7/23/2019 Step by Step Fix
1/13
PEMBAHASAN
1. Pada desain heat exchanger ini, kami mengambil soal yang ada pada buku Heat and Mass
TransferkaranganIncroperrasoal 11.22. Dari soal tersebut, yang diketahui adalah
Do L mw kf water Pr
[mm [m [kg!s[w!m.
"
2#.$ %& 2.# '.($% %.#(
)hi )ho )ci )co *pw
+* +* +* +* [!kg. +"
1(' 1'' 1# -# $1-1
2. dapun data yang dibutuhkan dalam desain ini dan belum diketahui pada soal kami dapat
dari literatur, yaitu sebagai berikut/
0Di *p oil water 3 water oil
[mm [k!kg. +" [kg!m% [kg!s.m [kg!s.m
1# 21.&$ 2%#' 4-&.4# '.'''#$- '.''-212
%. "emudian bahan yang kami gunakan untuk tubes adalah aluminium dengan T = 100oCdan
fluida yang kami gunakan dan yang tercantum dalam soal adalah air sebagai fluida
pendingin (dalam tube) dan lubricated oil sebagai fluida panas/ fluida yang didinginkan(fluida dalam shell). 5ehingga data yang dibutuhkan untuk perhitungan desain sesuai
dengan bahan tubes dan fluida yang digunakan diperoleh dari literatur adalah sebagai
berikut/
"w
[ w!m+*
2'(
5ehingga dapat dihitung untuk nilai 6 dan m fluida panas dapat dihitung dengan
menggunakan heat duty e6uation/
6 7 mc cpc8)cout9 )cin: 7 mh cph8)hin9 )hout:
sehingga /
6 7 2,# kg!s x $1-1 ";!"g " x 8-# 9 1#: "
7 &%1(
$. "emudian dapat dihitung/
7/23/2019 Step by Step Fix
2/13
mh 7q
cph(ThThout)
7
731675W
2350 kJkg K
(160100 )K
7 #,2 kg!s
#. liran yang kami gunakan dan diketahui dalam soal adalah eni aliran counter flowsehingga
nilai L=)D dapat dihitung sebagai berikut/
L=)D 7
(ThiTco )(ThoTci)
ln
(ThiTco)(ThoTci)
7
(16085 )(10015)
ln(16085)(10015)
7 &4.4'
(. 5etelah itu enis tubes pass exchanger yang kami gunakan adalah enis one shell pass : two
or more tube passesseperti chart berikut/
5ehingga berdasarkan chart tersebut dengan nilai/
> 7T1T2t2t1
7
160100
8515 7 '.-(dan
7/23/2019 Step by Step Fix
3/13
5 7t2t1
T1t1 7 '.$-
5ehingga ?t7 '.-&
&. 0erdasarkan nilai ?tdan L=)D dapat dihitung /
D)m 7 ?tx L=)D
7 '.-& x &4.4' 7 (4.#
-. 0erdasarkan fluida panas dan fluida dingin yang digunakan yaitu lubricated oil sebagai fluida
panas dan air sebagai fluida dingin dari literatur/
7/23/2019 Step by Step Fix
4/13
"ami asumsikan nilai @ 7 %#' !m2o*
4. @ntuk nilai 7q
U . DTm
7/23/2019 Step by Step Fix
5/13
7731675
350.69,5
7 %'.' m2
1'. 0erdasarkan asumsi diameter tube dan panang tube maka umlah tube dapat dihitungA
Nt= A
do . L
730.075
3.14 .0.0254.37
7 1' tubes
11. =enghitung Pt dan bundle diameter
Pt 7 1.2# do
7 1.2# x '.'2#$ m
7 '.'%1 m
"emudian kami mengasumsikan
7/23/2019 Step by Step Fix
6/13
12. 0erdasarkan nilai Dbdan kami menggunakanfied and !"tubedari chart berikut/
Didapat 0D* 7 11
1%. =enghitung shell diameter
Ds 7 Db C 0D*
7 '.2'-# C 11
711.2'-#
1$. =enghitung baffle spacing
0s 7 '.$ Ds
7 '.$ x 11.2'-#
7 '.'--m
7/23/2019 Step by Step Fix
7/13
1#. =enghitung s
s 7(P td o)Ds . Bs
Pt
7(0.03180.0254 )11.2085 .0.088
0.0318
7 '.'$
1(. =enghitung lau alir massa di sisi shell
s 7shellside flow!te[
kg
s ]As
75.2kg /s0.04
7 1%$#.&' kg!s
1&. =enghitung diameter e6uialen shell/
"arena kami menggunakan triangular pitch, maka
de 7
4(Pt2 "0.87Pt12d o2
4) do
2
=1.10
do(Pt
20.917do2)
71.10
0.0254(0.0318
20.917" 0.02542 )
7 '.'1-'%#2& m
1-. 0erdasarkan data yang telah diketahui , dapat dihitung bilangan reynold /
>e 7
# s de
$ 7
%s de&
$
7/23/2019 Step by Step Fix
8/13
71345.70" 0.01803527
0.008212
7 24##.$% (aliran turbulen)
14. =enghitung Prandtle number /
Pr 7
$ 'p
k
70.008212"2350
0.1337
7 1$$.%$
2'. =enghitung bilangan Eusselt /
Eu 7 hs dekf 7 h >e Pr
1!%
( $$w)
0.14
0erdasarkan chart berikut didapat
7/23/2019 Step by Step Fix
9/13
;f 7 '.$2, sehingga /
Eu 7 h >e Pr1!% ( $$w)0.14
Eu 7 '.$2x 24##.$% x 1$$.%$1!% ( 0.0082120.000548 )
0.14
7 $$.2%
Dan sehingga nilai hsdapat dihitung /
Eu 7
hs de
kf
hs 7Nu kf
de
744.23"0.1337
0.01803527
7 %2&.--
7/23/2019 Step by Step Fix
10/13
21. =enghitung( Ps
( Ps 7 8) f(D sde)(
LlB)
& *s2
2( $$w)
0.14
Dengan mencari nilai shell terlebih dahulu yaitu /
F shell 7mh
&hA
7
5.2kg/ s
823.24kgm
3" 30.075m2
7 1.(%# m!s
sehingga dapat dihitung nilai /
( Ps7
8"0.42
(
11.2085
0.01803527
)( 37
0.088
)823.24"1.635
2
2
(
0.008212
0.000548
)
0.14
7 %2&.$('((
22. =enghitung Eumber of tube per pass 8Ettp:
Ettp 7 Et!Eumber of passes
7
10
8
7 1
2%. =enghitung lau alir massa dalam tube
7/23/2019 Step by Step Fix
11/13
m 7
tu+eslide floe!te[kg
s ]
Nttp" d i
2
4
7
2.5kg /s
1"3.140.02174
4
2
7 #2-4.%1
2$. =enghitung kecepatan alir fluida dalam tube
F 7#m
&i
75289.31 kg /s
987.95 kg/m3
2#. =enghitung 0ilangan Prendtle dan 0ilangan >eynold untuk aliran dalam pipa
Pr 7
$ 'p
k
70.000548" 4181
0.643
7 %.#(
>e 7
&i d i *
$
7987.95" 0.02174"5.35
0.000548
7 2'4-%#.'1'1 8aliran turbulen:
7/23/2019 Step by Step Fix
12/13
2(. =enghitung hi
hi 7 hxkf
d i . P0.33
( $$w)0.14
7 '.$2 x0.643
0.02174" 209835.0101"3.56
( 0.0082120.000548 )0.14
7 1-&2&.1'$
2&. =enghitung @i
@i 7
1
1
hi+ 1
hdi+
d i ln(dod i )2kw
+ di
dohdo+ di
doho
7
1
1
5791388.050+
1
2857.14+
0.0217ln( 0.02540.0217)2(206)
+ 0.0217
0.0254" 5555.56+
0.0217
0.0254" 327.909
7 %2'.( !mo*
2-. =embandingkan @ asumsi dengan @ hasil perhitungan dari langkah ke 2& .
dapun hasil @ yang kami asumsikan awal 8pada step -: adalah sebesar %#' !mo* sedangkan @ hasil
perhitungan pada langkah 2& adalah %2'. ( !mo*. Dengan hal ini didapat kesimpulan
bahwa @ asumsi,
@ hasil perhitungan berdasarakan setiap step.
7/23/2019 Step by Step Fix
13/13