Metode & Tutorial Perhitungan Alat perpindahan Panas Pipa Ganda

10/3/2024
Metode & Tutorial Perhitungan
Alat perpindahan Panas Pipa
Ganda
1
Perhitungan suhu dinding:
di mana T = suhu rata-rata fluida panas = 35 ° C
t = suhu rata-rata fluida dingin = 15 ° C
Tw = suhu dinding rata-rata
Pada suhu ini, viskositas etilena glikol adalah 0,013 kg / (m · s). Faktor koreksi
untuk etilen glikol adalah
2
10/3/2024
Sehingga ho = 144 × 1.08 = 156
Faktor koreksi untuk pelarut dapat diabaikan karena suhu dinding sangat dekat
dengan suhu fluida rata-rata.
3. Perhitungan Koefisien Panas Keseluruhan (U)
4. Perhitungan LMTD
3
5. Penghitungan Area Transfer Panas
Area yang dibutuhkan adalah
Luas masing-masing tabung adalah
π Do L = π × 0.0421 × 6 = 0.794 m2
Maka jumlah tabung dalam seri akan menjadi
6.36 / 0.794 = 8 tabung
Kemudian unit yang diusulkan terdiri dari empat double pipe (delapan tabung) dengan
panjang 6 m yang dibuat dengan tabung internal 1¼ in dan tabung eksternal 2 in yang
dihubungkan secara seri. Sekarang perlu untuk memeriksa penurunan tekanan.
4
10/3/2024
6. Perhitungan Penurunan Tekanan
Perhitungan untuk etilen glikol: Diameter ekuivalen annulus untuk perhitungan
penurunan tekanan adalah
Bilangan Reynolds adalah
Karena aliran laminar, maka diambil
5
Berkenaan dengan penurunan tekanan; sesuai dengan koneksi antara hairpin
bahwa (4 × ρv2 / 2) dalam hal ini diabaikan.
Kita melihat bahwa penurunan tekanan brine sedikit melebihi batas yang
diizinkan, dan kita dapat berasumsi bahwa itu akan ditoleransi oleh proses. Jika
diinginkan untuk mengurangi ∆p ini, pilihannya adalah sedikit mengurangi aliran
massa brine (air garam). Meskipun opsi ini akan menghasilkan suhu outlet air
garam lebih tinggi dari 25 °C yang diijinkan, kelebihannya juga akan sangat kecil.
Jika opsi yang ditawarkan ini tidak dapat diterima, satu-satunya kemungkinan
adalah meningkatkan diameter tabung untuk memiliki area aliran yang lebih tinggi.
Perhitungan untuk pelarut: Faktor gesekan adalah
6
10/3/2024
dan menghasilkan
Ini jauh lebih kecil dari maksimum yang diijinkan. Ini berarti bahwa kecepatan pelarut
dapat ditingkatkan, yang akan meningkatkan hi. Namun, karena resistensi pengontrol
adalah film etilen glikol, ini akan memiliki sedikit efek pada koefisien perpindahan
panas keseluruhan U.
Selain itu, jika diameter tabung internal berkurang, kecepatan cairan annulus dan ho
juga akan berkurang. Tidak akan mungkin untuk mengkompensasi efek ini dengan
pengurangan diameter tabung eksternal karena penurunan tekanan cairan annulus
sangat dekat dengan maksimum. Dengan demikian desain ini dapat dianggap sesuai
atau tepat.
7
Alat penukar panas Pipa Ganda juga dapat dihitung dengan cara yang
diusulkan oleh Kern dlm bukunya “PROCESS HEAT TRANSFER by Donald
Q. Kern”
Perhitungan Penukar panas Pipa Ganda.
Semua persamaan yang dikembangkan sebelumnya akan digabungkan untuk
menguraikan solusi penukar panas pipa ganda. Perhitungannya hanya terdiri dari
perhitungan ho dan hio untuk mendapatkan Uc. Mengizinkan resistensi fouling yang
layak, nilai UD dihitung dari permukaan yang dapat ditemukan dengan
menggunakan hukum Fourier Q = UDA ∆t.
Biasanya masalah pertama adalah untuk menentukan cairan mana yang harus
ditempatkan di anulus dan yang di pipa bagian dalam. Ini dipercepat dengan
menetapkan ukuran relatif area aliran untuk kedua aliran.
8
10/3/2024
Untuk penurunan tekanan yang diijinkan yang sama pada aliran panas dan
dingin, keputusan terletak pada pengaturan yang menghasilkan kecepatan massa
dan penurunan tekanan yang hampir sama. Untuk pengaturan standar pipa ganda,
area aliran diberikan pada Tabel 6.2.
9
Persyaratan proses yang diperlukan:
Diameter pipa harus diberikan atau diasumsikan.
Urutan perhitungan yang mudah adalah sebagai berikut:
Kehilangan radiasi dari penukar alat penukar panas biasanya tidak signifikan
dibandingkan dengan beban panas yang ditransfer dalam penukar panas.
10
10/3/2024
11
12
10/3/2024
13
14
10/3/2024
Contoh 6.1. Diinginkan untuk memanaskan 9820 Ib/jam benzena dingin dari
80 hingga 120 ℉ menggunakan toluena panas yang didinginkan dari 160
hingga 100 ℉. Gravitasi spesifik pada 68 ℉ masing-masing adalah 0,88 dan
0,87. Sifat-sifat fluida lainnya akan ditemukan dalam Lampiran. Faktor
fouling 0,001 harus disediakan untuk setiap aliran, dan penurunan tekanan
yang diijinkan pada setiap aliran adalah 10,0 psi. Sejumlah hairpin 20 ft yang
berukuran 2 × 1¼ -inch pipa IPS tersedia. Berapa banyak hairpin yang
dibutuhkan?
PENYELESAIAN 
15
16
10/3/2024
17
18
10/3/2024
19
20
10/3/2024
21
Hasil pemeriksaan nilai Uh dan Uc, masing-masing memberikan 161 dan 138, dan
Kc = 0,17. Dari Gambar 17 untuk ∆tc / ∆th = 20/40 = 0,5, Fc = 0,43, sedangkan
dalam larutan di atas suhu rata-rata aritmatika digunakan. Rata-rata aritmatika
mengasumsikan Fc = 0,50. Namun, karena kisarannya kecil untuk kedua cairan,
kesalahannya terlalu kecil untuk menjadi signifikan. Jika kisaran cairan atau
viskositasnya besar, kesalahan mungkin cukup besar untuk Fc = 0,43.
22
10/3/2024
Membaca Grafik pada
BUKU “PROCESS HEAT TRANSFER by Donald
Q. Kern © 1950”
23
Terima Kasih
24