View
38
Download
4
Category
Preview:
DESCRIPTION
berisi tentang penyelesaian
Citation preview
1
1. Uap Saturasi pada tekanan 1 atm dikondensasikan pada Alat Penukar Kalor (APK) tabung
cangkang dengan satu laluan cangkang dan 2 laluan tabung. Air pendingin masuk tabung
pada suhu 15°C dengan kecepatan rata rata 3.5 m/s. Tabung berdinding tipis terbuat dari
tembaga dengan diameter 14 mm dan panjang 0.5 m. Diameter dalam cangkang adalah
75 mm, jarak antar sekat 50 mm, dan jarak antar 2 sumbu tabung adalah 15 mm.
Diketahui juga faktor pengotoran Uap (Rcc) adalah 0.00009 m2K/W, dan faktor
pengotoran Air (Rcf) adalah 0.00018 m2
K/W. Tentukan:
a. Koefisien pindahan panas pada fluida panas untuk kondensasi pada bagian luar tabung.
b. Jumlah tabung yang dibutuhkan untuk mengkondensasikan uap dengan laju aliran
massa 2.3 kg/s
c. Temperatur keluar air.
d. Besar laju aliran massa maksimum dari uap yang dapat dikondensasikan oleh APK
dengan laju aliran air dan temperatur masuk yang sama.
Diketahui :
Saturated steam (Uap Saturasi): Air :
Pc = 1 atm
Di = 75 mm D = 14 mm = 0.014 m
l = 50 mm
p = 15 mm
do = 14 mm
L = 0.5 m
Ditanya : a.
b. N
c.
d.
S
Tce
Tcs
Tce
Tfs
Tcs
Tfs
Tfe Tfe = 15
◦C
��𝑐 𝑘𝑔 𝑠
��𝑓
0 𝑊 𝑚 𝐾
T
2
Penyelesaian :
Analisa Data
Untuk fluida saturated steam, gunakan tabel saturated water pada P = 1atm:
Maka didapatkan parameter berikut :
hfg = 2257 KJ/kg
Mencari
Untuk mencari pada aliran uap saturasi melalui cangkang maka :
1. Mencari
2. Mencari
3. Mencari Bilangan Reynold (Re)
Karena ReD >10000, maka aliran yang terjadi adalah aliran turbulen. Oleh
karena itu, kita dapat menggunakan korelasi berikut :
Nu = 0.36 .ReD0.55
.Pr1/3
3
0
0
Untuk fluida air (saturated water) digunakan table saturated water pada :
Asumsi I :
T V.103
Cp
µ.106 λ.10
3 Pr
295 1.002 4181 959 606 6.62
Tabel 1. Analisa Data
Mencari laju perpindahan panas :
Mencari Tfs dengan metode NTU
1. Mencari koefisien panas menyeluruh (k)
Karena ReD >10000, maka aliran yang terjadi adalah aliran turbulen. Oleh karena itu,
dapat kita gunakan korelasi Colburn yaitu :
Nu = 0.023 .ReD0.8
.Pr1/3
0
4
0
Mencari nilai k
Setelah mendapatkan faktor pengotoran menyeluruh maka dicari nilai k :
2. Relasi efektifitas : Dengan Cmin = Cf dan
Maka :
Menghitung nilai NTU
(As = πDLNP)
29
5
Dari persamaaan Flow Arrangement: (Cr = 0) , maka :
E = 1 – exp(-NTU)
E = 1 – exp(-0.0381)
E = 0.412
Maka dapat kita hitung jumlah tabung (N) :
Jadi :
Mencari Suhu keluar air :
Kita dapatkan nilai Tfs hasil iterasi pertama tidak sama dengan nilai Tfs dari asumsi, oleh
karena itu, perhitungan dilanjutkan ke iterasi kedua dengan menggunakan Tfs yang
didapatkan pada iterasi pertama.
Iterasi II
Analisa Data
Asumsi :
Maka :
T V.103
Cp
µ.106 λ.10
3 Pr
285 1.000 4189 1225 590 8.81
289.5928 Vf Cpf µf λf Prf
290 1.001 4184 1080 598 7.56
Tabel 2. Analisa Data Iterasi II
6
18
Mencari Tfs dengan metode NTU
1. Mencari koefisien panas menyeluruh (k)
Karena ReD >10000, maka aliran yang terjadi adalah aliran turbulen. Oleh karena
itu, dapat kita gunakan korelasi Colburn yaitu :
Nu = 0.023 .ReD0.8
.Pr1/3
0
0
7
Mencari nilai k
Setelah mendapatkan faktor pengotoran menyeluruh maka dicari nilai k :
Relasi efektifitas : Dengan Cmin = Cf dan
Maka :
Menghitung Nilai NTU
As = πDLNP
8
Dari persamaaan Flow Arrangement: (Cr = 0), maka:
E = 1 – exp(-NTU)
E = 1 – exp(- )
E = 0.036883
Sehingga didapatkan jumlah tabung (N)
Jadi :
Mencari Suhu keluar air :
Kita dapatkan nilai Tfs hasil iterasi kedua tidak sama dengan nilai dari Tfs hasil iterasi
pertama, oleh karena itu, perhitungan dilanjutkan ke iterasi ketiga dengan menggunakan Tfs
yang didapatkan pada iterasi kedua.
Iterasi III
Analisa Data
Asumsi :
Maka :
0
T V.103
Cp
µ.106 λ.10
3 Pr
285 1.000 4189 1225 590 8.81
289.5702 Vf Cpf µf λf Prf
290 1.001 4184 1080 598 7.56
Tabel 2. Analisa Data Iterasi II
9
Mencari Tfs dengan metode NTU
1. Mencari koefisien panas menyeluruh (k)
Karena ReD >10000, maka aliran yang terjadi adalah aliran turbulen. Oleh karena
itu, dapat kita gunakan korelasi Colburn yaitu :
Nu = 0.023 .ReD0.8
.Pr1/3
0
0
10
Mencari nilai k
Setelah mendapatkan faktor pengotoran menyeluruh maka dicari nilai k :
Relasi efektifitas : Dengan Cmin = Cf dan
Maka :
Menghitung Nilai NTU
As = πDLNP
11
Dari persamaaan Flow Arrangement: (Cr = 0), maka:
E = 1 – exp(-NTU)
E = 1 – exp(- )
E = 0.036881
Sehingga didapatkan jumlah tabung (N)
Jadi :
Mencari Suhu keluar air :
Kita dapatkan suhu Tfs hasil iterasi ketiga sama dengan Tfs hasil iterasi kedua, oleh
karena itu asumsi pada iterasi ketiga adalah benar.
Dengan itu, dapat kita simpulkan:
a. Koefisien perpindahan panas pada fluida panas adalah sebesar :
b. Jumlah tabung yang diperlukan untuk mengkondensasikan Uap Saturasi dengan
laju aliran massa 2.3kg/s dengan pengaruh faktor pengotoran (Fouling Factor)
adalah sebanyak :
N = 733.8709= 734 tabung
12
c. Maka, kita dapatkan suhu keluar fluida dingin sebesar:
d. Maka, kita dapatkan nilai laju aliran massa maksimum uap adalah sebesar:
Recommended