Tugas Khusus HE Syadila [PDF]

Citation preview

LAPORAN TUGAS KHUSUS EVALUASI HEAT EXCHANGER DAN EFISIENSI ALAT HEAT EXCHANGER UNIT AMMONIA 1B PT. PUPUK KUJANG PERIODE 06 Januari 2020 – 06 Februari 2020



Disusun Oleh : Syadila Lutfi Munawaroh



40040117060067



JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS SEKOLAH VOKASI UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG 2020



BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang



Didalam industri yang menggunakan proses kimia masalah perpindahan panas adalah hal yang sangat sering terjadi.Maka dapat dikatakan bahwa unit heat exchanger merupakan salah satu proses penting di lingkungan industri yang memanfaatkan heat exchanger sebagai alat penukar panas adalah industri pengolahan pupuk urea dengan bahan baku ammonia (NH3) dan gas CO2 Pada industry pengolahan pupuk urea ,salah satu kegunaan heat exchanger adalah pada tahap pendinginan.Heat exchanger digunakan sebagai alat pendukung untuk mendinginkan synthesis gas.Pada proses pengambilan ammonia yang ada dalam gas proses dilakukan dengan cara pendinginan dalam lima buah heat exchanger . Heat Exchanger digunakan untuk mendinginkan synthesis gas H2, N2, Ar, CH4, dengan fluida pendingin berupa cooling water.Setelah itu akan dialirkan menuju ammonia separator (106 F) dan nantinya akan dihasilkan ammonia dalam bentuk cair. Unjuk kerja suatu Heat Exchanger diekspresikan oleh beberapa factor yaitu : clean overall coefficient (Uc), dirty overall coefficient (Ud), dirt factor (Rd).Salah satu factor yang mempengaruhi perpindahan panas pada heat exchanger sering berkurang akibat adanya timbunan kotoran (fouling) pada permukaan transfer panas yang disebabkan oleh sedimentasi, karat, dan sebagainya.Kotoran ini bias terjadi pada permukaan kedua dinding.Fouling adalah akumulasi endapan yang tidak diinginkan pada permukaan perpindahan panas.Fouling dapat menyebabkan pengurangan cross sectional area (luas penampang melintang) dan meningkatkan pressure drop sehingga dibutuhkan energy ekstra.Fouling factor menandakan ketahanan suatu heat exchanger terhadap pengotor.Berdasarkan harga Uc,Ud,Rd yang diperoleh , maka dapat ditentukan perancangan heat exchanger yang mempunyai unjuk kerja baik.



B. Tujuan



Adapun tujuan dari tugas khusus adalah untuk mengevalusi kinerja Heat Exchanger unit sintesis amonia PT . Pupuk Kujang IB dengan menghitung Overall Coefficient of Heat transfer (U) dan Dirt factor (Rd)



C. Ruang Lingkup dan Batasan Masalah



Dalam melakukan perancangan ini ,penulis hanya menganalisa data yang diperoleh dari lapangan unit 1B untuk dilakukan perhitungan koefisien perpindahan panas , dirt factor dengan memperhatikan standar yang telah ditentukan dalam mengevaluasi heat exchanger.



BAB II TINJAUAN PUSTAKA



A. Alat Penukar Panas (Heat Exchanger)



Alat penukar panas adalah alat yang berfungsi untuk memindahkan sejumlah panas tertentu dari fluida panas ke fluida dingin . Proses perpindahan panas dapat terjadi karena adanya perbedaan temperatur antara fluida panas dengan fluida dingin yang terjadi dalam sebuah sistem. Mekanisme perpindahan panas yang terjadi pada heat exchanger berupa konduksi dan konveksi . Perpindahan panas secara konduksi terjadi akibat perpindahan momentum dari molekul atau atom tanpa proses pencampuran (tanpa disertai gerakan zat) yaitu terjadi pada dinding pipa atau tube . Perpindahan panas secara konveksi terjadi akibat perpindahan energi panas dari fluida panas ke fluida dingin karena pencampuran oleh gerakan fluida sampai temperatur di fluida dingin seragam . Jenis aliran pada heat exchanger terbagi dua yaitu searah (parallel flow) dan tidak searah (counterflow) . Pada aliran searah (parallel flow) fluida panas dan fluida dingin mengalir paralel dalam arah yang sama , fluida panas akan berkontak dengan fluida dingin kemudian akan mengalami penurunan temperatur yang besar, sehingga fluida dingin hanya dapat mengalami pemanasan yang kecil . Pada aliran tidak searah (counterflow) bahan panas dan dingin mengalir dalam arah yang berlawanan , fluida panas mula-mula masuk memberikan panasnya kepada fluida dingin dimana suhu keluaran fluida dingin hanya harus lebih rendah sedikit dibandingkan dengan suhu fluida panas yang masuk , sehingga fluida dingin dapat termanfaatkan dengan lebih baik dan yang dibutuhkan lebih sedikit .



(a)



(b)



Gambar 2.1 Profil temperatur dan jenis aliran pada heat exchanger : ( a ) searah (parallel flow) ; ( b ) tidak searah (counterflow) Kemampuan untuk menerima panas dipengaruhi oleh 3 hal yaitu :



1. Koefisien overall perpindahan panas (U)



Koefisien overall perpindahan panas menggambarkan mudah atau tidaknya panas berpindah dari fluida panas ke fluida dingin dan juga menyatakan aliran panas menyeluruh sebagai gabungan proses konduksi dan konveksi. Faktor-faktor yang berpengaruh adalah proses perpindahan panas ,keadaan fisik fluida (densitas , viskositas, panas jenis, konduktivitas termal), dan penyusunan secara fisik. 2. Luas bidang yang tegak lurus terhadap arah perpindahan panas.



Karena luas perpindahan panas tidak konstan,sehingga dalam praktek dipilih luas perpindahan panas berdasarkan luas dinding bagian luar. 3. Selisih temperatur rata-rata logaritmik ( ∆ T LMTD).



LMTD merupakan perbedaan temperature yang dipukul rata-rata setiap bagian Heat Exchanger (HE).Karena perbedaan temperature disetiap bagian Heat Exchanger tidak sama.



B. Shell and Tube Exchanger Heat exchanger tipe shell dan tube pada dasarnya terdiri dari berkas tube (tube bundles) yang dipasangkan di dalam shell yang berbentuk silinder. Bagian ujung dari berkas tube dikencangkan pada dudukan tube yang disebut tube sheet dan sekaligus berfungsi untuk memisahkan fluida yang mengalir di sisi shell dan di sisi tube. Pada shell and tube exchanger satu fluida mengalir di dalam tube sedang fluida yang lain mengalir di ruang antara tube bundle dan shell. Heat exchanger tipe shell and tube paling umum digunakan dalam industri karena memiliki beberapa keuntungan , diantaranya : 



Memiliki permukaan perpindahan panas per satuan volume yang lebih besar.







Mempunyai susunan mekanik yang baik dengan bentuk yang cukup baik untuk operasi bertekanan .







Tersedia dalam berbagai bahan konstruksi, dimana dapat dipilih jenis material yang dipergunakan sesuai dengan temperatur dan tekanan operasi.







Dapat digunakan dalam rentang kondisi operasi yang lebar.







Prosedur pengoperasian lebih mudah.







Konstruksinya dapat dipisah-pisahkan satu sama lain, tidak merupakan satu kesatuan utuh, sehingga pengangkutannya relatif mudah.







Mudah dalam pembersihan .



Komponen penyusun Heat Exchanger jenis shell and tube adalah : a) Shell Merupakan bagian tengah alat penukar panas dan tempat untuk tube bundle. Antara shell dan tube bundle terdapat fluida yang menerima atau melepaskan panas .



b) Tube Merupakan pipa kecil yang tersusun di dalam shell yang merupakan tempat fluida yang akan dipanaskan ataupun didinginkan. Tube tersedia dalam berbagai bahan logam yang memiliki harga konduktivitas panas besar sehingga hambatan perpindahan panasnya rendah . a) Tube sheet Komponen ini adalah suatu flat lingkaran yang fungsinya memegang ujung-ujung tube dan juga sebagai pembatas aliran fluida di sisi shell dan tube.



b) Tube pitch Tube pitch adalah jarak center-to-center diantara tube-tube yang berdekatan .Lubang tube tidak dapat dibor dengan jarak yang sangat dekat, karena jarak tube yang terlalu dekat akan melemahkan struktur penyangga tube. Jarak terdekat antara dua tube yang berdekatan disebut clearance. Tube diletakkan dengan susunan bujur sangkar atau segitiga seperti terlihat pada gambar berikut: Gambar 2.2 Kontruksi Shell and Tube Exchanger



Gambar 2.3 Tubes Layout yang umum pada HE c) Tube side channels and nozzle Berfungsi untuk mengatur aliran fluida pada sisi tube.



d) Channel cover Merupakan bagian penutup pada konstruksi heat exchanger yang dapat dibuka pada saat pemeriksaan dan pembersihan alat. e) Pass divider Komponen ini berupa plat yang dipasang di dalam channel untuk membagi aliran fluida tube . f) Baffle Pada umumnya tinggi segmen potongan dari baffle adalah seperempat diameter dalam shell yang disebut 25% cut segemental baffle. Baffle tersebut berlubang-lubang agar bisa dilalui oleh tube yang diletakkan pada rod-baffle . Baffle digunakan untuk mengatur aliran lewat shell sehingga turbulensi yang lebih tinggi akan diperoleh .



Gambar 2.4 Segmental baffle C. Analisa Kinerja Heat Exchanger Untuk menganalisa kinerja suatu Heat Exchanger, parameterparameter yang dapat dipakai adalah: 1. Overall Coefficient of Heat transfer (U)



Overall heat transfer coefficient merupakan koefisien panas menyeluruh yang menunjukkan kemampuan seluruh sistem untuk memindahkan panas sehingga mempengaruhi total laju perpindahan panas . Situasi yang cukup berperan dalam perpindahan panas adalah sifat turbulensi aliran . Aliran turbulen yang memiliki bilangan Reynolds lebih besar dari 2100 memiliki laju perpindahan panas lebih besar daripada aliran laminar, sehingga kebanyakan alat penukar panas



dioperasikan dalam daerah turbulen ini ( McCabe , 1987 ) .



BAB III METODOLOGI



3.1 Tahapan perhitungan : A. Menghitung Physical Properties Fluida pada bagian shell dan tube (Cp,µ,k,ρ,s)



Untuk mengevaluasi kinerja heat exchanger diperlukan data properti fisis fluida , yaitu : fraksi mol ( y ) , fraksi berat ( w ) , viskositas ( µ ) , kapasitas panas ( Cp ) , konduktivitas termal ( k ) densitas ( ρ ) dan specific gravity ( s ) .Data properti fisis fluida untuk fluida nonviscous ( µ < 1 cp ) dihitung pada suhu rata-rata fluida ( Kern , 1950 ) . Berdasarkan Heat Exchanger Specification Sheet , sehingga data properti fluida dihitung pada suhu rata-rata (Tav dan t av) Tav =



T1  T2....................................................................................................................................



2



(Kern , 1950)



1. Perhitungan fraksi mol ( yi ) dan fraksi berat ( wi )



Perhitungan fraksi mol ( yi ) dan fraksi berat ( wi ) dihitung berdasarkan % volume fluida . 



Volum fluida



= % volum x basis perhitungan







Mol



= volum ÷ 22,4







% Mol ( yi )



=



mol i



 mol



i







Massa



= mol x BM







% Massa ( wi )



=



massa i



 massa 



i



2. Perhitungan kapasitas panas ( Cp ) Menghitung kapasitas panas komponen ( Cp ) :



Cp = A +BT + CT2 + DT3 .............................. (Coulson , 1989 ) A, B, C, dan D diperoleh dari App.D Coulson Atau Cp komponen dapat dilihat dari figure . 3 ( Kern , 1950 ) 



Menghitung Cp campuran (Cp mix )



Cp mix = ya Cpa + yb Cpb + yc Cp c ................... (Coulson , 1989 ) 



3. Perhitungan viskositas ( µ ) Menghitung viskositas komponen ( µ ) :



µ tiap komponen diperoleh dari figure .15 Kern 



Menghitung viskositas campuran ( µ mix ) :



1







mix



=



w1



w



1   2 ............................................... (Coulson , 1989 ) 2



Dimana : w1 , w2= fraksi massa komponen 1 dan 2 µ1 , µ2 = viskositas komponen 1 dan 2 4. Perhitungan konduktivitas termal ( k ) 



Menghitung konduktivitas termal komponen ( k ) :



k tiap komponen diperoleh dari interpolasi tabel . 5 Kern



dan program chemCAD







Menghitung konduktivitas termal campuran ( k mix ) :



k mix = k1 w1 + k2 w2 ........................................(Coulson , 1989 ) Dimana : w1 , w2= fraksi massa komponen 1 dan 2 k1 , k2 = konduktivitas termal komponen 1 dan 2 B . Menghitung neraca panas fluida ( Q s = Q t ) Q shell = W Cp ∆ T..................................................... ( Kern , 1950 ) Q tube = w cp ∆ t ........................................................ ( Kern , 1950 ) C B. Menghitung beda temperatur rata-rata logaritmik (∆t



LMTD)



t  FT x LMTD



LMTD  



T1  t 2   T2  t1   lnT1  t 2  / T2  t1  



.................................... ( Kern, 1950 )



Lewatan shell dan tube yaitu 1 pass maka tidak ada faktor koreksi (FT) terhadap LMTD, sehinga t  LMTD ...............................................................( Kern, 1950 )



D. Menghitung Temperatur Kalorik (Tc dan tc)



Temperatur kalorik ditafsirkan sebagai temperatur rata-rata fluida yang terlibat dalam pertukaran panas di dalam penukar panas. Tc  T2  Fc T1  T2 



................................................( Kern, 1950 )



t c  t1  Fc t 2  t1 



.................................................( Kern, 1950 )



Dari Fig 17 Kern didapat harga K c dan Fc dengan perbandingan



tc th







T2  t1 T1  t2 ........................................................................ ( Kern, 1950 )



Tetapi jika nilai viskositas kedua fluida kurang dari 1 (µ < 1) maka temperatur kalorik sama dengan temperatur rata-ratanya (Tc = Tav dan tc = tav) dan nilai s  1 ; t  1.



E . Menghitung Koefisien Perpindahan Panas pada Bagian Tube (hi dan hio) a) Menghitung daerah aliran yang tegak lurus di dalam Tube (at) N  a't .............................................................. a  t ( Kern, 1950 ) t



144  n



Dimana: NT = Jumlah tube a't



= Flow area per tube (in 2), diperoleh dari Tabel 10 Kern



n = Jumlah tube passes



b) Menghitung laju alir fluida dingin (Gt)



Gt=



w



( Kern , 1950)



at



Gt = mass velocity fluida dingin



c)



Menghitung Reynold Number (Ret)



Ret = D.



Gt ..................................................................... ( Kern, 1950 )







Ret = Bilangan Reynold pada bagian tube (tidak bersatuan) D = ID tube (ft) , diperoleh dari Tabel 10 Kern d) Menghitung nilai Thermal Function



e) Perhitungan Inside Film Coefficient( ho)















F . Menghitung Koefisien Perpindahan Panas pada Bagian Shell ( ho ) a) Menghitung cross flow area pada bagian shell ( as ) a  s



ID x C' x B ................................................................ ( Kern, 1950 ) PT



Dimana: ID = Diameter bagian dalam shell C’ = Clearance = PT – OD tube PT = Tube Pitch B = Baffle Spacing f) Shell side equivalent diameter ( De ) Untuk Triangular Pitch :



do = Outside Diameter tube g) Menghitung laju alir fluida dingin (Gs)



Gs =



W ....................................................................



( Kern , 1950)



aS



G s = mass velocity fluida pada sisi bagian shell a s



h)



= cross flow area pada bagian shell



Menghitung Reynold Number (Ret)



Res =



De.Gs..........................................................................







( Kern, 1950 )



Res = Bilangan Reynold pada bagian shell (tidak bersatuan) De = Shell side equivalent diameter i) Menghitung nilai Thermal Function



 



j)



Perhitungan Outside Film Coefficient( ho)



G . Menghitung Overall Coefficient of Heat transfer (U)



Berdasarkan luas permukaan bagian dalam ( Ui )



 Berdasarkan luas permukaan bagian luar ( Uo )



Dimana : K m = konduktivitas termal material ( Tabel 3 Kern )



x w = Thickness tube



3.2 Pembuatan Laporan Laporan penelitian disusun dalam bentuk laporan ilmiah berdasarkan tata cara penulisan laporan ilmiah. Data yang diperoleh selama penelitian diolah berdasarkan pada literatur yang telah diperoleh. Data hasil pengolahan dituangkan dalam pembahasan disertai dengan tinjauan pustaka yang diperoleh untuk mendukung pembahasan, selanjutnya dapat ditarik kesimpulan yang merupakan jawaban dari tujuan penelitian yang dilakukan. Kesimpulan dari penelitian yang dilakukan masih terdapat kekurangan sehingga diperlukan saran sebagai pemecahan terhadap kesimpulan.



BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN



4.1 HASIL Perbandingan data desain dan perhitungan aktual dari evaluasi heat exchanger pada tanggal 21 Januari 2020 , dapat dilihat pada tabel berikut : Tabel 4.1 Data Desain dan Perhitungan Aktual 



Ammonia Converter Effluent Cooler ( 124 C) Data



Delta Temperature, oC



Desain



Aktual



Shell



Tube



Shell



Tube



34



8,26



29,87



8,90



881,70



U , kcal/h m2 oC



Uc= 1158 , 14 Ud = 245,0967



Rd (Dirt Factor), hr ft2 oF / Btu 



0,003



0,003



Syn Gas Compressor Kickback Cooler (134 C) Data



Delta Temperature, oC



Desain



Aktual



Shell



Tube



Shell



Tube



22



2,51



15,99



2,35



1.528,10



U , kcal/h m2 oC



Uc= 20786 , 21 Ud = 578,8554



Rd (Dirt Factor), hr ft2 oF / Btu 



0,001



0,001



Refrigerant Compressor 2nd Stage Intercooler ( 167 C) Data



Delta Temperature, oC U , kcal/h m2 oC



Desain



Aktual



Shell



Tube



Shell



Tube



23,80



6,40



19,02



6,77



341,40



Uc= 4280 , 84 Ud = 349,5441



Rd (Dirt Factor), hr ft2 oF / Btu



0,003



0,002







Refrigerant Compressor 3rd Stage Intercooler ( 128 C) Data



Delta Temperature, oC



Desain



Aktual



Shell



Tube



Shell



Tube



50,00



6,42



60,20



10,55



430,20



U , kcal/h m2 oC



Uc= 5496 , 23 Ud = 357,4641



Rd (Dirt Factor), hr ft2 oF / Btu 



0,003



0,002



Desain



Aktual



Refrigerant Condensor ( 127 C) Data



Delta Temperature, oC



Shell



Tube



Shell



Tube



65,00



2,35



43,45



2,37



2.870,20



U , kcal/h m2 oC



Uc= 9723,14 Ud = 253,7466



Rd (Dirt Factor), hr ft2 oF / Btu 



0,003



0,003



Ammonia Stripper Effluent Cooler ( 142 C) Data



Delta Temperature, oC



Desain



Aktual



Shell



Tube



Shell



Tube



30,50



6,00



21,95



6,00



666,10



U , kcal/h m2 oC



Uc= 14903,31 Ud = 775,4471



Rd (Dirt Factor), hr ft2 oF / Btu 



0,001



0,001



Desain



Aktual



Stripper Condesate Cooler (174 C) Data



Delta Temperature, oC U , kcal/h m2 oC



Shell



Tube



Shell



Tube



36,30



9,00



38,00



9,00



1.033,30



Uc= 17330,33 Ud = 108,9569



Rd (Dirt Factor), hr ft2 oF / Btu



0,003



0,009



4.2 PEMBAHASAN Berdasarkan hasil perhitungan heat exchanger 124 C dengan menggunakan metode Kern. Diperoleh desain heat exchanger dengan diameter shell sebesar 37 in.Heat exchanger 124 C ini digunakan untuk mendinginkan synthesis gas dengan menggunakan fluida pendingin air. Selanjutnya dari perhitungan ,nilai LMTD yang merupakan suhu rata – rata dari fluida yang mengalir didalam heat exchanger yaitu sebesar 54,9737 ⸰ F.Untuk mendapatkan nilai LMTD yang terkoreksi ditentukan dengan menggunakan grafik LMTD sehingga diperoleh harga Ft ( Faktor Koreksi). Pada nilai hio dan ho maka dapat ditentukan nilai Uc .Nilai Ud yang terkoreksi dan Uc digunakan untuk menghitung nilai dirt factor (Rd) Besarnya nilai dirt factor ini menunjukan adanya kotoran yang terakumulasi didalam heat exchanger. Untuk alat heat exchanger 124 C didapatkan nilai clean overall heat transfer coefficient design (Uc) yaitu 1158,6874 BTU/h.ft2.˚F dan dirt overall heat transfer coefficient design (Ud) yaitu 245,0967 BTU/h.ft2.˚F, dari nilai tersebut didapatkan efisiensi sebesar 70% (Lampiran A). Nilai dirt factor (Rd) yang telah dihitung sebesar 0,003 hr ft2 ⸰ F/Btu.Nilai dirt factor (Rd) masuk dalam rentang ketentuan sehingga luas permukaan panas yang dibutuhkan dapat terpenuhi dan biaya investasi alat lebih efisien. Berdasarkan hasil perhitungan heat exchanger 134 C dengan menggunakan metode Kern. Diperoleh desain heat exchanger dengan diameter shell sebesar 37 in.Heat exchanger 134 C ini digunakan untuk mendinginkan synthesis gas dengan menggunakan fluida pendingin air. Selanjutnya dari perhitungan ,nilai LMTD yang merupakan suhu rata – rata dari fluida yang mengalir didalam heat exchanger yaitu sebesar 38,0350 ⸰ F.Untuk



mendapatkan nilai LMTD yang terkoreksi ditentukan dengan menggunakan grafik LMTD sehingga diperoleh harga Ft ( Faktor Koreksi). Pada nilai hio dan ho maka dapat ditentukan nilai Uc .Nilai Ud yang terkoreksi dan Uc digunakan untuk menghitung nilai dirt factor (Rd) Besarnya nilai dirt factor ini menunjukan adanya kotoran yang terakumulasi didalam heat exchanger. Untuk alat heat exchanger 134



C didapatkan nilai clean overall heat transfer



coefficient design (Uc) yaitu 20786,2173 BTU/h.ft2.˚F dan dirt overall heat transfer coefficient design (Ud) yaitu 578,8554 BTU/h.ft2.˚F, dari nilai tersebut didapatkan efisiensi sebesar 70% (Lampiran A). Nilai dirt factor (Rd) yang telah dihitung sebesar 0,001 hr ft2 ⸰ F/Btu.Nilai dirt factor (Rd) masuk dalam rentang ketentuan sehingga luas permukaan panas yang dibutuhkan dapat terpenuhi dan biaya investasi alat lebih efisien. Berdasarkan hasil perhitungan heat exchanger 167 C dengan menggunakan metode Kern. Diperoleh desain heat exchanger dengan diameter shell sebesar 23 in.Heat exchanger 167 C ini digunakan untuk mendinginkan synthesis gas dengan menggunakan fluida pendingin air. Selanjutnya dari perhitungan ,nilai LMTD yang merupakan suhu rata – rata dari fluida yang mengalir didalam heat exchanger yaitu sebesar 23,2523 ⸰ F.Untuk mendapatkan nilai LMTD yang terkoreksi ditentukan dengan menggunakan grafik LMTD sehingga diperoleh harga Ft ( Faktor Koreksi). Pada nilai hio dan ho maka dapat ditentukan nilai Uc .Nilai Ud yang terkoreksi dan Uc digunakan untuk menghitung nilai dirt factor (Rd) Besarnya nilai dirt factor ini menunjukan adanya kotoran yang terakumulasi didalam heat exchanger. Untuk alat heat exchanger 167 C didapatkan nilai clean overall heat transfer coefficient design (Uc) yaitu 4280,8442 BTU/h.ft2.˚F dan dirt overall heat



transfer coefficient design (Ud) yaitu 349,5441 BTU/h.ft2.˚F, dari nilai tersebut didapatkan efisiensi sebesar 70% (Lampiran A). Nilai dirt factor (Rd) yang telah dihitung sebesar 0,002 hr ft2 ⸰ F/Btu.Nilai dirt factor (Rd) masuk dalam rentang ketentuan sehingga luas permukaan panas yang dibutuhkan dapat terpenuhi dan biaya investasi alat lebih efisien. Berdasarkan hasil perhitungan heat exchanger 128 C dengan menggunakan metode Kern. Diperoleh desain heat exchanger dengan diameter shell sebesar 35 in.Heat exchanger 128 C ini digunakan untuk mendinginkan synthesis gas dengan menggunakan fluida pendingin air. Selanjutnya dari perhitungan ,nilai LMTD yang merupakan suhu rata – rata dari fluida yang mengalir didalam heat exchanger yaitu sebesar 37,3538 ⸰ F.Untuk mendapatkan nilai LMTD yang terkoreksi ditentukan dengan menggunakan grafik LMTD sehingga diperoleh harga Ft ( Faktor Koreksi). Pada nilai hio dan ho maka dapat ditentukan nilai Uc .Nilai Ud yang terkoreksi dan Uc digunakan untuk menghitung nilai dirt factor (Rd) Besarnya nilai dirt factor ini menunjukan adanya kotoran yang terakumulasi didalam heat exchanger. Untuk alat heat exchanger 128 C didapatkan nilai clean overall heat transfer coefficient design (Uc) yaitu 5496,2306 BTU/h.ft2.˚F dan dirt overall heat transfer coefficient design (Ud) yaitu 357,4641 BTU/h.ft2.˚F, dari nilai tersebut didapatkan efisiensi sebesar 70% (Lampiran A). Nilai dirt factor (Rd) yang telah dihitung sebesar 0,002 hr ft2 ⸰ F/Btu.Nilai dirt factor (Rd) masuk dalam rentang ketentuan sehingga luas permukaan panas yang dibutuhkan dapat terpenuhi dan biaya investasi alat lebih efisien. Berdasarkan hasil perhitungan heat exchanger 127 C dengan menggunakan metode Kern. Diperoleh desain heat exchanger dengan diameter shell sebesar 74 in.Heat



exchanger 127 C ini digunakan untuk mendinginkan synthesis gas dengan menggunakan fluida pendingin air. Selanjutnya dari perhitungan ,nilai LMTD yang merupakan suhu rata – rata dari fluida yang mengalir didalam heat exchanger yaitu sebesar 46,2922 ⸰ F.Untuk mendapatkan nilai LMTD yang terkoreksi ditentukan dengan menggunakan grafik LMTD sehingga diperoleh harga Ft ( Faktor Koreksi). Pada nilai hio dan ho maka dapat ditentukan nilai Uc .Nilai Ud yang terkoreksi dan Uc digunakan untuk menghitung nilai dirt factor (Rd) Besarnya nilai dirt factor ini menunjukan adanya kotoran yang terakumulasi didalam heat exchanger. Untuk alat heat exchanger 127 C didapatkan nilai clean overall heat transfer coefficient design (Uc) yaitu 9723,1421 BTU/h.ft2.˚F dan dirt overall heat transfer coefficient design (Ud) yaitu 253,7466 BTU/h.ft2.˚F, dari nilai tersebut didapatkan efisiensi sebesar 70% (Lampiran A). Nilai dirt factor (Rd) yang telah dihitung sebesar 0,003 hr ft2 ⸰ F/Btu.Nilai dirt factor (Rd) masuk dalam rentang ketentuan sehingga luas permukaan panas yang dibutuhkan dapat terpenuhi dan biaya investasi alat lebih efisien. Berdasarkan hasil perhitungan heat exchanger 142 C dengan menggunakan metode Kern. Diperoleh desain heat exchanger dengan diameter shell sebesar 11 in.Heat exchanger 142 C ini digunakan untuk mendinginkan synthesis gas dengan menggunakan fluida pendingin air. Selanjutnya dari perhitungan ,nilai LMTD yang merupakan suhu rata – rata dari fluida yang mengalir didalam heat exchanger yaitu sebesar 11,6467 ⸰ F.Untuk mendapatkan nilai LMTD yang terkoreksi ditentukan dengan menggunakan grafik LMTD sehingga diperoleh harga Ft ( Faktor Koreksi).



Pada nilai hio dan ho maka dapat ditentukan nilai Uc .Nilai Ud yang terkoreksi dan Uc digunakan untuk menghitung nilai dirt factor (Rd) Besarnya nilai dirt factor ini menunjukan adanya kotoran yang terakumulasi didalam heat exchanger. Untuk alat heat exchanger 142 C didapatkan nilai clean overall heat transfer coefficient design (Uc) yaitu 14903,3138 BTU/h.ft2.˚F dan dirt overall heat transfer coefficient design (Ud) yaitu 775,4471 BTU/h.ft2.˚F, dari nilai tersebut didapatkan efisiensi sebesar 70% (Lampiran A). Nilai dirt factor (Rd) yang telah dihitung sebesar 0,001 hr ft2 ⸰ F/Btu.Nilai dirt factor (Rd) masuk dalam rentang ketentuan sehingga luas permukaan panas yang dibutuhkan dapat terpenuhi dan biaya investasi alat lebih efisien. Berdasarkan hasil perhitungan heat exchanger 174 C dengan menggunakan metode Kern. Diperoleh desain heat exchanger dengan diameter shell sebesar 21 in.Heat exchanger 174 C ini digunakan untuk mendinginkan synthesis gas dengan menggunakan fluida pendingin air. Selanjutnya dari perhitungan ,nilai LMTD yang merupakan suhu rata – rata dari fluida yang mengalir didalam heat exchanger yaitu sebesar 12,617 ⸰ F.Untuk mendapatkan nilai LMTD yang terkoreksi ditentukan dengan menggunakan grafik LMTD sehingga diperoleh harga Ft ( Faktor Koreksi). Pada nilai hio dan ho maka dapat ditentukan nilai Uc .Nilai Ud yang terkoreksi dan Uc digunakan untuk menghitung nilai dirt factor (Rd) Besarnya nilai dirt factor ini menunjukan adanya kotoran yang terakumulasi didalam heat exchanger. Untuk alat heat exchanger 174 C didapatkan nilai clean overall heat transfer coefficient design (Uc) yaitu 17330,33199 BTU/h.ft2.˚F dan dirt overall heat transfer coefficient design (Ud) yaitu 108,9569 BTU/h.ft2.˚F, dari nilai tersebut didapatkan efisiensi sebesar 70% (Lampiran A).



Nilai dirt factor (Rd) yang telah dihitung sebesar 0,003 hr ft2 ⸰ F/Btu.Nilai dirt factor (Rd) masuk dalam rentang ketentuan sehingga luas permukaan panas yang dibutuhkan dapat terpenuhi dan biaya investasi alat lebih efisien.Berdasarkan nilai efisiensi alat heat exchanger yaitu sebesar 70% dan 65% dapat dikatakan kedua alat heat exchanger berada di bawah nilai ketentuan dari PT. PKC. Menurut PT. PKC efisiensi heat exchager dikatakan baik yaitu ketika nilai efisiensi lebih besar dari 80%. Jika nilai efisiensi lebih kecil dari nilai efisiensi ketentuan maka dapat disimpulkan bahwa heat exchanger sudah kotor dan harus dilakukan pembersihan. Sebaliknya jika nilai efisiensi lebih besar atau sama dengan nilai ketentuan maka suatu alat heat exchanger tersebut masih efektif untuk digunakan. (PT. PKC, 2016) Penurunan nilai efisiensi heat exchanger dapat dipengaruhi oleh : Fouling Fouling adalah peristiwa terakumulasinya padatan yang tidak dikehendaki di permukaan heat exchanger yang berkontak dengan fluida kerja, termasuk permukaan heat transfer . Peristiwa tersebut adalah pengendapan, pengerakan, korosi, polimerisasi dan proses biologi. (Dwi, 2012) Fouling bisa diketahui dari nilai fouling factor . Menurut Kern (1983), nilai fouling factor (Rd)adalah angka yang menunjukkan hambatan akibat adanya kotoran yang terbawa fluida yang mengalir di dalam heat exchanger. Nilai Rd secara teoritis yaitu sebesar 0,002. Berdasarkan perhitungan nilai Rd untuk heat exchanger 101 JCA yaitu sebesar 0,0103 sedangkanuntuk heat exchanger 101JCB yaitusebesar0,0129.Nilaiyang didapatkanuntuk heatexchanger 101JCA maupun 101 JCB berada diatas nilai Rd teoritis, itu menandakan bahwa kedua heat exchanger tersebut memang sudah kotor yang dimana terdapat endapan dan kerak yang harus dibersihkan.



Faktor Koreksi Menurut Suyanto (1995), perhitungan yang telah dilakukan dengan menggunakan data dimensi heat exchanger sesungguhnya yang terukur, diperoleh faktor koreksi (Ft) sebesar 0,7- 0,945. Fungsi sekat sudah dianggap kritis atau jelek bila besarnya faktor koreksi lebih dari 0,4. Nilai tersebut sangat jauh dari nilai ketetapan yaitu 0,4, maka disimpulkan bahwa kedua alat heat exchanger tersebut sudah kotor. Dari faktor-faktor tersebut diatas bisa disimpulkan bahwa alat heat exchanger sudah kotor dan perlu dilakukan pembersihan.







Laju Alir Massa Desain dan Aktual A-124-C Spesifikasi Laju alir massa ( kg/h )







Laju alir massa ( kg/h )



Laju alir massa ( kg/h )



Laju alir massa ( kg/h )



Laju alir massa ( kg/h )



Aktual Shell ( W ) Tube ( w ) 12.540,97 19.100,00



Desain Shell ( W ) Tube ( w ) 35.607,00 156.300,00



Aktual Shell ( W ) Tube ( w ) 32.347,62 104.000,00



Desain Shell ( W ) Tube ( w ) 60.254,00 7.842.898,00



Aktual Shell ( W ) Tube ( w ) 60.856,54 7.619.999,00



Laju Alir Massa Desain dan Aktual A-142-C Spesifikasi Laju alir massa ( kg/h )







Desain Shell ( W ) Tube ( w ) 15.381,00 31.000,00



Laju Alir Massa Desain dan Aktual A-127-C Spesifikasi







Aktual Shell ( W ) Tube ( w ) 153.434,31 800.000,00



Laju Alir Massa Desain dan Aktual A-128-C Spesifikasi







Desain Shell ( W ) Tube ( w ) 156.829,00 1.050.370,00



Laju Alir Massa Desain dan Aktual A-167-C Spesifikasi







Aktual Shell ( W ) Tube ( w ) 198.000,40 800.000,00



Laju Alir Massa Desain dan Aktual A-134-C Spesifikasi







Desain Shell ( W ) Tube ( w ) 196.040,00 960.200,00



Desain Shell ( W ) Tube ( w ) 1.845,00 9.400,00



Laju Alir Massa Desain dan Aktual A-174-C



Aktual Shell ( W ) Tube ( w ) 1.863,45 6.811,00



Spesifikasi Laju alir massa ( kg/h )



Desain Shell ( W ) Tube ( w ) 43.743,00 177.000,00



Aktual Shell ( W ) Tube ( w ) 32.234,00 136.000,00



VI . SIMPULAN DAN SARAN A. Simpulan



Berdasarkan data hasil perhitungan dan pembahasan pada Heat Exchanger, dapat disimpulkan, bahwa : a) Untuk memenuhi syarat dirt factor (Rd) dibutuhkan diamtere shell sebesar 39 in dengan outside diameter tube ¾ in BWG 18 dan susunan tube 15/16 Triangular pitch. b) Dirt Overall Coefficient (Ud),Dirt factor (Rd) sudah sesuai dengan standar desain yang dipersyaratkan. B. Saran



Nilai koefisien perpindahan panas menyeluruh (U) pada kondisi aktual yang lebih rendah dari kondisi desain menunjukkan kinerja Hear Exchanger mengalami penurunan yang ditimbulkan oleh adanya pengotor pada permukaan perpindahan panas , sehingga dapat diminimalisasi dengan melakukan pembersihan pada exchanger,fluida didalam shell and tube dibersihkan secara berkala 3 bulan sekali.



DAFTAR PUSTAKA Coulson, J.M., and Richardson,J.F. 1989. Chemical Engineering . Pergamon Press,Inc . New York . Vol .6. Geankoplis and J. Christi, 1993. Transport Processes and Unit Operation, Prantice-Hall International Inc, United States of America, Third Edition. Hewitt, G.F. Process Heat Transfer . 1977. Mc Graw Hill Book Company. Co- Singapore . International Edition . Incopera, Frank P and Dewwit, David, 1999. Fundamental of Heat and Mass Transfer. John Wiley and Sons Inc . New York . Fifth Edition . Kern, Donald Q. 1950. Process Heat Transfer . Mc Graw Hill Book Company. New York. Lienhard IV , John H and John H Lienhard V . 2001 . A Heat Transfer Textbook Third Edition . Phlogiston Press . Cambridge Massachusetts . Perry, R.H. and Green, D .1999 . Perry’s Chemical Engineerings Hand Book, 6th ed . Mc Graw-Hill Book Company, New York. Purba, Elida. 2005. Diktat Kuliah Alat Penukar Panas. Universitas Lampung. Bandar Lampung. Smith , J.M . H . C . Van Ness and M.M . Abbott . 2001 .Introduction to Chemical Engineering Thermodynamics Sixth Edition . Mc Graw Hill Book Company Singapore .



LAMPIRAN A Perhitungan Evaluasi Kinerja Heat Exchanger Tanggal 21 Januari 2020



1. Amonnia



Converter Effluent Cooler (A 124 C )



Spesifikasi Peralatan (Heat Exchanger Specification Sheet ) Kategori



Lewatan shell, pass Lewatan tube, pass ID Shell, mm Jumlah tube (Nt), buah Panjang tube, mm OD tube, mm Thickess tube, mm Tube pitch (Pt), mm Jumlah baffle cup, buah Fluida dalam shell Fluida dalam tube Jarak antar baffle plate, mm Luas, m2 Velocity , m/s



Kondisi Operasi Item Fluida Panas (Ammonia Converter Effluent),shell Laju Alir (W) Suhu masuk (T1) Suhu keluar (T2) Fluida Dingin (Cooling Water),tube Laju Alir (W) Suhu masuk (T1) Suhu keluar (T2)



Spesifikasi



Inchi



1 1 950 966 9144 19,05 2,77 28 17 Ammonia Converter Effluent Cooling Water 472 513 1,94



kg/h – C Kondisi 198000,4 72 38 800000 32 38



37,43 360,2736 0,75057 0,109138 1,1032



18,5968



lb/hr - F Column1 436515,6418 161,6 100,4 1763696 89,6 100,4







Menghitung Neraca Panas



Shell W 436515,6418 lb/h H2



9751,8 kgmol/h



N2 3252,1 kgmol/h



CH4 1115,4 kgmol/h



AR 475,2 kgmol/h



NH3 2842,1 kgmol/h



T1 161,6 F



T2 100,4 F Tube



W 3888279,476



T1 89,6 F



T2 100,4 F



Q= Qs = Qt = w x Cp x ∆T = 436515,6418 (Lb/hr) x 1 (Btu / Lb ⸰F ) x (161,6-100,4) ⸰F = 40683257,82 Btu/hr 



Menentukan LMTD



Fluida Panas (Synthesis Gas)



R



Selisih



161,6



Suhu tertinggi (F)



100,4



61,2



100,4



Suhu terendah (F)



89,6



10,8



Selisih(F)



42,8



50,4



61,2 LMTD =∆T1 - ∆T2 = (61,2 - 10,8) = 54,97 ⸰F LN



Fluida Dingin (Water)



∆T1 ∆T2



61,2



LN 10,8



= T1 - T2 = (161,6 - 100,4) = 5,66 t2- t1



(100,4 - 89,6)



S



= T1 - T2 = (100,4 - 89,6 ) = 0,15 t2- t1



(161,6 - 89,6)



Dari nilai R dan S diperoleh nilai FT sebesar 0,95 sehingga didapatkan tipe Hear Exchangers 4-8 pass LMTDc



= LMTD x FT = 54,97 x 0,95 = 52,22 ⸰F



 Menghitung ho , hi , dan hio 1. Fluida panas ( Synthesis Gas ) di dalam shell ID Shell Clearance Baffle spacing Tube Pitch Viskositas



37,43 0,35263 18,5968 1,1032 0,03993



a) ID shell = 37,43 in ID x C' x B as  144 x Pt



= 37,43 x 0,35263 x 18,5968 144 x 1,1032 = 1,8804 ft2 b) Gs = W / ɑs = 40683257,82 / 1,8804 = 232129,7185 lb/ hr ft



c) Menghitung Ds = 4 x (1/2 Pt x 0,86 Pt x ½ ᴨ do2 /4 ) ½ ᴨ do = 4 x (1/2 1,1032 x 0,86 x 1,1032 x ½ 3,14 x 0,75057 2 /4 ) ½ 3,14 x 0,75057 = 0,04545 In Res



= Ds Gs / μ = 0,04545 x 232129,7185 / 0,03993 = 264240,9127



Dari nilai Res diperoleh nilai jh sebesar 340 d) Menghitung ho K C



0,0915 1,494183216 0,756 18,3719585



kcal/m.h C BTU/ft.F kcal/kg.C BTU/lb.F



= jh x (k / Ds) ( c x μ / k )1/3



Ho



= 340 x (1,494183216 / 0,04545) (18,3719585 x 0,03993 / 1,494183216 ) 1/3 = 8817,208595 Btu / hr ft2 ⸰F 2. Fluida dingin ( Cooling Water ) di dalam tube a. Menghitung at Jumlah Tube (Nt) Jumlah tube passes (n) flow area / tube (In2) dari Kern tabel 10



966 ft2 1 lb/hr ft 0,223 Inch (Triangular) ke ft



at = Nt x At 144 x n = 966 x 0,223 144 x 1 = 1,495958333 ft2 b. Menghitung Gt



Gt = W / ɑt = 40683257,82 / 1,49598333 = 291796,6578 lb/ hr ft2 c. Menghitung Ret ID Tube



0,532294



Ret = Gt x ID / μ = 291796,6578 x 0,532294 / 0,03993 = 3889847,487 Dari nilai Res diperoleh nilai jh sebesar 790 d. Menghitung hi Hi = jh x (k / Ds) ( c x μ / k )1/3



= 790 x (1,494183216 /0,532294) (18,3719585 x 0,03993 / 1,494183216 ) 1/3 = 2000,004454 Btu / hr ft2 ⸰F Hi = 2000,004454 x 0,94 = 1880,004187 Btu / hr ft2 ⸰F



e. Menghitung hio Hio



= hi x ID / OD = 1333,27331 x 0,532294 / 0,75057



= 1333,27311 Btu / hr ft2 ⸰F 



Menghitung Uc , Ud , dan Rd Uc



=



ℎ𝑖𝑜 𝑥 ℎ𝑜 ℎ𝑖𝑜+ℎ𝑜



= 1333,27311 x 8817,208595



A*



Ud



Rd



1333,27311 + 8817,208595 = 1158,146874 Btu / hr ft2 ⸰F = N x Ai x L = 970 x 360,2736 x 0,109138 = 38139,95395 ft2 = Q / A* x LMTDc = 40683257,82 / 38139,95395 x 52,22 = 245,0967564 Btu / hr ft2 ⸰F = Uc – Ud Uc x Ud = 1158,146874 - 245,0967564 1158,146874 x 245,0967564 = 0,003 hr ft2 ⸰F / Btu



1



Syn Gas Compressor Kickback Cooler ( A 134 C )



Spesifikasi Peralatan (Heat Exchanger Specification Sheet ) Kategori



Lewatan shell, pass Lewatan tube, pass ID Shell, mm Jumlah tube (Nt), buah Panjang tube, mm OD tube, mm Thickess tube, mm Tube pitch (Pt), mm Jumlah baffle cup, buah Fluida dalam shell Fluida dalam tube Jarak antar baffle plate, mm Luas, m2 Velocity , m/s



Spesifikasi



Inchi



1 1 950 553 6096 25,4 3,4 31,75 8 Synthesis Gas Comp Disch Cooling Water



37,43 240,1824 1,00076 0,13396 1,25095



633 259 1,96



Kondisi Operasi Desain kg/h – C Item Kondisi Fluida Panas (Ammonia Converter Effluent),shell Laju Alir (W) 153434,31 Suhu masuk (T1) 60 Suhu keluar (T2) 38 Fluida Dingin (Cooling Water),tube Laju Alir (W) 800000 Suhu masuk (T1) 32 Suhu keluar (T2) 34,7



24,9402



lb/hr - F Column1 338264,3485 140 100,4



1763696 89,6 94,46







Menghitung Neraca Panas



1 Menghitung Panas Shell W



338264,3485 13421,5 4475,3 1115,4 475,2 395,7 140 100,4



H2



N2 CH4 AR NH3 T1 T2



lb/h kgmol/h kgmol/h kgmol/h kgmol/h kgmol/h F F



Tube



W T1 T2 Q tube= Qshell



3888279,476 89,6 F 94,46 F 24219727,35



Q= Qs = Qt = w x Cp x ∆T = 338264,3485 (Lb/hr) x 1 (Btu / Lb ⸰F ) x (140 – 100,4) ⸰F = 24219727,35 Btu/hr 



Menentukan LMTD



Fluida Panas (Synthesis Gas) 140 100,4 39,6



Column1 Suhu tertinggi (F) Suhu terendah (F) Selisih(F)



Fluida Dingin (Water) 94,46 89,6 4,86



Selisih 45,54 10,8 34,74



LMTD =∆T1 - ∆T2 = (45,54 - 10,8) = 38,0350 ⸰F LN R



∆T1 ∆T2



45,54 10,8



= T1 - T2 = (140 – 100,4 ) = 8,14 t2- t1



S



LN



(94,46 - 89,6)



= T1 - T2 = (94,46 – 89,6 ) = 0,096 t2- t1



(140 - 89,6)



Dari nilai R dan S diperoleh nilai FT sebesar 0,78 sehingga didapatkan tipe Hear Exchangers 4-8 pass LMTDc



= LMTD x FT = 38,0530 x 0,78



= 29,6673 ⸰F







Menghitung ho , hi , dan hio 1. Fluida panas ( Synthesis Gas ) di dalam shell ID Shell Clearance Baffle spacing Tube Pitch



37,43 0,25019 24,9402 1,25095



e) ID shell = 37,43 in ID x C' x B as  144 x Pt



f) Gs



= 37,43 x 0,25019 x 24,9402 144 x 1,25095 = 2,0289 ft2 = W / ɑs = 24219727,35 / 2,0289 = 166720,5223 lb/ hr ft



g) Menghitung Ds = 4 x ( Pt2 x ᴨ do2 /4 ) ᴨ do = 4 x (1,250952 x 3,14 x 1,00076 2 /4 ) 3,14 x 1,00076 = 0,082725 In



Res



= Ds Gs / μ = 0,082725 x 166720,5223 / 0,038841 = 355089,6139



Dari nilai Res diperoleh nilai jh sebesar 600 h) Menghitung ho K



0,119 1,943254675 0,8255 20,060915



c



Ho



kcal/m.h C BTU/ft.F kcal/kg.C BTU/lb.F



= jh x (k / Ds) ( c x μ / k )1/3



= 600 x (1,943254675 / 0,082725 ) (20,060915 x 0,038841 / 1,943254675) 1/3 = 10393,10866 Btu / hr ft2 ⸰F



2. Fluida dingin ( Cooling Water ) di dalam tube Jumlah Tube (Nt) Jumlah tube passes (n) flow area / tube (In2) dari Kern tabel 10 f.



553 ft2 1 lb/hr ft 0,421 Inch ke ft



Menghitung at



at = Nt x At 144 x n = 553 x 0,421 144 x 1 = 1,616756944 ft2 g. Menghitung Gt



Gt = W / ɑt = 24219727,35 / 1,616756944 = 209223,996 lb/ hr ft2



h. Menghitung Ret ID Tube



0,73284 Ret = Gt x ID / μ = 209223,996 x 0,73284 / 0,038841 = 3947573,781



Dari nilai Res diperoleh nilai jh sebesar 800 i.



Menghitung hi



Hi = jh x (k / Ds) ( c x μ / k )1/3



= 800 x (1,943254675 / 0,082725) (20,060915 x 0,038841/ 1,943254675 ) 1/3 = 1952,049931 Btu / hr ft2 ⸰F Hi = 1952,049931 x 0,94 = 1834,926935 Btu / hr ft2 ⸰F j.



Menghitung hio Hio



= hi x ID / OD = 1834,9269935 x 0,73284 / 1,00076



= 1343,686653 Btu / hr ft2 ⸰F







Menghitung Uc , Ud , dan Rd Uc



=



ℎ𝑖𝑜 𝑥 ℎ𝑜 ℎ𝑖𝑜+ℎ𝑜



= 1343,686653 x 10393,10866



A*



Ud



Rd



1343,686653 + 10393,10866 = 20786,21731 Btu / hr ft2 ⸰F = N x Ai x L = 526 x 240,1824 x 0,13396 = 16923,96284 ft2 = Q / A* x LMTDc = 24219727,35 / 16923,96284 x 29,6673 = 578,8554868 Btu / hr ft2 ⸰F = Uc – Ud Uc x Ud = 20786,21731 - 578,8554868 20786,21731 x 578,8554868 = 0,001 hr ft2 ⸰F / Btu



2



Refrigerant Compressor 2nd Stage Intercooler ( A 167 C ) Spesifikasi Peralatan (Heat Exchanger Specification Sheet )



Kategori



Lewatan shell, pass Lewatan tube, pass ID Shell, mm Jumlah tube (Nt), buah Panjang tube, mm OD tube, mm Thickess tube, mm Tube pitch (Pt), mm Jumlah baffle cup, buah Fluida dalam shell Fluida dalam tube Jarak antar baffle plate, mm Luas, m2 Velocity , m/s



Spesifikasi 1 6 600 200 6096 19,05 2,11 25,4 8 Ammonia Cooling Water 657



Inchi



Column1



23,64 tabel 9 240,1824 0,75057 0,083134 1,00076



25,8858



71,6 1,51



Kondisi Operasi Desain Item Fluida Panas (Ammonia Converter Effluent),shell Laju Alir (W) Suhu masuk (T1)



kg/h - C Kondisi



Suhu keluar (T2) Fluida Dingin (Cooling Water),tube



38



Laju Alir (W) Suhu masuk (T1)



19100 32



Suhu keluar (T2)



38



12540,97 61,8



lb/hr - F Column1



27648,07328 143,24 100,4 42108,242 89,6 100,4







Menghitung Neraca Panas



Shell W NH3



27648,07328 283,3



T1 T2



143,24 100,4



Tube



W T1 T2 Q tube= Qshell



92832,67248 89,6 100,4 2069181,804



Q= Qs = Qt = w x Cp x ∆T =27648,07328 (Lb/hr) x 1 (Btu / Lb ⸰F ) x (143,24 – 100,4) ⸰F = 2069181,804 Btu/hr 



Menentukan LMTD



Fluida Panas (Synthesis Gas) 143,24 100,4 42,84



Column1 Suhu tertinggi (F) Suhu terendah (F) Selisih(F)



LMTD =∆T1 - ∆T2 = (42,84 - 10,8) = 23,25233 ⸰F LN



R



∆T1 ∆T2



42,84 10,8



= T1 - T2 = (143,24 – 100,4 ) = 3,96 t2- t1



S



LN



(100,4 - 89,6)



= T1 - T2 = (100,4 – 89,6 ) = 0,2013 t2- t1



(143,24 - 89,6)



Dari nilai R dan S diperoleh nilai FT sebesar 0,75



Fluida Dingin (Water) 100,4 89,6 10,8



Selisih 42,84 10,8 32,04



LMTDc



= LMTD x FT = 23,25233 x 0,75







= 17,43925 ⸰F



Menghitung ho , hi , dan hio



ID Shell Clearance Baffle spacing Tube Pitch



23,64 0,25019 25,8858 1,00076



a) ID shell = 23,64 in ID x C' x B as  144 x Pt = 23,64 x 0,25019 x 25,8858 144 x 1,00076



b) Gs



= 1,064011831 ft2 = W / ɑs = 27648,07328 / 1,064011831 = 25984,74234 lb/ hr ft



c) Menghitung Ds = 4 x ( Pt2 x ᴨ do2 /4 ) ᴨ do = 4 x (1,000762 x 3,14 x 0,75057 2 /4 ) 3,14 x 0,75057 = 0,022875857 In Res



= Ds Gs / μ = 0,022875857 x 25984,74234 / 0,026983 = 22029,54635



Dari nilai Res diperoleh nilai jh sebesar 130 a) Menghitung ho 0,02455 kcal/m.h C K 0,400898338 BTU/ft.F C



0,507 kcal/kg.C 12,32087693 BTU/lb.F



= jh x (k / Ds) ( c x μ / k )1/3



Ho



= 130 x (0,400898338/ 0,022875857) (12,32087693 x 0,026983 /0,400898338) 1/3 = 2140,422142 Btu / hr ft2 ⸰F 1



Fluida dingin ( Cooling Water ) di dalam tube Jumlah Tube (Nt)



200 ft2



Jumlah tube passes (n)



6 lb/hr ft



flow area / tube (In2) dari Kern tabel 10



0,268 Inch ke ft



k. Menghitung at at = Nt x At 144 x n = 200 x 0,268 144 x 1 = 2,233333 ft2 l.



Menghitung Gt



Gt = W / ɑt =27648,07328 / 2,233333 = 12379,73431 lb/ hr ft2



m. Menghitung Ret ID Tube



0,584302 Ret = Gt x ID / μ = 12379,73431 x 0,584302 / 0,026983 = 268076,3264



Dari nilai Res diperoleh nilai jh sebesar 500 n. Menghitung hi Hi = jh x (k / Ds) ( c x μ / k )1/3



= 500 x(0,400898338 / 0,022875857) (12,32087693x 0,026983/0,400898338) 1/3 = 332,3042903 Btu / hr ft2 ⸰F Hi = 332,3042903 x 0,94 = 302,9560329 Btu / hr ft2 ⸰F



o. Menghitung hio Hio



= hi x ID / OD = 302,9560329 x 0,584302 / 0,75057



= 235,8522975 Btu / hr ft2 ⸰F 



Menghitung Uc , Ud , dan Rd Uc



=



ℎ𝑖𝑜 𝑥 ℎ𝑜 ℎ𝑖𝑜+ℎ𝑜



= 235,8522975 x 2140,422142



235,8522975 + 2140,422142 = 4280,844284 Btu / hr ft2 ⸰F A*



= N x Ai x L = 204 x 240,1824 x 0,083134 = 4073,334023 ft2



Ud



= Q / A* x LMTDc = 24219727,35 / 4073,334023 x 17,43925 = 349,5441445 Btu / hr ft2 ⸰F = Uc – Ud



Rd



Uc x Ud = 4280,844284 - 349,5441445 4280,844284 x 349,5441445 = 0,002 hr ft2 ⸰F / Btu



3



Refrigerant Compressor 3rd Stage Intercooler ( A 128 C ) Spesifikasi Peralatan (Heat Exchanger Specification Sheet )



Kategori



Lewatan shell, pass Lewatan tube, pass ID Shell, mm Jumlah tube (Nt), buah Panjang tube, mm OD tube, mm Thickess tube, mm Tube pitch (Pt), mm Jumlah baffle cup, buah Fluida dalam shell Fluida dalam tube Jarak antar baffle plate, mm Luas, m2 Velocity , m/s



Kondisi Operasi Desain Item Fluida Panas (Ammonia Converter Effluent),shell Laju Alir (W) Suhu masuk (T1) Suhu keluar (T2) Fluida Dingin (Cooling Water),tube Laju Alir (W) Suhu masuk (T1) Suhu keluar (T2)



Spesifikasi



Inchi



1 4 900



35,46



660 4877



192,1538



19,05



0,75057



2,11



0,083134



25,4



1,00076



6 Ammonia Cooling Water 657



25,8858



187 1,53



kg/h - C Kondisi



32347,62 88 38 104000 32 38



lb/hr - F Column1



71314,21 190,4 100,4 229280,48 89,6 100,4







Menghitung Neraca Panas



Shell W



71314,21 0,7 0,3 0,7 0,7 0,1 190,4 100,4



H2



N2 CH4 AR NH3 T1 T2



lb/h kgmol/h kgmol/h kgmol/h kgmol/h kgmol/h



Tube



W T1 T2 Q tube= Qshell



505476,3318 89,6 100,4 8700333,621



Q= Qs = Qt = w x Cp x ∆T = 71314,21 (Lb/hr) x 1 (Btu / Lb ⸰F ) x (190,4 – 100,4) ⸰F = 8700333,621 Btu/hr 



Menentukan LMTD Fluida Panas (Synthesis Gas) 190,4 100,4 90



Column1 Suhu tertinggi (F) Suhu terendah (F) Selisih(F)



LMTD =∆T1 - ∆T2 = (90 - 10,8) = 37,35384713 ⸰F LN R



∆T1 ∆T2



= T1 - T2 = (190,4 – 100,4 ) = 8,3333 t2- t1



S



90



LN 10,8



(100,4 - 89,6)



= T1 - T2 = (100,4 – 89,6 ) = 0,1071 t2- t1



(190,4 - 89,6)



Dari nilai R dan S diperoleh nilai FT sebesar 0,745 LMTDc



= LMTD x FT = 37,35384713 x 0,745 = 27,82861611 ⸰F



Fluida Dingin (Water) 100,4 89,6 10,8



Selisih 90 10,8 79,2







Menghitung ho , hi , dan hio



ID Shell Clearance Baffle spacing Tube Pitch



35,46 0,25019 25,8858 1,00076



a) ID shell = 35,46 in ID x C' x B as  144 x Pt = 35,46 x 0,25019 x 25,8858 144 x 1,00076



b) Gs



= 1,59601 ft2 = W / ɑs = 8700333,621 / 1,59601 = 44682, 59213 lb/ hr ft



c) Menghitung Ds = 4 x ( Pt2 x ᴨ do2 /4 ) ᴨ do = 4 x (1,000762 x 3,14 x 0,750572 /4 ) 3,14 x 0,75057 = 0,04456 In Res



= Ds Gs / μ = 0,04456 x 44682, 59213 / 0,028072 = 70931,59969



Dari nilai Res diperoleh nilai jh sebesar 300 a) Menghitung ho K



0,02665 0,435191068 0,5265 12,79475681



C



Ho



kcal/m.h C BTU/ft.F kcal/kg.C BTU/lb.F



= jh x (k / Ds) ( c x μ / k )1/3



= 300 x (0,435191068/0,04456) (12,79475681 x 0,028072/ 0,435191068) 1/3 = 2748,115302 Btu / hr ft2 ⸰F



2. Fluida dingin ( Cooling Water ) di dalam tube Jumlah Tube (Nt)



660 ft2



Jumlah tube passes (n)



4 lb/hr ft



flow area / tube (In2) dari Kern tabel 10



0,268 Inch (Tringular) ke ft



p. Menghitung at at = Nt x At 144 x n = 600 x 0,268 144 x 4 = 0,30708333 ft2 q. Menghitung Gt



Gt = W / ɑt = 71314,21 / 0,30708333



r.



= 232230,806 lb/ hr ft2 Menghitung Ret



ID Tube



0,584302 Ret = Gt x ID / μ = 232230,806 x 0,584302 / 0,028072 = 4833746,238



Dari nilai Ret diperoleh nilai jh sebesar 900 s. Menghitung hi Hi = jh x (k / Ds) ( c x μ / k )1/3



= 300 x(0,435191068/0,04456) (12,79475681x0,028072 /0,435191068) 1/3 = 670,6907333 Btu / hr ft2 ⸰F Hi = 670,6907333 x 0,94 = 630,4492893 Btu / hr ft2 ⸰F t.



Menghitung hio Hio



= hi x ID / OD = 630,4492893 x 0,584302 / 0,75057



= 522,117773 Btu / hr ft2 ⸰F







Menghitung Uc , Ud , dan Rd Uc



=



ℎ𝑖𝑜 𝑥 ℎ𝑜 ℎ𝑖𝑜+ℎ𝑜



= 522,117773 x 2748,115302



522,117773 + 2748,115302 = 5946,230603 Btu / hr ft2 ⸰F A*



= N x Ai x L = 657 x 192,1538 x 0,083134 = 10495,2557 ft2



Ud



= Q / A* x LMTDc = 8700333,621/ 10495,2557 x 27,82861611 = 357,4641709 Btu / hr ft2 ⸰F = Uc – Ud



Rd



Uc x Ud =5946,230603 - 357,4641709 5946,230603 x 357,4641709 = 0,002 hr ft2 ⸰F / Btu



4



Refrigerant Condensor ( A 127 C ) Spesifikasi Peralatan (Heat Exchanger Specification Sheet )



Kategori



Lewatan shell, pass Lewatan tube, pass ID Shell, mm Jumlah tube (Nt), buah Panjang tube, mm OD tube, mm Thickess tube, mm Tube pitch (Pt), mm Jumlah baffle cup, buah Fluida dalam shell Fluida dalam tube Jarak antar baffle plate, mm Luas, m2 Velocity , m/s Kondisi Operasi Desain Item Fluida Panas (Ammonia Converter Effluent),shell Laju Alir (W) Suhu masuk (T1) Suhu keluar (T2) Fluida Dingin (Cooling Water),tube Laju Alir (W) Suhu masuk (T1) Suhu keluar (T2)



Spesifikasi



Inchi 1 1



1900



74,86



2894 9144



360,2736



25,4



1,00076



2,11



0,083134



31,75



1,25095



16 Ammonia Cooling Water 503



19,8182



2065 2.15



kg/h - C Kondisi



lb/hr - F Column1



60856,54 103 38



134165,5452 217,4 100,4



7619,999 32 34,3



16799,2022 89,6 93,74







Menghitung Neraca Panas



Shell W



134165,5452 0,8 0,3 0,8 2720,5



H2



N2 CH4 NH3 T1 T2



lb/h kgmol/h kgmol/h kgmol/h kgmol/h



217,4 100,4



Tube



W T1 T2 Q tube= Qshell



37035,85714 89,6 93,74 19990666,24



Q= Qs = Qt = w x Cp x ∆T = 134165,5452 (Lb/hr) x 1 (Btu / Lb ⸰F ) x (217,4 – 100,4) ⸰F = 19990666,24 Btu/hr 



Menentukan LMTD



Fluida Panas (Synthesis Gas)



100,4



Column1 Suhu tertinggi (F) Suhu terendah (F)



117



Selisih(F)



217,4



Fluida Dingin (Water)



Selisih



93,74



123,66



89,6



10,8



4,14



112,86



=∆T1 - ∆T2 = (123,66 - 10,8) = 46,29223766 ⸰F



LMTD



LN R



∆T1 ∆T2



123,66 10,8



= T1 - T2 = (217,4 – 100,4 ) = 28,2608 t2- t1



S



LN



(100,4 - 89,6)



= T1 - T2 = (100,4 – 89,6 ) = 0,03239 t2- t1



(217,4 - 89,6)



Dari nilai R dan S diperoleh nilai FT sebesar 0,65 LMTDc



= LMTD x FT =46,29223766 x 0,65







= 30,089954 ⸰F



Menghitung ho , hi , dan hio



ID Shell Clearance Baffle spacing Tube Pitch



74,86 0,25019 19,8182 1,25095



a) ID shell = 74,86 in ID x C' x B as  144 x Pt = 74,86 x 0,25019 x 19,8182 144 x 1,25095



b) Gs



= 3,22449 ft2 = W / ɑs =134165,5452 / 3,22449 = 41608,26088 lb/ hr ft



c) Menghitung Ds = 4 x ( Pt2 x ᴨ do2 /4 ) ᴨ do = 4 x (1,250952 x 3,14 x 0,750572 /4 ) 3,14 x 0,75057 = 0,0013168 In Res



= Ds Gs / μ = 0,0013168 x 41608,26088 / 0,02904= 18868,11112



Dari nilai Res diperoleh nilai jh sebesar 140 a) Menghitung ho K



0,03015 0,492345617 0,559 13,58455661



C Ho



kcal/m.h C BTU/ft.F kcal/kg.C BTU/lb.F



= jh x (k / Ds) ( c x μ / k )1/3



= 140 x (0,492345617/ 0,0013168 ) (13,58455661x 0,02904 /0,492345617) 1/3 = 4861,571076 Btu / hr ft2 ⸰F



2.. Fluida dingin ( Cooling Water ) di dalam tube Jumlah Tube (Nt)



2894 ft2



Jumlah tube passes (n)



1 lb/hr ft



flow area / tube (In2) dari Kern tabel 10



0,546 Inch (Tringular) ke ft



u. Menghitung at at = Nt x At 144 x n = 2894 x 0,546 144 x 1 = 10,97308333 ft2 v. Menghitung Gt



Gt = W / ɑt = 134165,5452 / 10,97308333



= 12226,78632 lb/ hr ft2 w. Menghitung Ret ID Tube



0,834492 Ret = Gt x ID / μ = 12226,78632 x 0,834492/ 0,02904 = 351348,3255



Dari nilai Ret diperoleh nilai jh sebesar 600 x. Menghitung hi Hi = jh x (k / Ds) ( c x μ / k )1/3



= 600 x(0,492345617/0,0013168) (13,58455661x 0,02904/0,492345617) 1/3 = 328,793443 Btu / hr ft2 ⸰F Hi = 328,793443 x 0,94 = 309,06583 Btu / hr ft2 ⸰F y. Menghitung hio Hio



= hi x ID / OD =309,06583 x 0,834492 / 1,00076



= 203,5010253 Btu / hr ft2 ⸰F







Menghitung Uc , Ud , dan Rd Uc



=



ℎ𝑖𝑜 𝑥 ℎ𝑜 ℎ𝑖𝑜+ℎ𝑜



= 203,5010253 x 4861,571076



203,5010253 + 4861,571076 = 9723,142153 Btu / hr ft2 ⸰F A*



= N x Ai x L = 1049 x 360,2736 x 0,083134 = 31418,58375 ft2



Ud



= Q / A* x LMTDc = 19990666,24 / 31418,58375 x 30,089954 = 253,746686 Btu / hr ft2 ⸰F = Uc – Ud



Rd



Uc x Ud =9723,142153 - 253,746686 9723,142153 x 253,746686 = 0,003 hr ft2 ⸰F / Btu



5



Ammonia Stripper Effluent Cooler ( A 142 C ) Spesifikasi Peralatan (Heat Exchanger Specification Sheet )



Kategori



Lewatan shell, pass Lewatan tube, pass ID Shell, mm Jumlah tube (Nt), buah Panjang tube, mm OD tube, mm Thickess tube, mm Tube pitch (Pt), mm Jumlah baffle cup, buah Fluida dalam shell Fluida dalam tube Jarak antar baffle plate, mm



Spesifikasi



Inchi 1 6



303,3



11,95002



66 2438



96,0572



19,05



0,75057



2,11



0,083134



25,4



1,00076



26 Stripped Water Cooling Water



Luas, m2 Velocity , m/s Kondisi Operasi Desain kg/h - C Item Kondisi Fluida Panas (Ammonia Converter Effluent),shell Laju Alir (W) 1863,45 Suhu masuk (T1) 68,5 Suhu keluar (T2) 38 Fluida Dingin (Cooling Water),tube Laju Alir (W) 6,811 Suhu masuk (T1) 32 Suhu keluar (T2) 38



80



3,152



9,3 1,52



lb/hr - F Column1 4108,199139 155,3 100,4 15,01566682 89,6 100,4







Menghitung Neraca Panas



Shell W



4108,199139 9751,8 3252,1 1115,4 475,2 2842,1 155,3 100,4



H2



N2 CH4 AR NH3 T1 T2



lb/h kgmol/h kgmol/h kgmol/h kgmol/h kgmol/h



Tube



W T1 T2 Q tube= Qshell



33,10383938 89,6 100,4 357002,5052



Q= Qs = Qt = w x Cp x ∆T = 4108,199139 (Lb/hr) x 1 (Btu / Lb ⸰F ) x (155,3 – 100,4) ⸰F = 357002,5052 Btu/hr 



Menentukan LMTD



Fluida Panas (Synthesis Gas)



Column1



Fluida Dingin (Water)



Selisih



155,3



Suhu tertinggi (F)



100,4



54,9



100,4



Suhu terendah (F)



89,6



10,8



54,9



Selisih(F)



10,8



44,1



=∆T1 - ∆T2 = (54,9 - 10,8) = 11,64676308 ⸰F



LMTD



LN R



∆T1 ∆T2



54,9 10,8



= T1 - T2 = ( 155,3– 100,4 ) = 5,083333 t2- t1



S



LN



(100,4 - 89,6)



= T1 - T2 = (100,4 – 89,6 ) = 0,16438 t2- t1



(155,3 - 89,6)



Dari nilai R dan S diperoleh nilai FT sebesar 0,9 LMTDc



= LMTD x FT = 11,64676308 x 0,9



= 10,48208677 ⸰F







Menghitung ho , hi , dan hio



ID Shell Clearance Baffle spacing Tube Pitch



11,95002 0,25019 3,152 1,00076



a) ID shell = 11,95002 in ID x C' x B as  144 x Pt = 11,95002 x 0,25019 x 3,152 144 x 1,00076



b) Gs



= 0,0654926 ft2 = W / ɑs =4108,199139 / 0,0654926 = 62727,68397 lb/ hr ft



c) Menghitung Ds = 4 x (1/2 Pt x 0,86 Pt x 1/2 ᴨ do2 /4 ) 1/2 ᴨ do = 4 x (1/2 x 1,00076 x 0,86 x 1,00076 x 3,14 x 0,750572 /4 ) 3,14 x 0,75057 = 0,037404168 In Res



= Ds Gs / μ = 0,037404168 x 62727,68397 / 1,31527 = 1783,874655



Dari nilai Res diperoleh nilai jh sebesar 20 a) Menghitung ho K



0,5655 9,234542173 0,993 24,13142168



C



Ho



kcal/m.h C BTU/ft.F kcal/kg.C BTU/lb.F



= jh x (k / Ds) ( c x μ / k )1/3



= 20 x (9,234542173/0,037404168) (24,13142168 x 1,31527 /9,234542173) 1/3 = 7451,65694 Btu / hr ft2 ⸰F



2.. Fluida dingin ( Cooling Water ) di dalam tube Jumlah Tube (Nt)



66 ft2



Jumlah tube passes (n)



6 lb/hr ft



flow area / tube (In2) dari Kern tabel 10



0,268 Inch (Tringular) ke ft



z. Menghitung at at = Nt x At 144 x n = 66 x 0,268 144 x 6 = 0,737 ft2 aa. Menghitung Gt



Gt = W / ɑt = 4108,199139 / 0,737 = 5574,218642 lb/ hr ft2



bb. Menghitung Ret ID Tube



0,584302 Ret = Gt x ID / μ = 5574,218642 x 0,584302/ 1,31527 = 2476,318247



Dari nilai Ret diperoleh nilai jh sebesar 100 cc. Menghitung hi Hi = jh x (k / Ds) ( c x μ / k )1/3



= 600 x(9,234542173 /0,037404168) (24,13142168 x 1,31527 /9,234542173) 1/3 = 5003,922835 Btu / hr ft2 ⸰F Hi = 5003,922835 x 0,94 = 4703,687465 Btu / hr ft2 ⸰F dd. Menghitung hio Hio



= hi x ID / OD = 4703,687465 x0,584302 / 0,75057



= 3661,715753 Btu / hr ft2 ⸰F







Menghitung Uc , Ud , dan Rd Uc



=



ℎ𝑖𝑜 𝑥 ℎ𝑜 ℎ𝑖𝑜+ℎ𝑜



= 3661,715753 x 7451,65694



3661,715753 + 7451,65694 = 14903,31388 Btu / hr ft2 ⸰F A*



= N x Ai x L = 66 x 96,0572 x 0,083134 = 527,0508 ft2



Ud



= Q / A* x LMTDc = 357002,5052/527,0508 x 10,48208677 = 775,4471844 Btu / hr ft2 ⸰F = Uc – Ud



Rd



Uc x Ud = 14903,31388 - 775,4471844 14903,31388 x 775,4471844 = 0,001 hr ft2 ⸰F / Btu



6



Stripper Condensate Cooler ( A 174 C ) Spesifikasi Peralatan (Heat Exchanger Specification Sheet )



Kategori



Lewatan shell, pass Lewatan tube, pass ID Shell, mm Jumlah tube (Nt), buah Panjang tube, mm OD tube, mm Thickess tube, mm Tube pitch (Pt), mm Jumlah baffle cup, buah Fluida dalam shell Fluida dalam tube Jarak antar baffle plate, mm



Spesifikasi



Inchi 1 2 550



21,67



322 6096



240,1824



19,05



0,75057



2,11



0,083134



25,4



1,00076



30 Stripped Process condensate Cooling Water



Luas, m2 Velocity , m/s



Kondisi Operasi Desain kg/h - C Item Kondisi Fluida Panas (Ammonia Converter Effluent),shell Laju Alir (W) 32234 Suhu masuk (T1) 77,3 Suhu keluar (T2) 41 Fluida Dingin (Cooling Water),tube Laju Alir (W) 136000 Suhu masuk (T1) 32 Suhu keluar (T2) 41



187



7,3678



116 1,76



lb/hr - F Column1 71063,72108 171,14 105,8 299828,32 89,6 105,8







Menghitung Neraca Panas



Shell W



71063,72108 9751,8 3252,1 1115,4 475,2 2842,1 171,14 105,8



H2



N2 CH4 AR NH3 T1 T2



lb/h kgmol/h kgmol/h kgmol/h kgmol/h kgmol/h



Tube



W T1 T2 Q tube= Qshell



661007,5108 89,6 105,8 6917342,61



Q= Qs = Qt = w x Cp x ∆T = 71063,72108 (Lb/hr) x 1 (Btu / Lb ⸰F ) x (171,14 – 105,8) ⸰F = 6917342,61 Btu/hr 



Menentukan LMTD Fluida Dingin (Water)



Selisih



105,8



65,34



105,8



Suhu tertinggi (F) Suhu terendah (F)



89,6



16,2



65,34



Selisih(F)



16,2



49,14



Fluida Panas (Synthesis Gas)



Column1



171,14



=∆T1 - ∆T2 = (65,34 - 16,2) = 12,61723266 ⸰F



LMTD



LN R



∆T1 ∆T2



65,34 16,2



= T1 - T2 = ( 171,14– 105,8 ) = 4,033333 t2- t1



S



LN



(105,8 - 89,6)



= T1 - T2 = (105,8 – 89,6 ) = 0,16438 t2- t1



(171,14 - 89,6)



Dari nilai R dan S diperoleh nilai FT sebesar 0,8 LMTDc



= LMTD x FT = 12,61723266 x 0,8







= 10,09378613 ⸰F



Menghitung ho , hi , dan hio



ID Shell Clearance Baffle spacing Tube Pitch



21,67 0,25019 7,3678 1,00076



ID shell = 21,67 in ID x C' x B as  144 x Pt = 21,67 x 0,25019 x 7,3678 144 x 1,00076



Gs



= 0,277609378 ft2 = W / ɑs =71063,72108 / 0,277609378 = 255984,5837 lb/ hr ft



Menghitung Ds = 4 x (1/2 Pt x 0,86 Pt x 1/2 ᴨ do2 /4 ) 1/2 ᴨ do = 4 x (1/2 x 1,00076 x 0,86 x 1,00076 x 3,14 x 0,750572 /4 ) 3,14 x 0,75057 = 0,037404168 In Res



= Ds Gs / μ = 0,037404168 x 255984,5837 / 1,21968 = 7850,329862



Dari nilai Res diperoleh nilai jh sebesar 24 a) Menghitung ho k



0,5585 9,120233075 0,999 24,27723087



c Ho



kcal/m.h C BTU/ft.F kcal/kg.C BTU/lb.F



= jh x (k / Ds) ( c x μ / k )1/3



= 24 x (9,120233075 /0,037404168) (24,27723087x1,21968 /9,120233075) 1/3 = 8665,165994 Btu / hr ft2 ⸰F



2.. Fluida dingin ( Cooling Water ) di dalam tube 322 ft2 Jumlah Tube (Nt) Jumlah tube passes (n)



2 lb/hr ft



flow area / tube (In2) dari Kern tabel 10



0,223 Inch (Tringular) ke ft



ee. Menghitung at at = Nt x At 144 x n = 322 x 0,223 144 x 2 = 0,997 ft2 ff. Menghitung Gt



Gt = W / ɑt = 71063,72108/ 0,997 = 71255,71565 lb/ hr ft2



gg. Menghitung Ret ID Tube



0,584302 Ret = Gt x ID / μ =71255,71565 x 0,584302/ 1,21968 = 34135,88578



Dari nilai Ret diperoleh nilai jh sebesar 500 hh. Menghitung hi Hi = jh x (k / Ds) ( c x μ / k )1/3



= 500 x(9,120233075/0,037404168) (24,27723087x 1,21968 /9,120233075) 1/3 = 24144,6132 Btu / hr ft2 ⸰F Hi =24144,6132 x 0,94 = 22695,93641 Btu / hr ft2 ⸰F ii. Menghitung hio Hio



= hi x ID / OD = 22695,93641 x0,584302 / 0,75057



= 17330,33199 Btu / hr ft2 ⸰F







Menghitung Uc , Ud , dan Rd Uc



=



ℎ𝑖𝑜 𝑥 ℎ𝑜 ℎ𝑖𝑜+ℎ𝑜



= 17330,33199 x 8665,165994



A*



Ud



Rd



17330,33199 + 8665,165994 = 17330,33199 Btu / hr ft2 ⸰F = N x Ai x L = 66 x 240,1824 x 0,083134 = 6289,706947 ft2 = Q / A* x LMTDc = 6917342,61 / 6289,706947 x 10,09378613 = 108,9569097 Btu / hr ft2 ⸰F = Uc – Ud Uc x Ud = 17330,33199 - 108,9569097 17330,33199 x 108,9569097 = 0,009 hr ft2 ⸰F / Btu



[Type here]



LAMPIRAN B



DATA LITERATUR



65



[Type here]



66



[Type here]



67



[Type here]



68



[Type here]



69



[Type here]



70



[Type here]



71