Heater 5.docx
This document was uploaded by user and they confirmed that they have the permission to share it. If you are author or own the copyright of this book, please report to us by using this DMCA report form. Report DMCA
Overview
Download & View Heater 5.docx as PDF for free.
More details
- Words: 2,911
- Pages: 19
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
Nama Alat
LEMBAR SPESIFIKASI Heater 5 Kode Alat
Fungsi Jenis
E-304
Menaikkan suhu umpan Menara Destilasi I Shell and Tube Exchanger Kondisi Operasi
Fluida
Natural Gas
Steam
Laju alir (lb/hr) Temperatur masuk (°C) Temperatur keluar (°C) Temperatur rata-rata (°C) LMTD (°F) Beban panas (Q) (Btu/hr) Pressure Drop (psi) Pressure Drop nozzle (psi) Pressure drop total (psi)
62098,22 299,68 300 163,34
27317,84 750 75 412,5
162,23 16490410,45 0,10804
0,08395 0,000238 0,192227
Material and Design
OD (in) ID (in) Pitch Baffle space Length (ft)
Shell : Natural Gas
Tube : Steam
1 27
1 0,834 1,25 5,175 20
Clean overall coefficient/Uc (Btu/h.ft2.°F)
10,37420745
Design overall coefficient/Ud (Btu/h.ft2.°F)
30
Dirt factor/Rd (hr ft2°F/Btu) Luas Permukaan (A) (ft2)
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
0,006597122 416,0817418
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
Gambar Alat
Shell and Tube Exchangers
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
Nama Alat Fungsi
Heater 6 Menaikkan suhu umpan Menara Destilasi I
Kode Alat E-304
Steam T = 75°C
Natural gas T = 19,0321984°C
Natural gas T = 67,46427395°C
Steam T = 750°C
a) Energy Balance Q heater = Q steam = 3451261,388 kj/jam = 3271164,215 Btu/h 𝑄 = 𝑚 . 𝐶𝑝 . ∆𝑇 𝑚=
𝑄 𝐶𝑝 . ∆𝑇
𝑚=
3451261,388 kj/jam 25273,62
Maka, Laju alir steam = 2458,005402 kg/jam = 5418,975244 lb/hr
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
b) LMTD
Hot Fluid
Cold Fluid
Diff
T1 (°F)
1381,73
t1 (°F)
65,98796
Δt2
1228,564
T2 (°F)
166,73
t2 (°F)
153,1657
Δt1
100,742
T1-T2 (°F)
1215
t2-t1 (°F)
87,1777
Δt2 – Δt1
1127,822
ΔTln(cf) (°F)
∆Tln(cf) =
450,9416174 (𝑇𝑎 − 𝑡𝑏 ) − (𝑇𝑏 − 𝑡𝑎 ) 1228,564℉ − 100,742℉ = 𝑙𝑛(𝑇𝑎 − 𝑡𝑏 ) − (𝑇𝑏 − 𝑡𝑎 ) ln(1228,564℉⁄100,742℉)
∆Tln(cf) = 𝟒𝟓𝟎, 𝟗𝟒𝟏𝟔𝟏𝟕𝟒℉ = 𝟐𝟑𝟐, 𝟕𝟒𝟓𝟑𝟒𝟑℃
c) LMTD Correction Factor R= P=
(𝑇𝑎 −𝑇𝑏 ) (𝑡𝑏 −𝑡𝑎 )
=
(𝑡𝑏 )−(𝑡𝑎 ) (𝑇𝑎 −𝑡𝑎 )
65,98796℉−153,1657℉ 166,73℉−1381,73℉
= 𝟎, 𝟏𝟕𝟓𝟏𝟐
166,73℉−1381,73℉
= 65,98796℉−1381,73℉ = 𝟎, 𝟗𝟕𝟐𝟔𝟔
Sehingga, F = 0,55 (Appendix Kern)
d) Estimate UD Dari Tabel 3.5 (Kern) pada peralatan Heat Exchanger, dengan menggunakan cold fluid berupanatural gas dan hot fluid berupa steam maka diambil rentang UD adalah sebesar 5-50. Perancangan ini menggunakan UD sebesar 30 Btu/h. ft2. oF
e) Calculate heat transfer area and number of tubes A = 𝑛𝑡 =
Q 3271164,215 btu/h = = 𝟒𝟑𝟗, 𝟔𝟒𝟎𝟖𝟗𝟓𝟗 𝐟𝐭 𝟐 UD. ∆t 30 btu/h ft 2 ℉
A 439,6408959 ft 2 = = 62,228 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑠 ≅ 𝟔𝟐 𝒕𝒖𝒃𝒆𝒔 π𝐷0 L π . 0,0833 ft . 27 ft
Dari Tabel C.5 dengan Tema P or S dan np = 4, maka : Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
f)
IDshell
= 15,25 in.
Nt
= 62 tubes (mendekati 267 tubes)
Number of tube passes 𝑅𝑒 = 𝑅𝑒 =
4 𝑚̇(𝑛𝑝 ⁄𝑛𝑡 ) 𝜋 𝐷𝑖 𝜇 ̇ 4 . 2458,005402 lb/hr (4⁄62) π 0,05167 ft . 1,009769845 lb/ft h
𝑹𝒆 = 𝟐𝟎𝟔𝟓𝟎, 𝟕𝟎𝟒𝟒𝟖 Dari Tabel B.1, diasumsikanfor water servicepada tubing selection, hal. 158 (Serth dan Lestina, 2014) : ODtubes
= 0,75 in
= 0,0625 ft
IDtubes
= 0,834 in
= 0,0694999 ft
BWG
= 14
Np
=6
Maka, kecepatan volume gas: (Hal 190, Serth dan Lestina, 2014) 𝑉𝑚𝑎𝑥 =
1800 (𝑃𝑀)0,5
𝑉𝑚𝑎𝑥 =
1800 (2. 430)0,5
𝑉𝑚𝑎𝑥 = 16,12 ft/s Dari Vmax, diasumsukan tube material adalan plain carbon steel, sehingga kecepatan volume gas menjadi: 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 0,6 x 16,12 ft/s 𝑽𝒎𝒂𝒙 = 𝟗, 𝟔𝟕 𝐟𝐭/𝐬 g) Determine shell size and actual tube count Dari Tabel C.5 untuk ukuran tube 1 in. tubes on 1.25-in square pitch dengan jumlah tube passes yaitu 4 pada P atau S, jumlah tubes yang mendekati
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
267 tubes yaitu 270 tubes dengan ID shell yaitu 27-in. Sehingga, jumlah tubes yaitu 270 tubes dengan ID shell yaitu 27-in.
h) Calculate the required overall coefficient 𝑞 𝑈𝑟𝑒𝑞 = 𝑛𝑡 𝜋𝐷𝑜 𝐿𝐹(∆𝑇𝑙𝑛 )𝑐𝑓 𝑈𝑟𝑒𝑞 =
16490410,45 𝑏𝑡𝑢/ℎ 270 𝜋 0,0625 𝑓𝑡 . 28 𝑓𝑡 . 0,65 324,014 ℉
𝑼𝒓𝒆𝒒 = 𝟓𝟐, 𝟕𝟕𝟓 𝑩𝒕𝒖/𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉
i) Calculate hi 𝐶𝑝 . 𝜇 𝑘 874,46 𝑏𝑡𝑢/𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙 .0,4195 𝑙𝑏/𝑓𝑡. ℎ 𝑃𝑟 = 1,138 𝑏𝑡𝑢/ℎ 𝑓𝑡℉ 𝑃𝑟 =
ℎ𝑖 = (𝑘 ⁄𝐷𝑖 ) 𝑥 0,023 𝑥 𝑅𝑒 0,8 𝑥 𝑃𝑟 1⁄3 (𝜇 ⁄𝜇𝑤 )0,14 ℎ𝑖 = (1,138
𝑏𝑡𝑢 𝑓𝑡℉⁄0,0517 𝑓𝑡) 𝑥 0,023 𝑥 23785,8140,8 ℎ
𝑥 322,4751⁄3 𝑥 1 𝒉𝒊 = 566,54 j) Calculate ho 𝐵 = 0,3 𝑥 𝑑𝑠 𝐵 = 0,3 𝑥 27 𝑖𝑛 𝑩 = 𝟖, 𝟏 𝒊𝒏 = 𝟗𝟕, 𝟐 𝒇𝒕
𝑎𝑠 =
𝑑𝑠 𝐶 ′ 𝐵 144𝑃𝑇
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
𝑎𝑠 =
27 𝑖𝑛 𝑥 0,25 𝑥 8,1 𝑖𝑛 144 𝑥 1,25 𝑖𝑛
𝒂𝒔 = 𝟎, 𝟑𝟎𝟑𝟕𝟓 𝒇𝒕𝟐 𝐺 = 𝑚̇⁄𝑎𝑠 𝐺=
27317,83553 𝑙𝑏/ℎ𝑟 0,30375 𝑓𝑡 2
𝑮 = 𝟖𝟗𝟗𝟑𝟓, 𝟐𝟔𝟏 𝒍𝒃/𝒉𝒇𝒕𝟐
De = (0,99/12) = 0,0825 ft 𝑅𝑒 =
𝐷𝑒 𝐺 𝜇
0,0825 𝑓𝑡 𝑥 89935,261 𝑙𝑏/ℎ𝑓𝑡 2 𝑅𝑒 = 0,4136 𝑙𝑏/ℎ 𝑓𝑡 𝑹𝒆 = 𝟏𝟕𝟗𝟒𝟏, 𝟓𝟐𝟔
Calculate the Colburn factor, JH 𝑗𝐻 = 0,5 (1 + 𝐵⁄𝑑𝑠 )(0,08 𝑅𝑒 0,6821 + 0,7 𝑅𝑒 0,1772 ) 𝑗𝐻 = 0,5 (1 + 0,3) (0,08 𝑥 10941,5260,6821 + 0,7 . 17941,5260,1772 ) 𝒋𝑯 = 𝟒𝟒, 𝟎𝟒 ℎ𝑜 = 𝑗𝐻 (𝑘⁄𝐷𝑒 )𝑃𝑟 1⁄3 (𝜇 ⁄𝜇𝑤 )0,14 ℎ𝑜 = 44,04 (1,138⁄0,0825)322,4751⁄3 (1)0,14 𝒉𝒐 = 𝟔𝟕𝟓, 𝟒𝟐
k) TentukanClean Overall Coefficient 𝐷𝑖 𝐷𝑜 ln(𝐷𝑜 ⁄𝐷𝑖 ) 1 𝑈𝐶 = ⌈ + + ⌉ ℎ𝑖 𝐷𝑖 2𝑘𝑡𝑢𝑏𝑒 ℎ𝑜
−1
−1
0,75 0,75 ln(0,75⁄0,62) 1 𝑈𝐶 = ⌈ + + ⌉ 566,54 𝑥 0,62 2 𝑥 26 675,42 Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
𝑼𝑪 = 𝟔𝟕, 𝟎𝟑𝟓 𝑩𝒕𝒖/𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉ KarenaUc>Ureqmakadesaindapatdilanjutkan.
l) TentukanFouling factor Nilaifouling
factordapatdilihatpadaTabel
3.3
dimananilaifouling
factoruntuk steam adalah0-0,0005 h ft2oF/Btu sedangkannatural gasadalah 0,001 h ft2oF/Btu, maka diambil nilai fouling factoruntuk steam yaitu 0,003 h ft2oF/Btu dannatural gasyaitu 0,001 h ft2oF/Btu. 𝑅𝐷 =
𝑅𝐷𝑖 𝐷𝑜 + 𝑅𝐷𝑜 𝐷𝑖
𝑅𝐷 =
0,001 . 0,75 + 0,005 0,62
𝑹𝑫 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟔𝟐𝟏 𝑩𝒕𝒖/𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉ m) HitungDesign Overall Coefficient 𝑈𝐷 = (1⁄67,035 + 0,00621 )−1 𝑼𝑫 = 𝟒𝟕, 𝟑𝟑𝟐 𝑩𝒕𝒖⁄𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉ n) HitungOver surface danOver design 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 = 𝑈𝑐 ⁄𝑈𝑟𝑒𝑞 − 1 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 = 87,03499⁄52,7744 − 1 𝒐𝒗𝒆𝒓 𝒔𝒖𝒓𝒇𝒂𝒄𝒆 = 𝟓𝟔, 𝟕𝟏𝟕 % 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛 = 𝑈𝐷 ⁄𝑈𝑟𝑒𝑞 − 1 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛 = 47,332⁄52,78 − 1 𝒐𝒗𝒆𝒓 𝒅𝒆𝒔𝒊𝒈𝒏 = 𝟏𝟎, 𝟔𝟓𝟔 %
o) Hitungpressure drop pada tube f = 0,4137 𝑅𝑒 −0,2585 f = 0,4137 17941,52632−0,2585 Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
𝐟 = 𝟎, 𝟑𝟐𝟖𝟗
G= G=
𝑚̇(𝑛𝑝 ⁄𝑛𝑡 ) 𝜋 𝐷𝑖 2 ⁄4 27317,83553 (4⁄270) 𝜋 0,622 ⁄4
𝐆 = 𝟐𝟏𝟐𝟑𝟒𝟏, 𝟏𝟖𝟕𝟓 𝐥𝐛𝐦/𝐡 𝐟𝐭 𝟐
Friction loss, ∆𝑃𝑓 =
𝑓 𝑛𝑝 𝐿 𝐺 2 7,5 × 1012 𝐷𝑖 𝑠∅
0,03289 . 4 . 28 . 212341,18752 ∆𝑃𝑓 = 7,5 × 1012 . 0,62 . 0,4567 . 1 ∆𝑷𝒇 = 𝟎, 𝟎𝟒𝟐𝟎𝟐 𝒑𝒔𝒊 Karenaaliran tube turbulen maka𝛼𝑟 = (2𝑛𝑝 − 1,5) ∆𝑃𝑟 = 1,334 × 10−13 (2𝑛𝑝 − 1,5) 𝐺 2 ⁄𝑠 ∆𝑃𝑟 = 1,334 × 10−13 (2 . 4 − 1,5) 212341,18752 ⁄0,4657 ∆𝑷𝒓 = 𝟎, 𝟎𝟖𝟑𝟒 𝒑𝒔𝒊 p) Hitung pressure drop pada shell 𝑓1 = (0,0076 + 0,000166 𝑑𝑠 )𝑅𝑒 −0,125 𝑓1 = (0,0076 + 0,000166 . 27 𝑖𝑛) 17941,526−0,125 𝒇𝟏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟓𝟓𝟐 𝑓2 = (0,0016 + 0,000166 𝑑𝑠 )𝑅𝑒 −0,125 𝑓2 = (0,0016 + 0,000166 . 27 𝑖𝑛)17941,526−0,125 𝒇𝟐 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟔𝟖𝟎𝟐
𝑓 = 144{𝑓1 − 1,25(1 − 𝐵⁄𝑑𝑠)(𝑓1 − 𝑓2 )} Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
𝑓 = 144{0,003552 − 1,25(1 − 0,3)(0,003552 − 0,0006802)} 𝒇 = 𝟎, 𝟏𝟒𝟗𝟔𝟒
∆𝑃𝑓 =
𝑓𝐺 2 𝑛𝑠 (𝑛𝑏 + 1) 7,5 × 1012 𝐷𝑖 𝑠∅
0,14964 212341,18752 1 (3,457) ∆𝑃𝑓 = 7,5 × 1012 0,62 0,785 1 ∆𝑷𝒇 = 𝟎, 𝟏𝟎𝟖𝟎𝟒 𝒑𝒔𝒊
q) Nozzle Diameter nozzle diambil dari Tabel 5.3 (Serth dan Lestina, 2014), dengan id shell = 27-in, berada pada rentang 23-29-in, maka diameter nozzle yaitu 8-in. 4 𝑚̇ 𝑅𝑒𝑛 = 𝜋 𝐷𝑛 𝜇 𝑅𝑒𝑛 =
4 . 27317,83553 𝜋 8 . 0,41355
𝑹𝒆𝒏 = 𝟏𝟎𝟓𝟏𝟖, 𝟕𝟎𝟎𝟑
𝐺𝑛 = 𝐺𝑛 =
𝑚̇ (𝜋 𝐷𝑛 2 )/4 27317,83553 (𝜋 82 )/4 𝑮𝒏 = 𝟐𝟑𝟓𝟒𝟓, 𝟗𝟖𝟒𝟏𝟕 𝒍𝒃𝒎/𝒉𝒇𝒕𝟐
∆𝑃𝑛 = 2,0 𝑥 10−13 𝑁𝑠 𝐺𝑛2 / 𝑠 ∆𝑃𝑛 = 2,0 𝑥 10−13 1 23545,984172 / 0,4657 ∆𝑷𝒏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟐𝟑𝟖𝟏 𝒑𝒔𝒊 Maka, ∆𝑃𝑜 = 0,0834 𝑝𝑠𝑖 + 0,10804 𝑝𝑠𝑖 + 0,0002381 𝑝𝑠𝑖 ∆𝑷𝒐 = 𝟎, 𝟏𝟗𝟐𝟐𝟑 𝒑𝒔𝒊
Perhitungan Kedua menggunakan UD Aktual Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
𝑼𝑫 (𝒂𝒌𝒕𝒖𝒂𝒍) = 𝟒𝟕, 𝟑𝟑𝟐 𝑩𝒕𝒖⁄𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉
a. Calculate heat transfer area and number of tubes A =
𝑛𝑡 =
Q 16490410,45 btu/h = = 𝟏𝟔𝟓𝟒, 𝟐𝟑𝟕𝐟𝐭 𝟐 btu 2 UD. ∆t 47,332 h ft ℉ . 324,0134 ℉
A 1654,237 ft 2 = = 225,783 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑠 ≅ 𝟐𝟐𝟔 𝒕𝒖𝒃𝒆𝒔 π𝐷0 L π . 0,0833 ft . 28 ft
Dari Tabel C.5 dengan Tema P or S dan np = 4, maka : IDshell
= 25 in.
Nt
= 230 tubes (mendekati 226 tubes)
b. Calculate Tube Length 𝐿= 𝐿=
𝑄 𝑈𝐷 𝑛𝑡 𝜋𝐷𝑜 𝐹 (∆𝑇𝑙𝑛(𝑐𝑓) )
16490410,45 47,332. 230 𝜋 0,0833 . 0,65. 324,014
𝐿 = 27,487 𝑓𝑡
c. Number of tube passes 𝑅𝑒 = 𝑅𝑒 =
4 𝑚̇(𝑛𝑝 ⁄𝑛𝑡 ) 𝜋 𝐷𝑖 𝜇 ̇ 4 . 27317,83553 lb/hr (4⁄270) π 0,05167 ft . 0,4195 lb/ft h
𝑹𝒆 = 𝟐𝟑𝟕𝟖𝟓, 𝟖𝟏𝟒 Dari Tabel B.1, diasumsikan for water service pada tubing selection, hal. 158 (Serth dan Lestina, 2014) : ODtubes
= 0,75 in
= 0,0625 ft
IDtubes
= 0,834 in
= 0,0694999 ft
BWG
= 14
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
Np
=6
Maka, kecepatan volume gas: (Hal 190, Serth dan Lestina, 2014) 𝑉𝑚𝑎𝑥 =
1800 (𝑃𝑀)0,5
𝑉𝑚𝑎𝑥 =
1800 (2. 430)0,5
𝑉𝑚𝑎𝑥 = 16,12 ft/s Dari Vmax, diasumsukan tube material adalan plain carbon steel, sehingga kecepatan volume gas menjadi: 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 0,6 x 16,12 ft/s 𝑽𝒎𝒂𝒙 = 𝟗, 𝟔𝟕 𝐟𝐭/𝐬 d. Determine shell size and actual tube count Dari Tabel C.5 untuk ukuran tube 1 in. tubes on 1.25-in square pitch dengan jumlah tube passes yaitu 4 pada P atau S, jumlah tubes yang mendekati 267 tubes yaitu 270 tubes dengan ID shell yaitu 27-in. Sehingga, jumlah tubes yaitu 270 tubes dengan ID shell yaitu 27-in.
e. Calculate the required overall coefficient 𝑞 𝑈𝑟𝑒𝑞 = 𝑛𝑡 𝜋𝐷𝑜 𝐿𝐹(∆𝑇𝑙𝑛 )𝑐𝑓 𝑈𝑟𝑒𝑞 =
16490410,45 𝑏𝑡𝑢/ℎ 270 𝜋 0,0625 𝑓𝑡 . 28 𝑓𝑡 . 0,65 324,014 ℉
𝑼𝒓𝒆𝒒 = 𝟓𝟐, 𝟕𝟕𝟓 𝑩𝒕𝒖/𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉
f.
Calculate hi 𝑃𝑟 =
𝐶𝑝 . 𝜇 𝑘
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
𝑃𝑟 =
874,46 𝑏𝑡𝑢/𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙 .0,4195 𝑙𝑏/𝑓𝑡. ℎ 1,138 𝑏𝑡𝑢/ℎ 𝑓𝑡℉
ℎ𝑖 = (𝑘 ⁄𝐷𝑖 ) 𝑥 0,023 𝑥 𝑅𝑒 0,8 𝑥 𝑃𝑟 1⁄3 (𝜇 ⁄𝜇𝑤 )0,14 ℎ𝑖 = (1,138
𝑏𝑡𝑢 𝑓𝑡℉⁄0,0517 𝑓𝑡) 𝑥 0,023 𝑥 23785,8140,8 ℎ
𝑥 322,4751⁄3 𝑥 1 𝒉𝒊 = 566,54
g.
Calculate ho 𝐵 = 0,3 𝑥 𝑑𝑠 𝐵 = 0,3 𝑥 27 𝑖𝑛 𝑩 = 𝟖, 𝟏 𝒊𝒏 = 𝟗𝟕, 𝟐 𝒇𝒕
𝑎𝑠 =
𝑑𝑠 𝐶 ′ 𝐵 144𝑃𝑇
𝑎𝑠 =
27 𝑖𝑛 𝑥 0,25 𝑥 8,1 𝑖𝑛 144 𝑥 1,25 𝑖𝑛
𝒂𝒔 = 𝟎, 𝟑𝟎𝟑𝟕𝟓 𝒇𝒕𝟐 𝐺 = 𝑚̇⁄𝑎𝑠 𝐺=
27317,83553 𝑙𝑏/ℎ𝑟 0,30375 𝑓𝑡 2
𝑮 = 𝟖𝟗𝟗𝟑𝟓, 𝟐𝟔𝟏 𝒍𝒃/𝒉𝒇𝒕𝟐
De = (0,99/12) = 0,0825 ft 𝑅𝑒 = 𝑅𝑒 =
𝐷𝑒 𝐺 𝜇
0,0825 𝑓𝑡 𝑥 89935,261 𝑙𝑏/ℎ𝑓𝑡 2 0,4136 𝑙𝑏/ℎ 𝑓𝑡
𝑹𝒆 = 𝟏𝟕𝟗𝟒𝟏, 𝟓𝟐𝟔
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
Calculate the Colburn factor, JH 𝑗𝐻 = 0,5 (1 + 𝐵⁄𝑑𝑠 )(0,08 𝑅𝑒 0,6821 + 0,7 𝑅𝑒 0,1772 ) 𝑗𝐻 = 0,5 (1 + 0,3) (0,08 𝑥 10941,5260,6821 + 0,7 . 17941,5260,1772 ) 𝒋𝑯 = 𝟒𝟒, 𝟎𝟒 ℎ𝑜 = 𝑗𝐻 (𝑘⁄𝐷𝑒 )𝑃𝑟 1⁄3 (𝜇 ⁄𝜇𝑤 )0,14 ℎ𝑜 = 44,04 (1,138⁄0,0825)322,4751⁄3 (1)0,14 𝒉𝒐 = 𝟔𝟕𝟓, 𝟒𝟐
h. TentukanClean Overall Coefficient 𝐷𝑖 𝐷𝑜 ln(𝐷𝑜 ⁄𝐷𝑖 ) 1 𝑈𝐶 = ⌈ + + ⌉ ℎ𝑖 𝐷𝑖 2𝑘𝑡𝑢𝑏𝑒 ℎ𝑜
−1
−1
0,75 0,75 ln(0,75⁄0,62) 1 𝑈𝐶 = ⌈ + + ⌉ 566,54 𝑥 0,62 2 𝑥 26 675,42 𝑼𝑪 = 𝟔𝟕, 𝟎𝟑𝟓 𝑩𝒕𝒖/𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉ KarenaUc>Ureqmakadesaindapatdilanjutkan.
i. TentukanFouling factor Nilaifouling
factordapatdilihatpadaTabel
3.3
dimananilaifouling
factoruntuk steam adalah0-0,0005 h ft2oF/Btu sedangkannatural gasadalah 0,001 h ft2oF/Btu, maka diambil nilai fouling factoruntuk steam yaitu 0,003 h ft2oF/Btu dannatural gasyaitu 0,001 h ft2oF/Btu. 𝑅𝐷 =
𝑅𝐷𝑖 𝐷𝑜 + 𝑅𝐷𝑜 𝐷𝑖
𝑅𝐷 =
0,001 . 0,75 + 0,005 0,62
𝑹𝑫 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟔𝟐𝟏 𝑩𝒕𝒖/𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉ j. HitungDesign Overall Coefficient 𝑈𝐷 = (1⁄67,035 + 0,00621 )−1 Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
𝑼𝑫 = 𝟒𝟕, 𝟑𝟑𝟐 𝑩𝒕𝒖⁄𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉ k. HitungOver surface danOver design 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 = 𝑈𝑐 ⁄𝑈𝑟𝑒𝑞 − 1 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 = 87,03499⁄52,7744 − 1 𝒐𝒗𝒆𝒓 𝒔𝒖𝒓𝒇𝒂𝒄𝒆 = 𝟓𝟔, 𝟕𝟏𝟕 % 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛 = 𝑈𝐷 ⁄𝑈𝑟𝑒𝑞 − 1 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛 = 47,332⁄52,78 − 1 𝒐𝒗𝒆𝒓 𝒅𝒆𝒔𝒊𝒈𝒏 = 𝟏𝟎, 𝟔𝟓𝟔 %
l. Hitungpressure drop pada tube f = 0,4137 𝑅𝑒 −0,2585 f = 0,4137 17941,52632−0,2585 𝐟 = 𝟎, 𝟑𝟐𝟖𝟗
G= G=
𝑚̇(𝑛𝑝 ⁄𝑛𝑡 ) 𝜋 𝐷𝑖 2 ⁄4 27317,83553 (4⁄270) 𝜋 0,622 ⁄4
𝐆 = 𝟐𝟏𝟐𝟑𝟒𝟏, 𝟏𝟖𝟕𝟓 𝐥𝐛𝐦/𝐡 𝐟𝐭 𝟐
Friction loss, 𝑓 𝑛𝑝 𝐿 𝐺 2 ∆𝑃𝑓 = 7,5 × 1012 𝐷𝑖 𝑠∅ ∆𝑃𝑓 =
0,03289 . 4 . 28 . 212341,18752 7,5 × 1012 . 0,62 . 0,4567 . 1
∆𝑷𝒇 = 𝟎, 𝟎𝟒𝟐𝟎𝟐 𝒑𝒔𝒊 Karenaaliran tube turbulen maka𝛼𝑟 = (2𝑛𝑝 − 1,5) ∆𝑃𝑟 = 1,334 × 10−13 (2𝑛𝑝 − 1,5) 𝐺 2 ⁄𝑠 Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
∆𝑃𝑟 = 1,334 × 10−13 (2 . 4 − 1,5) 212341,18752 ⁄0,4657 ∆𝑷𝒓 = 𝟎, 𝟎𝟖𝟑𝟒 𝒑𝒔𝒊 m. Hitung pressure drop pada shell 𝑓1 = (0,0076 + 0,000166 𝑑𝑠 )𝑅𝑒 −0,125 𝑓1 = (0,0076 + 0,000166 . 27 𝑖𝑛) 17941,526−0,125 𝒇𝟏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟓𝟓𝟐 𝑓2 = (0,0016 + 0,000166 𝑑𝑠 )𝑅𝑒 −0,125 𝑓2 = (0,0016 + 0,000166 . 27 𝑖𝑛)17941,526−0,125 𝒇𝟐 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟔𝟖𝟎𝟐
𝑓 = 144{𝑓1 − 1,25(1 − 𝐵⁄𝑑𝑠)(𝑓1 − 𝑓2 )} 𝑓 = 144{0,003552 − 1,25(1 − 0,3)(0,003552 − 0,0006802)} 𝒇 = 𝟎, 𝟏𝟒𝟗𝟔𝟒
∆𝑃𝑓 =
𝑓𝐺 2 𝑛𝑠 (𝑛𝑏 + 1) 7,5 × 1012 𝐷𝑖 𝑠∅
∆𝑃𝑓 =
0,14964 212341,18752 1 (3,457) 7,5 × 1012 0,62 0,785 1
∆𝑷𝒇 = 𝟎, 𝟏𝟎𝟖𝟎𝟒 𝒑𝒔𝒊
n. Nozzle Diameter nozzle diambil dari Tabel 5.3 (Serth dan Lestina, 2014), dengan id shell = 27-in, berada pada rentang 23-29-in, maka diameter nozzle yaitu 8-in. 4 𝑚̇ 𝑅𝑒𝑛 = 𝜋 𝐷𝑛 𝜇 𝑅𝑒𝑛 =
4 . 27317,83553 𝜋 8 . 0,41355
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
𝑹𝒆𝒏 = 𝟏𝟎𝟓𝟏𝟖, 𝟕𝟎𝟎𝟑
𝐺𝑛 = 𝐺𝑛 =
𝑚̇ (𝜋 𝐷𝑛 2 )/4 27317,83553 (𝜋 82 )/4 𝑮𝒏 = 𝟐𝟑𝟓𝟒𝟓, 𝟗𝟖𝟒𝟏𝟕 𝒍𝒃𝒎/𝒉𝒇𝒕𝟐
∆𝑃𝑛 = 2,0 𝑥 10−13 𝑁𝑠 𝐺𝑛2 / 𝑠 ∆𝑃𝑛 = 2,0 𝑥 10−13 1 23545,984172 / 0,4657 ∆𝑷𝒏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟐𝟑𝟖𝟏 𝒑𝒔𝒊 Maka, ∆𝑃𝑜 = 0,0834 𝑝𝑠𝑖 + 0,10804 𝑝𝑠𝑖 + 0,0002381 𝑝𝑠𝑖 ∆𝑷𝒐 = 𝟎, 𝟏𝟗𝟐𝟐𝟑 𝒑𝒔𝒊
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
Kondensor 1
Nama Alat
Kode Alat
Fungsi
Energy Balance q = (mCpΔT) = 1135477,93 Btu/h
Mean temperature difference 1584 − 53,28 = 451,254 °𝐹 ln (1584⁄53,28)
(∆𝑇𝑙𝑛)𝑐𝑓 = (𝑇 −𝑇 )
R = (𝑡𝑎−𝑡 𝑎) = 0,018770227 𝑏
P=
𝑎
(𝑡𝑏 )−(𝑡𝑎 ) (𝑇𝑎 −𝑡𝑎 )
= 19,73240426
Karena 𝑅 ≠ 1 , maka: 𝛼= (
1 − 𝑅𝑃 1⁄𝑁 ) 1−𝑃
𝛼 = 0,4283 𝑆=
𝛼−1 𝛼−𝑅
𝑆 = 0,3575 1−𝑆
𝐹=
√𝑅 2 + 1 𝑙𝑛 (1−𝑅𝑆) (𝑅 − 1) ln [
2−𝑆(𝑅+1− √𝑅 2 +1
]
2−𝑆(𝑅+1+ √𝑅 2 +1
𝐹 = 0,09474 Sehingga, ΔT𝑚 = 0,0974 𝑥 451,254 = 42,75 °𝐹 Estimate UD Dari Tabel 3.5 (Kern), rentang UD yaitu 2 – 50 Btu/h.ft2.F, maka diambil UD yaitu 40 Btu/h.ft2.F Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
Heat transfer area and number of tube passes A = 𝑛𝑡 =
Q = 531,22 𝑓𝑡 2 UD. ΔT𝑚
A = 101,51 ≅ 102 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑠 π𝐷0 L
Dari Tabel C.2, dengan Tema P atau S, maka nt yang mendekati 102 tubes adalah 106 tubes sebagai nt, dengan ID 13,25 in dan Np yaitu 4. Number of tube passes Dari Tabel B.1, dipilih tube untuk water service, ¾ in, 16-BWG tubes dengan panjang yaitu 16 ft. Maka, 𝑅𝑒 =
4 ̇ 𝑚̇(𝑛𝑝 ⁄𝑛𝑡 ) 𝜋 𝐷𝑖 𝜇
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Nama Alat
LEMBAR SPESIFIKASI Heater 5 Kode Alat
Fungsi Jenis
E-304
Menaikkan suhu umpan Menara Destilasi I Shell and Tube Exchanger Kondisi Operasi
Fluida
Natural Gas
Steam
Laju alir (lb/hr) Temperatur masuk (°C) Temperatur keluar (°C) Temperatur rata-rata (°C) LMTD (°F) Beban panas (Q) (Btu/hr) Pressure Drop (psi) Pressure Drop nozzle (psi) Pressure drop total (psi)
62098,22 299,68 300 163,34
27317,84 750 75 412,5
162,23 16490410,45 0,10804
0,08395 0,000238 0,192227
Material and Design
OD (in) ID (in) Pitch Baffle space Length (ft)
Shell : Natural Gas
Tube : Steam
1 27
1 0,834 1,25 5,175 20
Clean overall coefficient/Uc (Btu/h.ft2.°F)
10,37420745
Design overall coefficient/Ud (Btu/h.ft2.°F)
30
Dirt factor/Rd (hr ft2°F/Btu) Luas Permukaan (A) (ft2)
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
0,006597122 416,0817418
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
Gambar Alat
Shell and Tube Exchangers
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
Nama Alat Fungsi
Heater 6 Menaikkan suhu umpan Menara Destilasi I
Kode Alat E-304
Steam T = 75°C
Natural gas T = 19,0321984°C
Natural gas T = 67,46427395°C
Steam T = 750°C
a) Energy Balance Q heater = Q steam = 3451261,388 kj/jam = 3271164,215 Btu/h 𝑄 = 𝑚 . 𝐶𝑝 . ∆𝑇 𝑚=
𝑄 𝐶𝑝 . ∆𝑇
𝑚=
3451261,388 kj/jam 25273,62
Maka, Laju alir steam = 2458,005402 kg/jam = 5418,975244 lb/hr
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
b) LMTD
Hot Fluid
Cold Fluid
Diff
T1 (°F)
1381,73
t1 (°F)
65,98796
Δt2
1228,564
T2 (°F)
166,73
t2 (°F)
153,1657
Δt1
100,742
T1-T2 (°F)
1215
t2-t1 (°F)
87,1777
Δt2 – Δt1
1127,822
ΔTln(cf) (°F)
∆Tln(cf) =
450,9416174 (𝑇𝑎 − 𝑡𝑏 ) − (𝑇𝑏 − 𝑡𝑎 ) 1228,564℉ − 100,742℉ = 𝑙𝑛(𝑇𝑎 − 𝑡𝑏 ) − (𝑇𝑏 − 𝑡𝑎 ) ln(1228,564℉⁄100,742℉)
∆Tln(cf) = 𝟒𝟓𝟎, 𝟗𝟒𝟏𝟔𝟏𝟕𝟒℉ = 𝟐𝟑𝟐, 𝟕𝟒𝟓𝟑𝟒𝟑℃
c) LMTD Correction Factor R= P=
(𝑇𝑎 −𝑇𝑏 ) (𝑡𝑏 −𝑡𝑎 )
=
(𝑡𝑏 )−(𝑡𝑎 ) (𝑇𝑎 −𝑡𝑎 )
65,98796℉−153,1657℉ 166,73℉−1381,73℉
= 𝟎, 𝟏𝟕𝟓𝟏𝟐
166,73℉−1381,73℉
= 65,98796℉−1381,73℉ = 𝟎, 𝟗𝟕𝟐𝟔𝟔
Sehingga, F = 0,55 (Appendix Kern)
d) Estimate UD Dari Tabel 3.5 (Kern) pada peralatan Heat Exchanger, dengan menggunakan cold fluid berupanatural gas dan hot fluid berupa steam maka diambil rentang UD adalah sebesar 5-50. Perancangan ini menggunakan UD sebesar 30 Btu/h. ft2. oF
e) Calculate heat transfer area and number of tubes A = 𝑛𝑡 =
Q 3271164,215 btu/h = = 𝟒𝟑𝟗, 𝟔𝟒𝟎𝟖𝟗𝟓𝟗 𝐟𝐭 𝟐 UD. ∆t 30 btu/h ft 2 ℉
A 439,6408959 ft 2 = = 62,228 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑠 ≅ 𝟔𝟐 𝒕𝒖𝒃𝒆𝒔 π𝐷0 L π . 0,0833 ft . 27 ft
Dari Tabel C.5 dengan Tema P or S dan np = 4, maka : Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
f)
IDshell
= 15,25 in.
Nt
= 62 tubes (mendekati 267 tubes)
Number of tube passes 𝑅𝑒 = 𝑅𝑒 =
4 𝑚̇(𝑛𝑝 ⁄𝑛𝑡 ) 𝜋 𝐷𝑖 𝜇 ̇ 4 . 2458,005402 lb/hr (4⁄62) π 0,05167 ft . 1,009769845 lb/ft h
𝑹𝒆 = 𝟐𝟎𝟔𝟓𝟎, 𝟕𝟎𝟒𝟒𝟖 Dari Tabel B.1, diasumsikanfor water servicepada tubing selection, hal. 158 (Serth dan Lestina, 2014) : ODtubes
= 0,75 in
= 0,0625 ft
IDtubes
= 0,834 in
= 0,0694999 ft
BWG
= 14
Np
=6
Maka, kecepatan volume gas: (Hal 190, Serth dan Lestina, 2014) 𝑉𝑚𝑎𝑥 =
1800 (𝑃𝑀)0,5
𝑉𝑚𝑎𝑥 =
1800 (2. 430)0,5
𝑉𝑚𝑎𝑥 = 16,12 ft/s Dari Vmax, diasumsukan tube material adalan plain carbon steel, sehingga kecepatan volume gas menjadi: 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 0,6 x 16,12 ft/s 𝑽𝒎𝒂𝒙 = 𝟗, 𝟔𝟕 𝐟𝐭/𝐬 g) Determine shell size and actual tube count Dari Tabel C.5 untuk ukuran tube 1 in. tubes on 1.25-in square pitch dengan jumlah tube passes yaitu 4 pada P atau S, jumlah tubes yang mendekati
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
267 tubes yaitu 270 tubes dengan ID shell yaitu 27-in. Sehingga, jumlah tubes yaitu 270 tubes dengan ID shell yaitu 27-in.
h) Calculate the required overall coefficient 𝑞 𝑈𝑟𝑒𝑞 = 𝑛𝑡 𝜋𝐷𝑜 𝐿𝐹(∆𝑇𝑙𝑛 )𝑐𝑓 𝑈𝑟𝑒𝑞 =
16490410,45 𝑏𝑡𝑢/ℎ 270 𝜋 0,0625 𝑓𝑡 . 28 𝑓𝑡 . 0,65 324,014 ℉
𝑼𝒓𝒆𝒒 = 𝟓𝟐, 𝟕𝟕𝟓 𝑩𝒕𝒖/𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉
i) Calculate hi 𝐶𝑝 . 𝜇 𝑘 874,46 𝑏𝑡𝑢/𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙 .0,4195 𝑙𝑏/𝑓𝑡. ℎ 𝑃𝑟 = 1,138 𝑏𝑡𝑢/ℎ 𝑓𝑡℉ 𝑃𝑟 =
ℎ𝑖 = (𝑘 ⁄𝐷𝑖 ) 𝑥 0,023 𝑥 𝑅𝑒 0,8 𝑥 𝑃𝑟 1⁄3 (𝜇 ⁄𝜇𝑤 )0,14 ℎ𝑖 = (1,138
𝑏𝑡𝑢 𝑓𝑡℉⁄0,0517 𝑓𝑡) 𝑥 0,023 𝑥 23785,8140,8 ℎ
𝑥 322,4751⁄3 𝑥 1 𝒉𝒊 = 566,54 j) Calculate ho 𝐵 = 0,3 𝑥 𝑑𝑠 𝐵 = 0,3 𝑥 27 𝑖𝑛 𝑩 = 𝟖, 𝟏 𝒊𝒏 = 𝟗𝟕, 𝟐 𝒇𝒕
𝑎𝑠 =
𝑑𝑠 𝐶 ′ 𝐵 144𝑃𝑇
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
𝑎𝑠 =
27 𝑖𝑛 𝑥 0,25 𝑥 8,1 𝑖𝑛 144 𝑥 1,25 𝑖𝑛
𝒂𝒔 = 𝟎, 𝟑𝟎𝟑𝟕𝟓 𝒇𝒕𝟐 𝐺 = 𝑚̇⁄𝑎𝑠 𝐺=
27317,83553 𝑙𝑏/ℎ𝑟 0,30375 𝑓𝑡 2
𝑮 = 𝟖𝟗𝟗𝟑𝟓, 𝟐𝟔𝟏 𝒍𝒃/𝒉𝒇𝒕𝟐
De = (0,99/12) = 0,0825 ft 𝑅𝑒 =
𝐷𝑒 𝐺 𝜇
0,0825 𝑓𝑡 𝑥 89935,261 𝑙𝑏/ℎ𝑓𝑡 2 𝑅𝑒 = 0,4136 𝑙𝑏/ℎ 𝑓𝑡 𝑹𝒆 = 𝟏𝟕𝟗𝟒𝟏, 𝟓𝟐𝟔
Calculate the Colburn factor, JH 𝑗𝐻 = 0,5 (1 + 𝐵⁄𝑑𝑠 )(0,08 𝑅𝑒 0,6821 + 0,7 𝑅𝑒 0,1772 ) 𝑗𝐻 = 0,5 (1 + 0,3) (0,08 𝑥 10941,5260,6821 + 0,7 . 17941,5260,1772 ) 𝒋𝑯 = 𝟒𝟒, 𝟎𝟒 ℎ𝑜 = 𝑗𝐻 (𝑘⁄𝐷𝑒 )𝑃𝑟 1⁄3 (𝜇 ⁄𝜇𝑤 )0,14 ℎ𝑜 = 44,04 (1,138⁄0,0825)322,4751⁄3 (1)0,14 𝒉𝒐 = 𝟔𝟕𝟓, 𝟒𝟐
k) TentukanClean Overall Coefficient 𝐷𝑖 𝐷𝑜 ln(𝐷𝑜 ⁄𝐷𝑖 ) 1 𝑈𝐶 = ⌈ + + ⌉ ℎ𝑖 𝐷𝑖 2𝑘𝑡𝑢𝑏𝑒 ℎ𝑜
−1
−1
0,75 0,75 ln(0,75⁄0,62) 1 𝑈𝐶 = ⌈ + + ⌉ 566,54 𝑥 0,62 2 𝑥 26 675,42 Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
𝑼𝑪 = 𝟔𝟕, 𝟎𝟑𝟓 𝑩𝒕𝒖/𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉ KarenaUc>Ureqmakadesaindapatdilanjutkan.
l) TentukanFouling factor Nilaifouling
factordapatdilihatpadaTabel
3.3
dimananilaifouling
factoruntuk steam adalah0-0,0005 h ft2oF/Btu sedangkannatural gasadalah 0,001 h ft2oF/Btu, maka diambil nilai fouling factoruntuk steam yaitu 0,003 h ft2oF/Btu dannatural gasyaitu 0,001 h ft2oF/Btu. 𝑅𝐷 =
𝑅𝐷𝑖 𝐷𝑜 + 𝑅𝐷𝑜 𝐷𝑖
𝑅𝐷 =
0,001 . 0,75 + 0,005 0,62
𝑹𝑫 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟔𝟐𝟏 𝑩𝒕𝒖/𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉ m) HitungDesign Overall Coefficient 𝑈𝐷 = (1⁄67,035 + 0,00621 )−1 𝑼𝑫 = 𝟒𝟕, 𝟑𝟑𝟐 𝑩𝒕𝒖⁄𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉ n) HitungOver surface danOver design 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 = 𝑈𝑐 ⁄𝑈𝑟𝑒𝑞 − 1 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 = 87,03499⁄52,7744 − 1 𝒐𝒗𝒆𝒓 𝒔𝒖𝒓𝒇𝒂𝒄𝒆 = 𝟓𝟔, 𝟕𝟏𝟕 % 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛 = 𝑈𝐷 ⁄𝑈𝑟𝑒𝑞 − 1 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛 = 47,332⁄52,78 − 1 𝒐𝒗𝒆𝒓 𝒅𝒆𝒔𝒊𝒈𝒏 = 𝟏𝟎, 𝟔𝟓𝟔 %
o) Hitungpressure drop pada tube f = 0,4137 𝑅𝑒 −0,2585 f = 0,4137 17941,52632−0,2585 Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
𝐟 = 𝟎, 𝟑𝟐𝟖𝟗
G= G=
𝑚̇(𝑛𝑝 ⁄𝑛𝑡 ) 𝜋 𝐷𝑖 2 ⁄4 27317,83553 (4⁄270) 𝜋 0,622 ⁄4
𝐆 = 𝟐𝟏𝟐𝟑𝟒𝟏, 𝟏𝟖𝟕𝟓 𝐥𝐛𝐦/𝐡 𝐟𝐭 𝟐
Friction loss, ∆𝑃𝑓 =
𝑓 𝑛𝑝 𝐿 𝐺 2 7,5 × 1012 𝐷𝑖 𝑠∅
0,03289 . 4 . 28 . 212341,18752 ∆𝑃𝑓 = 7,5 × 1012 . 0,62 . 0,4567 . 1 ∆𝑷𝒇 = 𝟎, 𝟎𝟒𝟐𝟎𝟐 𝒑𝒔𝒊 Karenaaliran tube turbulen maka𝛼𝑟 = (2𝑛𝑝 − 1,5) ∆𝑃𝑟 = 1,334 × 10−13 (2𝑛𝑝 − 1,5) 𝐺 2 ⁄𝑠 ∆𝑃𝑟 = 1,334 × 10−13 (2 . 4 − 1,5) 212341,18752 ⁄0,4657 ∆𝑷𝒓 = 𝟎, 𝟎𝟖𝟑𝟒 𝒑𝒔𝒊 p) Hitung pressure drop pada shell 𝑓1 = (0,0076 + 0,000166 𝑑𝑠 )𝑅𝑒 −0,125 𝑓1 = (0,0076 + 0,000166 . 27 𝑖𝑛) 17941,526−0,125 𝒇𝟏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟓𝟓𝟐 𝑓2 = (0,0016 + 0,000166 𝑑𝑠 )𝑅𝑒 −0,125 𝑓2 = (0,0016 + 0,000166 . 27 𝑖𝑛)17941,526−0,125 𝒇𝟐 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟔𝟖𝟎𝟐
𝑓 = 144{𝑓1 − 1,25(1 − 𝐵⁄𝑑𝑠)(𝑓1 − 𝑓2 )} Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
𝑓 = 144{0,003552 − 1,25(1 − 0,3)(0,003552 − 0,0006802)} 𝒇 = 𝟎, 𝟏𝟒𝟗𝟔𝟒
∆𝑃𝑓 =
𝑓𝐺 2 𝑛𝑠 (𝑛𝑏 + 1) 7,5 × 1012 𝐷𝑖 𝑠∅
0,14964 212341,18752 1 (3,457) ∆𝑃𝑓 = 7,5 × 1012 0,62 0,785 1 ∆𝑷𝒇 = 𝟎, 𝟏𝟎𝟖𝟎𝟒 𝒑𝒔𝒊
q) Nozzle Diameter nozzle diambil dari Tabel 5.3 (Serth dan Lestina, 2014), dengan id shell = 27-in, berada pada rentang 23-29-in, maka diameter nozzle yaitu 8-in. 4 𝑚̇ 𝑅𝑒𝑛 = 𝜋 𝐷𝑛 𝜇 𝑅𝑒𝑛 =
4 . 27317,83553 𝜋 8 . 0,41355
𝑹𝒆𝒏 = 𝟏𝟎𝟓𝟏𝟖, 𝟕𝟎𝟎𝟑
𝐺𝑛 = 𝐺𝑛 =
𝑚̇ (𝜋 𝐷𝑛 2 )/4 27317,83553 (𝜋 82 )/4 𝑮𝒏 = 𝟐𝟑𝟓𝟒𝟓, 𝟗𝟖𝟒𝟏𝟕 𝒍𝒃𝒎/𝒉𝒇𝒕𝟐
∆𝑃𝑛 = 2,0 𝑥 10−13 𝑁𝑠 𝐺𝑛2 / 𝑠 ∆𝑃𝑛 = 2,0 𝑥 10−13 1 23545,984172 / 0,4657 ∆𝑷𝒏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟐𝟑𝟖𝟏 𝒑𝒔𝒊 Maka, ∆𝑃𝑜 = 0,0834 𝑝𝑠𝑖 + 0,10804 𝑝𝑠𝑖 + 0,0002381 𝑝𝑠𝑖 ∆𝑷𝒐 = 𝟎, 𝟏𝟗𝟐𝟐𝟑 𝒑𝒔𝒊
Perhitungan Kedua menggunakan UD Aktual Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
𝑼𝑫 (𝒂𝒌𝒕𝒖𝒂𝒍) = 𝟒𝟕, 𝟑𝟑𝟐 𝑩𝒕𝒖⁄𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉
a. Calculate heat transfer area and number of tubes A =
𝑛𝑡 =
Q 16490410,45 btu/h = = 𝟏𝟔𝟓𝟒, 𝟐𝟑𝟕𝐟𝐭 𝟐 btu 2 UD. ∆t 47,332 h ft ℉ . 324,0134 ℉
A 1654,237 ft 2 = = 225,783 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑠 ≅ 𝟐𝟐𝟔 𝒕𝒖𝒃𝒆𝒔 π𝐷0 L π . 0,0833 ft . 28 ft
Dari Tabel C.5 dengan Tema P or S dan np = 4, maka : IDshell
= 25 in.
Nt
= 230 tubes (mendekati 226 tubes)
b. Calculate Tube Length 𝐿= 𝐿=
𝑄 𝑈𝐷 𝑛𝑡 𝜋𝐷𝑜 𝐹 (∆𝑇𝑙𝑛(𝑐𝑓) )
16490410,45 47,332. 230 𝜋 0,0833 . 0,65. 324,014
𝐿 = 27,487 𝑓𝑡
c. Number of tube passes 𝑅𝑒 = 𝑅𝑒 =
4 𝑚̇(𝑛𝑝 ⁄𝑛𝑡 ) 𝜋 𝐷𝑖 𝜇 ̇ 4 . 27317,83553 lb/hr (4⁄270) π 0,05167 ft . 0,4195 lb/ft h
𝑹𝒆 = 𝟐𝟑𝟕𝟖𝟓, 𝟖𝟏𝟒 Dari Tabel B.1, diasumsikan for water service pada tubing selection, hal. 158 (Serth dan Lestina, 2014) : ODtubes
= 0,75 in
= 0,0625 ft
IDtubes
= 0,834 in
= 0,0694999 ft
BWG
= 14
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
Np
=6
Maka, kecepatan volume gas: (Hal 190, Serth dan Lestina, 2014) 𝑉𝑚𝑎𝑥 =
1800 (𝑃𝑀)0,5
𝑉𝑚𝑎𝑥 =
1800 (2. 430)0,5
𝑉𝑚𝑎𝑥 = 16,12 ft/s Dari Vmax, diasumsukan tube material adalan plain carbon steel, sehingga kecepatan volume gas menjadi: 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 0,6 x 16,12 ft/s 𝑽𝒎𝒂𝒙 = 𝟗, 𝟔𝟕 𝐟𝐭/𝐬 d. Determine shell size and actual tube count Dari Tabel C.5 untuk ukuran tube 1 in. tubes on 1.25-in square pitch dengan jumlah tube passes yaitu 4 pada P atau S, jumlah tubes yang mendekati 267 tubes yaitu 270 tubes dengan ID shell yaitu 27-in. Sehingga, jumlah tubes yaitu 270 tubes dengan ID shell yaitu 27-in.
e. Calculate the required overall coefficient 𝑞 𝑈𝑟𝑒𝑞 = 𝑛𝑡 𝜋𝐷𝑜 𝐿𝐹(∆𝑇𝑙𝑛 )𝑐𝑓 𝑈𝑟𝑒𝑞 =
16490410,45 𝑏𝑡𝑢/ℎ 270 𝜋 0,0625 𝑓𝑡 . 28 𝑓𝑡 . 0,65 324,014 ℉
𝑼𝒓𝒆𝒒 = 𝟓𝟐, 𝟕𝟕𝟓 𝑩𝒕𝒖/𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉
f.
Calculate hi 𝑃𝑟 =
𝐶𝑝 . 𝜇 𝑘
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
𝑃𝑟 =
874,46 𝑏𝑡𝑢/𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙 .0,4195 𝑙𝑏/𝑓𝑡. ℎ 1,138 𝑏𝑡𝑢/ℎ 𝑓𝑡℉
ℎ𝑖 = (𝑘 ⁄𝐷𝑖 ) 𝑥 0,023 𝑥 𝑅𝑒 0,8 𝑥 𝑃𝑟 1⁄3 (𝜇 ⁄𝜇𝑤 )0,14 ℎ𝑖 = (1,138
𝑏𝑡𝑢 𝑓𝑡℉⁄0,0517 𝑓𝑡) 𝑥 0,023 𝑥 23785,8140,8 ℎ
𝑥 322,4751⁄3 𝑥 1 𝒉𝒊 = 566,54
g.
Calculate ho 𝐵 = 0,3 𝑥 𝑑𝑠 𝐵 = 0,3 𝑥 27 𝑖𝑛 𝑩 = 𝟖, 𝟏 𝒊𝒏 = 𝟗𝟕, 𝟐 𝒇𝒕
𝑎𝑠 =
𝑑𝑠 𝐶 ′ 𝐵 144𝑃𝑇
𝑎𝑠 =
27 𝑖𝑛 𝑥 0,25 𝑥 8,1 𝑖𝑛 144 𝑥 1,25 𝑖𝑛
𝒂𝒔 = 𝟎, 𝟑𝟎𝟑𝟕𝟓 𝒇𝒕𝟐 𝐺 = 𝑚̇⁄𝑎𝑠 𝐺=
27317,83553 𝑙𝑏/ℎ𝑟 0,30375 𝑓𝑡 2
𝑮 = 𝟖𝟗𝟗𝟑𝟓, 𝟐𝟔𝟏 𝒍𝒃/𝒉𝒇𝒕𝟐
De = (0,99/12) = 0,0825 ft 𝑅𝑒 = 𝑅𝑒 =
𝐷𝑒 𝐺 𝜇
0,0825 𝑓𝑡 𝑥 89935,261 𝑙𝑏/ℎ𝑓𝑡 2 0,4136 𝑙𝑏/ℎ 𝑓𝑡
𝑹𝒆 = 𝟏𝟕𝟗𝟒𝟏, 𝟓𝟐𝟔
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
Calculate the Colburn factor, JH 𝑗𝐻 = 0,5 (1 + 𝐵⁄𝑑𝑠 )(0,08 𝑅𝑒 0,6821 + 0,7 𝑅𝑒 0,1772 ) 𝑗𝐻 = 0,5 (1 + 0,3) (0,08 𝑥 10941,5260,6821 + 0,7 . 17941,5260,1772 ) 𝒋𝑯 = 𝟒𝟒, 𝟎𝟒 ℎ𝑜 = 𝑗𝐻 (𝑘⁄𝐷𝑒 )𝑃𝑟 1⁄3 (𝜇 ⁄𝜇𝑤 )0,14 ℎ𝑜 = 44,04 (1,138⁄0,0825)322,4751⁄3 (1)0,14 𝒉𝒐 = 𝟔𝟕𝟓, 𝟒𝟐
h. TentukanClean Overall Coefficient 𝐷𝑖 𝐷𝑜 ln(𝐷𝑜 ⁄𝐷𝑖 ) 1 𝑈𝐶 = ⌈ + + ⌉ ℎ𝑖 𝐷𝑖 2𝑘𝑡𝑢𝑏𝑒 ℎ𝑜
−1
−1
0,75 0,75 ln(0,75⁄0,62) 1 𝑈𝐶 = ⌈ + + ⌉ 566,54 𝑥 0,62 2 𝑥 26 675,42 𝑼𝑪 = 𝟔𝟕, 𝟎𝟑𝟓 𝑩𝒕𝒖/𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉ KarenaUc>Ureqmakadesaindapatdilanjutkan.
i. TentukanFouling factor Nilaifouling
factordapatdilihatpadaTabel
3.3
dimananilaifouling
factoruntuk steam adalah0-0,0005 h ft2oF/Btu sedangkannatural gasadalah 0,001 h ft2oF/Btu, maka diambil nilai fouling factoruntuk steam yaitu 0,003 h ft2oF/Btu dannatural gasyaitu 0,001 h ft2oF/Btu. 𝑅𝐷 =
𝑅𝐷𝑖 𝐷𝑜 + 𝑅𝐷𝑜 𝐷𝑖
𝑅𝐷 =
0,001 . 0,75 + 0,005 0,62
𝑹𝑫 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟔𝟐𝟏 𝑩𝒕𝒖/𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉ j. HitungDesign Overall Coefficient 𝑈𝐷 = (1⁄67,035 + 0,00621 )−1 Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
𝑼𝑫 = 𝟒𝟕, 𝟑𝟑𝟐 𝑩𝒕𝒖⁄𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉ k. HitungOver surface danOver design 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 = 𝑈𝑐 ⁄𝑈𝑟𝑒𝑞 − 1 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 = 87,03499⁄52,7744 − 1 𝒐𝒗𝒆𝒓 𝒔𝒖𝒓𝒇𝒂𝒄𝒆 = 𝟓𝟔, 𝟕𝟏𝟕 % 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛 = 𝑈𝐷 ⁄𝑈𝑟𝑒𝑞 − 1 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛 = 47,332⁄52,78 − 1 𝒐𝒗𝒆𝒓 𝒅𝒆𝒔𝒊𝒈𝒏 = 𝟏𝟎, 𝟔𝟓𝟔 %
l. Hitungpressure drop pada tube f = 0,4137 𝑅𝑒 −0,2585 f = 0,4137 17941,52632−0,2585 𝐟 = 𝟎, 𝟑𝟐𝟖𝟗
G= G=
𝑚̇(𝑛𝑝 ⁄𝑛𝑡 ) 𝜋 𝐷𝑖 2 ⁄4 27317,83553 (4⁄270) 𝜋 0,622 ⁄4
𝐆 = 𝟐𝟏𝟐𝟑𝟒𝟏, 𝟏𝟖𝟕𝟓 𝐥𝐛𝐦/𝐡 𝐟𝐭 𝟐
Friction loss, 𝑓 𝑛𝑝 𝐿 𝐺 2 ∆𝑃𝑓 = 7,5 × 1012 𝐷𝑖 𝑠∅ ∆𝑃𝑓 =
0,03289 . 4 . 28 . 212341,18752 7,5 × 1012 . 0,62 . 0,4567 . 1
∆𝑷𝒇 = 𝟎, 𝟎𝟒𝟐𝟎𝟐 𝒑𝒔𝒊 Karenaaliran tube turbulen maka𝛼𝑟 = (2𝑛𝑝 − 1,5) ∆𝑃𝑟 = 1,334 × 10−13 (2𝑛𝑝 − 1,5) 𝐺 2 ⁄𝑠 Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
∆𝑃𝑟 = 1,334 × 10−13 (2 . 4 − 1,5) 212341,18752 ⁄0,4657 ∆𝑷𝒓 = 𝟎, 𝟎𝟖𝟑𝟒 𝒑𝒔𝒊 m. Hitung pressure drop pada shell 𝑓1 = (0,0076 + 0,000166 𝑑𝑠 )𝑅𝑒 −0,125 𝑓1 = (0,0076 + 0,000166 . 27 𝑖𝑛) 17941,526−0,125 𝒇𝟏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟓𝟓𝟐 𝑓2 = (0,0016 + 0,000166 𝑑𝑠 )𝑅𝑒 −0,125 𝑓2 = (0,0016 + 0,000166 . 27 𝑖𝑛)17941,526−0,125 𝒇𝟐 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟔𝟖𝟎𝟐
𝑓 = 144{𝑓1 − 1,25(1 − 𝐵⁄𝑑𝑠)(𝑓1 − 𝑓2 )} 𝑓 = 144{0,003552 − 1,25(1 − 0,3)(0,003552 − 0,0006802)} 𝒇 = 𝟎, 𝟏𝟒𝟗𝟔𝟒
∆𝑃𝑓 =
𝑓𝐺 2 𝑛𝑠 (𝑛𝑏 + 1) 7,5 × 1012 𝐷𝑖 𝑠∅
∆𝑃𝑓 =
0,14964 212341,18752 1 (3,457) 7,5 × 1012 0,62 0,785 1
∆𝑷𝒇 = 𝟎, 𝟏𝟎𝟖𝟎𝟒 𝒑𝒔𝒊
n. Nozzle Diameter nozzle diambil dari Tabel 5.3 (Serth dan Lestina, 2014), dengan id shell = 27-in, berada pada rentang 23-29-in, maka diameter nozzle yaitu 8-in. 4 𝑚̇ 𝑅𝑒𝑛 = 𝜋 𝐷𝑛 𝜇 𝑅𝑒𝑛 =
4 . 27317,83553 𝜋 8 . 0,41355
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
𝑹𝒆𝒏 = 𝟏𝟎𝟓𝟏𝟖, 𝟕𝟎𝟎𝟑
𝐺𝑛 = 𝐺𝑛 =
𝑚̇ (𝜋 𝐷𝑛 2 )/4 27317,83553 (𝜋 82 )/4 𝑮𝒏 = 𝟐𝟑𝟓𝟒𝟓, 𝟗𝟖𝟒𝟏𝟕 𝒍𝒃𝒎/𝒉𝒇𝒕𝟐
∆𝑃𝑛 = 2,0 𝑥 10−13 𝑁𝑠 𝐺𝑛2 / 𝑠 ∆𝑃𝑛 = 2,0 𝑥 10−13 1 23545,984172 / 0,4657 ∆𝑷𝒏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟐𝟑𝟖𝟏 𝒑𝒔𝒊 Maka, ∆𝑃𝑜 = 0,0834 𝑝𝑠𝑖 + 0,10804 𝑝𝑠𝑖 + 0,0002381 𝑝𝑠𝑖 ∆𝑷𝒐 = 𝟎, 𝟏𝟗𝟐𝟐𝟑 𝒑𝒔𝒊
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
Kondensor 1
Nama Alat
Kode Alat
Fungsi
Energy Balance q = (mCpΔT) = 1135477,93 Btu/h
Mean temperature difference 1584 − 53,28 = 451,254 °𝐹 ln (1584⁄53,28)
(∆𝑇𝑙𝑛)𝑐𝑓 = (𝑇 −𝑇 )
R = (𝑡𝑎−𝑡 𝑎) = 0,018770227 𝑏
P=
𝑎
(𝑡𝑏 )−(𝑡𝑎 ) (𝑇𝑎 −𝑡𝑎 )
= 19,73240426
Karena 𝑅 ≠ 1 , maka: 𝛼= (
1 − 𝑅𝑃 1⁄𝑁 ) 1−𝑃
𝛼 = 0,4283 𝑆=
𝛼−1 𝛼−𝑅
𝑆 = 0,3575 1−𝑆
𝐹=
√𝑅 2 + 1 𝑙𝑛 (1−𝑅𝑆) (𝑅 − 1) ln [
2−𝑆(𝑅+1− √𝑅 2 +1
]
2−𝑆(𝑅+1+ √𝑅 2 +1
𝐹 = 0,09474 Sehingga, ΔT𝑚 = 0,0974 𝑥 451,254 = 42,75 °𝐹 Estimate UD Dari Tabel 3.5 (Kern), rentang UD yaitu 2 – 50 Btu/h.ft2.F, maka diambil UD yaitu 40 Btu/h.ft2.F Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Kelompok IV/Semester Ganjil/2018-2019
Heat transfer area and number of tube passes A = 𝑛𝑡 =
Q = 531,22 𝑓𝑡 2 UD. ΔT𝑚
A = 101,51 ≅ 102 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑠 π𝐷0 L
Dari Tabel C.2, dengan Tema P atau S, maka nt yang mendekati 102 tubes adalah 106 tubes sebagai nt, dengan ID 13,25 in dan Np yaitu 4. Number of tube passes Dari Tabel B.1, dipilih tube untuk water service, ¾ in, 16-BWG tubes dengan panjang yaitu 16 ft. Maka, 𝑅𝑒 =
4 ̇ 𝑚̇(𝑛𝑝 ⁄𝑛𝑡 ) 𝜋 𝐷𝑖 𝜇
Pra-Rancangan PabrikMetanol dari Natural Gas Dibuat Diperiksa Emmilia Dannisa Pratiwi Nadhia Gasani Putri Rizkya Ramadhani
Kelompok 4. Ganjil/2018-2019 Disetujui
Related Documents
Heater
July 2020 15
Water Heater
May 2020 17
Juice Heater
October 2019 25
Water Heater
June 2020 11
Dikinson Newport Diesel Heater
May 2020 0
Rv Heater Maual
April 2020 1More Documents from ""
Heater 5.docx
November 2019 16
Spesifikasi Alat Heat Exchanger.docx
November 2019 15
Studi Kelayakan Bisnis.pdf
November 2019 32
Daftar Pustaka Reaktor.docx
November 2019 17
Heater 3.docx
November 2019 14