Cooling Conveyor [PDF]

Citation preview

2. cooling conveyor



Data : ° C ° C ° C ° C



° 1473,15 K ° 303,15 K ° 303,15 K ° 383,15 K



Suhu bahan masuk



=



1200



Suhu bahan keluar



=



30



Suhu udara masuk



=



30



Suhu udara panas



=



110



Suhu refference



=



Suhu bahan masuk



=



A. Entalpi bahan masuk Cooling Conveyor ° ° 25 C = 298,15 K ° ° 1200 C = 1473,15 K



Kompone n SiO2(s) Al2O3(s) Fe2O3(s) CaO(s) MgO(s) NaCl(s) Na2SO4(s ) Na2SiO3



∫                



= = = =



C d (kkal/mo T p T l) Treff         22483,5528   36677,3617   46870,5248   17075,6130   14564,4586   17048,9328   38540,0000 91616,3636



   



Laju produk masuk Kompone n SiO2(s) Al2O3(s)



Berat (kg/jam) 2477,4070 19,0016



BM



kmol/jam



60 102



41,2901 0,1863



Fe2O3(s) CaO(s) MgO(s) NaCl(s) Na2SO4(s ) Na2SiO3



24,9396 0,5938 0,5938 2,9689



160 56 40 58,5



5,9378



142



6820,4070



122



Entalpi produk masuk Chill Conveyor ∆H SiO2(s) = 41,2901 ∆H Al2O3(s) = 0,1863 ∆H Fe2O3(s) = 0,1559 ∆H CaO(s) = 0,0106 ∆H MgO(s) = 0,0148 ∆H NaCl(s) = 0,0508 ∆H Na2SO4(s) = 0,0418 ∆H Na2SiO3 = 55,9050



0,1559 0,0106 0,0148 0,0508 0,0418 55,9050



: x x x x x x x x



(∆ H = m . Cp .∆ T) 22483,5528 36677,3617 46870,5248 17075,6130 14564,4586 17048,9328 38540,0000 91616,3636



Entalpi total



 



 



= = = = = = = =



928348,5012 6832,6278 7305,8205 181,0623 216,2092 865,2411 1611,5699 5121810,5533



=



6067171,5853



kkal/jam kkal/jam kkal/jam kkal/jam kkal/jam kkal/jam kkal/jam kkal/jam kkal/ja m



B. Entalpi udara masuk Cooling Conveyor Panas bahan masuk dari Cooling Conveyor Assumsi Relatif 1. Menentukan Suhu Wet Bulb Udara ( tw ) Humidity : Pers. 8.29, Badger hal. 383 :



70 %



dengan : hG



=



tG



=



tw



=



kG



=



λw



=



Ww



=



WG



=



heat transfer coefficient dari udara ke permukaan basah temperatur dry bulb udara temperatur wet bulb udara mass transfer coefficient dari permukaan basah ke udara panas latent udara basah pada temperatur wet bulb humidity pada temperatur wet bulb udara humidity pada temperatur dry bulb udara



Dari Badger tabel 8 - 1, untuk sistim udara - air :         = 0,26        



 



   



   



   



   



   



   



   



   



   



   



                                      Di rencanakan :             Udara masuk dari Cooling Conveyor pada suhu tg = Trial suhu wet bulb udara, tw =                             Dari Humidity Chart :          



     



     



     



     



     



      o C RH o C RH        



30 120



              lb H2O / lb udara o Pada tG = 30 C   WG = 0,019 kering   lb H2O / lb udara Pada tw = 120 oC   Ww = 0,039 kering   Ww - W G = 0,0390 0,0190                   = 0,02 lb H2O / lb udara kering                                           Dari Badger steam table app X hal 645 :             λw o   Pada tw = 120 C = 248 oF ; = 945,200  



Φ



=



 



   



 



 



 



 



 



 



 



=



 



 



 



 



1



x



0,02  



 



120



 



945,20



 



( tw-tg )



λw



0,2600



=



 



hG 29 kG



     



-



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



          Btu / lb



(Psychrometric                                



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



 



[Benar]  



 



 



 



 



 



o



120  



(Psychrometric



 



Dari perhitungan diatas, Ww - Wg ≈ Φ , maka trial t w  



 



= =



 



 



 



   



            70% 7%        



 



30



lb H2O / lb udara kering



     



 



 



F



 



 



 



 



Mencari suhu udara keluar NTU =



ln



(tG1 - tw) (tG2 tW)



Dimana : NTU tG1 tG2



= = =



1,5 tG2



-



total number transfer unit (1.5 - 2) ditetapkan NTU = suhu udara masuk cooling conveyor suhu udara keluar cooling conveyor =



120



=



ln (



30 tG2



( -90 4,4817



-



120 120



) )



1,5



             



 



             



 



4,4817



tG2 tG2



= =



-90 99,9183



+ °C



maka suhu udara keluar =



537,8 = 100



Berat udara kering masuk =



100



°C



°C



W udara



Berat uap air 30 °C



=



0,019



(RH 70%) Cp udara pada 30 °C Cp uap air pada 30 °C



= = =



0,019 0,24 0,44



kg uap/kg udara kg uap air/kg udara kering kkal/kg °C kkal/kg °C



λ uap air



=



1041,8



kkal/kg °C



∆H udara ∆H udara kering



= = = =



∆H uap air ∆H uap air



= =



∆H total udara masuk



= = =



m x Cp x ∆t berat udara x Cp x ∆t W udara x 0,24 W 1,2 udara kkal



x



(Psychrometric C



(Geankoplis app A (Geankoplis app A (Badger steam tab 645)



( 30 - 25 )



[(m x Cp x ∆t) + (m x λ)] [(W udara x Cp x ∆t) + (m x λ)] [(0.019 W udara ( 30 x 0,44 x 25 )) + 19,8360 W udara kkal 21,0360 W udara kkal



(0.019 W udara



x



C. Entalpi produk keluar Cooling Conveyor



Suhu refference



=



25



°C



=



Suhu bahan keluar



=



30



°C



=



∫



T



C p



d T



SiO2(s )



=



A ( TTref) +



B ( T2 - Tref2)



+ C



[



1



298,1 5 303,1 5 -



1



]



°K °K



1042



)]



2



T ref



=



10,87



Tre f



T



( 343,15 298,15)



+



0,008712



( 343,152 - 298,152)



2 +



-241200 [



T



∫



C p



d T



Al2O3(s)



=



54,3500



+



=



80,7894



kkal/kmol



=



1 303, 2



13,0963



A ( T- Tref)



+



-



+



1 298,1 5



]



13,3430



B ( T2 - Tref2)



+



C



[



1



2



T ref



=



( 343,15 298,15)



22,08



-



T



+



0,008971



( 343,152 - 298,152)



2 +



T



∫



C p



d T



-522500



=



110,4000



=



152,7901 A ( T= Tref)



Fe2O3(s)



1 303,15



[ +



13,4857



kkal/kmol ( T2 B Tref2)



+



+



-



1 298,2



+



C



28,9044



1



[



2



T ref



=



24,72



( 343,15 298,15)



-



T



+



0,016040



-423400



1 [



303,1 5



1 Tref



( 343,152 - 298,152)



2



+



]



-



1 298,2



]



]



=



123,6000



= T



∫



C p



dT



CaO(s)



=



+



24,1121



171,1344



A ( TTref)



+



B



+



kkal/kmol ( T2 - Tref2)



+



C



[



2



T ref



=



1



-



1



+



0,004840



( 343,152 - 298,152)



2 +



-108000



1 [



=



T



Cp



dT



MgO(s)



∫



= A ( T= Tref)



+



63,2502



kkal/kmol



+



B



-



7,2757



( T2 - Tref2)



+



C



[



2



T ref



=



10,86



+



0,001197



T



∫ T ref



Cp



d T



Na2SO4(s)



-208700



[



1



54,3000



+



=



67,6446



kkal/kmol



A ( T- Tref)



-



303,15



=



=



1



1,7994



1 298,2



+



-



]



5,9745



1 Tre f



( 343,152 - 298,152)



2



+



+



T



( 343,15 298,15)



1 298, 2



303,15



50,0000



]



11,5452



]



Tre f



T



( 343,15 298,15)



10,00



23,4222



]



=



32,80



= T



Cp



∫



d T



Na2SiO3



( 343,15 298,15)



164,0000



=



A ( T- Tref)



kkal/kmol +



63,78



=



( 343,15 - 298,15)



+



-1678000



[



= Cp



d T



NaCl



=



429,3290 A ( TTref)



+



T ref



= = = Komponen SiO2(s) Al2O3(s) Fe2O3(s) CaO(s) MgO(s) NaCl(s) Na2SO4(s) Na2SiO3



 



10,79



60,2637 T Cp ∫ Treff                



0,011710 2



1 303,1 5



+



-



SiO2(s) Al2O3(s) Fe2O3(s)



Berat (kg/jam) 2477,4070 19,0016 24,9396



Tre f



+



]



92,8260



B



( T2 - Tref2) + +



0,004200 2 6,3137



kkal/kmol dT (kkal/mol)       80,7894 152,7901 171,1344 63,2502 67,6446 60,2637 164,0000 429,3290



( 343,152 - 298,152)



                 



Laju produk keluar Cooling Conveyor : Komponen



1



( 343,152 - 298,152)



1 298, 2



17,6031



-



kkal/kmol



2 ( 343,15 - 298,15) 53,9500



1 T



+



[



318,9000



=



T



+ C



2



T ref



∫



B ( T2 - Tref2)



BM 60 102 160



kmol/jam 41,2901 0,1863 0,1559



0,5938 0,5938 2,9689 5,9378 6820,4070



CaO(s) MgO(s) NaCl(s) Na2SO4(s) Na2SiO3



56 40 58,5 142 122



0,0106 0,0148 0,0508 0,0418 55,9050



Entalpi produk keluar Cooling Conveyor : ∆H ∆H ∆H ∆H ∆H ∆H ∆H ∆H



SiO2(s) Al2O3(s) Fe2O3(s) CaO(s) MgO(s) NaCl(s) Na2SO4(s) Na2SiO3



(∆ H = m . Cp .∆ T) = = = = = = = = Entalpi total



41,2901 0,1863 0,1559 0,0106 0,0148 0,0508 0,0418 55,9050



x x x x x x x x



80,7894 152,7901 171,1344 63,2502 67,6446 60,2637 164,0000 429,3290  



 



= = = = = = = = =



D. Entalpi udara keluar Cooling Conveyor



Berat udara kering keluar udara keluar pada suhu tg



= =



Berat uap air 120 °C ( RH = Cp udara pada 300 °C Cp uap air pada 100 10 λ uap air 0



100 10% ) 100



°C



∆H udara



= m x Cp x ∆t



∆H udara kering



= berat udara x Cp x ∆t



°C



=



°C °C



= = =



W udara 100 °C kg uap/kg 0,07 udara kg uap air/kg udara 0,07 kering 0,25 kkal/kg°C 0,45 kkal/kg°C



=



970,2



kkal/kg°C



(Psychrome Chart)



(Geankoplis app A3 (Geankoplis app A3



(Badger steam table



= W udara =



∆H uap air ∆H uap air



18,75



x



W udara



0,25



∆H udara keluar



0,07



( 100 - 25 )



+



(m x λ)] ( 100 x 25 )



kkal



= m x Cp x ∆t + m x λ = [(W udara x Cp x ∆t) =



x



W udara



x



0,45



=



70,2765



W udara



kkal



=



89,0265



W udara



kkal



+



0,07



W udara



x



970,2



Entalpi panas hilang (Q loss) assumsi : panas hilang



=



Q loss



= =



5% (∆H bahan masuk + ∆H udara masuk) kehilangan max = 10% : Ulrich, hal 432   ( 5% 6067171,59 303358,58 + 1,0518



+



21,0360 W udara



W udara



)



maka : * Neraca energi total : (∆H bahan masuk + ∆H udara masuk) = (∆H bahan keluar + ∆H udara udara keluar + Q loss) 6067171,59 + 21,036 W udara = 27404,161 + 89,0265 W udara 303358,58 + 1,0518 W udara -69,0423 W udara = -5736408,845 W udara = 83085,42509 kmol/jam W udara = 2359626,073 kg/jam Q loss



= =



303358,6 + ( 390747,8 kkal/jam



1,0518000



x



Neraca panas Cooling Conveyor Masuk (kkal/jam) ∆H bahan masuk ∆H udara masuk   Total    



6067171,5853 1747785,0023  



7814956,5876



83085,4251



)



Keluar (kkal/jam) ∆H bahan keluar ∆H udara keluar Q loss Total  



 



 



27404,1610 7396804,5972 390747,8294 7814956,5876



+