![Kondensor Parsial 3 April [PDF]](https://pdfs.asia/img/200x200/kondensor-parsial-3-april.jpg)
18 0 218 KB
CDP-01
Lampiran CONDENSOR PARTIAL (CDP-01) Tugas
: Mengembunkan sebagian uap keluaran reaktor R-01
Jenis
:
Tipe HE
:
Fluida Panas
:
Fluida Dingin
:
Kondisi Operasi
:
Suhu Masuk (T1) = 128,71
0
= 401,71
K
Suhu Keluar (T2) = 127,12
0
= 400,12
K
= 1,8819
atm
= 1430,244
mmHg
C C
Tekanan kondensor Komposis i Masuk Butanal Butanol H2O N2 H2 Total
BM
Fraksi
Kmol/jam
mol 0,0147 0,4660 0,0253 0,0003 0,4938 1,0000
2,7078 86,0573 4,6659 0,0630
72,00 74,00 18,00 28,00 2,00
91,1956 184,69
Kg/jam 194,9616 6368,240 83,986 1,764 182,391 6831,343
Fraksi massa 0,0285 0,9322 0,0123 0,0003 0,0267 1,0000
*) Condensable gas Total condensable gas 1.
= 93,4310 kmol/jam
Konduktivitas thermal fase cair Diperoleh dari Yaws, “Chemical Engineering Properties Handbook”, 1999
(
log 10 k liq = A+ B 1−
T C
)
2 7
k = A+ BT +C T 2 kliq
= konduktivitas thermal fase cair (W/m.K)
A,B, C
= konstanta
T
= Suhu operasi (K)
Komponen
A
B
C
1
CDP-01
Lampiran C4H8O C4H10O H2O 2.
2,351,E-01 1,871,E-01 -2,758,E-01
-1,326,E-04 -1,180,E-05 4,612,E-03
-3,705,E-07 -3,200,E-07 -5,539,E-06
Tekanan uap murni Diperoleh dari Yaws, “Chemical Engineering Properties Handbook”, 1999 B log 10 P= A+ +C log 10 T + DT + E T 2 T Dengan : P
= Tekanan uap, mmHg
A,B,C,D,E
= Koefisien
T
= Suhu, K
Kompone
A
B
C4H8O
66,8
-3678,4
H2O
29,9
-3152,2
C4H10O
39,7
-4001,7
n
3.
C 22,6 -7,3 10,3
D
E
1,170,E-02
2,965,E-13
2,425,E-09
1,809,E-06
-3,257,E-10
8,667,E-07
Kapasitas Panas Fase Gas Diperoleh dari persamaan : Cp= A+ BT + C T 2 + D T 3 + E T 4 Cp
= Kapasitas Panas, kJ/kmol.K
T
= Suhu, K
Data konstanta A, B, C, D, dan E, diperoleh dari dari Yaws, “Chemical Engineering Properties Handbook”, 1999 Komponen n-C3H7CHO
A 6,44,E+01
B 6,48,E-02
C 3,51,E-04
D -3,54,E-07
E 1,01,E-10
H2O
3,39,E+01
-8,42,E-03
2,99,E-05
-1,78,E-08
3,69,E-12
N-C4H9OH H2 N2
8,16,E+00 2,5E+01 2,93,E+01
4,10,E-01 2,0E-02 -3,54,E-03
-2,26,E-04 -3,9E-05 1,01,E-05
6,04,E-08 3,2E-08 -4,31,E-09
-6,28,E-12 -8,8E-12 2,54,E-13 2
CDP-01
Lampiran 4.
Viskositas fase gas Diperoleh dari Yaws, “Chemical Engineering Properties Handbook”, 1999 µgas = A+ BT +C T 2 Dengan µgas
= Viskositas gas, kg/m.s
A, B, C
= Konstanta
T
= Suhu operasi, K
Data Konstanta A, B, dan C, diperoleh dari Yaws, “Chemical Engineering Properties Handbook”, 1999
5.
Komponen n-C3H7CHO
A
B
C
-10,867
0,2828
-4,7160E-05
H2O
-36,826
4,29E-01
-1,60E-05
N-C4H9OH
7,6943
0,2054
1,0683E-05
Viskositas fase cair Diperoleh dari Yaws, “Chemical Engineering Properties Handbook”, 1999 B log 10 nliq =A + +CT + D T 2 T nliq
= viskositas fase cair, cP
A, B, C, D
= Koefisien
T
= Suhu, K
Data Konstanta A, B, dan C, diperoleh dari Yaws, “Chemical Engineering Properties Handbook”, 1999 Komponen n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH 6.
A B -4,6882 6,82E+02
C 0,0106
D -1,29E-05
-10,2185 1,79E+03
1,77E-02
-1,26E-05
-5,397 1,33E+03
0,0062
-5,51E-06
Densitas Cair
3
CDP-01
Lampiran
Diperoleh dari Yaws, “Chemical Engineering Properties Handbook”, 1999 ρ=A B
(
− 1−
T Tc
)
ρ
n
= Densitas Cair, g/ml
A, B, dan n = Koefisien
7.
T
= Suhu, K
Tc
= Suhu Kritis, K
Komponen
A
B
n
Tc
n-C3H7CHO
0,26623
0,2482
0,2857
525
H2O
0,3471
2,74E-01
0,286
647,13
N-C4H9OH
0,26891
0,26674
0,2457
562,93
Kapasitas Panas Fase Cair Diperoleh dari persamaan : Cp= A+ BT + C T 2 + D T 3 Cp
= Kapasitas panas, kJ/kmol.K
A, B, C, D
= Konstanta
Data konstanta A, B, C, D, dan E, diperoleh dari dari Yaws, “Chemical Engineering Properties Handbook”, 1999
8.
Komponen n-C3H7CHO
A 70,063
B 0,726
C -2,355,E-03
D 3,307,E-06
H2O
92,053
-0,040
-2,110,E-04
5,347,E-07
N-C4H9OH H2 N2
127,210 50,607 76,452
0,523 -6,1136E+00 -3,5226E-01
-1,536,E-03 3,0930E-01 -2,6690E-03
2,216,E-06 -4,1480E-03 5,0057E-05
Enthalpy of Vaporization Diperoleh dari Yaws, “Chemical Engineering Properties Handbook”, 1999
(
hvap= A 1−
T TC
n
)
dengan :
4
CDP-01
Lampiran hvap = enthalpy of vaporization, kJ/kmol A
= Konstanta
T
= Suhu Operasi, K
Tc
= Suhu Kritis, K
Data A, Tc, dan n diperoleh dari Yaws, “Chemical Engineering Properties Handbook”, 1999
9.
Komponen n-C3H7CHO
A 47,94
Tc 525
n 0,378
H2O
52,053
647,13
0,321
N-C4H9OH
63,024
562,93
0,318
Dew Point Komponen n-C3H7CHO
kmol/jam 2,8472
yi 0,0305
Puap 3245,0898
Ki=Pi/Pcond 2,8466
xi=yi/Ki
H2O
4,6659
0,0499
1937,8596
1,6999
0,0294
0,0107
N-C4H9OH 85,9179 0,9196 1092,1347 0,9580 0,9599 Total 91,326 1,0000 1,0000 Dengan menggunakan Goal Seek pada software excel didapatkan Tdew sebesar 401,71 K 10.
Bubble Point Komponen n-C3H7CHO H2O
Zf 0,0305 0,0499
N-C4H9OH
Puap 3127,102 2 1846,550 1 1035,761 9
Ki=Pi/Pcond
yi=xi.Ki
2,7431
0,0836
1,6198
0,0809
0,9196 0,9086 0,8355 Total 1,0000 1,0000 Dengan menggunakan Goal Seek pada software excel didapatkan
Tbubble sebesar 400,12 K Maka, didapatkan selisih sebesar 1,59 K. Selanjutnya kondensor dapat dibagi menjadi 2 zona : a. Zona desuperheater dari suhu masuk sampai suhu embun b. Zona kondensasi dari suhu embun sampai suhu keluar 5
CDP-01
Lampiran Zona kondensasi sendiri dibagi menjadi 2 subzona
Pada zona kondensasi, dalam perhitunfan ini dibagi menjadi 4 subzona, persamaan yang digunakan K
=
dT =
P0 P total T dew −T 2 4
Tdew = 401,71
K
T’
= 401,32
K
T’’
= 400,92
K
T’’’ = 400,52
K
T2
K
= 400,12
11. Neraca Massa Komponen Condensable Kecepatan massa masuk – kecepatan massa keluar = akumulasi F–L–V=0
...1)
Neraca massa Komponen F.zf – L.xi – V.yi = 0
...2)
Kesetimbangan yi = Ki.xi
...3)
Didefinisikan R = V/F, maka L/F = 1-R. Persamaan 2) dibagi F dan subtitusi persamaan 3), diperoleh zf - (1-R) . xi = R.yi
...
4)
Dimana F
= Umpan masuk zona, kmol/jam
6
CDP-01
Lampiran L
= Fasa cair keluar zona, kmol/jam
V
= Fasa uap keluar zona, kmol/jam
xi
= Fraksi mol komponen pada fasa cair
yi
= Fraksi mol pada fasa uap
zi
= Fraksi mol pada umpan
Subzone 1 Pcondensor
= 1140
mmHg
T’
= 401,32
K
R
= 0,57
(Trial)
Komponen
Fi (kmol/jam)
Zf 0,030
Po
Ki
xi
2,8472
5 0,049
0,0305
2,8204
0,015
4,6659
9 0,919
0,0499
1,6796
0,036
85,9179
6 1,000
0,9196
0,9455
0,949
93,4309
F
0 = 93,4309
kmol/jam
V
= 53,2556
kmol/jam
kecepatan mol fasa cair = 40,1753
kmol/jam
n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH Total
1,000
Sehingga Komponen cair terdiri dari : kmol/ja Komponen H2 N2 n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH
xi 0,0000 0,0000 0,0150 0,0360 0,9491
m 0,0000 0,0000 0,60084 1,44616 38,1302
Total 1,0000 Komponen gas terdiri dari :
39,2695
Komponen H2
BM 2 28 72 18 74
BM 2
kmol/jam 91,3365
kg/jam 0,0000 0,0000 43,26025 26,03095 2821,637 2890,928
kg/jam 182,673
Fraksi 0,63142
7
CDP-01
Lampiran N2 n-C3H7CHO H2O
N-C4H9OH
28
0,0630
1,764 90,2475529
0,00044
72
2,2463
7 129,353442
0,01553
18
3,2197
3 1919,88338
0,02226
74
47,7876 144,653
9
0,33036
Total Subzone 2
2227,0891
Pcondensor
= 1140
mmHg
T’
= 401,32
K
R
= 0,305
(Trial)
Komponen n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH Total F
2322,157
Fi (kmol/jam)
Zf
Po
Ki
xi
2,8472 4,6659 85,9179 93,4309
0,0305 0,0499 0,9196 1,0000
3185,67 1891,76 1063,65
2,7945 1,6594 0,9330
0,0197 0,0416 0,9388 1,0000
= 93,4309
kmol/jam
= 28,4964
kmol/jam
kecepatan mol fasa cair = 64,9345
kmol/jam
V Sehingga
Komponen cair terdiri dari : Komponen BM xi H2 2 0,000 N2 14 0,000 n-C3H7CHO 72 0,0197 H2O 18 0,0416 N-C4H9OH 74 0,9388 Total 1,0000 Komponen gas terdiri dari : Komponen H2 N2 n-C3H7CHO H2O
BM 2 14
kmol/jam 91,3365 0,0630
72
1,5683
18
1,9661
kmol/jam 0 0 1,27886 2,69979 60,9581 1,000
kg/jam 0 0 92,07797 48,59621 4510,902 64,937
kg/jam 182,673 1,764 63,0077348 4 78,9886447 8
Fraksi 0,7618 0,0005 0,0131 0,0164 8
CDP-01
Lampiran N-C4H9OH
74
1002,76513 7 1329,199
24,9597 119,894
Total
0,2082 1
Subzone 3 Pcondensor
= 1140`
mmHg
T’
= 400,52
K
R
= 0,13
(Trial)
Komponen n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH Total F
Fi (kmol/jam) Zf 2,8472 0,0305 4,6659 0,0499 85,9179 0,9196 93,4309 1,0000 = 93,4309
V
= 12,1460
Po 3156,28 1869,04 1049,63
Ki 2,7687 1,6395 0,9207
xi 0,0248 0,0461 0,9292 1,0000
kmol/jam kmol/jam
Sehingga kecepatan mol fasa cair = 81,28
kmol/jam
Komponen cair terdiri dari : Komponen BM Xi H2 2 0,000 N2 14 0,000 n-C3H7CHO 72 0,0248 H2O 18 0,0461 N-C4H9OH 74 0,9292 Total 1,0000 Komponen gas terdiri dari : Komponen H2 N2 n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH Total
kmol/jam 0 0 2,01398 3,74775 75,5269 81,289
kg/jam 0 0 145,0065 67,45948 5588,989 5801,455
BM 2 14
kmol/jam 91,3365 0,063
kg/jam 182,673 1,764 33,4741290
Fraksi 0,8821 0,0006
72
0,8332
6 36,8865557
0,0080
18
0,9181
8 417,461626
0,0089
74
10,3910 103,542
2 672,259
0,1004 1,0000
9
CDP-01
Lampiran
Subzone 4 Pcondensor
= 1140
mmHg
T’
= 400,12
K
R
= 0,005
(Trial)
Komponen n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH Total F
Fi (kmol/jam) 2,8472 4,6659 85,9179 93,4309
V
Zf 0,0305 0,0499 0,9196 1,0000 = 93,4309
Po 3127,10 1846,55 1035,76
Ki 2,5674 1,6129 0,9278
kmol/jam
= 0,4672
kmol/jam
xi 2,7431 1,6198 0,9086 1,0000
Sehingga kecepatan mol fasa cair = 92,9638
kmol/jam
Komponen cair terdiri dari : Komponen BM xi H2 2 0,000 N2 28 0,000 n-C3H7CHO 72 0,0302 H2O 18 0,0498 N-C4H9OH 74 0,9200 Total 1,0000 Komponen gas terdiri dari :
kmol/jam 0 0 2,8085 4,6282 85,5274 92,964
kg/jam 0 0 202,2097 83,30791 6329,027 6614,545
Komponen H2 N2 n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH Total
kg/jam 8238,3471 0,5716 3,0575 2,4151 36,0041 8540,246
Fraksi 0,9942 0,0007 0,0004 0,0004 0,0043 1,0000
BM 2 28 72 18 74
kmol/jam 91,3365 0,0630 0,0387 0,0377 0,3905 91,866
Sehingga didapatkan data keluaran dari subzone 4 adalah sebagai berikut : Komponen n-C3H7CHO
Zi 0,030 5
xi
Ki
0,03 2,7431
F 2,8472
L/F 0,9864
L
V
2,8085 0,0387 10
CDP-01
Lampiran 0,049
H2O
N-C4H9OH Total
9 0,919
0,05 1,6198
4,6659 85,917
0,9919
4,6282 0,0377 85,527
6 1,000
0,92 0,9086
9 93,430
0,9954
4 0,3905 92,964
0
1,0000
9
0,9950
1 0,4669
Untuk besarnya komponen tiap subzona adalah sebagai berikut : T (K) 401,71 401,32 400,92 400,52 400,12
V/F L xi = L/F V yi 0,00 0,00 0,00 93,43 1,00 0,57 40,18 0,43 53,26 0,57 0,31 64,93 0,70 28,50 0,31 0,13 81,28 0,87 12,15 0,13 0,01 92,96 1,00 0,47 0,00 Dari tabel tersebut maka dipilih suhu keluaran kondensor adalah
sebesar 400,12 K 12.
Komposisi gas dan cair keluar kondensor Menghitung kompoisisi gas dan cair keluar kondensor R
=
V F
= 0,0050 V
= 0,4672
L
= 92,9638
Komponen Cair Keluar Kondensor Komponen BM xi L (kmol/jam) H2 2,00 0,00 0,0000 N2 28,00 0,00 0,0000 n-C3H7CHO 72,00 0,03 2,8085 H2O 18,00 0,05 4,6282 N-C4H9OH 74,00 0,92 85,5274 Total 1,0000 92,9641 Komponen Gas Keluar Kondensor Komponen H2 N2
BM 2,00 28,00
V (kmol.jam) 91,3365 0,0630
L (kg/jam) 0,0000 0,0000 202,2097 83,3079 6329,0269 6614,5445
V (Kg/jam) 182,6730 1,7640
xi 0 0 0,03 0,01 0,96 1,0000
Fraksi Mol 0,9942 0,0007
Fraksi Massa 0,8426 0,0081 11
CDP-01
Lampiran n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH Total 13.
72,00 18,00 74,00
0,0387 0,0377 0,3905 91,8664
2,7873 0,6781 28,8961 216,7985
0,0004 0,0004 0,0043 1,0000
0,0129 0,0031 0,1333 1,0000
Neraca Massa Kondensor (CDP-01) Komposisi Umpan Masuk Kondensor
Komponen
BM
H2 N2 n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH Total
2,00 28,00 72,00 18,00 74,00
Massa (kg/jam) 182,6730 1,7640 204,9970 83,9860 6357,9230 6831,3430
Masuk CDP-01 Zf Mol (fraksi massa) (kmol/jam) 0,0267 91,3365 0,0003 0,0630 0,0300 2,8472 0,0123 4,6659 0,9307 85,9179 1,0000 184,8304
Fraksi Mol 0,4942 0,0003 0,0154 0,0252 0,4648 1,0000
Komposisi Keluar Fasa Gas Kondensor Komponen
BM
H2 N2 n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH Total
2,00 28,00 72,00 18,00 74,00
Massa (kg/jam) 182,6730 1,7640 2,7873 0,6781 28,8961 216,7985
Keluar Fasa Gas yi Mol (fraksi massa) (kmol/jam) 0,8426 91,3365 0,0081 0,0630 0,0129 0,0387 0,0031 0,0377 0,1333 0,3905 1,0000 91,8664
Fraksi Mol 0,9942 0,0007 0,0004 0,0004 0,0043 1,0000
Komposisi Keluar Fasa Cair Kondensor Keluar Cair Komponen
BM
H2 N2 n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH Total
2,00 28,00 72,00 18,00 74,00
Massa (kg/jam) 0,0000 0,0000 202,2097 83,3079 6329,0269 6614,5445
xi (fraksi massa) 0,0000 0,0000 0,0306 0,0126 0,9568 1,0000
Mol (kmol/jam) 0,0000 0,0000 2,8085 4,6282 85,5274 92,9641
Fraksi Mol 0,0000 0,0000 0,0302 0,0498 0,9200 1,0000
12
CDP-01
Lampiran 14.
Neraca Panas Kondensor a. Subzona 1 Qzona1 = Qlaten + Qsensibelgas Q laten Suhu fluida keluar zona 1
= 401,32
K
Jumlah komponen terembun pada zona 1 Fi Komponen
(kmol/jam )
n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH total
Hvap
Qlaten
(kJ/kmol)
(kJ/jam)
27757,0295 0,601
7 38150,6980
16677,4437
1,446
6 42379,7322
55172,1617 1615949,025
38,130
8
9 1687798,631
40,177
3
Q sensibel gas Suhu fluida masuk zona 1
= 401,71
K
Suhu fluida keluar zona 1
= 401,32
K
Komponen H2 N2 n-C3H7CHO H2O n-C4H9OH Total
Fi
Cp dT
Qsgas
(kmol/jam) 91,33650 0,06300 2,24634 3,21973 47,78765 144,65322
(kJ/kmol) 11,6051 11,6652 50,5158 13,6750 55,8474
(kJ/jam) 1.059,9735 0,7349 113,4759 44,0298 2.668,8173 3.887,0315
Qzona1 = Qlaten + Qsensibelgas = 1687798,6313+ 3.887,0315 = 1691685,66 kJ/jam b. Subzona 2
13
CDP-01
Lampiran Qzona2 = Qlaten + Qsensibelgas + Qsensibelcair Q laten Suhu fluida keluar zona 2
= 400,92
K
Jumlah komponen terembun pada zona 2 Fi Komponen
(kmol/jam
n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH
) 0,6780 1,2536 22,8279
total
Hvap
Qlaten
(kJ/kmol)
(kJ/jam)
27790,8005 38170,5402 42412,9346
18842,8265 47851,5697 968198,5977 1034892,993
24,7596
9
Q sensibel gas Suhu fluida masuk zona 2
= 401,32
K
Suhu fluida keluar zona 2
= 400,92
K
Komponen H2 N2 n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH Total
Fi
Cp dT
Qsgas
(kmol/jam) 91,3365 0,0630 1,5683 1,9661 24,9597 119,8937
(kJ/kmol) 11,6048 11,6648 50,4838 13,6738 55,8068
(kJ/jam) 1059,9391 0,7349 79,1747 26,8840 1392,9221 2559,6547
Q sensibel cair Suhu fluida masuk zona 2
= 401,32
K
Suhu fluida masuk zona 2
= 400,92
K
Komponen H2 N2 n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH
Fi
Cp dT
Qscair
(kmol/jam) 0,0000 0,0000 1,2789 2,6998 60,9581
(kJ/kmol) -87804,6274 1090,4045 77,9689 30,5176 92,7677
(kJ/jam) 0,0000 0,0000 99,7113 82,3911 5654,9490
14
CDP-01
Lampiran Total
64,9368
5837,0514
Qzona2 = Qlaten + Qsensibelgas + Qsensibelcair = 1034892,9939+ 2559,6547+ 5837,0514 = 1043289,70 kJ/jam c. Subzona 3 Qzona3 = Qlaten + Qsensibelgas + Qsensibelcair Q laten Suhu fluida keluar zona 3
= 400,52
K
Jumlah komponen terembun pada zona 3 Komponen n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH total
Fi
Hvap
Qlaten
(kmol/jam) 0,7351 1,0480 14,5687 16,3518
(kJ/kmol) 27824,5041 38190,3606 42446,0813
(kJ/jam) 20454,3035 40021,9453 618385,8174 678862,0662
Q sensibel gas Suhu fluida masuk zona 3
= 400,92
K
Suhu fluida keluar zona 3
= 400,52
K
Komponen H2 N2 n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH Total
Fi
Cp dT
Qscair
(kmol/jam) 91,33650 0,06300 0,83320 0,91814 10,39100 103,54184
(kJ/kmol) 11,60439 11,66439 50,45168 13,67251 55,76607
(kJ/jam) 1059,90451 0,73486 42,03642 12,55328 579,46523 1694,69429
Q sensibel cair Suhu fluida masuk zona 3
= 400,92
K
Suhu fluida masuk zona 3
= 400,52
K
Komponen
Fi
Cp dT
Qscair
15
CDP-01
Lampiran H2 N2 n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH Total
(kmol/jam) 0,0000 0,0000 2,0140 3,7477 75,5269 81,2886
(kJ/kmol) -87525,4076 1086,9672 77,9003 30,5099 92,7106
(kJ/jam) 0,0000 0,0000 156,8895 114,3433 7002,1427 7273,3755
Qzona3 = Qlaten + Qsensibelgas + Qsensibelcair = 678862,0662 + 1694,69429+ 7273,3755 = 687830,14 kJ/jam d. Subzona 4 Qzona4 = Qlaten + Qsensibelgas + Qsensibelcair Q laten Suhu fluida keluar zona 4
=400,12
K
Jumlah komponen terembun pada zona 4 Komponen n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH Total
Fi
Hvap
Qlaten
(kmol/jam) 0,7945 0,8805 10,0005 11,6755
(kJ/kmol) 27858,1406 38210,1593 42479,1725
(kJ/jam) 22132,9821 33642,8274 424813,4980 480589,3076
Q sensibel gas Suhu fluida masuk zona 4
= 400,52
K
Suhu fluida keluar zona 4
= 400,12
K
Fi Komponen
(kmol/jam
H2 N2 n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH
) 91,3365 0,0630 0,0387 0,0377 0,3905
Cp dT
Qsgas
(kJ/kmol)
(kJ/jam)
11,6040 11,6640 50,4196 13,6713 55,7254
1059,8698 0,7348 1,9519 0,5150 21,7601
16
CDP-01
Lampiran Total
91,8664
1084,8316
Q sensibel cair Suhu fluida masuk zona 4
= 400,52
K
Suhu fluida masuk zona 4
= 400,12
K
Fi Komponen
(kmol/jam
H2 N2 n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH Total
) 0,0000 0,0000 2,8085 4,6282 85,5274 90,8694
Cp dT
Qscair
(kJ/kmol)
(kJ/jam)
-87246,7798 1083,5371 77,8319 30,5022 92,6536
0,0000 0,0000 218,5883 141,1707 7924,4219 8284,1809
Qzona4 = Qlaten + Qsensibelgas + Qsensibelcair = 480589,3076 + 1084,8316 + 8284,1809 = 489958,32 kJ/jam Sehingga didapat laju alir panas kondesor sebesar : Qkondensor
= Qzona1 + Qzona2 + Qzona3 + Qzona4 = 1691685,66+ 1043289,70+ 687830,14+ 489958,32
15.
= 3.912.763,819 Media Pendingin
kJ/jam
Digunakan media pendingin air Suhu masuk (T1)
= 30
0
= 303,15
K
Suhu keluar (T2)
= 50
0
= 323,15
K
= 313,15
K
C C
Suhu rata-rata Cpair
= 1505,53
J/kmolK
Viskositas air
= 0,0068
kg/m.s
ρair
= 1013,64
kg/m3
BM
= 18,15
kg/kmol
Data-data air
17
CDP-01
Lampiran Ket. A Cp 9,2053,E+01 Vsikositas -1,0216,E+01 Kond Termal -2,7580,E-01 Pada suhu operasi didapat nilai
∫ Cp dT
Konduktivitas Thermal
17.
C -2,1103,E-04 1,7730,E-02 -5,5391,E-06
D 5,4369,E-07 -1,2631,E-05
= 1511,0699 kJ/kmol.K
Viskositas
16.
B -3,9953,E-02 1,7925,E+03 4,6120,E-03
= 1,511
kJ/mol.K
= 0,1991
kg/m.s
= 716,7681
kg/m.jam
= 0,6253
J/s.m.K
Kecepatan massa pendingin yang dibutuhkan mair
=
mair
=
Qtotal
∫ CpdT 3.912.763,819 1,511
= 2.589.404,822 = 2.589,405
mol/jam kmol/jam
= 46609,29
kg/jam
Menghitung beda suhu rata-rata Menghitung suhu masuk air di zona kondensasi Aliran
= Counter-current
Qtotal = 3.912.763,819 kJ/jam LMTD zona kondensasi Fluida
Suhu Atas
Suhu Bawah
delT
(K) (K) (K) Panas 413,29 409,14 90,14 Dingin 323,15 303,15 105,99 Didapat LMTD kondensasi sebesar 86,5699 K
18
CDP-01
Lampiran
Dari tabel 12.1 dipilih koefisien perpindahan kalor : Fluida panas = light organic Fluida dingin = Air Ud di antara 700 – 1000, dipilih Ud A 18.
= 850
J/s.m2K
= 3060
kJ/jam.m2.K
= 14,7705
m2
Data Tube dan Shell Tube Odt = 0,75 = 0,0191 BWG = 14 Idt
in m in
= 0,3556
m
= 0,584
in
19
CDP-01
Lampiran
At a" L Nt
= 0,0148
m
= 0,026
in
= 0,0007
m
= 2,355
in
= 0,0598
m
= 12
ft
=3,6576
m
= 67,52
pipa
= 68
pipa
Data-data Shell Dipilih berdasarkan tabel 10-10A Ids
= 10
in
= 0,254
m
Nt
= 68
pipa
Np
=2
:
Pass = 2 B
= Ids/5 = 0,0508
m
Digunakan triangular pitch Pitch = 0,9375
in
= 0,0238
m
C As 19.
= Odt – Pitch = 0,0048
m
= 0,0026
m2
Menghitung Diameter Ekivalen
De
1 2 πd 1 2 0 4 x Pt x 0,86 P t− 2 4 = 1 π d0 2
(
) 20
CDP-01
Lampiran
De
1 π 0,75 2 1 2 4 x 0,9375 x 0,86 x 0,75− 2 4 = 1 π 0,75 2
(
= 1,4236
in
= 0,0362
m
)
Nilai Terkoreksi Dengan menggunakan software Excel didapatkan nilai sebagai berikut A
= 14,877
Ud
= 3037,9930 kJ/m2.jam. K = 0,8439
20.
m kJ/m2.s.K
Rute Fluida Fluida panas di dalam Shell Fluida dingin di dalam Tube
21.
Koefisien perpindahan kalor dalam tabung, selongsong dan gabungan
a. Koefisien Perpindahan Kalor Pada Tube 1
hi=0,021
kthav 3 R e0,8 t . Pr t Id
Data-data Idt
= 0,0148
m
Odt
= 0,0191
m
Tav
= 313,15
K
Viskositas air
= 0,1991
kg/m.s
Cpair
= 83,2544
kJ/kg.K
Kth
= 0,6253
kJ/s.m.K
Massa air
= 46609,2868 kg/jam
at
= 0,0007
m2
At
= 0,0225
m2
Gt
= 576,6124
kg/m2.s 21
CDP-01
Lampiran Re
= 42,9590
Pr
= 26,5105
hi
= 0,021
1
kthav 3 R e 0,8 t . Pr t Id 1
0,0653 = 0,021 42,95900,8 . 26,5105 3 0,0148 hio
= 53,4508
kJ/s.m2.K
= 41,6204
kJ/s.m2.K
b. Koefisien Perpindahan Kalor Pada Shell 1
h o=0,36
kthav µ R e0,8 . P r 3 De µw
0,14
( )
Ids
= 0,254
m
De
= 0,0362
m
B
= 0,0508
m
C
= 0,0048
m
Pitch
= 0,0238
m
as
= 0,0026
m2
massa gas
= 6831,34
kg/jam
Gs
= 2647150,7 kg/m2.jam.K
Kthav miuav
= 735,1964
kg/m2.s.K
= 0,5872
kJ/m.jam.K
= 0,0351
kg/m.jam
Re
= 19158917
Cpav
= 2,2565
Pr
= 0,1331
ho
kthav µ R e0,8 . P r 3 = 0,36 De µw
kJ/kg.K 1
0,14
( )
1
= 0,36
0,5709 191589170,8 . 0,1331 3 10,14 0,0362
= 1999008,5 kJ/jam.m2.K
22
CDP-01
Lampiran = 555,2801
kJ/s.m2.K
Tdew
= 401,71
K
Tbubble (T2)
= 400,12
K
Tav
= 400,917
K kth
Komponen
BM
H2 N2 n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH Total
2 28 72 18 74
kg/jam
kmol/jam
182,6730 91,3365 1,7640 0,0630 204,9970 2,8472 83,9860 4,6659 6357,9230 85,9179 6831,3430 184,8304
kthav
yi
(j/s.m.K
yi.kth.BM1/3
yi.BM1/3
0,4942 0,0003 0,0154 0,0252 0,4648 1,0000
) 0,2132 0,0318 0,1224 0,6829 0,1309 1,1802
0,1327 0,0000 0,0078 0,0452 0,2555 0,4413
0,6226 0,0010 0,0641 0,0662 1,9516 2,7055
= 0,1631
W/m.K
= 0,5872
kJ/m.jam.K
= 0,00016
kJ/m.s.K
Menghitung viskositas dalam gas miu
miu.yi.BM0,5
yi*BM0,5
91,3365
0,4942
1,07,E-05
7,51,E-06
6,99,E-01
1,7640
0,0630
0,0003
2,17,E-05
3,92,E-08
1,80,E-03
72 18
204,9970 83,9860 6357,923
2,8472 4,6659
0,0154 0,0252
9,18,E-06 1,33,E-05
1,20,E-06 1,42,E-06
1,31,E-01 1,07,E-01
74
0 6831,343
85,9179
0,4648
9,49,E-06
3,80,E-05
4,00,E+00
0 184,8304 1,0000 Viskositas rata-rata = 9,749E-06 kg/m.s
6,44,E-05
4,81,E-05
4,94,E+00
BM
kg/jam
H2
2
182,6730
N2
28
n-C3H7CHO H2O N-C4H9OH Total
kmol/ja
yi
Komponen
m
= 0,0351
kg/m.jam
Menghitung kapasitas panas campuran Komponen H2 N2
BM 2 28
kg/jam 182,6730 1,7640
kmol/jam 91,3365 0,0630
yi 0,4942 0,0003
cp 2,91E+01 2,93E+01
cp.yi 1,44E+01 9,98E-03 23
CDP-01
Lampiran n-C3H7CHO
72
204,9970
2,8472
0,0154
1,27E+02
1,95E+00
H2O
18
83,9860 6357,923
4,6659
0,0252
3,43E+01
8,66E-01
74
0 6831,343
85,9179
0,4648
1,40E+02
6,51E+01
359,3372
8,23E+01
N-C4H9OH Total Cpav
0 184,8304 1,0000 = 82,2918 kJ/kmol.K
BM campuran
= 36,9600
kg/kmol
Cpav
= 2,2265
kJ/kg.K
c. Koefisien Perpindahan Kalor Pada Shell Gabungan Uc =
ho x hio ho+ hio
kJ/s.m2.K kJ/s.m2.K
= 39
d. Faktor Pengotor 1 1 = U −U d c
Rd
1
1
= 0,8439 − 39 Rdmin 22.
= 1,159
m2.s.K/kJ
= 0,529
m2.s.K/kJ
Penurunan Tekanan a. Pressure Drop Shell Penurunan Tekanan pada Shell dihitung dengan persamaan berikut Δ P s=
f ( N +1 ) G s2 Ids 2 ρfDe
Dengan nilai f f =0,0035+
0,264 R e 0,42
Gs
= 753,3196
kg/m^2.jam
24
CDP-01
Lampiran IDS
= 0,254
m
rhos
= 21,944
kg/m3
De
= 0,036
m
L
= 3,658
m
B
= 0,051
m
N+1
= 72,000
f
= 0,004
delPs
= 23246,548 Pa
delPs,max
= 0,22942
atm
= 5,000
psia
= 0,34014
atm
b. Pressure Drop Tube Pressure Drop pada Tube dihitung dengan persamaan berikut ΔPt=
4 fG t 2 L np 2 ρ Id
Dengan nilai f f =0,0014 +
0,125 R e 0,32
Gt
= 576,6124
kg/m^2.jam
L
= 3,6576
m
npass
=1
rho
= 1013,6381 kg/m^3
Idt
= 0,0148
Re,t
= 92,9590
f
= 0,0389
delPt
= 12593,161 kg/m2.s
delPr
m
= 0,1243
atm
= 1,8270
psia
= 0,1321
kg/m2.s
= 1,3E-06
atm
25
CDP-01
Lampiran = 1,916E-05 psia delPt,max
= 10,0000
psia
= 0,6803
atm
Tekanan keluar kondensor = Pawal – deltPt = 1,3757
atm
26
