Spesifikasi Alat Heat Exchanger.docx

Heater 4

Nama Alat

Kode Alat

Menaikkan suhu udara sebelum masuk ke

Fungsi

E-104

Catalytic Oxidation Reactor

Steam T = 75°C

Natural gas T = 100°C

Natural gas T = 310°C

Steam T = 750°C

a) Energy Balance Q heater = Q steam = 4695358,733 kJ/jam 𝑄 = 𝑚 . 𝐶𝑝 . ∆𝑇 𝑚=

𝑄 𝐶𝑝 . ∆𝑇

𝑚=

4695358,733 kJ/jam 25273,62

Maka, Laju alir steam = 3344,057674 kg/jam = 7372,386462 lb/hr

b) LMTD Hot Fluid

Cold Fluid

Diff

T1 (°F)

1381,73

t1 (°F)

211,73

Δt2

792

T2 (°F)

166,73

t2 (°F)

589,73

Δt1

45

T1-T2 (°F)

1215

t2-t1 (°F)

378

Δt2 – Δt1

747

ΔTln(cf) (°F)

260,46944327

∆Tln(cf) =

(𝑇𝑎 − 𝑡𝑏 ) − (𝑇𝑏 − 𝑡𝑎 ) 792℉ − 45℉ = 𝑙𝑛(𝑇𝑎 − 𝑡𝑏 )/(𝑇𝑏 − 𝑡𝑎 ) ln(792℉⁄45℉)

∆Tln(cf) = 𝟐𝟔𝟎, 𝟒𝟔𝟗𝟒𝟒𝟑𝟐𝟕℉ = 𝟏𝟐𝟔, 𝟗𝟐𝟕𝟓℃

c) LMTD Correction Factor R= P=

(Ta −𝑇𝑏 ) (𝑡𝑏 −𝑡𝑎 ) (𝑡𝑏 )−(𝑡𝑎 ) (𝑇𝑎 −𝑡𝑎 )

=

211,73℉−589,73 ℉ 166,73℉−1381,73℉

= 𝟎, 𝟑𝟏𝟏𝟏𝟏

166,73℉−1381,73℉

= 211,73℉−1381,73℉ = 𝟎, 𝟗𝟕𝟐𝟔𝟔

Sehingga, F = 0,73 (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 35 Btu/h. ft2. oF

e) Calculate heat transfer area and number of tubes A = 𝑛𝑡 =

Q 4450340,828 btu/h = = 𝟔𝟔𝟖, 𝟕𝟐𝟐 𝐟𝐭 𝟐 UD. ∆t 35 btu/h ft 2 ℉

A 668,722 ft 2 = = 102,225 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑠 ≅ 𝟏𝟎𝟐 𝒕𝒖𝒃𝒆𝒔 π𝐷0 L π . 0,0833 ft . 25 ft

Dari Tabel C.5 dengan Tema P or S dan np = 4, maka :

f)

IDshell

= 17,25 in.

Nt

= 104 tubes (mendekati 36 tubes)

Number of tube passes 𝑅𝑒 = 𝑅𝑒 =

4 𝑚̇(𝑛𝑝 ⁄𝑛𝑡 ) 𝜋 𝐷𝑖 𝜇 ̇ 4 . 7372,386462 lb/hr (4⁄42) π 0,05167 ft . 0,4202 lb/ft h

𝑹𝒆 = 𝟏𝟔𝟔𝟑𝟔, 𝟒𝟓𝟗𝟐𝟐

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

= 0,62 in

= 0,05167 ft

BWG

= 16

Np

=4

Maka, kecepatan volume gas: (Hal 190, Serth dan Lestina, 2014) 𝑉𝑚𝑎𝑥 =

1800 (𝑃𝑀)0,5

𝑉𝑚𝑎𝑥 =

1800 (60. 526,4952)0,5

𝑉𝑚𝑎𝑥 = 10,12744 ft/s

Dari Vmax, diasumsikan tube material adalan plain carbon steel, sehingga kecepatan volume gas menjadi: 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 0,6 x 10,12744 ft/s 𝑽𝒎𝒂𝒙 = 6,07646 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 102 tubes yaitu 104 tubes dengan ID shell yaitu 17,25-in. Sehingga, jumlah tubes yaitu 104 tubes dengan ID shell yaitu 17,25-in.

h) Calculate the required overall coefficient 𝑞 𝑈𝑟𝑒𝑞 = 𝑛𝑡 𝜋𝐷𝑜 𝐿𝐹(∆𝑇𝑙𝑛 )𝑐𝑓

𝑈𝑟𝑒𝑞 =

4450340,828 𝑏𝑡𝑢/ℎ 42 𝜋 0,0625 𝑓𝑡 . 25 𝑓𝑡 . 0,73. 206,4694 ℉

𝑼𝒓𝒆𝒒 = 𝟑𝟑, 𝟖𝟕𝟎𝟐𝟏𝟖𝟒𝟖 𝑩𝒕𝒖/𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉

i) Calculate hi 𝐶𝑝 . 𝜇 𝑘 874,46 𝑏𝑡𝑢/𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙 .0,4202𝑙𝑏/𝑓𝑡. ℎ 𝑃𝑟 = 1,003817 𝑏𝑡𝑢/ℎ 𝑓𝑡℉ 𝑃𝑟 =

Pr = 366,0823 ℎ𝑖 = (𝑘 ⁄𝐷𝑖 ) 𝑥 0,023 𝑥 𝑅𝑒 0,8 𝑥 𝑃𝑟 1⁄3 (𝜇 ⁄𝜇𝑤 )0,14 ℎ𝑖 = (1,003817

𝑏𝑡𝑢 𝑓𝑡℉⁄0,0517 𝑓𝑡) 𝑥 0,023 𝑥 16636,459220,8 ℎ

𝑥 366,08231⁄3 𝑥 1 𝒉𝒊 = 62,847012 j) Calculate ho 𝐵 = 0,3 𝑥 𝑑𝑠 𝐵 = 0,3 𝑥 17,25 𝑖𝑛 𝑩 = 𝟓, 𝟏𝟕𝟓 𝒊𝒏 = 𝟔𝟐, 𝟏 𝒇𝒕

𝑎𝑠 =

𝑑𝑠 𝐶 ′ 𝐵 144𝑃𝑇

𝑎𝑠 =

17,25 𝑖𝑛 𝑥 0,25 𝑥 5,175 𝑖𝑛 144 𝑥 1,25 𝑖𝑛

𝒂𝒔 = 𝟎, 𝟏𝟐𝟑𝟗𝟖𝟒 𝒇𝒕𝟐 𝐺 = 𝑚̇⁄𝑎𝑠 𝐺=

7372,386462 𝑙𝑏/ℎ𝑟 0,123984 𝑓𝑡 2

𝑮 = 𝟓𝟗𝟒𝟔𝟐, 𝟐𝟐𝟐𝟐𝟓 𝒍𝒃/𝒉𝒇𝒕𝟐

De = (0,99/12) = 0,0825 ft 𝑅𝑒 =

𝐷𝑒 𝐺 𝜇

𝑅𝑒 =

0,0825 𝑓𝑡 𝑥 59462,22225 𝑙𝑏/ℎ𝑓𝑡 2 0,42677 𝑙𝑏/ℎ 𝑓𝑡

𝑹𝒆 = 𝟏𝟏𝟒𝟗𝟒, 𝟕𝟑𝟏𝟎𝟕 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 11494,731070,6821 + 0,7 . 11494,731070,1772 ) 𝒋𝑯 = 𝟑𝟐, 𝟗𝟖𝟏𝟓𝟖𝟔 ℎ𝑜 = 𝑗𝐻 (𝑘⁄𝐷𝑒 )𝑃𝑟 1⁄3 (𝜇 ⁄𝜇𝑤 )0,14 ℎ𝑜 = 32,981586 (1,0038⁄0,0825)366,08231⁄3 (1)0,14 𝒉𝒐 = 𝟕𝟎, 𝟕𝟕

k) Tentukan Clean Overall Coefficient 𝐷𝑖 𝐷𝑜 ln(𝐷𝑜 ⁄𝐷𝑖 ) 1 𝑈𝐶 = ⌈ + + ⌉ ℎ𝑖 𝐷𝑖 2𝑘𝑡𝑢𝑏𝑒 ℎ𝑜

−1

−1

0,62 0,75 ln(0,75⁄0,62) 1 𝑈𝐶 = ⌈ + + ⌉ 62,8470121 𝑥 0,62 2 𝑥 52 70,77 𝑼𝑪 = 𝟒𝟕 𝑩𝒕𝒖/𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉ Karena Uc>Ureq maka desain dapat dilanjutkan.

l) TentukanFouling factor Nilai fouling factor dapat dilihat pada Tabel 3.3 dimana nilai fouling factor untuk steam adalah 0-0,0005 h ft2oF/Btu sedangkan natural gas adalah 0,001 h ft2oF/Btu, maka diambil nilai fouling factor untuk steam yaitu 0,003 h ft2oF/Btu dan natural gas yaitu 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) Hitung Design Overall Coefficient 𝑈𝐷 = (1⁄42 + 0,00621 )−1 𝑼𝑫 = 𝟑𝟔, 𝟏𝟗𝟏𝟑𝟑𝟖𝟒𝟏 𝑩𝒕𝒖⁄𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉ n) Hitung Over surface dan Over design 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 = 𝑈𝑐 ⁄𝑈𝑟𝑒𝑞 − 1 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 = 47⁄33,8702 − 1 𝒐𝒗𝒆𝒓 𝒔𝒖𝒓𝒇𝒂𝒄𝒆 = 𝟑𝟕, 𝟖𝟐𝟖 %

𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛 = 𝑈𝐷 ⁄𝑈𝑟𝑒𝑞 − 1 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛 = 36,19133841⁄33,8702 − 1 𝒐𝒗𝒆𝒓 𝒅𝒆𝒔𝒊𝒈𝒏 = 𝟔, 𝟖𝟓𝟐𝟗𝟖𝟐 %

o) Hitung pressure drop pada tube f = 0,4137 𝑅𝑒 −0,2585 f = 0,4137 x 11494,73107−0,2585 𝐟 = 𝟎, 𝟎𝟑𝟔𝟗

G= G=

𝑚̇(𝑛𝑝 ⁄𝑛𝑡 ) 𝜋 𝐷𝑖 2 ⁄4 7372,3865 (4⁄104) 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 =

939,684 . 4 . 25 . 212341,18752 7,5 × 1012 . 0,62 . 0,62 . 1

∆𝑷𝒇 = 𝟎, 𝟎𝟒𝟐𝟏 𝒑𝒔𝒊 Karena aliran 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) 212341,1875 2 ⁄0,4657 ∆𝑷𝒓 = 𝟎, 𝟎𝟖𝟑𝟗𝟓 𝒑𝒔𝒊 p) Hitung pressure drop pada shell 𝑓1 = (0,0076 + 0,000166 𝑑𝑠 )𝑅𝑒 −0,125 𝑓1 = (0,0076 + 0,000166 . 17,25 𝑖𝑛) 11494,73107−0,125 𝒇𝟏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟐𝟓

𝑓2 = (0,0016 + 0,000166 𝑑𝑠 )𝑅𝑒 −0,125 𝑓2 = (0,0016 + 0,000166 .17,25 𝑖𝑛)11494,73107−0,125 𝒇𝟐 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟓𝟗𝟗𝟏𝟖𝟐

𝑓 = 144{𝑓1 − 1,25(1 − 𝐵⁄𝑑𝑠)(𝑓1 − 𝑓2 )} 𝑓 = 144{0,00325 − 1,25(1 − 0,3)(0,00325 − 0,000599182)} 𝒇 = 𝟎, 𝟏𝟑𝟒𝟎𝟐𝟖

∆𝑃𝑓 =

𝑓𝐺 2 𝑛𝑠 (𝑛𝑏 + 1) 7,5 × 1012 𝐷𝑖 𝑠∅

0,134028 . 212341,18752 1 (6,457) ∆𝑃𝑓 = 7,5 × 1012 0,62 0,785 1 ∆𝑷𝒇 = 𝟎, 𝟎𝟖𝟔𝟒 𝒑𝒔𝒊

q) Nozzle Diameter nozzle diambil dari Tabel 5.3 (Serth dan Lestina, 2014), dengan id shell = 17,25-in, berada pada rentang 15-28-in, maka diameter nozzle yaitu 3-in.

𝑅𝑒𝑛 =

4 𝑚̇ 𝜋 𝐷𝑛 𝜇

𝑅𝑒𝑛 =

4 . 7372,386462 𝜋 . 3 . 0,42677

𝑹𝒆𝒏 = 𝟕𝟑𝟑𝟓, 𝟑𝟓𝟏𝟐𝟎𝟓

𝐺𝑛 = 𝐺𝑛 =

𝑚̇ (𝜋 𝐷𝑛 2 )/4 7372,386462 (𝜋 32 )/4 𝑮𝒏 = 𝟐𝟒𝟑𝟓𝟓, 𝟎𝟕𝟔𝟔𝟕 𝒍𝒃𝒎/𝒉𝒇𝒕𝟐

∆𝑃𝑛 = 2,0 𝑥 10−13 𝑁𝑠 𝐺𝑛2 / 𝑠 ∆𝑃𝑛 = 2,0 𝑥 10−13 1. 24355,076672 / 0,4657 ∆𝑷𝒏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟐𝟓𝟒𝟕𝟒𝟑 𝒑𝒔𝒊 Maka, ∆𝑃𝑜 = 0,0864 𝑝𝑠𝑖 + 0,083952074 𝑝𝑠𝑖 + 0,0002547 𝑝𝑠𝑖 ∆𝑷𝒐 = 𝟎, 𝟏𝟕𝟎𝟔𝟏 𝒑𝒔𝒊

Perhitungan Kedua menggunakan UD Aktual 𝑼𝑫 (𝒂𝒌𝒕𝒖𝒂𝒍) = 𝟑𝟔, 𝟏𝟗𝟏𝟑𝟒 Btu/h ft2 F

a. Calculate heat transfer area and number of tubes A =

Q 4450340,828 btu/h = = 𝟔𝟒𝟔, 𝟕𝟎𝟗𝟏𝟓𝐟𝐭 𝟐 btu 2 UD. ∆t 36,19134 ft ℉ . 260,4694327 ℉ h

A 646,70915 ft 2 𝑛𝑡 = = = 98,86 𝑡𝑢𝑏𝑒𝑠 ≅ 𝟗𝟗 𝒕𝒖𝒃𝒆𝒔 π𝐷0 L π . 0,0833 ft . 25 ft Dari Tabel C.5 dengan Tema P or S dan np = 4, maka : IDshell

= 17,25 in.

Nt

= 104 tubes (mendekati 28 tubes)

b. Calculate Tube Length 𝐿= 𝐿=

𝑄 𝑈𝐷 𝑛𝑡 𝜋𝐷𝑜 𝐹 (∆𝑇𝑙𝑛(𝑐𝑓) )

4450340,828 36,19134. 42 𝜋 0,0833 . 0,73. 260,4694327

𝐿 = 23,76442238 𝑓𝑡

c. Number of tube passes 𝑅𝑒 = 𝑅𝑒 =

4 𝑚̇(𝑛𝑝 ⁄𝑛𝑡 ) 𝜋 𝐷𝑖 𝜇 ̇ 4 . 7372,386462 lb/hr 4/42 π 0,05167 ft . 0,4236 lb/ft h

𝑹𝒆 = 𝟏𝟔𝟔𝟑𝟔, 𝟒𝟓𝟗𝟐𝟐 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

= 0,62 in

= 0,0694999 ft

BWG

= 16

Np

=4

Maka, kecepatan volume gas: (Hal 190, Serth dan Lestina, 2014) 𝑉𝑚𝑎𝑥 =

1800 (𝑃𝑀)0,5

𝑉𝑚𝑎𝑥 =

1800 (60 . 526,4952)0,5

𝑉𝑚𝑎𝑥 = 10,12743984 ft/s Dari Vmax, diasumsukan tube material adalan plain carbon steel, sehingga kecepatan volume gas menjadi: 𝑉𝑚𝑎𝑥 = 0,6 x 10,12743984 ft/s 𝑽𝒎𝒂𝒙 = 𝟔, 𝟎𝟕𝟔𝟒𝟔 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 99 tubes yaitu 104 tubes dengan ID shell yaitu 17,25-in. Sehingga, jumlah tubes yaitu 104 tubes dengan ID shell yaitu 17,25-in.

e. Calculate the required overall coefficient 𝑞 𝑈𝑟𝑒𝑞 = 𝑛𝑡 𝜋𝐷𝑜 𝐿𝐹(∆𝑇𝑙𝑛 )𝑐𝑓 𝑈𝑟𝑒𝑞 =

4450340,828 𝑏𝑡𝑢/ℎ 42 𝜋 0,0833 𝑓𝑡 . 18,9 𝑓𝑡 . 0,73. 260,4694327 ℉

𝑼𝒓𝒆𝒒 = 𝟑𝟔, 𝟏𝟗𝟏𝟑𝟑𝟖𝟒𝟏 𝑩𝒕𝒖/𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉

f. Calculate hi 𝐶𝑝 . 𝜇 𝑘 874,46 𝑏𝑡𝑢/𝑙𝑏𝑚𝑜𝑙 .14,504 𝑙𝑏/𝑓𝑡. ℎ 𝑃𝑟 = 1,0038 𝑏𝑡𝑢/ℎ 𝑓𝑡℉ 𝑃𝑟 =

= 12634,92251 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 16636,459220,8 ℎ

𝑥 12634,922511⁄3 𝑥 1 𝒉𝒊 = 86,3014

g. Calculate ho 𝐵 = 0,3 𝑥 𝑑𝑠 𝐵 = 0,3 𝑥 17,25 𝑖𝑛 𝑩 = 𝟓, 𝟏𝟕𝟓 𝒊𝒏 = 𝟔𝟐, 𝟏 𝒇𝒕 𝑑𝑠 𝐶 ′ 𝐵 𝑎𝑠 = 144𝑃𝑇 𝑎𝑠 =

12 𝑖𝑛 𝑥 0,25 𝑥 5,175 𝑖𝑛 144 𝑥 1,25 𝑖𝑛

𝒂𝒔 = 𝟎, 𝟏𝟐𝟑𝟗𝟖𝟒 𝒇𝒕𝟐 𝐺 = 𝑚̇⁄𝑎𝑠 𝐺=

7372,386462 𝑙𝑏/ℎ𝑟 0,123984 𝑓𝑡 2

𝑮 = 𝟓𝟗𝟒𝟔𝟐, 𝟐𝟐𝟑 𝒍𝒃/𝒉𝒇𝒕𝟐

De = (0,99/12) = 0,0825 ft 𝑅𝑒 =

𝐷𝑒 𝐺 𝜇

𝑅𝑒 =

0,0825 𝑓𝑡 𝑥 59462,223 𝑙𝑏/ℎ𝑓𝑡 2 0,4136 𝑙𝑏/ℎ 𝑓𝑡

𝑹𝒆 = 𝟏𝟏𝟖𝟔𝟐, 𝟑𝟒𝟒𝟐𝟒

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 11862,344240,6821 + 0,7 . 11862,344240,1772 ) 𝒋𝑯 = 𝟑𝟑, 𝟔𝟓𝟗 ℎ𝑜 = 𝑗𝐻 (𝑘⁄𝐷𝑒 )𝑃𝑟 1⁄3 (𝜇 ⁄𝜇𝑤 )0,14 ℎ𝑜 = 33,659 (1,138⁄0,0825)12634,922511⁄3 (1)0,14 𝒉𝒐 = 𝟓𝟖, 𝟕𝟖𝟐𝟓𝟎𝟑

h. Tentukan Clean Overall Coefficient 𝐷𝑖 𝐷𝑜 ln(𝐷𝑜 ⁄𝐷𝑖 ) 1 𝑈𝐶 = ⌈ + + ⌉ ℎ𝑖 𝐷𝑖 2𝑘𝑡𝑢𝑏𝑒 ℎ𝑜

−1

0,62 0,75 ln(0,75⁄0,62) 1 𝑈𝐶 = ⌈ + + ⌉ 86,3014 𝑥 0,62 2 𝑥 26 58,782503

−1

𝑼𝑪 = 𝟒𝟖 𝑩𝒕𝒖/𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉ Karena Uc>Ureq maka desain dapat dilanjutkan.

i. TentukanFouling factor Nilai fouling factor dapat dilihat pada Tabel 3.3 dimana nilai fouling factor ntuk steam adalah 0-0,0005 h ft2oF/Btu sedangkan natural gas adalah 0,001 h ft2oF/Btu, maka diambil nilai fouling factor untuk steam yaitu 0,003 h ft2oF/Btu dan natural gas yaitu 0,001 h ft2oF/Btu. 𝑅𝐷 =

𝑅𝐷𝑖 𝐷𝑜 + 𝑅𝐷𝑜 𝐷𝑖

𝑅𝐷 =

0,001 . 0,75 + 0,005 0,62

𝑹𝑫 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟓 𝑩𝒕𝒖/𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉ j. Hitung Design Overall Coefficient 𝑈𝐷 = (1⁄48 + 0,005 )−1 𝑼𝑫 = 𝟑𝟖, 𝟒𝟒𝟑𝟗𝟓 𝑩𝒕𝒖⁄𝒉 𝒇𝒕𝟐 ℉ k. HitungOver surface danOver design 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 = 𝑈𝑐 ⁄𝑈𝑟𝑒𝑞 − 1 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑠𝑢𝑟𝑓𝑎𝑐𝑒 = 48⁄36,191338 − 1 𝒐𝒗𝒆𝒓 𝒔𝒖𝒓𝒇𝒂𝒄𝒆 = 𝟑𝟏, 𝟓𝟒𝟔𝟑 % 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛 = 𝑈𝐷 ⁄𝑈𝑟𝑒𝑞 − 1 𝑜𝑣𝑒𝑟 𝑑𝑒𝑠𝑖𝑔𝑛 = 38,44395⁄36,191338 − 1 𝒐𝒗𝒆𝒓 𝒅𝒆𝒔𝒊𝒈𝒏 = 𝟔, 𝟐𝟐𝟒𝟐 %

l. Hitung pressure drop pada tube f = 0,4137 𝑅𝑒 −0,2585 f = 0,4137. 11862,34424−0,2585 𝐟 = 𝟎, 𝟎𝟑𝟔𝟔𝟎𝟐

G= G=

𝑚̇(𝑛𝑝 ⁄𝑛𝑡 ) 𝜋 𝐷𝑖 2 ⁄4 7372,386462 (4⁄104) 𝜋 0,622 ⁄4

𝐆 = 𝟐𝟏𝟐𝟑𝟒𝟏, 𝟏𝟖𝟕𝟓 𝐥𝐛𝐦/𝐡 𝐟𝐭 𝟐

Friction loss, ∆𝑃𝑓 =

𝑓 𝑛𝑝 𝐿 𝐺 2 7,5 × 1012 𝐷𝑖 𝑠∅

∆𝑃𝑓 =

0,036602 . 4 . 18,9 . 212341,18752 7,5 × 1012 . 0,62 . 0,4567 . 1

∆𝑷𝒇 = 𝟎, 𝟎𝟑𝟗𝟔𝟗 𝒑𝒔𝒊 Karenaaliran tube turbulen maka 𝛼𝑟 = (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, 𝟎𝟖𝟑𝟗𝟓 𝒑𝒔𝒊 m. Hitung pressure drop pada shell 𝑓1 = (0,0076 + 0,000166 𝑑𝑠 )𝑅𝑒 −0,125 𝑓1 = (0,0076 + 0,000166 . 17,25 𝑖𝑛) 11862,34424−0,2585

−0,125

𝒇𝟏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟑𝟐𝟑𝟖𝟗𝟔𝟏

𝑓2 = (0,0016 + 0,000166 𝑑𝑠 )𝑅𝑒 −0,125 𝑓2 = (0,0016 + 0,000166 . 12 𝑖𝑛)11862,34424−0,2585 𝒇𝟐 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟓𝟗𝟔𝟐𝟐𝟖

−0,125

𝑓 = 144{𝑓1 − 1,25(1 − 𝐵⁄𝑑𝑠)(𝑓1 − 𝑓2 )} 𝑓 = 144{0,003238961 − 1,25(1 − 0,3)(0,003238961 − 0,000596228)} 𝒇 = 𝟎, 𝟏𝟑𝟑𝟒𝟐𝟓𝟗𝟕

𝑓𝐺 2 𝑛𝑠 (𝑛𝑏 + 1) 7,5 × 1012 𝐷𝑖 𝑠∅

∆𝑃𝑓 =

0,13342597. 212341,18752 12 (1,58) ∆𝑃𝑓 = 7,5 × 1012 0,62 0,785 1 ∆𝑷𝒇 = 𝟎, 𝟎𝟐𝟒𝟓𝟐𝟖𝟒𝟒𝟒 𝒑𝒔𝒊

n. Nozzle Diameter nozzle diambil dari Tabel 5.3 (Serth dan Lestina, 2014), dengan id shell = 17,25-in, berada pada rentang 15-28-in, maka diameter nozzle yaitu 3-in. 𝑅𝑒𝑛 =

4 𝑚̇ 𝜋 𝐷𝑛 𝜇

𝑅𝑒𝑛 =

4 . 7372,386462 𝜋 3. 0,41355

𝑹𝒆𝒏 = 𝟕𝟓𝟔𝟗, 𝟗𝟒𝟑𝟏𝟖𝟕

𝐺𝑛 = 𝐺𝑛 =

𝑚̇ (𝜋 𝐷𝑛 2 )/4 7372,386462 (𝜋 32 )/4 𝑮𝒏 = 𝟐𝟓𝟒𝟑𝟔, 𝟗𝟖𝟒𝟏𝟕 𝒍𝒃𝒎/𝒉𝒇𝒕𝟐

∆𝑃𝑛 = 2,0 𝑥 10−13 𝑁𝑠 𝐺𝑛2 / 𝑠 ∆𝑃𝑛 = 2,0 𝑥 10−13 . 1 25436,984172 / 0,4657 ∆𝑷𝒏 = 𝟎, 𝟎𝟎𝟎𝟐𝟕𝟖 𝒑𝒔𝒊 Maka, ∆𝑃𝑜 = 0,08395 𝑝𝑠𝑖 + 0,024528444 𝑝𝑠𝑖 + 0,000278 𝑝𝑠𝑖 ∆𝑷𝒐 = 𝟎, 𝟏𝟎𝟖𝟕𝟓𝟖𝟑𝟗𝟕 𝒑𝒔𝒊