Perhitungan Evaporator.pdf
17
OPERASI TEKNIK KIMIA II RK- 1454 MULTIPLE EFFECT EVAPORATOR
-
Upload
ackmad-zheal -
Category
Documents
-
view
406 -
download
44
Transcript of Perhitungan Evaporator.pdf
OPERASI TEKNIK KIMIA II RK-1454
MULTIPLE EFFECT
EVAPORATOR
Contoh 8.5-5
Reverse-feed triple effect evaporator digunakan untuk memekatkan larutan 10 % NaOH menjadi 50% dengan rate 20.410 kg/jam dan suhu 48,9 oC. Media pemanas menggunakan steam jenuh pada suhu 178,3 oC. Tekanan operasi pada effect-3 sebesar 10,34 kPa. Koefisien heat transfer pada masing-masing effect sama U1=U2=U3=2840 W/m2.K. Untuk kebutuhan operasi tersebut, tentukan :
Heating surface area, A.
Rate konsumsi steam, S.
Problem :
Process Flow Diagram
Feed :
F=20410kg/j
TF=48,9°C
xF=0,1
Produk :
L1, x1=0,5
Steam :
TS=178,3°C
U1= 2840 W/m2K U3=2840 W/m2K U2=2840 W/m2K
V1
C
P1, T1 P3, T3 P2, T2
V2 V3
C C
L3, x3 L2, x2
Kondisi operasi :
Parameter Feed Effect-1 Effect-2 Effect-3 Steam
P (kPa) 10,34
x 0,1 0,5
T (oC) 48,9 178,3
F (kg/jam) 20410
L (kg/jam)
V (kg/jam)
S (kg/jam)
Ui (W/m2.K) 2840 2840 2840
Step 1 : Neraca massa
Neraca massa total sistem evaporator :
Asumsi : Rate vapor pada semua effect sama, 321 VVV
Neraca total sistem :
Neraca solute :
VLF 1
11F x.Lx.F
jam/kg4082L1
jam/kg16328V
Step 1 : Neraca massa Neraca massa pada masing-masing effect :
Trial 1 : Rate vapor pada masing-masing effect diasumsi sama
jam/kg54433/163283/VVVV 321
Effect 1 :
Effect 2 :
Effect 3 :
1122
112
x.Lx.L
VLL
214,0x
9525L
2
2
2233
223
x.Lx.L
VLL
136,0x
14967L
3
3
33F
33
x.Lx.F
VLF
1,0x
20410F
F
(OK)
Step 2 : Kondisi operasi (T) pada effect terakhir (3)
Kenaikan titik didih pada masing-masing effect :
136,0x
214,0x
5,0x
3
2
1
C0,5BPR
C5,8BPR
C8,40BPR
o3
o2
o1
CBPR o30,54
C5BPR0,136x
C46,3T(sat)kPa10,34P
o33
osat3,3
C51,30546,3BPRTT osat3,3
Step 3 : Temperatur drop pada effect
Effect 1 :
Effect 2 :
Effect 3 :
CBPRx o8,405,0 11
CBPRx o5,8214,0 22
CBPRx o0,5136,0 33
Temperature drop total sistem :
BPRTTT sats ,3
CT o7,773,543,463,178
CBPR o30,54
Step 3 : Temperatur drop pada effect
Effect 1 :
Effect 2 :
Effect 3 :
Temperature drop masing-masing effect :
C25,9)T(Σ(1/U)
1/UΔT 1
1
C25,9ΔT2
C25,9ΔT3
CT o7,77
Step 3 : Temperatur drop pada effect
Karena umpan efek-1 berasal dari aliran produk efek-2, dimana suhu produk efek-2 (T2) << suhu operasi efek-1 (T1), maka perlu dilakukan justifikasi dengan meredistribusi T pada masing-masing efek. Justifikasi ini dilakukan dengan menambah T1 untuk kompensasi proses preheating yang diperlukan untuk menaikan suhu umpan masuk efek-1 dari T2 T1.
C21,8C25,9ΔT
C25,9C25,9ΔT
C30,0C25,9ΔT
3
2
1
CT o7,77
Step 3 : Temperatur drop pada effect Kondisi operasi pada masing-masing effect :
Effect ke-1 :
C178,3TT
C148,330,0178,3ΔTTT
SS1
1S11
C107,5TT
C81,625,98,40148,3ΔTTT
11S2
2112
BPR
BPR
C73,1TT
C51,3ΔTTT
22S3
3223
BPR
BPR
Effect ke-1 :
Effect ke-1 :
C,346TT 33S4 BPR Suhu kondensat vapor dari efek-3
Step 3 : Temperatur drop pada effect Profil suhu pada masing-masing effect :
TS : 178,3 107,5 73,1 46,3
T : 148,3 81,6 51,3
BPR1 BPR2 BPR3
21 λH 32 λH 43 λH
Step 4 : Neraca Energi
Entalpi pada masing-masing aliran :
Aliran Entalpi liquid, hL
Entalpi vapor, H=Hsat+1,88*BPR
Entalpi kondensat, hS
Panas latent/H kondensasi
Feed hF= 180
Effect-1 hL1= 703 H1= 2765 hS1= 451 H1=l2= 2314
Effect-2 hL2= 297 H2= 2648 hS2= 306 H2=l3= 2342
Effect-3 hL3= 183 H3= 2595 hS3= 194 H3=l4= 2401
Steam HS = 2777 hS= 756 lS= 2021
Step 4 : Neraca Energi Effect-1 :
0*2468*202110*42,8
0)(**)(*
*)(***
26
111122
1121122
LS
hHLλSHhL
HLLhLλShL
LSL
LSL
Effect-2 :
0*2465*466410*44,9
0*)(*)(*
*)(**)(*
326
212222233
2232221233
LL
λLλhHLHhL
HLLhLλLLhL
LL
LL
Effect-3 :
0*4754*234210*93,4
0*)(*)(*
*)(**)(*
327
3233333
3333323
LL
λLλhHLHhF
HLFhLλLLhF
LF
LF
(a)
(b)
(c)
Step 4 : Neraca Energi Penyelesaian secara simultan persamaan neraca energi
(a), (b) dan (c) :
%)4,7(/5042/15368
%)0,4(/5222/10146
%)4,11(/6064/4082
31
22
11
jkgVjkgL
jkgVjkgL
jkgVjkgL
jkgV /16328
deviasi
jkgVi /5443Step 2 asumsi rate vapor pada setipa effect sama :
jkgS /8224
Kebutuhan steam :
Step 5 : Heating surface area
Analissa :
Pada dasarnya terdapat deviasi yang cukup besar, khususnya pada rate vapor V1, tetapi untuk V2 dan V3 deviasi relatif kecil (< 10 %).
Bila hasil penyelesaian neraca energi (step 4) dapat diterima, maka langkah selanjutnya adalah penentuan heating surface pada evaporator.
Step 5 : Heating surface area
Effect-1, 2 dan 3 :
%)60,1(55)*/()*(
%)91,1(53)*/()*(
%)31,0(54)*/()*(
2333323
2222212
21111
mATUλVA
mATUλVA
mATUλSA S
Heating surface rata-rata, Am : 254 mAm
Heating surface yang diperoleh dari desain untuk masing-masing effect mendekati sama (Am). Dengan demikian dimensi evaporator yang diperlukan untuk operasi tersebut di atas adalah 54m2 untuk masing-masing effect.
