View
221
Download
1
Category
Preview:
Citation preview
STUDI KASUS
Studi kasus 1
Metoda LMTD
Sebuah concentric tube heat exchanger digunakan untuk memanaskan air sebanyak 0,89 kg/s dari 25oC menjadi 45oC. Sebagai media pemanas digunakanair limbah industri dengan laju aliran massa 0,59 kg/s pada temperatur 85oC. Air limbah dialirkan melalui tube sebelah dalam (inner tube) yang terbuat dari SS dengan konduktivitas termal 45W/moC, dan mempunyai diameter dalam 32 mm dengan ketebalan 1,5 mm. Air dingin dialirkan melalui annulus antara inner tubedan outer tube. Diameter dalam dari outer tube 48 mm. Sifat-sifat fisik dari fluidapada suhu rata-rata ditunjukkan pada tabel 1.Pertanyaan: Bila diasumsikan HE dlm keadaan bersih, tentukan panjang tube yang diperlukan jika:a.Aliran dibuat counter flowb.Aliran dibuat parallel flow
STUDI KASUS 1, CONCENTRIC TUBE HEATER
Fluida Massa Jenis (kg/m3)
Panas JenisCp(J/kgoC)
Visk. Dinamis (kg/m.s)
KonduktivitasTerm. k(W/moC)
PrandtlPr= .Cp/k
Air dingin 979 4190 4,14x10-4 0,665 2,61
Air limbah 973 4190 3,56x10-4 0,669 2,23
Tabel 1
di do D
L
m1T1i
T1o
m2 T2i
T2o
A. Penyelesaian: kasus aliran counter flow
A.a. Kebutuhan Panas, Q
( )i22022 TTCpmQ =( )( )C2545
CkgJ4190
skg89,0Q oo
=
( )W582.74Q =
A.b. Temperatur, T1o
( )o1i111 TTCpmQ =
11i1o1 Cpm
QTT =
( ) ( )
=
CkgJ4190
skg59,0
W582.74C85T
o
oo1
( )C8,54T oo1 =
A.c. Koef. Perpindahan panas menyeluruh UoHE dalam kondisi bersih
( )ii
o
w
ioo
o
o
dhd
k2d/dlnd
h1
1U++
=
A.c1. Menentukan hi Bilangan Reynolds aliran panas
1
1h111
dvRe =
2i
111
d4
mv =
( ) ( )
=
=
sm754,0
m032,04
mkg973
skg59.0
v22
31
( )m032,0dd
d4
x4d i
i
2i
1h ==
=
( )
2300945.65s.m
kg10x56,3
m032,0sm754,0
mkg973
Re4
31
>=
=
Aliran turbulen
Menurut Dittus and Boelter
3,08,011 PrRe023,0Nu =
( ) ( ) 3,08,01 23,2945.65023,0Nu =68,209Nu1 =
( )
=
==
CmW384.4
m032,0Cm
W669,0x68,209
dkNuh o2
o
i
11i
A.c2. Menentukan ho Bilangan Reynolds aliran panas
2
2h222
dvRe =
( )2o222
2dD
4
mv= ( )( )
=
=
sm447,1
m035,0045,04
mkg979
skg89.0
v222
31
( )( ) ( ) ( )m01,0dDdD
dD4
x4d o
o
20
2
2h ==+
=
( )
218.34s.m
kg10x14,4
m01,0sm447,1
mkg979
Re4
32
=
=
Aliran turbulen
Menurut Dittus and Boelter
4,02
8,022 PrRe023,0Nu =
( ) ( ) 4,08,02 61.2218.34023,0Nu =15,143Nu2 =
( )
=
=
=
CmW720.2
m035,0Cm
W665,0x15,143
dkNuh
o2
o
o
22o
( )ii
o
w
ioo
o
o
dhd
k2d/dlnd
h1
1U++
=
( )032,0x384.4
035,045x2
032,0/035,0ln035,02720
11Uo
++=
=Cm
W78,533.1U o2o
A.d. Menentukan LMTD
Kasus Counter flow
T1,o
T2,i
T2,o
T1,i
T
TbTa
L
C404585TTT o20i1a ===
C8,29258,54TTT oi2o1b ===
( )C65.34)
408.29ln(
408.29
)TTln(
TTLMTD o
a
b
ab ===
A.e. Menentukan Luas permukaan perpindahan panas Ao( )
( ) ( )2oo2moo m4034,1C65,34CmW78,533.1W582.74
T.UQA =
==
Aliran murni counter flow, F=1, Tm = LMTDc
A.f. Menentukan Panjang Tube L
( )( ) ( )m763,12m035,0x
m4034,1d
AL2
o
o ===
A.g. Jumlah segmen
Jika panjang setiap segmen ditentukan 2,6 m, jumlah segmen = 5
di do D
L
m1T1i
T1o
m2 T2i
T2o
B. Penyelesaian: kasus aliran parallel flow
B.d. Menentukan LMTD
T1,o
T2,iT2,o
T1,i
T
TbTa
L
C602585TTT oi2i1a ===
C8,9458,54TTT o20o1b ===
( )C65,27)
608.9ln(
608.9
)TTln(
TTLMTD o
a
b
ab ===
B.e. Menentukan Luas permukaan perpindahan panas Ao( )
( ) ( )2oo2moo m759,1C65,27CmW78,533.1W582.74
T.UQA =
==
Aliran murni counter flow, F=1, Tm = LMTDp
B.f. Menentukan Panjang Tube L
( )( ) ( )m16m035,0x
m759,1d
AL2
o
o ===
B.g. Jumlah segmen
Jika panjang setiap segmen ditentukan 2 m, jumlah segmen = 8
Studi kasus 2
Metoda - NTU
Dengan data-data yang sama diperoleh :
443.02585
4,5885T
Tmax
11 =
==
3333,025852545
TTmax
22 =
==
443.0=
Dari diagram diperoleh :
1,24724190x59,0CpmC 111 ===1,37294190x89,0CpmC 222 ===
1,2472CC 1min ==1,3729CC 2max ==
663,01,37291,2472
CC
max
min ==
NTU = 0,75
( )2o2
o
o
mino m21,1
CmW78,533.1
CW75,0x1.2472
UNTUCA =
==
( )( ) ( )m11m035,0x
m21,1d
AL2
o
o ===
STUDI KASUSStudi kasus 1Studi kasus 2
Recommended