Post on 09-Jul-2016
description
TUGAS PERPINDAHAN PANAS II
Chapter 14, 15, dan 19
DISUSUN OLEH :
Nama : Ade Purnama Jaya
NIM : 03121003079
Kelas : C
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SRIWIJAYA
INDRALAYA
2016
CHAPTER 14 : EVAPORATION
Contoh 14.2. Perhitungan Triple Effect Forward Feed Evaporator
Perhitungan untuk Triple-Effect Forward-Feed Evaporator. Diinginkan
untuk mengkonsentrasikan 50.000 lb/jam dari suatu larutan kimia pada 100℉ dan
10% padatan menjadi produk yang mengandung 50% padatan. Steam yang
tersedia berada pada tekanan sebesar 12 psig, dan effect terakhir dari sebuah
triple-effect evaporator dengan luas permukaan perpindahan panas yang sama
pada setiap effect diasumsikan untuk beroperasi pada kondisi vakum sebesar 26 in
Hg mendekati 30 in pada barometer.Air yang tersedia berapa pada temperatur 85
℉ untuk digunakan pada kondenser barometrik.
Asumsikan BPR diabaikan, sebuah panas spesifik rata-rata dari 1 di semua
effect, kondensat dari masing-masing effect keluar pada temperatur jenuhnya dan
radiasi yang hilang diabaikan.
Hitunglah:
(a) Konsumsi Steam,
(b) Luas permukaan pemanasan yang dibutuhkan untuk setiap effect,
(c) Air kondenser yang dibutuhkan. Koefisien Overall perpindahan panas yang
disetujui untuk effects yang berbeda menjadi U1= 600, U2= 250, dan U3= 125
Btu/(hr)(ft2)(oF).
KERANGKA BERPIKIR
Menghitung perbedaan tekanan rata-rata steam
Mengumpulkan data-data yang diketahui
Menghitung feed dan produk
Membuat skema proses triple effect forward feed evaporator
Menghitung tekanan steam pada evaporator 2 (P2) dan evaporator 3 (P3)
Menghitung temperatur steam pada setiap tekanan di triple effect evaporator
Menghitung input steam (Ws)
Menghitung heating surface yang dibutuhkan pada tiap bagian
Menghitung water condenser yang dibutuhkan
Menghitung neraca panas
1. Mengumpulkan data-data yang diketahui
Triple Effect Forward Feed Evaporator
Total Feed (W f) = 50000 lb/hr
Temperatur feed (Tf) = 100ºF
Temperatur air (Ts) = 85ºF
Dengan asumsi larutan kimia (chemical solution) yang akan dipisahkan adalah
larutan gula
Feed mengandung 10% solid dan diinginkan produk yang dihasilkan mengandung
50% solid.
Tekanan steam input (P1 ¿=12psig
Tekanan pada last effect evaporator (P4 ¿ = 26 in.Hg
Specific heat (c f ¿=1 Btu /lb℉
U1= 600 Btu/(hr)(ft2)(oF)
U2= 250 Btu/(hr)(ft2)(oF)
U3= 125 Btu/(hr)(ft2)(oF)
Ditanya
a) konsumsi steam (Ws)
b) Heating surface yang dibutuhkan untuk setiap efek
c) water condenser yang dibutuhkan
2. Membuat skema proses triple effect evaporator
Wf = 50000 lb/hr
Ws = ?
Produk = 10000 lb/hr
3. Menghitung jumlah feed dan produk
Feed mengandung 10% solid
= Wf x %solid
= 50000 lb/hr x 10%
= 5000 lb/hr
Produk mengandung 50% solid
= total solid dalam feed% solid dalam produk
= 5000lb /hr
50 %
= 10000 lb/hr
Total evaporasi (w1−3¿ = feed - produk
= 50000 lb/hr – 10000 lb/hr
= 40000 lb/hr
Dengan kapasitas panas feed (Cf) = 1 Btu/lbºF
Aliran Solid (lb/hr) Liquid (lb/hr) Total (lb/hr)
Feed 5000 45000 50000
Produk 5000 5000 10000
Evaporasi 40000 40000
4. Menghitung perbedaan tekanan rata-rata steam
Neraca panas pada kasus ini :
Forward feed
Neraca panas pada efek 1 :W s λs+wF c F (t F−t 1)=w1 λ1
Neraca panas pada efek 2 :W 1 λ1+¿¿
Neraca panas pada efek 3 :W 2 λ2+¿¿
Steam
Pin = Ps = 12 psig
= 12 psig + 14,7 psia
= 26,7 psi
Pout = P3 = 26 in.Hg
= 30 in Hg – 26 in Hg = 4 in Hg
Dengan 1 psi = 2,0416 in Hg, maka:
4∈Hg= 4∈Hg2,0416∈Hg
× 1 psi=¿1,959 psi ≈ 1,95psi
Rata-rata perbedaan tekanan (∆P) pada triple effect evaporator ini adalah
= (P s−P3)
n
= (26,7 psi – 1,95 psi)
3
= 8,25 psi
Dengan n adalah total effect dari evaporator
5. Menghitung tekanan steam pada evaporator 2 (P1) dan evaporator 3 (P2)
Tekanan steam yang masuk ke evaporator 2 (P1) = Ps - ∆P
= 26,7 psi – 8,25 psi
= 18,45 psi
Tekanan steam yang masuk ke evaporator 3 (P2) = P1 - ∆P
= 18,45 psi – 8,25 psi
= 10,2 psi
Ts pada 12 psig = 244oF
T3 pada 26 in, Hg (1.95 psia) = 125oF -
Total perbedaan temperatur = 119oF
6. Menghitung temperatur jenuh steam pada setiap efek di triple effect evaporator
Untuk mendapatkan data Temperatur jenuh dari steam, plot data tekanan
steam (PS) dalam satuan psi di Tabel Steam (Thermodynamic Properties of
Steam). bila nilai tekanan yang diketahui tidak terdapat pada tabel, lakukan
interpolasi dengan mengambil 2 data yang berdekatan dengan nilai tekanan
yang diketahui.
Evaporator 1
Ps = 12 psig
Ts = 244℉λsditentukan dengan cara interpolasi menggunakan data pada lampiran (properties
saturated steam)
Pa = 10,3 λa = 952,1
Pb = 15,3 λb = 945,3
P s−PaPb−Pa
=λ s−λa
λb− λa
12−10,315,3−10,3
=λs−952,1
945,3−952,1
2,35
=λs−952,1
−6,8
-15,64 = 5λs– 4760,5
5λs = 4744,86
λ s = 948
Evaporator 2
P1 = 18,45 psia = 4 psig
Ts = 244℉λ sditentukan dengan cara interpolasi data pada lampiran (properties saturated
steam)
Pa = 2,3 λa = 965,5
Pb = 5,3 λb = 960,1
P1−PaPb−Pa
=λ1−λa
λb− λa
4−2,35,3−2,3
=λ1−965,5
960,1−965,5
1,73
=λ1−965,5
−5,4
-9,18 = 3λ1– 2896,5
3λ1 = 2887,32
λ1= 961
Evaporator 3
P2 = 10,20 Psia
Pa = 10 Psia Ta = 193,21 oF λa= 982,1 Btu/lb
Pb = 11 Psia Tb = 197,75 oF λb = 979,3 Btu/lb
P2 – Pa
Pb - Pa=
T2 – T a
Tb - T a
P2 – Pa
Pb−Pa=
λ2 – λa
λb−T λa
10 , 2 – 10 11-10 = T 2 – 193 ,21
197 ,75 – 193, 2110,2 –10 11- 10 = λ2 – 982 ,1
979 , 3 – 982, 1
T2– 193,21 = 0,908 λ2– 982.1= - 0,56
T2= 194,118 λ2= 981
Kondenser
P3 = 26 inHg
Pa = 25 inHg Ta = 134oF λa = 1017 Btu/lb
Pb = 27 inHg Tb = 115oF λb = 1027 Btu/lb
P4 – Pa
Pb - Pa=
T3 – T a
Tb - T a
P4 – Pa
Pb−Pa=
λ3 – λa
λb−T λa
26 – 2527 - 25 = T3 – 134
1 15 – 1 3426 - 2527 - 25 = λ3 – 1017
1027 - 1017
-19 = 2T 3−268 10 = 2λ3– 2034
T3=124,5 λ3 = 1022
Tekanan
(psia)
∆ P
(psi)
Temperatur
(℉ )
Latent heat
(Btu/lb)
Evaporator 1 Ps = 26,70 ........ Ts= 244 λs = 948Evaporator 2 P1 = 18,45 8,25 T1= 224 λ1 = 961Evaporator 3 P2 = 10,20 8,25 T2= 194 λ2 = 981Condenser P3 =1,95 8,25 T3 = 125 λ3 = 1022
7. Menghitung Neraca Panas
Menggunakan persamaan 14.8, 14.9, 14.11 Hal.410, Kern Process Heat
Transfer
Evaporator 1
Ws λs + Wfcf(tf – t1) = W1λ1 dimana, C f = 1
948 Ws + 50000 (100 – 224) = 961 W1
948 Ws – 6200000 = 961 W1
948 Ws – 961 W1 = 6200000
W1 = 948 Ws - 6200000961
W1 = 0,98 Ws – 6451 . . . (Eq.1)
Evaporator 2
W1λ1+ (Wf – W1) c1(t2 – t1) = W2λ2
961 W1 + (50000 - W1 ) (194 -224) = 981 W2
961W1+(50000 - W1 )(30)= 981 W2
961W1+ 1500000 - 30 W1 = 981 W2 (input W1 from Equation 1)
961 (0,98 Ws – 6451) - 981 W2 = -1500000
941,78 Ws - 6199411 – 981 W2 = -1500000
941,78 Ws – 4699411 = 981 W2
W2 = 941,78 Ws - 4699411981
W2 = 0.96 Ws – 4790 . . . (Eq.2)
Evaporator 3
W2λ2 + (Wf – W1- W2) c2(t2 – t3) = W3λ3
981 W2 + (50000 - W1 - W2) (194– 125) = 1022 W3
981W2 +(50000 - W1 - W2)(69)= 1022 W3
981W2+ 3450000 – 69W1– 69W2= 1022 W3
912 W2 + 3450000 – 69 W1= 1022 W3
912 W2 – 69W1 - 1022 W3 = - 3450000
912 (0,96 Ws – 4790) – 69(0,98 Ws – 6451) – 1022 W3 = -3450000
875,5 Ws – 4368480 – 67,62 Ws + 445119 – 1022 W3 = -3450000
807,88 Ws – 4368480 + 445119 + 3450000 = 1022 W3
807,88 Ws – 473361 = 1022 W3
W3 = 807,88 Ws - 4733611022
W3 = 0,79 Ws – 463,17 . . . (Eq.3)
8. Menghitung input steam (Ws)
W1+ W2 + W3 = 40000
Subtitusi ke persamaan 1,2, dan 3 pada langkah 7
Maka,
(0,98 Ws – 6451) + (0,96 Ws – 4790) + (0,79 Ws – 463,17) = 40000
(0,98 + 0,96 + 079)Ws + (-6451 – 4790 – 463,17) = 40000
2,73 Ws – 11704,17 = 40000
2,73 Ws = 40000 + 11704,17
2,73 Ws = 51704,17
Ws = 18939,25 lb/hr
W1 = 0,98 Ws – 6451
= 0,98 (18939,25) – 6451
= 12109,465 lb/hr
W2 = 0,96 Ws – 4790
= 0,96 (18939,25) – 4790
= 13391,68 lb/hr
W3 = 0,79 Ws – 463,17
= 0,79 (18939,25) – 463,17
= 14498,837 lb/hr
W1 = 12109,465
W2 = 13391,68
W3 = 14498,837 +
W1-3 = 39999,982
≈ 40000 lb/hr
9. Menghitung heating surface pada tiap bagian
Menggunakan persamaan 14.13 pada halaman 410, kern process heat transfer
A1=W s λs
U 1(T 1−T 2)
= 18939,25 x 949
600 x 20
= 1497,77 ft2
A2=W 1 λ1
U2(T 2−T 3)
= 12109,465 x 961
250 x 30
= 1551,626 ft2
A3=W 3 λ3
U 3(T 3−T 4)
= 14498,8337 x 981
125 x 69
= 1649,085 ft2
10. Menghitung water condenser yang dibutuhkan
GPM= Q500 (t 3−tw−t a )
Keterangan:
t3 = Titik didih cairan pada effect ke-3, ℉tw = Temperatur air, ℉ta = Derajat pendekatan untuk Ts, ℉
Panas pada condenser = W3λ4
= 14498.837 lb/hr x 1022 Btu/lb
= 1.48 x 107Btu/hr
Air yang dibutuhkan= 1,4 8 x 10 7 Btu/hr(120-85)
= 4, 22 x 10 5500
= 844 gpm
Sehingga didapatkan :
a) konsumsi steam atau input steam (Ws) = 18939.25 lb/hr
b) heating surface pada tiap bagian :
A1 = 1497.77 ft2
A2 = 1551.626 ft2
A3 = 1649.085 ft2
c) water condenser = 844 gpm
Wf = 50000 lb/hr
Produk = 10000 lb/hr
Ws = 18939,25lb/hr
Contoh 14.3.
Backward-feed Multiple-effect Evaporator.Kondisinya sama dengan
Contoh 14.2 kecuali menggunakanbackward feeddengankoefisien overalldari U1=
400, U2= 250, dan U3= 175 Btu/(hr)(ft2)(oF).
KERANGKA BERPIKIR
Menghitung perbedaan tekanan rata-rata steam
Mengumpulkan data-data yang diketahui
Menghitung feed dan produk
Membuat skema proses triple effect backward feed evaporator
Menghitung tekanan steam pada evaporator 2 (P2) dan evaporator 3 (P3)
Menghitung temperatur steam pada setiap tekanan di triple effect evaporator
Menghitung input steam (Ws)
Menghitung heating surface yang dibutuhkan pada tiap bagian
Menghitung neraca panas
1. Mengumpulkan data-data yang diketahui
Triple Effect Backward Feed Evaporator
Total Feed (W f) = 50.000 lb/hr
Temperatur feed (Tf) = 100ºF
Temperatur air (Ts) = 85ºF
Dengan asumsi larutan kimia (chemical solution) yang akan dipisahkan adalah
larutan gula
Feed mengandung 10% solid dan diinginkan produk yang dihasilkan mengandung
50% solid.
Tekanan steam input (P1 ¿=12psig
Tekanan pada last effect evaporator (P4 ¿ = 26 in.Hg
Specific heat (c f ¿=1 Btu /lb℉
U1= 400 Btu/(hr)(ft2)(oF)
U2= 250 Btu/(hr)(ft2)(oF)
U3= 175 Btu/(hr)(ft2)(oF)
Ditanya
a) konsumsi steam (Ws)
b) Heating surface yang dibutuhkan untuk setiap efek
c) water condenser yang dibutuhkan
2. Membuat skema proses triple effect evaporator
Menghitung water condenser yang dibutuhkan
3. Menghitung jumlah feed dan produk
Feed mengandung 10% solid
= Wf x %solid
= 50000 lb/hr x 10%
= 5000 lb/hr
Produk mengandung 50% solid
= total solid dalam feed% solid dalam produk
= 5000lb /hr
50 %
= 10000 lb/hr
Total evaporasi (w1−3¿ = feed - produk
= 50000 lb/hr – 10000 lb/hr
= 40000 lb/hr
Dengan kapasitas panas feed (Cf) = 1 Btu/lbºF
Aliran Solid (lb/hr) Liquid (lb/hr) Total (lb/hr)
Feed 5000 45000 50000
Produk 5000 5000 10000
Evaporasi 40000 40000
4. Menghitung perbedaan tekanan rata-rata steam
Neraca panas pada kasus ini :
Wf = 50000 lb/hr
Ws = ?
Produk = 10000 lb/hr
backward feed
- Neraca Panas Evaporator 1
w2 λ2+wF cF ( tF−t3 )=w3 λ3
- Neraca Panas Evaporator 2
w1 λ1+( wF−w3 ) c1 (t2−t3 )=w2 λ2
- Neraca Panas pada Evaporator 3
W s λs+( wF−w3−w2 ) c2 (t 1−t 2 )=w1 λ1
Steam
Pin = Ps = 12 psig
= 12 psig + 14,7 psia
= 26,7 psi
Pout = P3 = 26 in.Hg
= 30 in Hg – 26 in Hg = 4 in Hg
Dengan 1 psi = 2,0416 in Hg, maka:
4∈Hg= 4∈Hg2,0416∈Hg
× 1 psi=¿1,959 psi ≈ 1,95psi
Rata-rata perbedaan tekanan (∆P) pada triple effect evaporator ini adalah
=(P s−P3)
n
= (26,7 psi – 1,95 psi)3
= 8,25 psi
Dengan n adalah total effect dari evaporator
5. Menghitung tekanan steam pada evaporator 2 (P1) dan evaporator 3 (P2)
Tekanan steam yang masuk ke evaporator 2 (P1) = Ps - ∆P
= 26,7 psi – 8,25 psi
= 18,45 psi
Tekanan steam yang masuk ke evaporator 3 (P2) = P1 - ∆P
= 18,45 psi – 8,25 psi
= 10,2 psi
Ts pada 12 psig = 244oF
T3 pada 26 in, Hg (1.95 psia) = 125oF -
Total perbedaan temperatur = 119oF
6. Menghitung temperatur jenuh steam pada setiap efek di triple effect evaporator
Untuk mendapatkan data Temperatur jenuh dari steam, plot data tekanan
steam (PS) dalam satuan psi di Tabel Steam (Thermodynamic Properties of
Steam). bila nilai tekanan yang diketahui tidak terdapat pada tabel, lakukan
interpolasi dengan mengambil 2 data yang berdekatan dengan nilai tekanan
yang diketahui.
Evaporator 1
Ps = 12 psig
Ts = 244℉λsditentukan dengan cara interpolasi menggunakan data pada lampiran (properties
saturated steam)
Pa = 10,3 λa = 952,1
Pb = 15,3 λb = 945,3
P s−PaPb−Pa
=λs−λa
λb− λa
12−10,315,3−10,3
=λs−952,1
945,3−952,1
2,35
=λs−952,1
−6,8
-15,64 = 5λs– 4760,5
5λs = 4744,86
λ s = 948
Evaporator 2
P1 = 18,45 psia = 4 psig
Ts = 244℉
λ sditentukan dengan cara interpolasi data pada lampiran (properties saturated
steam)
Pa = 2,3 λa = 965,5
Pb = 5,3 λb = 960,1
P1−PaPb−Pa
=λ1−λa
λb− λa
4−2,35,3−2,3
=λ1−965,5
960,1−965,5
1,73
=λ1−965,5
−5,4
-9,18 = 3λ1– 2896,5
3λ1 = 2887,32
λ1= 961
Evaporator 3
P2 = 10,20 Psia
Pa = 10 Psia Ta = 193,21 oF λa= 982,1 Btu/lb
Pb = 11 Psia Tb = 197,75 oF λb = 979,3 Btu/lb
P2 – Pa
Pb - Pa=
T2 – T a
Tb - T a
P2 – Pa
Pb−Pa=
λ2 – λa
λb−T λa
10 , 2 – 10 11-10 =
T 2 – 193 ,21 197 ,75 – 193, 21
10,2 –10 11- 10 =
λ2 – 982 ,1979 , 3 – 982, 1
T2– 193,21 = 0,908 λ2– 982.1= - 0,56
T2= 194,118 λ2= 981
Kondenser
P3 = 26 inHg
Pa = 25 inHg Ta = 134oF λa = 1017 Btu/lb
Pb = 27 inHg Tb = 115oF λb = 1027 Btu/lb
P4 – Pa
Pb - Pa=
T3 – T a
Tb - T a
P4 – Pa
Pb−Pa=
λ3 – λa
λb−T λa
26 – 2527 - 25 =
T3 – 1341 15 – 1 34
26 - 2527 - 25 =
λ3 – 10171027 - 1017
-19 = 2T 3−268 10 = 2λ3 – 2034
T3=124,5 λ3 = 1022
Tekanan
(psia)
∆ P
(psi)
Temperatur
(℉ )
Latent heat
(Btu/lb)
Evaporator 1 Ps = 26,70 ........ Ts= 244 λs = 948Evaporator 2 P1 = 18,45 8,25 T1= 224 λ1 = 961Evaporator 3 P2 = 10,20 8,25 T2= 194 λ2 = 981Condenser P3 =1,95 8,25 T3 = 125 λ3 = 1022
7. Menghitung Neraca Panas
Menggunakan persamaan 14.8, 14.9, 14.11 Hal.410, Kern Process Heat
Transfer
Evaporator 1
W2λ2 + Wfcf(tf – t3) = W3λ3 dimana, C f = 1
981 W2 + 50000 (100 – 125) = 1022 W3
981 W2 – 1250000 = 1022 W3
981 W2 – 1022 W3 = 6200000
W3 = 981 W2 - 12500001022
W3 = 0,96 W2 – 1223 . . . (Eq.1)
Evaporator 2
W1λ1+ (Wf – W3) c1(t2 – t3) = W2λ2
961 W1 + (50000–W3 ) (194 -125) = 981 W2
961W1+(50000–W3 )(69)= 981 W2
961W1+ 3450000 - 69 W3= 981 W2 (input W3 from Equation 1)
961W1+ 3450000 – 69 (0,96 W2 – 1223)= 981 W2
961W1 -66,24 W2 - 981 W2= 3450000 – 84387
961 W1 – 1047,24 W2= 3365613
W1 = 1047,24 W2- 3365613961
W1 = 1,08 W2 – 3502 . . . (Eq.2)
Evaporator 3
Wsλs+ (Wf – W3- W2) c2(t1 – t2) = W1λ1
948 Ws + (50000–W3 - W2) (224– 194) = 961 W1
948Ws+(50000–W3 - W2)(30)= 961 W1
948Ws+ 1500000 – 30W3– 30W2= 961 W1
948Ws+ 1500000 – 30 (0,96 W2 – 1223) – 30W2= 961(1,08 W2 – 3502)
948 Ws+ 1500000– 28,8 W2+ 36690 – 30 W2= 1037 W2 – 3365422
948 Ws– 1095 W2= 4902112
W2 = 948 Ws - 49021121095
W2 = 0,86 Ws – 4476 . . . (Eq.3)
8. Menghitung input steam (Ws)
W1+ W2 + W3 = 40000
Subtitusi ke persamaan 1,2, dan 3 pada langkah 7
Maka,
(1,08 W2 – 3502) + (0,86 Ws – 4476) + (0,96 W2 – 1223) = 40000
(1,08 + 0,96)W2 + 0,86Ws = 49201
2,04 W2 + 0,86 Ws = 49201
2,04 (0,86 Ws – 4476) + 0,86 Ws = 49201
1,7544 Ws – 9131,04 + 0,86 Ws = 49201
2,6144Ws = 58332,04
Ws = 22311,82 lb/hr
W2 = 0,86 Ws – 4476
= 0,86 (22311,82) – 4476
= 12900 lb/hr
W1 = 1,08 W2 – 3502
= 1,08 (14712,16) – 3502
= 15950 lb/hr
W3 = 0,96 W2 – 1223
= 0,99 (14712,16) – 1223
= 11150 lb/hr
W1 = 15950 lb/hr
W2 = 12900 lb/hr
W3 =11150 lb/hr+
W1-3 = 40000 lb/hr
9. Menghitung heating surface pada tiap bagian
Menggunakan persamaan 14.13 pada halaman 410, kern process heat transfer
A1=W s λs
U 1(T 1−T 2)
= 16950 x 949
400 x20
= 2010 ft2
A2=W 1 λ1
U 2(T 2−T 3)
= 15950 x 961
250 x 30
= 2040 ft2
A3=W 3 λ3
U 3(T 3−T 4)
= 12900 x 981
175 x 69
= 1050 ft2
10. Menghitung water condenser yang dibutuhkan
GPM= Q500 (t 3−tw−t a )
Keterangan:
t3 = Titik didih cairan pada effect ke-3, ℉tw = Temperatur air, ℉
ta = Derajat pendekatan untuk Ts, ℉
Panas pada condenser = W2λ3
= 15950 lb/hrlb/hr x 1022 Btu/lb
= 1.63 x 107Btu/hr
Air yang dibutuhkan= 1,63 x 10 7 Btu/hr(120-85)
= 4, 22 x 10 5500
= 644 gpm
Sehingga didapatkan :
a) konsumsi steam atau input steam (Ws) = 22311,82 lb/hr
b) heating surface pada tiap bagian :
A1 = 2010 ft2
A2 = 2040 ft2
A3 = 1050 ft2
c) water condenser = 644 gpm
Wf = 50000 lb/hr
Ws = 22311,82 lb/hrlb/hr
Produk = 10000 lb/hr
CHAPTER 15 “VAPORIZERS, EVAPORATOR, AND REBOILERS”
Contoh 15.6.Menghitung Kerja Reboiler.
20.000 lb/hr dari campuran 50-50 dari berat benzene dan toluene didestilasi pada
5 psig tekanan total untuk menghasilkan destilat atau produk atas yang
mengandung 99,0 % berat benzene, komponen yang lebih mudah menguap, dan
produk bawah mengandung tidak lebih dari 5% benzene. Refluks rasio dari 2,54
mol refluks per mol destilat akan digunakan. berapa panas yang harus dikeluarkan
boiler tersebut? Pertama, berapa banyak destilat dan produk yang akan
dihasilkan? Dua neraca mungkin diterapkan untuk memperoleh informasi ini:
neraca massa keseluruhan dan neraca untuk menghitung total benzene pada feed
yang didistribusi antara destilat dan bottom.
KERANGKA BERPIKIR
Mengumpulkan data-data yang diketahui
XD benzene = 99 %
XD toluene = 1%
WD= ?
1. Mengumpulkan data-data yang diketahui
Feed (WF) = 20.000 lb/hr
Persen campuran benzene dan toluene 50-50
Tekanan total 5 psig
Kemurnian overhead produk 99,% benzene, kemurnian toluene 1%
Kemurnian bottom produk 5,% benzene, kemurnian toluene 95%
Refluks rasio 2,54
Ditanya: panas yang dikeluarkan reboiler (QR) ?
2. Membuat skema proses Distilling Column with Condenser and Reboiler
20.000 lb/hr
= 50% benzene
Menghitung material balance benzene
Menghitung overall material balance
Membuat skema proses Distilling Column with Condenser and Reboiler
Menghitung berat destilat (WD) dan bottom (WB)
Menentukan entalpi dari Gambar 3 dan 12
Menghitung panas boiler (QR) menggunakan rumus 15.21.
XB benzene = 5%
XB toluene = 95%
WB= ?
= ?
= 50% toluene
3. Menghitung overall balance
Input = output
WF = WD + WB
20.000 = WD + WB
4. Menghitung material balance benzene
Input = output
WF .x f = xD W D+xB W B
20.000 x 0,50 = 0,99WD + 0,05WB
10.000 = 0,99WD + 0,05WB
5. Menghitung berat destilat (WD) dan bottom (WB)
Dengan menggunakan persamaan dari step 3 dan 4 untuk menentukan nilai berat
destilat (WD) dan bottom (WB)
20.000 = WD + WB x 0,05 1.000 = 0,05WD + 0,05WB
10.000 = 0,99WD + 0,05WB _ x 1 10.000 = 0,99WD + 0,05WB _
-9.000 = -0,94WD
WD = 9570 lb/hr
20.000 = WD + WB
20.000 = 9.570 + WB
WB= 10.430 lb/hr
6. Menentukan Entalpi komposisi
Entalpi diperoleh dari gambar 3 (pg 805) dan gambar 12 (pg 815) buku Kern
untuk komposisi kimia pada respective temperature
HB (l)=108,0 Btulb
Latent Heat = 153,0 Btu/lb
H D (l )=85,8
H D (V )=253,8
H F (l )=92,0
7. Menghitung panas boiler (QR) menggunakan rumus 15.21.
QR=( R+1 ) W D HD ( v )−R W D H D (l )+W B HB ( l)−W F H F (15.21.)
QR = (2,54 + 1) 9.570 x 253,8 – 2,54 x 9.570 x 85,8 + 10,430 x 108,0 – 20.000
x 92,0
= 5.800.000 Btu/hr