Contoh soal evaporator efek tunggal

1. Sebuah evaporator efek tunggal digunakan untuk mengentalkan 7 kg/s

larutan dari 10 menjadi 50% padatan. Steam tersedia pada 205 kN/m 2 dan

evaporasi berlangsung pada 13.5 kN/m 2 . Jika koefisien perpindahan

kalor keseluruhan 3 kW/m2K, hitunglah pemukaan pemanasan yang

diperlukan serta jumlah steam yang digunakan jika umpan ke evaporator

berada pada 294 K dan kondensat keluar dari ruang pemanasan pada 352.7

K. diketahui kalor spesifiklarutan 10 % = 3.76 kJ/kg.K; kalor spesifi

larutan 50% = 3.14 kJ/kg.K. Asumsikan tidak ada kenaikan titik didih.

SOLUSI

Dari tabel uap, dengan asumsi steam kering dan jenuh pada 205 kN/m 2 ,

suhu steam = 394 K dan enthalpi total= 2530 kJ.kg-1.

Pada 13.5 kN/m 2 air mendidih pada 325 K. Selama tidak ada kenaikan

titik didih, akan dipakai sebagai suhu evaporasi. Enthalpi total steam

pada 325 K adalah 2594 kJ/kg.

Umpan yang mengandung 10 % padatan dipanaskan dari 294 K sampai

325 K yang merupakan suhu operasi evaporasi berlangsung.

Neraca Masa

KondisiPadatan

(kg/s)Air

(kg/s)Total (kg/s)

Umpan 10% 0,7 6,3 7Produk 50% 0,7 0,7 1,4Evaporasi - 5,6 5,6

a) Jumlah steam yang dibutuhkan

Kalor masuk bersama umpan

(7.0 kg/s x 3.76 kJ/kg K) x (294 - 273) K = 552.7 kW

Kalor keluar bersama produk

(1.4 kg/s x 3.14 kJ/kg K) x (325 – 273) K = 228.6 kW

Kalor keluar bersama air teruapkan

(5.6 kg/s) x (2594 kJ/kg) = 14526 kW

Kalor terpindah dari steam

(14526 kW - 228.6 kW) - 552.7 kW = 14202 kW

Steam mengembun keluar pada 352.7 K, dengan enthalpi

4.18 (352.7 - 273) = 333.2 kJ/kg

Kalor terpindah dari 1 kg steam

(2530 kJ/kg - 333.2 kJ/kg) = 2196.8 kJ/kg

maka STEAM yang dibutuhkan

14202 kW/ (2196.8 kJ /kg)= 6.47 kg/s

b) Luas permukaan pemanasan

ΔT = (394 - 325) = 69 K

A = Q/UDT = (14202 Kw)/(3 Kw/m2 K)x(69 K)

A = 68.607 m2

Jadi A , luas permukaan pemanasan ruang evaporator = 68.61 m2

2. Tekanan dalam evaporator diketahui 70,14 kPa dan sebuah larutan yang

terdiri dari 30% NaOH di didihkan. Tentukan temperatur didih dari larutan

NaOH peningkatan titik didih dari larutan berlebih air pada tekanan yang

sama

SOLUSI

Dari tabel steam didapat bahwa titik didih air pada 70,14 kPa adalah 90°C. dari

garis duhring untuk 90°C dan 30% NaOH, titik didih dari larutan NaOH adalah

99°C. Kenaikan titik didh adalah 99-90=9°C

Contoh soal evaporator efek ganda

Sebuah evaporator tiga efek mengentalkan suatu cairan dengan tanpa kenaikan

titik didih . Jika suhu steam pada efek ke satu sebesar 395 K dan vakum

diberlakukan pada efek ke tiga sehinga titik didihnya sebesar 325 K, berapakah

titik-titik didih di dalam ke tiga efek tersebut ? Diambil koefisien perpindahan

kalor keseluruhan masing-masing 3.1, 2.3 dan 1.1 kW/ m 2 .K .

SOLUSI

Untuk beban thermal yang sama dalam tiap efek , yaitu Q 1 = Q 2 = Q 3 ,

U 1A 1DT 1 = U 2A 2DT 2 = U3A3DT3

atau untuk area pertukaran kalor yang sama dalam setiap efek

U1DT1 = U2DT2 = U3DT3

Dalam hal ini ,

(3.1)DT1 = (2.3) DT2 = (1.1)DT3

DT1 = (0.742) DT2 dan DT3 = (1.091)DT2

Sehingga,

ΣDT = DT1 + DT2 + DT3 = (395 - 325) = 70 K

(0.742)DT2 + DT2 + (1.091)DT2 = 70 K

DT2 = 18.3 K

DT1 = 13.5 K

DT3 = 38.2 K

Suhu di dalam setiap efek karenanya adalah :

T1 = (395 - 13.5) K = 381.5 K

T2 = (381.5 - 183) K = 363.2 K

T3 = (363.2 - 38.2) K = 325 K

TUGAS OPERASI PERPINDAHAN KALOR

EVAPORATOR

OLEHKELOMPOK 1

DIAN AGUNG NUGROHO (0607120123)

FRANSISKA C SINAGA (0707112558)

FACHRUL (0807113523)

AFFANDRY TAUFIK (0907121263)

GERY AZHARI PUTERA (0907114148)

MUHAMMAD ISRA’ (0907121214)

JURUSAN TEKNIK KIMIA S1

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS RIAU

PEKANBARU

2011