Evaporator design
Evaporator designDi susun oleh :Agus rahmatullah Fajar diputraNurdinrohmanRudi apandisyarifudinDefinition of evaporatorEvaporator digunakan dalam sistem pendingin udara untuk memungkinkan bahan kimia pendingin dikompresiDi gunakan dalam kondisi vakum untuk menurunkan titik didih suatu larutanEvaporatoradalah sebuah alat yang berfungsi mengubah sebagian atau keseluruhan sebuah pelarut dari sebuah larutan dari bentuk cair menjadi uap
Prinsip dasar evaporatorBAGIAN-BAGIAN EVAPORATORPenggunaan evaporatorUntuk proses pemisahan air atau cairan dari suatu campuranEvaporator di gunakan dalam industri makanan dan industri kimiaDalam proses konsentrasi evaporator di gunakan dalam menguapkan larutan yang terdapat pada produk yang di inginkan Tapi sebaliknya dalam proses desalinasi garam evaporator du gunakan untuk memisahkan produk yang di inginkan dari larutan lainya
Dalam industri makananContohnya dalam pembuatan kopi karena di perlukan konsentrasi yang tinggi dalam pembuatan kopi jadi proses penguapan sangat berperan pentingsdDalam FarmasiDi gunakan dalam menghilangkan kelebihan kelembaban untuk membuat suatu produk yang mudah di tangani dan meningkatkan stabilitas produkDalam Industri limbahDalam metode pembuangan limbah harus sesuai dengan metode pembuangan yang kompatibel dengan metode pembuangan dan ini sangat mahal lalu proses penguapan adalah solusi terbaik dari masalah ini Pertimbangan energyDalam mendesign evaporator di butuhkan energi yang cukup banyak untuk menghilangkan larutan yang tidak di inginkanMenghitung steam yang di butuhkan untuk setiap unit masa air yang di uapkanPanas yang perlu dipasok oleh uap kondensasi sekitar akan sama dengan panas yang dibutuhkan untuk menguapkan airUkuran Heat Exchanger yang mempengaruhi laju alir perpindahan panasBagaimana evaporator bekerja?Larutan yang mengandung produk yang di inginkan di lewatkan kedalam sumber panas.Panas yang ada akan mengubah larutan menjadi uapUap yang terpisaha akan di kondensasikan atau langsung di hapusDalam bagian pemanas yang terdiri dari tabung dan kumparan(aluminium) paralel steam dimasukan Pada bagian konsentrasi di gunakan untuk menghilangkan larutan yang tidak di inginkan
Evaporator yang sering di gunakanNatural/forced circulation evaporatorFalling film evaporatorRising film (Long Tube Vertical) evaporatorClimbing and falling-film plate evaporatorMultiple-effect evaporators
Natural/forced circulation evaporator
Evaporator sirkulasi alam didasarkan pada sirkulasi alami dari produk yang disebabkan oleh perbedaan kepadatan yang timbul dari pemanasanDalam evaporator menggunakan tubing, setelah air mulai mendidih, gelembung akan naik dan menyebabkan sirkulasi, memfasilitasi pemisahan cairan dan uap di bagian atas dari tabung pemanasJumlah penguapan yang terjadi tergantung pada perbedaan suhu antara uap dan solutenyaMasalah bisa timbul jika tabung not well-immersed dalam larutan
Jika hal ini terjadi, sistem akan kering dan sirkulasi di pertimbangkanUntuk menghindarinya di gunakan pompa untuk memaksakan peningkatan tekanan dan sirkulasinyaSirkulasi yang dipaksakan akan gagal ketika hydrostatic head mencegah pendidihan pada boiling surfacePompa juga dapat di gunakan untuk mencegah kegagalan yang di sebabkan oleh pendidihan pada tubeMasalah lain timbul waktu yang di butuhkan tidak terdefinisi dan membutuhkan steam yg sangat tinggi tapi dengan temperature yang tinggi sirkulasi yang baik akan mudah di dapatkanFalling film evaporatorEvaporator jenis ini pada umumnya mengguanan tube dengan panjang 4 s/d 8 meter dan di kelilingi oleh steam jacketKeseragaman distribusi dalam menghantarkan solvent sangat penting dalam penggunaan evaporator iniSolute masuk lalu dan mengalir ke bawah sesauai velocity nyaEvaporator ini biasanya di gunakan untuk solute dengan viscositas yang tinggiBiasanya di gunakan dalam industry chemical, makanan dan fermentasi
Rising film (Long Tube Vertical) evaporatorProses boiling terjadi di dalam tube selama proses pemanasanPembentukan uap air di dalam tabung membuat laju aliran meningkatan heat transfer coefficientEvaporator type ini cukup effisienKelemahanya mudah sekali terbentuk scaling pada permukaan tubeEvaporator ini biasanya di gunakan untuk pembersihan pada solute yang bersifat korosifPanjang dari tube nya cukup panjang sekitar 4 meter atau 13ftTerkadang proses recycle di pertimbangkan dalam evaporator ini Sizing evaporator jenis ini cukup rumit karena memerluka evaluasi yang presisi dalam proses liquor di dalam tubePada proses-preses terbaru falling film evaporator lebih di anjurkan daripada rising film evaporator
Climbing and falling-film plate evaporatorEvaporator jenis ini biasanya memiliki surface area yang cukup luasPlate nya memiliki teksture bergelombang dan di support dengan frameSelama proses evaporator steam di alirkan melalui celah kosong diantara plate-plate yang ada.Steam secara berurutan naik lalu jatuh secara parallel ke konsentrasi liquidUap dan konstrasi adalah 2 umpan yang akan dimasukan ke dalam stage pemisahan dimana vapor di kirimkan ke kondenser. Evaporator ini bisanya di gunakan dalam industry susu dan fermentasi karena memiliki fleksibilitas dalam hal ruang.Kemampuan evaporator ini sangat terbatas dalam penanganan liquid yang viscositas tinggi dan juga produk yang bersifat solid.
Multiple-effect evaporatorsTidak seperti evaporator stage tunggal, evaporator type ini bisa terdiri dari 7 stage.Evaporator single stage memerlukan energy steam yang sangat tinggi berbeda engan evaporator jenis ini yang bisa menghemat energy sampai dengan 50%Tapi dengan penggunaan energy yang lebih effisient di butuhkan biaya yang lebih banyak dalam hal perawatan karenan jumlah stage yang banyakSifat fisika gliserin
Studi kasusSebanyak 15.000 kg/jam Gliserol 75% dipompakan ke dalam sebuah evaporator untuk menguapkan air yang terkandung dalam Gliserol sehingga dapat dihasilkan Gliserol dengan kemurnian 88%. Pada evaporator digunakan steam 120 oC yang beroperasi pada tekanan 1 atm.Gliserol masuk ke dalam evaporator pada suhu 80 oC dan keluar 120 oC. Buatlah rancangan evaporator yang sesuai dengan kondisi tersebut. Buatlah perancangan kondensor yang sesuai dengan kondisi di atas.perhitunganDiketahui:Laju alir Gliserol = 15.000 Kg/jamT1 = 80 oCT2 = 120 oCt1 = 120 oCt2 = 100 oCCp gliserol = 2,43 Kj/kgoCCp steam = 2,0267 Kj/kgoC gliserol = 1260 Kg/m3 steam = 0,59 Kg/m3 gliserol = 1,495 x 10-3 Ns/m3 steam = 0,13 x 10-3 Ns/m3Kf gliserol = 0,285 W/moCKf steam = 0,016 W/moCperhitungan
1. neraca massa gliserol?perhitungan
perhitungan
perhitungan
perhitungan
perhitungan
perhitungan
perhitungan
perhitungan
perhitungan
kesimpulanDari Hasil Perhitungan yang telah di dapat, maka kami menyimpulkan untuk menggunakan evaporator single effect dengan spesifikasi sebagai berikut :Neraca Massa masing-masing komponen input : gliserol 75 % sebesar 11.250 kg/jam, air = 3.750 kg/jam dan komponen output : gliserol 88 % sebesar 13.200 kg/jam, air = 1.800 kg/jamProvisional area (a) = 211,4665 m2Jumlah tube (Nt) = 698Bundle diameter (Db) = 712 mmDiameter shell = 775 mm
kesimpulanKoefisien perpindahan panas tube (hi) = 1694,749 W/m2.oCKoefisien perpindahan panas shell (hs) = 927,822 W/m2.oCOverall koefisien (uo) = 400 W/m2.oCPressure drop untuk tube side = 4025,3 PsiPressure drop untuk shell side (ps) = 299669,5 PsiOverall heat transfer coefficient 400 W/m2.oC
Sekian dan terima kasih
