kuis perpindahan panas 12 mercu buana

1. Nama : Ariyanto agung S
cpcc cmC ,=
( )cicocact TTCq −=
hphh cmC ,=
( )hohihact TTCq −=
( )icih TTCq ,,minmax −=
maxq
qact
=ε
tiiic NvAm ρ=
iii
c
t
vA
m
N
ρ
=
Nama : Ariyanto agung S
Nim : 41312120038
Soal !!
Sebuah APK shell & tube dirancang untuk berfungsi sebagai pemanas 60 000 kg/h aliran larutan gula bertemperatur 30 oC pada instalasi industri pengolahan gula menjadi
50 oC. Sebagai media pemanas dipergunakan 75 000 kg/h aliran air panas bertemperatur 70 oC yang dialirkan ke dalam bagian tube dengan kecepatan rata-rata dibatasi 1,550 oC. Sebagai media pemanas dipergunakan 75 000 kg/h aliran air panas bertemperatur 70 oC yang dialirkan ke dalam bagian tube dengan kecepatan rata-rata dibatasi 1,5
m/s. Untuk keperluan APK akan dipergunakan tube berukuran ¾” (16 mm ID, 19 mm OD) dengan panjang 3 m, dan membentuk aliran dengan pola 2 lintasan di dalam
bagian shell. Panas jenis air dianggap sama dengan 4004 J/kgK, dan panas jenis larutan gula 3601 J/kgK. Perkirakan besarnya :
a. Jumlah tube yang diperlukan di dalam APK
b. Efektivitas perpindahan panas di dalam APK
,
1.
Penyelesaian ;
a. Laju kapasitas panas bagi aliran fluida pendingin, Cc diberikan oleh persamaan : c. Sementara itu, sedangkan laju kapasitas panas aliran fluida panas, Ch :
maka ;
Cc = 60000 kg/h x 3601J/kgK
= 216060000 J/hK
maka ;
Ch = 75000 kg/h x 4004J/kgK
= 300300000 J/hK
cpcc cmC ,= hphh cmC ,=
= 216060000 J/hK
b. Laju pertukaran energi panas di dalam APK, Sedangkan aliran fluida pendingin tidak mengalami mengalami
perubahan fasa maka :
(Tco - Tci) = (50+273)K - (30+273)K
= 20K
= 300300000 J/hK
d. Sedangkan aliran fluida panas tidak mengalami mengalami perubahan fasa maka :
(Thi - Tho) = (70+273)K - (50+273)K
( )cicocact TTCq −=
( )hohihact TTCq −=
= 20K
maka ;
q act = 216060000 J/hK x 20K
= 4321200000 J/h
= 4321200 kJ/h
(Thi - Tho) = (70+273)K - (50+273)K
= 20K
maka ;
q act = 300300000 J/hK x 20K
= 6006000000 J/h
= 6006000 kJ/h
e. Sementara itu laju pertukaran energi panas maksimal yang mungkin dapat terjadi di dalam sebuah APK adalah
pada APK jenis aliran berlawanan (counter flow). Besarnya laju pertukaran energi panas maksimum tersebut dapat
diestimasikan dengan menggunakan persamaan berikut :
maka didapat :
Cmin = 216060000 J/hK
C = 300300000 J/hK
(Th,i - Tc,i) = (70+273)K - (30+273)K
= 40K
maka dengan laju kapasitas panas yang lebih rendah di antara Cc dan Ch. ;
q max = 216060000 J/hK x 40K
Cmax= 300300000 J/hK
( )icih TTCq ,,minmax −=
q
= 8642400000 J/h
= 8642400 kJ/h
f. Laju pertukaran energi panas maximum yang mungkin dapat terjadi pada alat tersebut maka :
Harga besaran Efektivitas perpindahan panas adalah di
q
qact
=ε Harga besaran Efektivitas perpindahan panas adalah di
antara angka 0 dan 1.
maka ;
ε = ( 4321200 kJ/h + 6006000 kJ/h ) / 8642400 kJ/h
= 1,195
maxq
=ε
2.
4
2
i
it
d
A
π
=
a. Menghitung luas penanmpang tube :
= 3,14 x (0,016 m)² / 4
= 0,0002 m²
maka untuk menghitung jumlah tube ;
m
Nt = 75000 kg/h
998 kg/m³ x 0,0002 m² x 1,5 m/s
tiiic NvAm ρ=
iii
c
t
vA
m
N
ρ
=
= 250501,002 s /3600 s
= 69,58
= 70 tube
Jadi jumlah tube yang dibutuhkan utnuk mengubah larutan gula menjadi 50 º C dengan
laju pertukaran energi sebesar 1.195 adalah 70 tube