MULTIPLE EFFECT EVAPORATOR EVAPORATOR EFEK TUNGGAL MEMERLUKAN SEKITAR 1 KG STEAM UNTUK MENGUAPKAN 1 KG AIR. KINERJA SISTIM EVAPORATOR INI DAPAT DITINGKATKAN DENGAN OPERASI EFEK GANDA SISTIM VAPOR RECOMPRESSION SIKLUS HEAT PUMP SISTIM EFEK GANDA DIPERKENALKAN PERTAMA KALI OLEH RILLIEUX PADA TH. 1830. PADA SISTIM INI, UAP AIR DARI EFEK PERTAMA DIMANFAATKAN SEBAGAI PEMANAS PADA EVAPORATOR EFEK KEDUA DENGAN TITIK DIDIH YANG LEBIH RENDAH. HAL INI DIMUNGKINKAN DENGAN MENGOPERASIKAN EVAPORATOR EFEK KEDUA PADA TEKANAN YANG LEBIH RENDAH DARI PADA EFEK PERTAMA, DEMIKIAN SETERUSNYA. PADA SISTIM EFEK GANDA INI, EFEK TERAKHIR DIOPERASIKAN PADA TEKANAN VAKUM. DENGAN SISTIM EVAPORATOR EFEK GANDA KEBUTUHAN STEAM DIPERKECIL. SISTIM EVAPORATOR N EFEK KIRA-KIRA MEMERLUKAN 1/N KG STEAM UNTUK MENGUAPKAN 1 KG AIR, ATAU STEAM ECONOMY NYA, YAITU KG AIR YANG DIUAPKAN PER KG STEAM YANG DIGUNAKAN, ADALAH SEKITAR N
MULTIPLE EFFECT EVAPORATOR. EVAPORATOR EFEK TUNGGAL MEMERLUKAN SEKITAR 1 KG STEAM UNTUK MENGUAPKAN 1 KG AIR. KINERJA SISTIM EVAPORATOR INI DAPAT DITINGKATKAN DENGAN OPERASI EFEK GANDA SISTIM VAPOR RECOMPRESSION SIKLUS HEAT PUMP - PowerPoint PPT Presentation
Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
MULTIPLE EFFECT EVAPORATOR
EVAPORATOR EFEK TUNGGAL MEMERLUKAN SEKITAR 1 KG STEAM UNTUK MENGUAPKAN 1 KG AIR. KINERJA SISTIM EVAPORATOR INI DAPAT DITINGKATKAN DENGAN
OPERASI EFEK GANDA
SISTIM VAPOR RECOMPRESSION
SIKLUS HEAT PUMP
SISTIM EFEK GANDA DIPERKENALKAN PERTAMA KALI OLEH RILLIEUX PADA TH. 1830. PADA SISTIM INI, UAP AIR DARI EFEK PERTAMA DIMANFAATKAN SEBAGAI PEMANAS PADA EVAPORATOR EFEK KEDUA DENGAN TITIK DIDIH YANG LEBIH RENDAH. HAL INI DIMUNGKINKAN DENGAN MENGOPERASIKAN EVAPORATOR EFEK KEDUA PADA TEKANAN YANG LEBIH RENDAH DARI PADA EFEK PERTAMA, DEMIKIAN SETERUSNYA. PADA SISTIM EFEK GANDA INI, EFEK TERAKHIR DIOPERASIKAN PADA TEKANAN VAKUM. DENGAN SISTIM EVAPORATOR EFEK GANDA KEBUTUHAN STEAM DIPERKECIL. SISTIM EVAPORATOR N EFEK KIRA-KIRA MEMERLUKAN 1/N KG STEAM UNTUK MENGUAPKAN 1 KG AIR, ATAU STEAM ECONOMY NYA, YAITU KG AIR YANG DIUAPKAN PER KG STEAM YANG DIGUNAKAN, ADALAH SEKITAR N
ADA BEBERAPA SISTIM EVAPORATOR EFEK GANDA YAITU:
FEED FORWARD DAN FEED BACKWARD
FEED FORWARD FEED BACKWARD
Feed Forward digunakan bila larutan pekat sangat peka terhadap panas
Feed Backward digunakan bila larutan pekat sangat viskus
1. Tentukan titik didih larutan pada efek terakhir, T3, dari konsentrasi larutan produk dan tekanan pada efek terakhir, T3=T3
0+BPR3 dimana T3
0=TSAT(P3). Tentukan beda suhu total: ∑T=TS-T30.
2. Tentukan jumlah total uap dari neraca bahan overall. Buat trial awal untuk jumlah uap tiap efek dengan menganggap jumlah uap tiap efek sama. Buat neraca bahan tiap efek untuk mendapatkan L1, L2, dan L3..Kemidian hitung konsentrasi solid dalam tiap efek dengan solid balance, Hitung ∑Teff dimana ∑Teff=∑T-∑BPR
3. Hitung T1, T2, T3: Kemudian hitung titik didih
tiap-tiap efek: T1=TS-T1, dan T10=T1-BPR1, P1=P1
SAT(T10), T2=T1
0-T2, T2
0=T2-BPR2, P2=P2SAT(T2
0), T3=T30+ BPR3
1. Dari neraca bahan dan neraca energy tiap efek hitung kembali jumlah uap dan liquid keluar tiap efek. Bandingkan dengan yang diasumsi pada langkah 2. Bila mendekati, lanjut ke step 5, bila berbeda jauh, ulangi step 2
2. Dari Capacity equation tiap efek hitung luas perpindahan panas tiap efek. Bila tidak sama, maka adakan koreksi terhadap beda suhu tiap efek. Ulangi perhitungan dari step 3
effi
i TUUU
UT
321 /1/1/1
/1
S
F,XF L1, X1 L2, X2 L3, X3
V1 V2 V3
MULTIPLE EFFECT EVAPORATOR
MATERIAL BALANCE:
SISTIM TOTAL: F = L3 + (V1+V2+V3)
F XF = L3 X3
EFEK 1: F = L1+V1 (OVERALL) ; F XF = L1 X1 (SOLID)
Suatu evaporator tiga efek digunakan untuk menguapkan larutan gula yang mengandung 10% berat solid ke konsentrasi 50% berat solid. Kenaikan titik didih bisa diestimasi dari persamaan BPR0C=1.78 X + 6.22 X2dimana x adalkah fraksi berat gula dalam larutan.Digunakan steam jenuh pada tekanan 205.5 kPa (121.10C).Tekanan pada efek ketiga adalah 13.4 kPa. Laju alir umpan adalah 22680 kg/jam pada suhu 26.70C. Kapasitas panas larutan dinyatakan dengan Cp=4.19-2.35 x kJ/kg K. Panas pelarutan diabaikan. Koefisien perpindahan panas overall tiap efek sudah diestimasi yaitu: U1=3123, U2 =1987, U3 =1136 W/M2k. Bila tiap efek mempunyai luas perpindahan panas yang sama, maka hitung luas perpindahan panas, jumlah steam yang dibutuhkan dan steam economy.
MULTIPLE EFFECT EVAPORATOR
PENYELESAIAN
Step 1:
Pada P3=13.4 kPa, suhu jenuh air adalah 51.670C dari steam table. Untuk x3=0.5, didapat BPR3=2.450C, T3=T3
LUAS RATA-RATA, Am=104.4 m2. PERBEDAAN LUAS MASING-MASING EFEK DENGAN
HARGA RATA-RATA KURANG DARI 10%. SEBENARNYA TAK DIPERLUKAN TRIAL KEDUA.
TAPI UNTUK MENJELASKAN METODA PERHITUNGAN NYA, DISINI DILAKUKAN TRIAL KEDUA DENGAN MENGULANG MULAI STEP KEDUA MENGGUNAKAN HARGA L1 DAN L2 YANG BARU YANG DIHITUNG PADA STEP 4.
4 kg/s suatu cairan yang mengandung 10% solid dialirkan pada 294 K ke efek pertama dari unit evaporator tiga efek. Cairan dengan kandungan 50% solid akan dikeluarkan dari efek ketiga yang beroperasi pada tekanan 13 kN/m2 (0.13 bar). Cairan mmpunyai panas jenis 4.18 kJ/kg K dan kenaikan titik didih diabaikan. Steam jenuh kering pada 205 kN/m2 dialirkan ke ruang pemanas efek pertama, dan kondensat dikeluarkan pada suhu steam didalam masing-masing efek. Ketiga efek mempunyai luas perpindahan panas yang sama. Harga koefisien perpindahan panas pada efek pertama, kedua, dan ketiga berturut-turut adalah 3.1, 2.0, dan 1.1 kW/m2.
A) Tentukan luas perpindahan panas dan laju steam yang dibutuhkan.
B) Seperti A) tapi sistim evaporator yang digunakan adalah feed backward ( feed masuk pada efek ketiga dan produk cairan pekat dikeluarkan pada efek pertama). Pda sistim harga koefisien perpindahan panas untuk efek pertama, kedua dan ketiga beturut-turut adalah 2.5, 2.0, dan 1.6 kW/m2K
MULTIPLE EFFECT EVAPORATOR
PEYELESAIAN
Sistim Feed Forward:
Step 1:
Suhu steam jenuh kering pada 205 kN/m2 adalah 394 K, dan pada tekanan 13 kN/m2 suhu didih air adalah 325 K. Sehingga beda suhu total ∑∆T=394-325=69 K.
Step 2:
Neraca bahan solid keseluruhan efek: F xF = L3x3 → 4(0.1)=L3 (0.5)→ L3=0.8 kg/s
Neraca bahan total kesluruhan efek: F = L3 + (V1+V2+V3)→ 4 = 0.8 + (V1+ V2 +V3)
V1+ V2 + V3 = 4 - 0.8 = 3.2 kg/s
Neraca bahan total efek 1: F = V1+L1 → L1=4 – V1
Neraca bahan total efek 2: L1 = V2 + L2 → L2 = L1 – V2
Karena tak ada kenaikan titik didih maka tak perlu trial V1, V2 dan V3 dalam rangka menentukan konsentrasi solid didalam tiap efek.