7161

ρ * xi

0.0283 5.6610 5.6894 5689.3539 355.1629

 

Cp pd tavg Cp (J/mol.K) 29.3011

xi 0.0096

35.7812

01..90900040

Cp*xi 0.2822 3355..47316868 kkJJ/kmol.K 0.5061 kJ/kg. kJ/kg.K K 0.1220 BTU/l BTU/lb.F b.F

Cp.yi 12.5917

BM.yi 15.7100

0.0000

0.0000

7.3936 4.9823

13.6311 15.8523

2.3309

11.5928

0.3050 27.6035 J.molK 0.4666 0.46 66 J/g J/grK rK 0.1115 Btu/lb.oF

2.3672 59.1533

 

AIR Tavg = VISKOSITAS Komponen H2O

mP cP

DENSITAS Komponen H2O

W/m.K BTU/lb.F

gr/ml kg/m3 lb/ft3

 

660.419 660 .41922 K

A

B -10.2158

A

C 1792.5

B 0.3471

0.01773

Tc 0.274

647.15

 

log μ

D -1.2631E-05

n

-1.3014

 

0.28571

μ

ρ

0.3445 gr/ml 344.4775 kg/m3 21.5043 lb/ft3

0.0500 0.1208

 

cP lb/ft.hr 

 

Kode : HEKode HE-01 01 Fung Fu ngsi si : Me Mema mana nask skan an Ga Gass H Has asilil At Atas as FD - 0011 yan yangg tel telah ah digu diguna naka kann uunt ntuk uk me mend ndin in Tujuann : 1. Menentu Tujua Menentukan kan tipe heater  2. Memilih bahan konstruksi 3. Menentukan spesifikasi heater 

Data - data : a. Fluida Panas (Gas Out Reaktor) Suhu masuk (T1) Suhu keluar (T2) T AVG Laju Alir massa (W) Laju Alir molar (n) b. Fluida dingin (Klorin dari H HE E 12) S Suuhhuu m kealusaurk (t(2t1) ) Suhu rata-rata (tavg) Tekanan Kapasitas panas (Cp) fluida dingin pd tavg Panas yang dibutuhkan (Q)

Laju alir massa klorin

INNER PIPE = =  = = = ANNULUS = = = = =  = =  =  = =

1. Menentukan Menentukan Tipe Heat Heater  er  Tipe heater yang dipilih dipilih : Double Pipe Heat Exch Pertimbangannya : 1. Konstr Konstruksin uksinya ya sederha 2. Me Memp mpun unya yaii ar area ea ttra rans nsff 2. Memilih Bahan Kontruksi Bahan untuk outer pipe pipe : Stainless Steel SS 304  Alasan : 1. 2. 3.

Bahan untuk inner pipe : Stainless Steel SS 304  Alasan : 1.

 

2. 3.

3. Menentukan Menentukan Spesi Spesifikasi fikasi HE a. Penentuan ΔT LMTD Hot Fluid (F) 819.2142 638.9548 180.2593 Untuk aliran counter cu ∆TLMTD

∆TLMTD

Cek Penentuan Tipe b. Penentuan Harga Ud Untuk fluida panas adal   Ud = 40 - 75 Btu/ft2.F. diambil harga Ud = c. Pe Penentuan Luas Perpi  A = = =

d. Memilih Sp Spesifikas esifikasii T Tabel 6.1, Kern p. 103 : 103 : Dari data Tabe Tabell 11, 11, Ke Kerr **

 

( Annulus, Fluida Dingin, K a. Menghitun Menghitung g Flow Area D2 = D1 =

4.026 3.068

 Aa = = Equivalen diam, De = =

π*(D22-D12)/4 0.0371 (D22-D12)/D1 0.1846

b. Meng Menghitun hitung g Mass Velocity Ga = =

c. Mencari Mencari Bilangan Reyno Reynold ld

d.

=

W / Aa 16040.7508 0.0371 432753.5191

tavg = μ= = De = Rea = =

483.1500 0.0200 0.0484 0.1846 De * Ga / µ 1651679.2113

L/D = =  jH =

12 65.0072 1000

Cp = k=

0.1212 0.0082

ho =

37.5533

e. Mencari Mencari ho

 

g. Mencari clean overall corfficient (Uc) Uc

h. Mencari design overall corfficient (U (Ud) d) 1 Ud

=  =

 = = Ud

= =

Q

=

 A

=

i. Mencari Mencari jumlah hair hairpin pin

= L

=

Dari Branan p.44 Double p.44 Double pipe biasanya mempunyai panjang ukuran 6, 8,  Akan dipakai pipe dgn panjang = 12 Sehingga dipakai koneksi = 4  j. Koreksi harga Ud dan Rd Panjang total dibutuhkan sebenarnya (L') Luas area dibutuhkan sebenarnya (A')

= = =

Ud'

= =

Rd' = (Uc - Ud')/(U Ud')/(Uc*Ud c*Ud')') = 0.0041

P ( Annulus, Fluida 1. Mencari Mencari faktor fr friksi iksi (f) Diameter equivalen (De') =

(D2 - D1)

 

De' =

0.0798

Rea' = De' * Ga / µ = 714315.1706 f=

0.0035

=

0.0044

ρcamp =

355.1629

2. Mencari Mencari ∆ ∆Pa Pa ∆Pa = (ΔFa+ (ΔFa+Ft)*ρ/1 Ft)*ρ/144 44 ΔFa = 4 .f .Ga2 . L' / (2.g .ρ 2. Ga = Δfa = Ft = V= g= maka : Ft = ∆Pa =

432753.5191 0.0012

3(V /2g') G/(3600*ρ) 0.3385 32.2 2

0.0053 0.0161

 

 

Kode : Fungsi : Tipe : Spesifikasi : > > > > > >

>

 

PERANCANGAN HE-01

 

ginkan fluida pada CD-01, CD-02, dan CD-03

437.3412 oC 337.1971 oC 387.2692 oC 14168.2138 kg/jam 239.5169 239.51 69 kmol/j kmol/jam am

710.4912 K 610.3471 K 660.4192 K 31235.2442 lb/jam

o

120.0000 oC 300.0000 C 210.0000 oC 3.0000 atm 35.71888 J/mol. 35.718 J/mol.K K 35.7188 kJ/kmol.K m.∫Cp.dT 662102.7834 662102 .7834 kJ/ja kJ/jam m 627549.8866 627549 .8866 Btu/jam 7276.0368 kg/jam

     

393.1500 K 573.1500 K 483.1500 K 303.9750 kPa 0.5061 kJ/kg.K

16040.7508 lb/jam

anger  a r kurang dari 200 ft2

Bahan mengandung HCl yang korosif  Mudah dalam fabrikasi Paling umum digunakan

Bahan mengandung HCl yang korosif 

(Coulson Vol. 6, page 640)

 

Mudah dalam fabrikasi Paling umum digunakan

 

Cold Fluid (F)

Diff.

(T1) Higher (t2) (T2) Lower (t1) Diff.

572.0000 248.0000 324.0000

247.2142 390.9548 143.7407

Δt1 Δt2

 =

Δt2

Δt2

Δt1

rent Ln

Δt1

 

 =

390.9548 Ln

=

313.6135 oF

390.9548 247.2142

247.2142

EATER    

wal ah light organics dan fluida dingin adalah light organics (Tabel 8, Kern p. 840) r  40 Btu/ft2.F.hr 

 

 

ndahan Panas Awal Q / ( Ud * ΔT LMTD ) 627549.8866 *

40

313.6135

50.0257 ft2

     

be Standard ukuran double pipe HE n p. 844 Pipa luar  IPS OD

= =

4 4.5 in

SN ID ( D2 ) flow area/pipe

= = =

40 4.026 in 12.7 in2

 

External surface

1.178 ft2/ft

=

  lorin ) → 7276,0368 kg/jam *Laju alir yang be a. in in

= =

0.3355 ft 0.2557 ft (Kern, p. 111)

ft

2

ft b. (Pers. 7.2, Kern p. 138) lb/jam ft2 lb / ft2.jam c.

K cp lb/ ft . hr  ft

ft

/

0.1846 ft

d.

(Fig.24, Kern p. 834) e. Btu/lb.F Btu/ft.F

Btu/hr.ft 2 F

f.

 

(Pers. 6.7, Kern p.

( hio * ho ) / ( hio + ho ) 25.0471 Btu/hr.ft 2 F

1 Uc 1 25.0471

(Kern, p. 114)

+

Rd

+

0.0030

0.0429 23.2966 Btu/hr.ft 2 F

Ud*A*∆t Q Ud*∆t

=

627549.8866 23.2966 Btu/hr.ft 2 F

85.8937 ft2

 

 A = external surface 12, 16, 20, 24 ft ft, sehingga dibutuhkan pipe sebanyak = hairpin

93.67 ft 8 buah

96ft L' * Ao Q  A' * ∆TLMTD

88.032 ft2 =

627549.8866 88.0320 ft2 

22.7307 Btu/hr.ft 2 F

Rd OK

 

RESSURE DROP ingin, Klorin ) → 7276,0368 kg/jam

(Pers. 6.4, Kern, p. 105)

x

 

ft

 +

(Pers. 3.47b, Kern p. 53)

0.264 (Rea')0,42

lbm/ft3

 

e') lb/ft2.j ft ft/s ft/s2 

=

417312000 417312 000 ft/jam

ft psi KESIMP ( Annulus, Fluida Dingin, K Klorin lorin ) → 7276,0368 kg/jam 37.5533 Uc Ud Rd perancangan Rd dibutuhkan 0.0161 0.01 61 psi 2psi Hairpin Panjang (L) Jumlah Hairpin

 h out Btu/hr  = = = = ΔP

perhi ΔP diiji

= =

 

Resume HE-01 Memanaskan Gas Hasil Atas FD - 01 yang telah digunakan untuk mendinginkan fluida pada CD-01, Double Pipe Heat Exchanger  Panas yang dibutuhkan

=

Luas Tr. Panas Panjang Hairpin Jumlah Hairpin Outer pipe

= = = =

627549.8866 Btu/jam 88.03 ft2 12 ft 4 x 3 in hairpin SN 40 4

 * Fluida  * Tekanan  * Suhu  * Kapasitas  * Material

= = = = =

Fluida Dingin, Klo 44.1 120.0000 16040.7508 Stainless Steel S

 * Fluida * Tekanan  * Suhu  * Kapasitas  * Material

= = = = =

Fluida Panas, Do 44.1 437.3412 31235 Stainless Steel S

inner pipe

 

819.2142 oF 638.9548 oF 729.0845 oF

o

248.0000 oF 572.0000 F 410.0000 oF

 

819.2142 638.9548

572.0000 248.0000

**

Pipa dalam IPS OD

= =

SN ID ( D1 ) flow area/pipe

= = =

 

External surface (Ao)

 

=

  (Inner Pipe, Fluida Panas, Gas Out Reaktor) → 14168,2138 kg/jam (Kern, p. 113) ar ditempatkan di inner pipe Menghitung Flow Area D= 3.068 in = 0.256 ft  Ap = = =

(π*D2)/4 3.14

*

0.256 4

0.0513 ft2

Menghitung Mass Velocity Gp = w / Ap = 31235.2442 lb/jam ft2 0.0513 = 608733.2580 lb / ft2.jam Mencari Bilangan Reynold μ= 0.0686 cp = 0.1659 lb/ ft . hr    ID = Ret = =

3.068 D * Gt / µ 938112.0763

L/D = =  jh =

12 46.9361 1500

in

=

ft

/

0.2557

0.2557 (Fig.24, Kern p. 834)

Mencari hi (Pers. 6.15a, Kern p. 1 Cp = k= μ= (Cp*μ / k)1/3 = (μ / μ w)-0,14 = maka, hi = Mencari hio hio = =

0.1115 Btu/lb.oF 0.0183 Btu / hr .ft.F 0.1659 lb/ ft . hr   1.0035 1.1171 75.2109 Btu/hr.ft 2 F hi*ID/OD 75.2109

(Pers. 6.5, Kern p. 111

 

 

(Kern , Tabel 12) Rd untuk di tube Rd untuk di shell Diambil Rd

112)

= = =

Btu/hr  °F

x

313.6135

Btu/hr  313.6135 °F

PRESSURE DROP   (Inner Pipe, Fluida Panas, Gas Out Reaktor) → 1.

Mencari faktor friksi (f) untuk Ret =

D * Gt / µ

=

 

f=

0.0035

=

0.0043

ρ= 2.

 +

20.5028 lbm/ft3

Mencari ∆Pp ∆Pp = ∆Fp.ρ/1 ∆Fp.ρ/144 44 2 ∆Fp = 4.f.Gp .L'/(2.g'.ρ 2.D) = 0.2128 ft ∆Pp =

0.0303 psi

ULAN

 

  (Inner Pipe, Fluida Panas, Gas Out Reaktor) → 14168,2138 kg/ 75.2109

ide .ft2F

25.0471 Btu/hr.ft 2 F 22.7307 Btu/hr.ft 2 F 0.0041 hr.ft2.F/BTU 0.0020 hr.ft2.F/BTU    

ungan nkan

0.0303 psi 0.0303 10psi 12ft 4

 

 

CD-02, dan CD-03

 

   

 

 =

662102.7834 kJ/jam

 =  =

15.4650 m2 1.8288 m

in psi o C lbm./jam 304

= ----=

therm A psi o C lbm./jam 304

= ----=

3 atm 393.1500 oC 7276.0368 kg/jam

3 at a tm 710.4912 oC 14168 kg/jam

 

3 3.5 in

2 2.38

40 3.068 in 7.38 in2

40 2.067 3.35

 

0.917 ft2/ft

^2

ft

ft

  11)

 

)

0.622

 

0.0020 0.0010 0.0030

 

4168,2138 kg/jam

938112.0763

 

0.264 (D.G/μ)0,42

 

am

(Pers. 3.47b, Kern p. 53)

 

  Kode Fungsi Tujuan

: : :

HE-01 Memanaskan Gas Hasil Atas 1. Menentukan tipe heater   2. Memilih bahan konstruksi 3. Menentukan spesifikasi he

Data - data : a. Fluida Panas (Dowtherm A) Suhu masuk (T1) Suhu keluar (T2) T AVG Laju Alir massa (W) Laju Alir molar (n) b. Fluida dingin (Klorin dari C Condenser-03) ondenser-03) Suhu masuk (t1) Suhu keluar (t2) Suhu rata-rata (tavg) Tekanan Kapasitas panas (Cp) fluida dingin pd tavg Panas yang dibutuhkan (Q) Laju alir massa klorin

INNER PIPE = =  = = = ANNULUS = = = = =  = =  =  = =

1. Menentukan Menentukan Tipe Heate Heater  r  Tipe heater yang dipilih : Double Pipe Heat Exchanger  Exchanger  Pertimbangannya : 1. Konstru Konstruksin ksinya ya seder sederhana hana 2. Me Memp mpun unya yaii ar area ea ttra rans nsfe ferr ku kura ra 2. Memilih Bahan Kontruksi Bahan untuk outer pipe : Stainless Steel SS 304  Alasan :

Bahan untuk inner pipe : Stainless Steel SS 304  Alasan :

1. 2. 3.

1. 2.

 

3.

3. Menentukan Menentukan Spes Spesifikasi ifikasi HE a. Penentuan ΔT LMTD Hot Fluid (F) 284.0000 284.0000 0.0000 Untuk aliran counter current ∆TLMTD

∆TLMTD

Cek Penentuan Tipe HEATE b. Penentuan Har Harga ga Ud Awal Untuk fluida panas adalah lig Ud = 40 - 75 Btu/ft 2.F.hr  diambil harga Ud = c. Pe Pene nent ntua uan n Lu Luas as Pe Perp rpin inda dah h  A = = = ESTIMASI HARGA :

Data - data : a. Fluida Panas (Dowtherm A) Suhu masuk (T1) Suhu keluar (T2) T AVG Laju Alir massa (W) Laju Alir molar (n)

2200 1150

INNER PIPE = =  = = =

 

b. Fluida dingin (Klorin dari C Condenser-03) ondenser-03) Suhu masuk (t1) Suhu keluar (t2) Suhu rata-rata (tavg) Tekanan Kapasitas panas (Cp) fluida dingin pd tavg Panas yang dibutuhkan (Q) Laju alir massa klorin

ANNULUS = = = = =  = =  =  = =

1. Menentukan Menentukan Tipe Heate Heater  r  Tipe heater yang dipilih : Double Pipe Heat Exchanger  Exchanger  Pertimbangannya : 1. Konstru Konstruksin ksinya ya seder sederhana hana Memp mpun unya yaii ar area ea ttra rans nsfe ferr ku kura ra 2. Me 2. Memilih Bahan Kontruksi Bahan untuk outer pipe : Stainless Steel SS 304  Alasan :

Bahan untuk inner pipe : Stainless Steel SS 304  Alasan :

1. 2. 3.

1. 2. 3.

3. Menentukan Menentukan Spes Spesifikasi ifikasi HE a. Penentuan ΔT LMTD Hot Fluid (F) 392.0000 363.0783 28.9217 Untuk aliran counter current ∆TLMTD

∆TLMTD

 

Cek Penentuan Tipe HEATE b. Penentuan Har Harga ga Ud Awal Untuk fluida panas adalah li  lig Ud = 40 - 75 Btu/ft 2.F.hr  diambil harga Ud = c. Pe Pene nent ntua uan n Lu Luas as Pe Perp rpin inda dah h  A = = = ESTIMASI HARGA :

2000

JADI , HARGA TOTAL :

4200

 

ERANCANGA ERANCANGAN N HE-01  

FD - 01  

ter 

140 oC 140 oC 140 oC 407.2783 kg/jam 22.6065 kmol/ kmol/jam jam

60.7166 oC 120 oC 90.3583 oC 3.0 atm 35.4661 J/mol J/mol.K .K 35.4661 kJ/kmol.K m.∫Cp.dT 873204.7136 87320 4.7136 kJ/ja kJ/jam m 827635.1237 82763 5.1237 Btu/jam 2769.05957576177 kg/jam

 

ng dari 200 ft2

(Coulson Vol. 6, page 640)

Bahan mengandung HCl yang korosif  Mudah dalam fabrikasi Paling umum digunakan

Bahan mengandung HCl yang korosif  Mudah dalam fabrikasi

413.15 K 413.15 K 413.15 K 897.8858 lb/jam

333.8666 K 393.1500 K 363.5083 K 303.9750 kPa 0.5025 kJ/kg.K

6104.6687 lb/jam

284 284 284

141.2899 248.0000 194.6450

 

Paling umum digunakan

Cold Fluid (F)

Diff.

(T1) Higher (t2)

248.0000

36.0000

Δt1

(T2) Lower (t1) Diff.

141.2899 106.7101

142.7101 -106.7101

Δt2

 =

Δt2

Δt2

Δt1

Ln

Δt1  =

142.7101 Ln

=  

142.7101 36.0000

36.0000

77.4779 oF

R  

t organics dan fluida dingin adalah light organics

75

(Tabel 8, Kern p. 840) Btu/ft2.F.hr   

n Panas Awal Q / ( Ud * ΔT LMTD ) 827635.1237 75 ft2 142.4294 dolar  dolar

*

77.4779 Peter Timmerhaus Peter Timmerhaus p. 694

200 oC 183.9324 oC 191.9662 oC 26426.2326 kg/jam 159.1942 159.19 42 kmol/ kmol/jam jam

473.1500 K 457.0824 K 465.1162 K 58259.2723 lb/jam

392.0000 363.0783 377.5392

 

120 oC 300 oC 180.3459 oC 3.0 atm 35.4661 J/mol J/mol.K .K 35.4661 kJ/kmol.K

393.1500 K 573.1500 K 453.4959 K 303.9750 kPa 0.5025 kJ/kg.K

m.∫Cp.dT 871490.7716 87149 0.7716 kJ/ja kJ/jam m 826010.6265 82601 0.6265 Btu/jam 7276.03681081793 kg/jam

 

248.0000 572.0000 356.6226

16040.7508 lb/jam

ng dari 200 ft2

(Coulson Vol. 6, page 640)

Stainless Steel SS 304 Bahan mengandung Bahan mengandung HCl yang korosif  Mudah dalam fabrika fabrika Mudah dalam fabrikasi fabrikasi Palingg umum diguna Palin Palin Palingg umum digun digunakan akan

Bahan mengandung HCl yang korosif  Mudah dalam fabrikasi Paling umum digunakan

Cold Fluid (F)

Diff.

(T1) Higher (t2)

572.0000

180.0000

Δt1

(T2) Lower (t1) Diff.

248.0000 324.0000

115.0783 -295.0783

Δt2

 =

Δt2

Δt2

Δt1

Ln

Δt1  =

115.0783 Ln

115.0783

180.0000

 

180.0000 =  

145.1270 oF

R  

t organics dan fluida dingin adalah light organics

(Tabel 8, Kern p. 840) 75 Btu/ft2.F.hr  n Panas Awal Q / ( Ud * ΔT LMTD ) 826010.6265 *

75 75.8885 ft2 dolar  dolar 

Peter Timmerhaus

145.1270

 

F o F o

o

F

F o F o F o

 

284.0000

248.0000

o o o

F F F

 

F o F o F o

392.0000

572.0000

 

284.0000

141.2899

 

363.0783

 

248.0000

 

Kode : HEKode HE-01 01 Fung Fu ngsi si : Me Mema mana nask skan an Ga Gass H Has asilil At Atas as FD - 0011 yan yangg tel telah ah digu diguna naka kann uunt ntuk uk me mend ndin in Tujuann : 1. Menentu Tujua Menentukan kan tipe heater  2. Memilih bahan konstruksi 3. Menentukan spesifikasi heater 

Data - data : a. Fluida Panas (Dowtherm A) Suhu masuk (T1) Suhu keluar (T2) T AVG Laju Alir massa (W) Laju Alir molar (n) b. Fluida dingin (Klorin dari C Condenser-03) ondenser-03) Suhu masuk (t1) Suhu keluar (t2) Suhu rata-rata (tavg) Tekanan Kapasitas panas (Cp) fluida dingin pd tavg Panas yang dibutuhkan (Q)

Laju alir massa klorin

INNER PIPE = =  = = = ANNULUS = = = = =  = =  =  = =

1. Menentukan Menentukan Tipe Heat Heater  er  Tipe heater yang dipilih dipilih : Double Pipe Heat Exch Pertimbangannya : 1. Konstr Konstruksin uksinya ya sederha Memp mpun unya yaii ar area ea ttra rans nsff 2. Me 2. Memilih Bahan Kontruksi Bahan untuk outer pipe pipe : Stainless Steel SS 304  Alasan : 1. 2. 3.

Bahan untuk inner pipe : Stainless Steel SS 304  Alasan : 1.

 

2. 3.

3. Menentukan Menentukan Spesi Spesifikasi fikasi HE a. Penentuan ΔT LMTD Hot Fluid (F) 392.0000 363.0783 28.9217 Untuk aliran counter cu ∆TLMTD

∆TLMTD

Cek Penentuan Tipe b. Penentuan Harga Ud Untuk fluida panas adal   Ud = 40 - 75 Btu/ft2.F. diambil harga Ud = c. Pe Penentuan Luas Perpi  A = = =

d. Memilih Sp Spesifikas esifikasii T Tabel 6.1, Kern p. 103 : 103 : 11, Ke Kerr Dari data Tabe Tabell 11, **

 

( Annulus, Fluida Dingin, K a. Menghitun Menghitung g Flow Area D2 = D1 =  Aa = = Equivalen diam, De = =

4.026 3.068 π*(D22-D12)/4 0.0371 (D22-D12)/D1 0.1846

b. Meng Menghitun hitung g Mass Velocity Ga = = =

W / Aa 16040.7508 0.0371 432753.5191

tavg = μ= = De = Rea = =

453.4959 0.0200 0.0484 0.1846 De * Ga / µ 1651679.2113

L/D = =  jH =

12 65.0072 2400

Cp = k=

0.1212 0.0082

ho =

90.1279

c. Mencari Mencari Bilangan Reyno Reynold ld

d.

e. Mencari Mencari ho

 

g. Mencari clean overall corfficient (Uc) Uc

h. Mencari design overall corfficient (U (Ud) d) 1 Ud

=  =

 = = Ud

= =

Q

=

 A

=

i. Mencari Mencari jumlah hair hairpin pin

= L

=

Dari Branan p.44 Double p.44 Double pipe biasanya mempunyai panjang ukuran 6, 8,  Akan dipakai pipe dgn panjang = 12 Sehingga dipakai koneksi = 4  j. Koreksi harga Ud dan Rd Panjang total dibutuhkan sebenarnya (L') Luas area dibutuhkan sebenarnya (A') Ud'

= = = = =

Rd' = (Uc - Ud')/(U Ud')/(Uc*Ud c*Ud')') = 0.0040

P ( Annulus, Fluida 1. Mencari Mencari faktor fr friksi iksi (f) Diameter equivalen (De') =

(D2 - D1)

 

De' =

0.0798

Rea' = De' * Ga / µ = 714315.1706 f=

0.0035

=

0.0044

ρcamp =

355.1629

2. Mencari Mencari ∆ ∆Pa Pa ∆Pa = (ΔFa+ (ΔFa+Ft)*ρ/1 Ft)*ρ/144 44 ΔFa = 4 .f .Ga2 . L' / (2.g .ρ 2. Ga = Δfa = Ft = V= g= maka : Ft = ∆Pa =

432753.5191 0.0012 2 3(V /2g') G/(3600*ρ) 0.3385 32.2 0.0053 0.0161

 

 

Kode : Fungsi : Tipe : Spesifikasi : > > > > > >

>

 

PERANCANGAN HE-01

 

ginkan fluida pada CD-01, CD-02, dan CD-03

200.0000 oC 183.9324 oC 191.9662 oC 26426 kg/jam 159.1942 159.19 42 kmol/j kmol/jam am

465.1162 K 58259.2723 lb/jam

60.6918 oC 300.0000 oC 180.3459 oC 3.0000 atm 35.46611 J/mol. 35.466 J/mol.K K 35.4661 kJ/kmol.K

333.8418 K 573.1500 K 453.4959 K 303.9750 kPa

m.∫Cp.dT 873204.7136 873204 .7136 kJ/ja kJ/jam m 827635.1237 827635 .1237 Btu/jam 7276.0368 kg/jam

     

473.1500 K 457.0824 K

0.5025 kJ/kg.K

16040.7508 lb/jam

anger  a r kurang dari 200 ft2

Bahan mengandung HCl yang korosif  Mudah dalam fabrikasi Paling umum digunakan

Bahan mengandung HCl yang korosif 

(Coulson Vol. 6, page 640)

 

Mudah dalam fabrikasi Paling umum digunakan

 

Cold Fluid (F)

Diff.

(T1) Higher (t2) (T2) Lower (t1) Diff.

572.0000 141.2452 430.7548

180.0000 221.8331 -401.8331

Δt1 Δt2

 =

Δt2

Δt2

Δt1

rent Ln

Δt1

 

 =

221.8331 Ln

=

200.1886 oF

221.8331 180.0000

180.0000

EATER    

wal ah light organics dan fluida dingin adalah light organics (Tabel 8, Kern p. 840) r  60 Btu/ft2.F.hr 

 

 

ndahan Panas Awal Q / ( Ud * ΔT LMTD ) 827635.1237 *

60

200.1886

68.9046 ft2

     

be Standard ukuran double pipe HE n p. 844 Pipa luar  IPS OD SN ID ( D2 ) flow area/pipe

= = = = =

4 4.5 in 40 4.026 in 12.7 in2

 

External surface

=

1.178 ft2/ft

  lorin ) → 7282.3047 kg/jam *Laju alir yang be a. in in

= =

0.3355 ft 0.2557 ft (Kern, p. 111)

ft2 ft b. (Pers. 7.2, Kern p. 138) lb/jam ft2 lb / ft2.jam c. K cp lb/ ft . hr  ft

ft

/

0.1846 ft

d.

(Fig.24, Kern p. 834) e. Btu/lb.F Btu/ft.F

Btu/hr.ft 2 F

f.

 

(Pers. 6.7, Kern p.

( hio * ho ) / ( hio + ho ) 57.8254 Btu/hr.ft 2 F

1 Uc 1 57.8254

(Kern, p. 114)

+

Rd

+

0.0030

0.0203 49.2770 Btu/hr.ft 2 F

Ud*A*∆t Q Ud*∆t

 

827635.1237

= 83.8988 ft

49.2770 Btu/hr.ft 2 F

2

 A = external surface 12, 16, 20, 24 ft ft, sehingga dibutuhkan pipe sebanyak = hairpin

91.49 ft 8 buah

96ft L' * Ao 88.032 ft2 Q  A' * ∆TLMTD

=

827635.1237 88.0320 ft2 

46.9633 Btu/hr.ft 2 F

Rd OK

 

RESSURE DROP ingin, Klorin ) → 7282.3047 kg/jam

(Pers. 6.4, Kern, p. 105)

x

 

ft

 +

0.264 (Rea')0,42

(Pers. 3.47b, Kern p. 53)

lbm/ft3

 

e') lb/ft2.j ft

ft/s ft/s2 

=

417312000 417312 000 ft/jam

ft psi KESIMP ( Annulus, Fluida Dingin, K Klorin lorin ) → 7282.3047 kg/jam  h out Btu/hr 

90.1279 Uc Ud Rd perancangan Rd dibutuhkan 0.0161 0.01 61 psi 2psi Hairpin Panjang (L) Jumlah Hairpin

= = = = ΔP

perhi ΔP diiji

= =

 

Resume HE-01 Memanaskan Gas Hasil Atas FD - 01 yang telah digunakan untuk mendinginkan fluida pada CD-01, Double Pipe Heat Exchanger  Panas yang dibutuhkan

=

Luas Tr. Panas Panjang Hairpin Jumlah Hairpin Outer pipe

= = = =

827635.1237 Btu/jam 88.03 ft2 12 ft 4 x 3 in hairpin SN 40 4

 * Fluida  * Tekanan  * Suhu  * Kapasitas  * Material

= = = = =

Fluida Dingin, Klo 44.1 60.6918 16040.7508 Stainless Steel S

 * Fluida * Tekanan  * Suhu  * Kapasitas  * Material

= = = = =

Fluida Panas, Do 44.1 200.0000 58259 Stainless Steel S

inner pipe

 

392.0000 oF 363.0783 oF 377.5392 oF

141.2452 oF 572.0000 oF 356.6226 oF

 

392.0000 363.0783

572.0000 141.2452

**

Pipa dalam IPS OD SN ID ( D1 ) flow area/pipe

= = = = =

 

External surface (Ao)

 

=

  (Inner Pipe, Fluida Panas, Dowtherm A) → 26423,5866 kg/jam ar ditempatkan di inner pipe (Kern, p. 113) Menghitung Flow Area D= 3.068 in = 0.256 ft  Ap = (π*D2)/4 = 3.14 * 0.256 4 = 0.0513 ft2 Menghitung Mass Velocity Gp = w / Ap = 58259.2723 lb/jam 0.0513 ft2 = 1135395.5317 lb / ft2.jam Mencari Bilangan Reynold μ= 0.4149 cp = 1.0037 lb/ ft . hr    ID = Ret = =

3.068 D * Gt / µ 289202.0343

L/D = =  jh =

12 46.9361 600

in

=

ft

/

0.2557

0.2557 (Fig.24, Kern p. 834)

Mencari hi (Pers. 6.15a, Kern p. 1 Cp = k= μ= (Cp*μ / k)1/3 = (μ / μ w)-0,14 = maka, hi = Mencari hio hio = =

0.4912 Btu/lb.oF 0.0642 Btu / hr .ft.F 1.0037 lb/ ft . hr   1.9727 0.8682 161.3395 Btu/hr.ft 2 F hi*ID/OD 161.3395

(Pers. 6.5, Kern p. 111

 

 

(Kern , Tabel 12) Rd untuk di tube Rd untuk di shell Diambil Rd

112)

= = =

Btu/hr  200.1886 °F

x

Btu/hr  200.1886 °F

PRESSURE DROP   (Inner Pipe, Fluida Panas, Dowtherm A) → 26 1.

Mencari faktor friksi (f) untuk Ret =

D * Gt / µ

=

 

f=

0.0035

=

0.0048

ρ= 2.

 +

672.5000 lbm/ft3

Mencari ∆Pp ∆Pp = ∆Fp.ρ/1 ∆Fp.ρ/144 44 ∆Fp = 4.f.Gp2.L'/(2.g'.ρ 2.D) = 0.0008 ft ∆Pp =

0.0036 psi

ULAN   (Inner Pipe, Fluida Panas, Dowtherm A) → 26 26423,5866 423,5866 kg/ja  

ide .ft2F

161.3395 57.8254 Btu/hr.ft 2 F 46.9633 Btu/hr.ft 2 F 0.0040 hr.ft2.F/BTU 0.0020 hr.ft2.F/BTU

   

ungan nkan

0.0036 psi 0.0036 10psi 12ft 4

 

 

CD-02, dan CD-03

 

   

 

 =

873204.7136 kJ/jam

 =  =

15.4650 m2 1.8288 m

in psi o C lbm./jam 304

= ----=

therm A psi o C lbm./jam 304

= ----=

3 atm 333.8418 oC 7276.0368 kg/jam

3 at a tm 473.1500 oC 26426 kg/jam

 

3 3.5 in 40 3.068 in 7.38 in2

2 2.38 40 2.067 3.35

 

0.917 ft2/ft

^2

ft

ft

  11)

 

)

0.622

 

0.0020 0.0010 0.0030

 

423,5866 kg/jam

289202.0343

 

0.264 (D.G/μ)0,42

 

(Pers. 3.47b, Kern p. 53)

 

DATA SIFAT FISIS GAS Kapasitas panas (Cp) Cp = A + BT + CT2 + DT3 + ET4 Cp = J/m J/mol. ol.K K T=K Komponen A HCl Cl2

B 29.224 27.213

C -0.00126 0.030426

1.12100E-06 -3.33500E-05

-9.118

0.555

C -1.11000E-04

-3.571

0.487

-8.53000E-05

0.00119

B 4.4775E-05

C 2.09970E-10

-0.00194

3.83E-05

-6.35230E-09

Viskositas Gas (μ) μ = A + BT + CT2 m =cP T =K Komponen

A

HCl Cl2 Konduktivitas Panas Gas (k) k = A + BT + CT2 Komponen HCl Cl2

B

A

Tekanan uap murni (Po) Data tekanan uap (mmHg) ln Po = A - B/( T + C ) P = mm mmHg Hg T =K Komponen

A

HCl Cl2

B 16.504 15.961

Berat Molekul (BM) Data berat molekul (kg/kmol) Komponen HCl Cl2

1714.25 1980

BM

PANAS YANG DIBUTUHKAN FLUIDA DINGIN (HCl + Cl 2) Q = m.∫Cp dT

C

36.4610 70.9060

Sumber : Yaws

-14.45 -27.01

 

60.6918 °C 300.0000 °C 180.3459 °C

t1 = t2 = tavg = Komponen

333.8418 573.1500 453.4959

A

B

HCl Cl2 Beban kerja HE = >> BM CAMPURAN Komponen HCl Cl2

29.224

-0.00126

C 1.1210E-06

27.213

0.030426

-3.3350E-05

873204.7136 kkJJ/jam

BM

yi

BM*yi

36.4610

0.0096

0.3511

70.9060

0.9904

70.2232 70.5743

MENC ME NCAR ARII SU SUHU HU KE KELU LUAR AR HE-0 HE-011 FL FLUI UIDA DA PANA PANAS S : DOWT DOWTH H 210803..09030204 °°C C 191.9662 °C

T T12 = = Tavg = Suhu (°C) 190 191.9662 195

Q m

Cp (kJ/kg.K) 2.051 2.0565 2.065 0.4912 = =

447537..10580204 465.1162 Hvap (kJ/kg) 326.7 325.8742 324.6 78.5618 Btu/lb m.cP.dT

ρ (kg/m3) 916.4 914.5911 911.8 57.0961 lb/ft3 Q

Cp

x 873204.7136 2.0565 x 26426.2326 kg/jam 26423.5866 kg/jam 58253.9675 lb/jam

= = = = AIR Tavg = VISKOSITAS Komponen H2O

465.1162 K

A

B -10.2158

C 1792.5

0.01773

 

DENSITAS Komponen H2O

A

B

Tc

0.3471

0.274

647.15

FLUIDA DINGIN 60.6918 °C 300.0000 °C 180.3459 °C

t1 = t2 = tavg =

333.8418 573.1500 453.4959

VISKOSITAS Komponen

A

HCl Cl2

B

C

-9.118

0.555

-0.000111

-3.571

0.487

-8.53E-05

0.00119

B 4.4775E-05

C 2.0997E-10

-0.00194

3.83E-05

-6.3523E-09

KONDUKTIVITAS PANAS Komponen

A

HCl Cl2

DENSITAS

HCl Cl2

Komponen

P

3

BM

3

36.4610

R

70.9060

0.08206 0.08206

AIR tavg

453.4959 K VISKOSITAS Komponen H2O

A

B

C

-10.2158

1792.5

0.01773

 

DENSITAS Komponen H2O

A

B

Tc

0.3471

0.274

647.15

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------PANAS YANG DIBUTUHKAN FLUIDA DINGIN (HCl + Cl 2) Q = m.∫Cp dT 120.0000 °C 300.0000 °C 210.0000 °C

t1 = t2 = tavg = Komponen

A

393.1500 573.1500 483.1500 B

C

HCl

29.224

-0.00126

1.121E-06

Cl2

27.213

0.030426

-3.335E-05

Beban kerja HE = >> BM CAMPURAN Komponen HCl Cl2

871490.7716 kkJJ/jam

BM

yi

BM*yi

36.4610

0.0096

0.3511

70.9060

0.9904

70.2232 70.5743

 

D 4.96760E-09 1.59610E-08

E -2.49630E-12 -2.70210E-12

 

K K K

 

D 4.9676E-09

E ∫Cp.dT (J/mol) -2.4963E-12 7003.0344

1.5961E-08

-2.7021E-12

8484.7023

m (mol/jam) 992.7327

Q (J/jam) 6952141.5063

102095.8119 103088.5446

866252572.1205 873204713.6268

ERM A K K K

339623..00070803 °°F F 377.5392 °F Suhu (°F)

μ (cP)

k (BTU/hr.ft.F) 0.43 0.0646 0.4149 0.0642 0.41 0.0641 0.9918

370 377.5392 380 lb/ft.hr 

dT 16.0676

D -1.2631E-05

log μ

μ -0.8479

0.1419 cP 0.3433 lb/ft.hr 

 

n

 

0.28571

ρ

0.3852 gr/ml 385.1593 kg/m3 24.0439 lb/ft3

K K K

μ 219.7441 199.7388

μ * xi 2.1161 197.8154 199.931 199 .93155 mP 0.0200 0.02 00 cP

k

ρ

k * xi 0.0215

0.0002

0.0141

0.0140 0.0142 0.01 42 W/m W/m.K .K 0.0082 BTU/l BTU/lb.F b.F

2.9393 5.7161

ρ * xi

0.0283

5.6610 5.6894 5.68 94 gr/m gr/mll 5689.3539 5689.35 39 kg/m3 355.16299 lb/ft3 355.162

D

log μ

μ

-1.2631E-05

-0.8204

0.1512 0.3658

cP lb/ft.hr  

 

n 0.28571

 

ρ

0.8685 868.4932 54.2164

gr/ml kg/m3 lb/ft3

-----------------------------------------------------------------------------------------

K K K D 4.9676E-09

E ∫Cp.dT (J/mol) -2.4963E-12 5276.5456

1.5961E-08

-2.7021E-12

8484.7023

m (mol/jam) 992.7327

Q (J/jam) 5238199.4961

102095.8119 103088.5446

866252572.1205 871490771.6166

 

Cp pd tavg Cp (J/mol.K) 29.2409 35.5267

xi 0.0096 0.9904 1.0000

Cp*xi 0.2816 35.1846 35.4661 kkJJ/kmol.K 0.5025 kJ/kg. kJ/kg.K K 0.1212 BTU/l BTU/lb.F b.F

 

Cp pd tavg Cp (J/mol.K) 29.2409 35.5267

xi 0.0096 0.9904 1.0000

Cp*xi 0.2816 35.1846 35.4661 kkJJ/kmol.K 0.5025 kJ/kg. kJ/kg.K K 0.1212 BTU/l BTU/lb.F b.F