Laporan Praktikum Satuan Operasi 2 [SHELL AND TUBE]

I. PENDAHULUANI.1 Latar Belakang

Penukar panas jenis ini terdiri dari satu bundel pipa (tube) yang dipasang paralel dan ditempatkan dalam sebuah cangkang yang dinamakan cangkang (shell). Untuk meningkatkan efisiensi dari penukar panas ini dipasang sekat (buffle). Pemasangan sekat bertujuan membuat aliran didalam cangkang bergolak (turbulen) yang berakibat juga bertambahnya waktu tinggal (residence time). Namun sisi lain dari kerugian pemasangan sekat ini adalah naiknya beban kerja karena bertambahnya beban pompa. Bahan penukar panas ini dipilih berdasarkan fluida yang digunakan, biasanya terbuat dari logam dan paduannya. Selain itu kondisi operasi dengan tekanan tinggi, sifat fluida yang korosif dan juga suhu dalam alat yang tidak seragam juga menjadi pertimbangan pemilihan bahan penukar panas ini.

Penukar panas jenis shell and tube ini merupakan penukar panas paling umum dan sangat luas digunakan di industri proses. Bentuk dan rancangan sangat beragam dapat dijumpai untuk penukar pana jenis ini. Demikian pula pemakaiannya dapat berupa penukar panas biasa, kondensor, reboiler, evaporator, boiler dan lainnya.

II. Tujuana. Memahami cara kerja peralatan shell and tubeb. Menghitung koefisien pindah panas keseluruhan (U) dengan cara neraca energi c. Mengetahui pengaruh laju alir fluida terhadap koefisien pindah panas keseluruhan (U)d. Menghitung efisiensi pindah panas dari kalor yang dilepas dan kalor yang diterima

fuida.e. Mengetahui pengaruh U terhadap effectivenes

II.1 Dasar TeoriJenis penukar panas shell and tube yang digunakan adalah 1 shell pass dan 2 tube pass

(1-2 Exchanger) seperti gambar dibawah ini.

Gambar 1 HE (1-2 Exchanger)

Alat yang digunakan dalam praktikum mempunyai ukuran : Panjang pipa dan shell 1200 mm Diameter shell 375 mm Diameter pipa luar 32 mm Diameter pipa dalam 27,8 mm

D4 TKPB PPL |POLITEKNIK NEGERI BANDUNG 1


Jumlah sekat 13 Jumlah pipa 24 buah

Gambar profil temperatur dari penukar panas ini adalah :

Gambar 2 profil temperatur HE (1-2 Exchanger)

Menghitung Koefisien Pindah Panas Keseluruhan (U)

= Ui .Ai.(Ti-To)=Uo.Ao.(Ti-To)△T harus dikoresksi.

△Tm = FT . △Tlm

Harga Q dapat dihitung dari :Q = (M.Cp.△T)1 .. Kalor yang diberikan fluida panas

= (M.Cp.△T)2 .. Kalor yang diterima fluida dingin

Efisiensi kalor yang dipertukarkan :

Q = Laju Alir Kalor (Watt)

A = Luas Permukaan (m2)

U = Koefisien Pindah panas Keseluruhan (W/m2.K)△Tlm = Perbedaan Suhu logaritmik (K)



Untuk Aliran Counter-current△T1 = Thi – Tco△T2 = Tho – Tci

Untuk Aliran Co-current△T1 = Tho – Tco△T2 = Thi – Tci

Harga FT dapat diperoleh dari kurva dibawah :

Heat –exchanger Effectiveness didefinisikan sebagai perbandingan laju alir pindah

panas nyata dalam penukar panas terhadap maksimum jumlah yang mungkin panas yang

dipertukarkan jika sebuah luas permukaan pindah panas tak terbatas tersedia. Profil

temperatur dari penukar pindah panas silang sebagai berikut :



Gambar 2.10 Profil Temperatur Dalam Penukar Panas

Penurunan dari Persamaan Effectiveness

Neraca panas

Definisikan

Kita sebut atau minimum jumlah panas. Jika luas permukaan pindah

panasnya tidak terbatas maka

Sehingga Effectiveness adalah :

jika fluida panas yang minimum :

III. PERCOBAANIII.1 Alat dan Bahan

a. Seperangkat alat shell and tubeb. Sumber Steamc. Fluida (air)

III.2 Langkah Kerjaa. Mengutamakan laju alir dingin dahulu sebelum pengaturan air panas menggunakan

steam.b. Pastikan semua kerangan sudah siap.c. Ambil data untuk variasi aliran panas tetap dan aliran air dingin tetap



III.3 Tabel dataA. Laju air panas = 0,423 m3/jam = 418,74 kg/jam

Ƿ air = 997 kg/m3

Tabel 1 Data Pengamatan Laju Alir Panas Tetap

NoLaju air dingin Suhu (oC)L/s kg/jam Thi Tho Tci Tco

1 2 50,2488 54 34 24 322 2,5 62,811 56 34 24 323 3 75,3732 47 36 24 324 4 100,4976 60 32 24 305 5 125,622 48 36 23 32,56 6 150,7464 56 32 22 307 7 175,8708 49,5 36 22 328 8 200,9952 49 34 24 32

B. Laju air dingin =Ƿ air = 997 kg/m3

Tabel 2 Data Pengamatan Laju Alir Dingin Tetap

NoLaju air panas Suhu (oC)L/s kg/jam Thi Tho Tci Tco

1 51 39 25 362 50 40 25 373 52 40 24 384 52 40 24 385 48 40 24 386 53 39 25 377 49 37 24 368 48 38 24 36

IV. KESELAMATAN KERJAHati-hati pada saat menjalankan operasi, pemanasan airr menggunakan steam, perhatikan

apabila ada kebocoran steam



V. HASIL YANG DISAJIKANBuat tabel seperti dibawah ini sesuai dengan perhitungan dan pengolahan data dari

percobaan yang telah dilakukan. V.1Pengolahan Data : sehingga didapatkan data seperti di excl atau tabel dibawah

LENGKAPI :1. Hitung Ai

Diketahui :2. Hitung Q Dingin Dan Q Panas Seluruh Data, Sajikan Tabel Keseluruhan3. Hutung Cc,Ch4. Hitung Effectivenes

V.2Tabel dan Kurva Hasil Perhitungan:A. Laju alir air panas = 0,423 m3/jam = 418,74 kg/jam

Tabel 3 Laju Alir Panas Tetap

Laju alir dingin kg/jam

Q dingin (kj/jam)Q panas (kj/jam)

ƞ (%)

119,64 4002,48 35033,46 11,42149,55 5003,11 38536,81 12,98179,46 6003,73 19261,50 31,17299,1 11883,23 21021,08 56,53

418,74 17513,38 23651,26 74,05 Nilai CH >CC, maka didatapkan nilai effectivenes sebagai berikut

Ui=U kj/jam m2 K Effectivenes110,112 2,334128,296 1,926152,635 1,362357,592 0,672477,569 0,491536,380 0,366

B. Laju alir air dingin =

Tabel 4 Laju Alir Dingin Tetap

Laju alir panas kg/jam

Q dingin (kj/jam)Q panas (kj/jam)

ƞ (%)



C. Buat kurva hubungan antara laju alir air terhadap ƞ perpindahan panas Laju alir air panas tetap

Gambar 3 Kurva Laju alir terhadap ƞ perpindahan panas

Laju alir air dingin tetap

D. Kurva hubungan antara Qdingin dan Qpanas terhadap laju alir Laju alir panas tetap

Gambar 4 Kurva Laju Alir terhadap Qdingin dan Qpanas

Laju alir dingin tetap



E. Buat kurva hubungan antara U terhadap ε Laju alir panas tetap

Gambar 5 Kurva U terhadap ε

Laju alir dingin tetapF. Hubungan antara laju alir terhadap U

Laju alir dingin terhadap U

Gambar 6 Laju alir dingin terhadap U

Laju alir panas terhadap U

VI. PEMBAHASAN



Bahas hasil perhitungan 𝜂 sesuai Bahas kurva hubungan antara U terhadap laju alir air Bahas pengaruh jumlah kalor yang dipertukarkan terhadap 𝜂Bahas pengaruh U terhadap ε

VII. DAFTAR PUSTAKADjauhari,Agus. 2013. Jobsheet Satuan Operasi 2 Shell and Tube. Bandung : Jurusan

Teknik Kimia PolbanGeankoplis. 1978. Transport Process and Unit Process 3rd edition. USA: Pretince-Hall

International Inc.


Shell and Tube

Documents

Transcript of Shell and Tube