modul4 heat exchanger

7/30/2019 Modul4 Heat Exchanger

http://slidepdf.com/reader/full/modul4-heat-exchanger 1/12

MODUL 13

CC-THERM(Heat exchanger design and rating)

oleh :

A.D.A. Feryanto([email protected])

ChemCAD TrainingJurusan Teknik Kimia

Universitas Surabaya (UBAYA)Surabaya, 13 – 18 Februari 2006

PT. Ingenious ( a subsidiary of Ingenious Inc. Houston, USA)Authorized ChemCAD distributor in South East Asia

Limus Pratama Regency B7/20 Cileungsi Bogor 16820

Telp/Fax : 021-82498901



Training ChemCAD TK-UBAYA, Surabaya (13-18 Februari 2006)

A.D.A. Feryanto ([email protected]) 2

APA YANG DAPAT DILAKUKAN DENGAN MODUL CC-THERM??

CC-THERM dapat mengakomodasi aplikasi-aplikasi sebagai berikut :

- Fluid and thermosyphon reboilers- Forced circulation evaporators

- Horizontal and vertical condensers- Falling film evaporators and heaters

- Vertical thermosyphon- Reflux condensers

- Sensible heat, both liquid and vapor

CC-THERM dapat melakukan perhitungan untuk keperluan-keperluan sebagai berikut :

1. Design Æ aliran masuk dan keluar diambil dari flowsheet dan program akan memilih

geometri serta dimensi HE. Perancangan dasar tertentu untuk geometri seperti standar TEMA

harus dispesifikasikan oleh pengguna.

2. Rating Æ aliran masuk dan keluar diambil dari flowsheet dan pengguna menyediakan data-data geometri dan dimensi HE. Program akan menentukan apakah HE ini terlalu besar atau

kecil untuk diaplikasikan pada flowsheet yang ada.

3. Fouling rating Æ aliran masuk dan keluar diambil dari flowsheet dan pengguna menyediakan

data geometri serta dimensi HE. Program akan menghitung fouling factor yang diperlukanagar sesuai dengan unjuk kerja HE yang dispesifikasikan. Fouling factor sisi luar dan dalam

dianggap sama.4. Simulation Æ pengguna menyediakan data geometri dan dimensi HE secara lengkap. HE

kemudian disimulasikan sebagai bagian rangkaian simulasi diagram alir yang ada. Sehingga

aliran apapun yang masuk ke HE, CC-THERM akan menghitung aliran keluarnya berdasarkangeometri serta ukuran HE yang telah dispesifikasikan sebelumnya.

CC-THERM dapat merancang dan menghitung jenis-jenis alat penukar panas sebagai berikut :

¾ Shell and Tube

¾ Air Colled ¾ Plate and Frame

¾ Double Pipe





Tabel standar TEMA dan geometri HE yang mutlak diperlukan dalam perancangan dan perhitunganHE menggunakan CC-THERM.





STUDI KASUS 1 : RATING HEAT EXCHANGER

Untuk tutorial ini, buka kembali file ChemCAD tutorial sebagai berikut :

Kita akan melakukan perhitungan (rating) untuk Heat Exchanger 1 pada flowsheet di atas. Alat inimerupakan pemindah panas gas-gas dan data-data di bawah ini adalah dimensi dan geometri dari unit

yang dimaksud.

TEMA class : R

TEMA type : BEMFouling factor : 0.001 hr.ft

2.F/Btu pada kedua sisi (sheel dan tube)

Shell ID : 27” internal diameter

Jumlah tube : 656

Tube OD : 0.75”

Ketebalan tube : 0.065”Panjang tube : 20”

Tube pattern : rotated traingular 60o

Tube pitch : 0.9375”

Baffle spacing : 24”Baffle type : single segmental

Baffle cut : 35% (diameter)

An impingement plateShellside nozzles : 12 / 12”

Tubeside nozzles : 12 / 12”

Baffle to shell ID clearance : 0.3125” (diameter)Shell ID to OTL clearance : 0.35433” (diameter)

Tube hole clearance : 2.8”

Space at the top of the bundle : 2.8”

Seluruh material terbuat dari Carbon Steel

There are 5 rows per sealing strip

LANGKAH-LANGKAH SIMULASI

1. Masuk ke modul CC-THERM dengan cara klik Sizing pada Menu Bar , lalu pilih Heat Exchanger

/ Shell and Tube





2. ChemCAD akan meminta Heat Exchanger mana yang akan dipilih. Setelah dipilih, ChemCAD

juga akan meminta nomor aliran mana yang masuk ke HE melalui sisi tube. Pada tutorial ini, kita

akan pilih aliran 1 yang akan masuk melalui sisi tube.

3. Selanjutnya ChemCAD akan mengantarkan kita pada kotak dialog untuk memasukkan parameter-

parameter pada kotak-kotak dialog yang tersedia.

4. Ikuti langkah-langkah di bawah ini untuk menspesifikasikan HE.

LANGKAH 1IDENTIFIKASI ALIRAN YANG MASUK TUBE

Kita akan menentukan aliran mana yang masuk melalui sisi tube. Pada tutorial ini, dipilih aliran 1. Olehsebab itu, aliran ini disebut sebagai aliran sisi tube (tubeside stream)

LANGKAH 2

MEMBUAT KURVA PERPINDAHAN PANAS

Setelah tubeside stream teridentifikasi, maka ChemCAD akan mengantarkan kita pada kotak dialog

guna mengisikan parameter-parameter dalam membuat kurva perpindahan panas seperti tampak pada

gambar di bawah ini.

Klik [OK] lalu akan muncul kurva perpindahan panas untuk HE yang dimaksud.

LANGKAH 3

MENENTUKAN SPESIFIKASI UMUM HEAT EXCHANGER





Kotak dialog untuk langkah ini adalah sebagai berikut :Halaman 1

Berisikan mode perhitungan serta standar TEMA yang diinginkan.

Halaman 2Berisikan beragam formula yang dapat dipilih dalam melakukan metode perhitungan heat axchanger.

Pada kasus ini, kita pilih default yang ada.

LANGKAH 4MENENTUKAN SPESIFIKASI GEOMETRI HE (TUBE)

Spesifikasi tube, dengan kotak dialog :





LANGKAH 5

MENENTUKAN SPESIFIKASI GEOMETRI HE (SHELL)

Spesifikasi shell, dengan kotak dialog :

LANGKAH 6

MENENTUKAN SPESIFIKASI GEOMETRI HE (BAFFLE)

Spesifikasi baffle, dengan kotak dialog :

LANGKAH 7

MENENTUKAN SPESIFIKASI GEOMETRI HE (NOSEL)

Spesifikasi nosel, dengan kotak dialog :





LANGKAH 8

MENENTUKAN SPESIFIKASI GEOMETRI HE (CLEARANCE

Spesifikasi clearance, dengan kotak dialog :

LANGKAH 9

MENENTUKAN SPESIFIKASI GEOMETRI HE (MATERIAL)

Spesifikasi material, dengan kotak dialog :

LANGKAH 10

MENENTUKAN SPESIFIKASI GEOMETRI HE (LAIN-LAIN)

Spesifikasi lain-lain, dengan kotak dialog :





LANGKAH 11

MELAKUKAN PERHITUNGAN

Setelah semua data dan infomasi parameter serta spesifikasi HE dimasukkan, maka pilihlah menu

Calculate untuk melakukan perhitungan.

LANGKAH 12

MENAMPILKAN HASIL PERHITUNGAN DAN GRAFIK

Kita dapat menampilkan seluruh hasil perhitungan HE baik dalam bentuk data tabulasi maupun grafik.

Pilih menu View Results untuk melihat hasil dalam bentuk tabulasi data. Pilih menu Plot untuk melihat hasil dalam bentuk grafik.

Jika dipilih View Results maka akan muncul kotak dialog berikut ini.

Sedangkan jika dipilih menu Plot maka di layar akan tampil kotak dialog ini.





STUDI KASUS 2 : DESIGN HEAT EXCHANGER (one-sided)

Rancanglah dimensi dan geometri shell and tube heat exchanger yang akan digunakan untuk

mendinginkan 50 kmol/jam asam asetat dari temperatur 100oC sampai 50

oC (1 atm). Media pendingin

yang digunakan adalah air dengan suhu 25oC (1 atm) dan diinginkan keluar pada suhu 35

oC. Standar

TEMA yang diinginkan adalah R/AEL dan tidak terjadi perubahan fasa baik sisi shell maupun tube.

Catatan.Buat dahulu diagram alir/PFD pada file ChemCAD yang merepresentasikan proses di atas.

Karena merupakan one-sided HE, maka ChemCAD akan meminta aliran utilitasnya. Aliran utilitasmasuk pada sisi tube. Aliran utilitas ini harus diisi kondisinya (P dan T) serta laju alirnya (hanya

sebagai tebakan saja, ChemCAD akan menghitungkannya untuk kita).

Tabel neraca massa dan energinya adalah sebagai berikut :




A D A F t ( t t ji @ h ) 12

Dari tabel di atas terlihat bahwa air pendingin yang diperlukan = 454.88 kmol/jam.Kurva perpindahan massa di sisi shell dan tube-nya adalah sebagai berikut :

Hasil perancangan lengkap adalah : (halaman berikutnya)

Jika ternyata di kemudian hari temperatur asam asetat yang keluar dari HE (yang sama) menjadi hanya

65oC (kondisi yang diinginkan 50

oC), hitung dan bandingkan besarnya fouling factor pada kondisi

awal dan akhir.

Awal :

Akhir :

Setelah dihitung dan dibandingkan, apa kesimpulan anda???

modul4 heat exchanger

Documents