Perancangan Air Cooler Heat Exchanger Dan Air Handling Unit

8/9/2019 Perancangan Air Cooler Heat Exchanger Dan Air Handling Unit

1/59

TK- 4090 KERJA PRAKTEK

PERANCANGAN AIR HANDLING UNIT DAN AIR

COOLER HEAT EXCHANGER PADA PROYEK

SULFATION DEBOTTLENECKING

LAPORAN TUGAS KHUSUS

KERJA PRAKTEK DI

PT BASF CARE CHEMICALS INDONESIA

PLANT CIMANGGIS

DEPOK – JAWA BARAT

Oleh:

Fajar Sidiq (13011031)

Pembimbing:

Dr. Winny Wulandari

Ivan Eka, S.T, M.T

SEMESTER I 2014/2015

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIAFAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG


2/59

i

LEMBAR PENGESAHAN

LAPORAN KHUSUS

TK- 4090 KERJA PRAKTEK

Semester I 2014/2015

Fajar Sidiq (13011031)

Catatan/komentar :

Tempat Kerja Praktek : PT BASF Care Chemicals Indonesia – Depok – Jawa

Barat

Periode Kerja Praktek : 2 Juni 2014 – 22 Agustus 2014

Telah diperiksa dan disetujui,

Pembimbing Lapangan Dosen pembimbing

Ivan Eka, S.T, M.T Dr. Winny Wulandari Kepala Divisi Engineering

Tanggal : Tanggal :


3/59

ii

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................................. i

DAFTAR ISI ....................................................................................................................... ii

DAFTAR GAMBAR ......................................................................................................... iv

DAFTAR TABEL ............................................................................................................... v

BAB I PENDAHULUAN ................................................................................................... 1

1.1 Latar Belakang .................................................................................................... 1

1.2 Rumusan Masalah ............................................................................................... 2

1.3 Tujuan ................................................................................................................. 3

1.4 Tugas Khusus ...................................................................................................... 3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................................ 4

2.1 Proses Pembuatan Udara Kering ......................................................................... 4

2.2 Blower ................................................................................................................. 7

2.3 Air Cooler Heat Exchanger .............................................................................. 10

2.4 Compressor ....................................................................................................... 16

2.5 Air Bed Dryer .................................................................................................... 17

BAB III METODOLOGI DAN PENYELESAIAN TUGAS KHUSUS .......................... 18

3.1 Simulasi Proses Penyediaan Udara Kering ....................................................... 18

3.2 Metodologi Perancangan Blower ( Air Handling Unit ) ..................................... 19

Asumsi-asumsi yang Digunakan ............................................................... 19

Tahapan-Tahapan Perancangan ................................................................ 19

3.3 Metodologi Perancangan Air Cooler Heat Exchanger ..................................... 20

Asumsi-asumsi yang Digunakan ............................................................... 20

Tahapan-Tahapan Perancangan ................................................................ 21

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................................... 33

4.1 Neraca Massa dan Energi .................................................................................. 33


4/59

iii

4.2 Blower ............................................................................................................... 34

Deskripsi Singkat ...................................................................................... 34

Data Perancangan Air Handling Unit ....................................................... 34

Hasil Perancangan ( Data Sheet )................................................................ 35

Pertimbangan Perancangan ....................................................................... 36

4.3 Air Cooler ......................................................................................................... 37

Deskripsi Singkat ...................................................................................... 37

Data Perancangan ...................................................................................... 37

Hasil Perancangan Air Cooler Heat Exchanger ........................................ 39

Sketsa Air Cooler ...................................................................................... 41

Pertimbangan Perancangan ....................................................................... 41

Perbandingan Hasil Perhitungan Manual dengan HTRI ........................... 43

BAB V SIMPULAN DAN SARAN ................................................................................. 45

5.1 Simpulan ........................................................................................................... 45

5.2 Saran ................................................................................................................. 46

DAFTAR PUSTAKA ....................................................................................................... 47

LAMPIRAN A .................................................................................................................. 48

LAMPIRAN B .................................................................................................................. 52


5/59

iv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Persamaan Reaksi Sulfasi ............................................................................... 1

Gambar 2.1 Diagram Alir Blok Proses Penyediaan Udara Kering ..................................... 4

Gambar 2.2 Diagram Alir Proses Penyediaan Udara Kering .............................................. 6

Gambar 2.3 Sketsa Impeller berbentuk Sirocco .................................................................. 8

Gambar 2.4 Sketsa Blower dengan jenis impeller yaitu Sirocco ........................................ 9

Gambar 2.5 Kurva Performansi Blower dengan Jenis Impeller Sirocco............................. 9

Gambar 2.6 Model compact heat exchanger / plate fin heat exchanger ........................... 12

Gambar 2.7 Komponen dari compact heat exchanger / plate fin heat exchanger ............ 13

Gambar 2.8 Rangkain Paralel dari 3 Plate Fin Heat Exchanger ...................................... 14

Gambar 2.9 Bentuk Geometri dari Plate-Fin .................................................................... 15

Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Air Cooler Heat Exchanger ............................... 22

Gambar 3.2 Jenis Pitch Pada Air Cooler Heat Exchanger ................................................ 29

Gambar 4.1 Diagram Alir Proses Produksi Udara Kering ................................................ 33

Gambar 4.2 Sketsa Air Cooler Heat Exchanger ............................................................... 41


6/59

v

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Hubungan Kandungan 20% Oleum pada Aliran Produk .................................... 5

Tabel 2.2 Tipe Blower dan Hubungan terhadap Performa .................................................. 7

Tabel 2.3 Nilai Air Change Rate untuk Beberapa Ruangan ............................................. 10

Tabel 2.4 Jenis-jenis compact heat exchanger / plate fin heat exchanger ........................ 12

Tabel 2.5 Spesifikasi Kompresor pada pabrik PT BCCI .................................................. 16

Tabel 3.1 Asumsi-asumsi yang digunakan dalam perancangan Air Handling Unit ......... 19

Tabel 3.2 Daftar Asumsi Perancangan Air Cooler Heat Exchanger ................................. 20

Tabel 4.1 Neraca Massa Proses Produksi Udara Kering ................................................... 33

Tabel 4.2 Properti Udara Masukan dan Keluaran Air Handling Unit ............................... 34

Tabel 4.3 Hasil Perancangan Air Handling Unit .............................................................. 35

Tabel 4.4 Sifat Fisik Fluida Proses dan Fluida Pendingin ................................................ 38

Tabel 5.1 Hasil Perancangan Air Cooler Heat Exchanger ............................................... 45

Tabel 5.2 Hasil Perancangan Air Handling Unit .............................................................. 46

Tabel A.1 Data Sheet Blower (halaman 1) ....................................................................... 48

Tabel A.2 Data Sheet Blower (halaman 2) ....................................................................... 49

Tabel A.3 Sketsa Penempatan Blower .............................................................................. 51

Tabel B.1 Data Hasil HTRI Air Cooler Heat Exchanger 1 st Bundle ................................. 52

Tabel B.2 Data Hasil HTRI Air Cooler Heat Exchanger 2nd Bundle................................ 53


7/59

1

1 BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

PT BASF Care Chemical Indonesia (BCCI) merupakan pabrik yang memproduksi bahan

kimia yang digunakan untuk kebutuhan sehari-hari. Salah satu produk yang dihasilkan

adalah Sodium Lauryl Sulphate (SLS) dan Sodium Lauryl Ether Sulphate (SLES). Proses

produksi kedua produk tersebut hampir mirip, perbedaan hanya terdapat pada bahan baku.

Proses produksi tersebut merupakan reaksi antara bahan baku dengan gas SO3 yang sudah

dilarutkan di udara kering. Bahan baku yang digunakan untuk memproduksi SLS berupa

Fatty Alcohol , sedangkan untuk memproduksi SLES, menggunakan bahan baku Fatty

Alcohol Ethoxylated . SLES lebih banyak digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan

shampoo, sedangkan SLS lebih banyak digunakan sebagai bahan baku pasta gigi.

Reaksi pembentukan SLES dan SLS sering disebut dengan reaksi Sulfasi. Persamaan reaksi

sulfasi pada umumnya dapat dilihat pada Gambar 1.1. Produksi SLS membutuhkan

konsentrasi volum gas SO3 sebesar 4-7%, sedangkan untuk SLES membutuhkan

konsentrasi volum gas SO3 sebesar 2,75% (Chemiton Corporation, 1997). Konsentrasi

volum Gas SO3 perlu dijaga pada rentang tersebut, karena perubahan sedikit kadar

konsentrasinya dapat merusak produk. Terutama ketika memproduksi SLES, produk yang

dihasilkan dapat bersifat sangat beracun, karena mengandung dioxane berlebih jika

konsentrasi gas SO3 lebih dari yang ditetapkan.

Gambar 1.1 Persamaan Reaksi Sulfasi

Kebutuhan gas SO3 di PT BCCI dipenuhi dengan adanya unit penghasil SO3. Gas SO3

dihasilkan dari pembakaran Sulfur dengan menggunakan udara kering. Proses produksi

Gas SO3, yaitu (1) Pembakaran sulfur dengan oksigen akan menghasilkan gas SO2, (2)


8/59

2

Reaksi konversi dari SO2 menjadi SO3 terjadi secara tiga tahap dengan menggunakan

katalis Vanadium Oksida (V2O5) pada konversi tahap 1 sampai 2, dan menggunakan

Cessium (Cs) pada konversi tahap 3. Udara yang digunakan pada proses pembakaran

maupun konversi menggunakan udara yang bebas dari air, biasa disebut udara kering.

Udara kering menyediakan kebutuhan Oksigen (O2) sebagai reaktan. Kandungan uap air

pada udara perlu dijaga pada batas atas 0,01 g/m3, atau sesuai dew point sebesar -60oC (W.

Herman de Groot, 1991). Kandungan uap air pada udara akan menyebabkan terbentuknya

asam sulfat dan oleum, mempermudah terjadinya korosi pada peralatan, dan menyebabkan

buruknya kualitas produk, ditambah jika produksi SLES, akan dapat menyebabkan

terbentuknya dioxane.

Proses produksi udara kering di pabrik PT BCCI memiliki peran yang sangat penting,

karena dapat menyebabkan banyak kemungkinan terganggunya proses maupun kualitas

produk. Proses produksi udara kering melalui serangkaian proses, yaitu (1) pemampatan

udara menggunakan kompresor, (2) penurunan dan pengembunan menggunakan Air

Cooler Heat Exchanger , dan (3) proses adsorpsi air menggunakan Air Dryer Bed . Proses

produksi udara kering ini dapat dikontrol dengan mengendalikan kadar air pada udara

produk. Alat ukur kadar air yang dapat digunakan secara in-line dan dapat selalu dipantauadalah hygrometer .

1.2 Rumusan M asalah

Permintaan pasar akan produk surfakatan, baik SLS maupun SLES membuat PT BCCI

perlu melakukan peningkatan kapasitas produksi. Mulai tahun 2013, proyek untuk

meningkatkan kapasitas produksi sudah dilakukan. Proyek peningkatan kapasitas di

Industri sering disebut Debottlenecking Project . Kajian mengenai unit proses yang akan

mengalami perubahan sudah dilakukan oleh Tim BASF. Salah satu unit proses yang akan

mengalami modifikasi adalah unit produksi udara kering. Kapasitas produksi yang

bertambah akan menambah jumlah udara kering yang perlu diberikan untuk proses. Maka

dari itu pada laporan ini akan dibahas mengenai,

1. Bagaimana rancangan proses unit penyedia udara kering yang sesuai dengan kapasitas

produksi pabrik baru?

2. Bagaimana perubahan peralatan yang diperlukan pada proses penyediaan udara kering

karena proyek Debottlenecking ?


9/59

3

1.3 Tujuan

Tujuan dari pemberian tugas khusus ini adalah membuat rancangan proses unit penyediaudara kering pada pabrik PT BCCI dengan kapasitas produksi yang lebih besar.

1.4 Tugas Khusus

Tugas khusus yang diberikan antara lain:

1. Membuat simulasi unit penyediaan udara kering lengkap, dengan peralatan proses

utama yaitu, compressor , air cooler heat exchanger , dan chiller package menggunakan

program ASPEN Hysys v 7.3, sehingga dapat dihasilkan diagram alir proses.

2. Menentukan neraca massa unit penyediaan udara kering.

3. Membuat Process Flow Diagram (PFD) dari hasil rancangan unit penyediaan udara

kering.

4. Membuat rancangan blower menggunakan data aktual.

5. Membuat rancangan air cooler heat exchanger menggunakan data aktual, perancangan

meliputi coil pertama dengan media pendingin cooling water dan coil kedua dengan

media pendingin chiller water, menggunakan program HTRI Xchanger Suite 6.


10/59

4

2 BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Proses Pembuatan Udara Ker ing

Udara kering dalam jumlah besar dibutuhkan dalam rangkaian proses pabrik SLS maupun

SLES. Kegunaan udara kering ini sebagai bahan dasar dalam memproduksi SO3. Udara

kering dibutuhkan untuk menyediakan Oksigen (O2) dalam reaksi pembakaran Sulfur (S)

dan pada reaksi konversi SO2 menjadi SO3. Gas SO3 yang akan digunakan untuk reaksi

Sulfonasi akan bereaksi dengan Fatty Alcohol dan membentuk Fatty Alcohol Sulfate (FAS).

Selain berfungsi untuk pembakaran sulfur dan konversi SO2, udara kering juga berfungsi

untuk melarutkan gas SO3 hingga mencapai konsentrasi 4-7% v/v dalam campuran udara

(W. Herman de Groot, 1991).

Blower Compressor Air Cooler Heat

Exchanger Air Bed Dryer

H2O H2O

H2O

O2N2

H2O

O2N2

Gambar 2.1 Diagram Alir Blok Proses Penyediaan Udara Kering

(Sumber: PT BCCI, 2014)

Diagram alir blok proses penyediaan udara kering pada pabrik PT BCCI dapat dilihat pada

Gambar 2.1. Udara pada lingkungan pabrik PT BCCI memiliki kadar moisture dengan

konsentrasi rata-rata 2,3%(massa) H2O di dalam udara lingkungan (Engineering

Department PT BCCI, 2014). Keberadaan kandungan air pada udara ini dapat berakibat

buruk pada rangkaian proses sulfonasi. Beberapa akibat terdapatnya air di dalam udara

yang akan digunakan untuk proses antara lain menyebabkan terbentuknya asam sulfat

(H2SO4) dan oleum (H2SO4∙SO3). Hal ini mempercepat terjadinya korosi pada peralatan

pabrik, menyebabkan penurunan kualitas produk, serta dapat menyebabkan munculnya zat

yang tidak diinginkan yaitu Dioxane (C4H8O2).


11/59

5

Pembentukan asam sulfat merupakan penyebab terbentuknya oleum. Proses pembentukan

oleum merupakan proses pelarutan gas SO3 di dalam asam sulfat. Oleum merupakan suatu

larutan yang konsentrasinya biasa dinyatakan dalam persen massa gas SO3 yang terlarut di

dalam larutan asam sulfat. Pembentukan oleum dapat terjadi pada proses konversi SO 2

menjadi SO3. Hal yang memengaruhi terbentuknya oleum pada aliran keluaran reaktor

konversi SO3 adalah kadar air yang terdapat pada udara umpan. Hubungan antara titik

embun udara terhadap jumlah oleum 20% yang terdapat dalam pabrik LAS kapasitas 1 ton

per jam dan beroperasi selama 24 jam per hari dapat dilihat pada Tabel 2.1. Dari Tabel 2.1

dapat dilihat bahwa udara kering harus dijaga pada titik embun minimal -60oC, yang

berkolerasi dengan 0,0066 g H2O/ kg udara kering dan menghasilkan maksimal 2,5 kg 20%

oleum pada 4% SO3 dalam udara. Hal ini penting agar dapat memenuhi spesifikasi produk.

Beberapa permasalahan dan pertimbangan yang telah disebutkan pada paragraf

sebelumnya menyebabkan pentingnya keberadaan unit penyediaan udara kering pada

pebrik di PT BCCI. Proses produksi udara kering pada dasarnya merupakan proses

pemisahan udara dari kandungan air yang terdapat di dalamnya. Kondisi lingkungan sekitar

merupakan faktor yang paling memengaruhi terhadap kadar air yang terdapat pada udara

umpan untuk unit penyediaan udara kering ini. Diagram alir proses produksi udara kering pada umumnya dapat dilihat pada Gambar 2.2.

Tabel 2.1 Hubungan Kandungan 20% Oleum pada Aliran Produk dengan Titik EmbunUdara Proses

(Sumber: W. Herman de Groot, 1991)

Titik Embun Udara

Proses (oC)

g H20 / kg udara

kering

Massa 20% Oleum (kg)

7% SO3 dalam

Udara

4% SO3 dalam

Udara

-20 0.634 158 238

-30 0.234 51 88

-40 0.079 17 30

-50 0.024 5 9

-60 0.0066 1.5 2.5

-70 0.0016 0.5 0.5


12/59

6

Gambar 2.2 Diagram Alir Proses Penyediaan Udara Kering

(Sumber: Norman C. Foster, 2011)

Proses produksi udara kering dimulai dengan memampatkan udara lingkungan dengan

menggunakan blower . Namun pada kebanyakan proses, kompresor maupun kombinasi

antara kompresor dan blower juga digunakan. Udara hasil pemampatan memiliki

temperatur yang cukup tinggi, yaitu sekitar 140oC sehingga diperlukan proses pendinginan

terlebih dahulu sebelum dilakukan proses pengembunan air menggunakan air cooler heat

exchanger . Udara keluaran air cooler heat exchanger memiliki temperatur keluaran yaitu

3-5 oC. Pencapaian temperatur keluaran seperti itu membutuhkan refrijeran sebagai fluida

pendingin. Maka diperlukan pemasangan sistem refrijerasi untuk penyediaan fluida

pendingin. Tahapan berikutnya adalah pengembunan air, yang bertujuan untuk

mendapatkan udara yang memiliki titik embun -60oC. Proses ini menggunakan air bed

dryer . Tahapan ini terdiri atas dua absorber yang disusun secara parallel. Satu absorber

digunakan untuk proses, sedangkan satu absorber yang lain menjalani tahap regenerasi.

Proses regenersi memerlukan pemanasan untuk menguapkan air yang terperangkap pada

silica gel . Proses pemanasan dilakukan pada rentang temperatur 100-135 oC selama 5 jam.


13/59

7

Proses regenerasi dilanjutkan dengan proses pendinginan silica gel menggunakan udara

pendingin selama 4 jam.

Keluran dari proses penyediaan udara kering merupakan udara kering dengan kadar air

yang rendah, yaitu sekitar 0,0066 g H2O per kg udara kering. Udara kering tersebut

digunakan dalam proses pembakaran sulfur, konversi SO3, dan pelarutan gas SO3. Dari

paparan deskripsi proses di atas, alat-alat utama yang ada dalam sistem adalah blower ,

kompresor, air cooler heat exchanger , serta air bed dryer . Berikut ini akan dijelaskan

mengenai prinsip kerja dan perancangan masing-masing alat utama tersebut.

2.2 Blower

Blower merupakan alat yang memiliki fungsi untuk meningkatkan tekanan dari suatu aliran

fluida berfasa gas dengan tekanan keluaran lebih rendah dari 40 psig (Walas, 2005).

Perpindahan fluida berfasa gas memiliki beberapa tujuan untuk melawan adanya friksi

sepanjang pipa dan mencapai suatu level tertentu pada peralatan. Blower memiliki

kecenderungan dapat menaikkan tekanan hingga mencapai tekanan yang sedang, yaitu

lebih rendah dari 40 psig, sedangkan fan menaikkan 3% dari tekanan masuk fluida gas

tersebut. Penggunaan blower dan fan lebih difungsikan untuk melakukan sirkulasi udara

pada suatu ruangan tertentu.

Beberapa jenis fan atau blower berdasarkan jenis propeller yang digunakan dapat dilihat

pada Tabel 2.2

Tabel 2.2 Tipe Blower dan Hubungan terhadap Performa

(Sumber: Walas, 2008)


14/59

8

Menurut Walas (2005), perancangan fan maupun blower memiliki beberapa heuristik yang

bisa digunakan sebagai dasar untuk melakukan perancangan. Heuristik dalam perancanganfan maupun blower antara lain:

1. Fan dan blower digunakan untuk menaikkan tekanan pada rentang rendah

menengah di bawah kompresor, yaitu menaikkan tekanan hingga mencapai

maksimal 40 psig

2. Daya Teoritis Adiabatik Reversibel = [{/} 1]/, dimana adalah temperatur inlet, adalah konstanta gas, adalah kompresibilitas, lajualir molar, = 1 / , adalah /

3. Temperatur keluaran untuk kondisi adiabatik reversibel adalah

= {/}

Dalam penentuan jenis blower yang digunakan diperlukan pengetahuan mengenai kurva

performansi dari blower tersebut. Kurva performansi untuk jenis blower tertentu biasanya

dikeluarkan oleh vendor yang memproduksi blower . Dalam proyek debottlenecking ini,

pihak PT BCCI mengharapkan jenis blower yang dipilih memiliki impeller berbentuk

sirocco. Gambar impeller berjenis sirocco dapat dilihat pada Gambar 2.3. Sedangkan

struktur umum blower berjenis sirocco dapat dilihat pada Gambar 2.4. Contoh kurva

perfomansi untuk blower dengan jenis yang sesuai pada Gambar 2.4 dapat dilihat pada

Gambar 2.5. Hal penting yang dapat diketahui dari kurva performansi tersebut adalah nilai

kebisingan, putaran impeller , dan daya pada suatu rentang laju alir dan beda tekan yang

dihasilkan oleh blower tersebut. Kurva performansi dari blower juga ditentukan oleh

diameter impeller yang digunakan.

Gambar 2.3 Sketsa Impeller berbentuk Sirocco

(Sumber: Tsotumo Adachi, 2001)


15/59

9

Gambar 2.4 Sketsa Blower dengan jenis impeller , yaitu Sirocco

(Sumber: Dong Hae Engineering, 2010)

Gambar 2.5 Kurva Performansi Blower dengan Jenis Impeller Sirocco dan Diameter Impeller 315mm

(Sumber: Dong Hae Engineering, 2010)

Perancangan blower di PT BCCI ditujukan untuk menyediakan udara yang digunakan

untuk kompresor di ruang kompresor. Faktor kebisingan kompresor membuat ruang

kompresor di PT BCCI di desain kedap suara atau ruangan yang terisolasi. Pertimbangan

itu membuat diperlukan pasokan udara ke dalam ruangan menggunakan blower agar

ruangan memiliki tekanan positif. Pengetahuan yang juga perlu diketahui adalah Air

Change Rate, yaitu jumlah udara yang keluar masuk ruangan dalam satuan volumetrik

dengan kondisi operasi tertentu tiap jam. Definisi Air Change Rate adalah jumlah

pertukaran udara pada suatu ukuran ruang tertentu tiap jam. Beberapa standard untuk nilai

Air Change Rate pada implementasinya di industri dapat dilihat pada Tabel 2.3


16/59

10

Perpindahan udara dari lingkungan menuju ke dalam ruang kompresor membutuhkan

suatu saluran untuk didistribusikan. Saluran aliran udara ini biasa disebut ducting .Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam merancang ducting ini antara lain,

equipment losses, kecepatan linear udara, bahan material ducting , serta ukuran dan

bentuk ducting (Janquart, 2010). Beberapa pertimbangan di atas dapat dibuat menjadi

dalam skala prioritas sesuai dengan kebutuhan PT BCCI. Ukuran ducting yang

dibutuhkan tidak terlalu panjang, yang penting dapat mensuplai udara dari luar ruangan

ke dalam ruangan (Engineering Department PT BCCI, 2014).

Tabel 2.3 Nilai Air Change Rate untuk Beberapa Ruangan

(Sumber: Mark Bowman, 2012)

No Ruangan ACR (1/jam)

1 Ruang Boiler 15-20

2 Ruang Mesin 4-6

3 Bangunan Pabrik (Biasa) 2-4

4 Bangunan Pabrik (Lembab) 10-15

5 Ruang Pompa 5

6 Gudang 2

7 Ruang Turbin (Elektikal) 5-10

2.3 Ai r Cooler H eat Exchanger

Heat Exchanger merupakan suatu peralatan yang digunakan untuk melakukan

peristiwa pertukaran panas dari aliran panas ke aliran dingin. Kedua aliran tersebut

dapat memiliki konfigurasi yang searah maupun berlawanan arah, tergantung padahasil pertukaran panas yang diinginkan. Selain itu, kedua aliran tersebut dapat

dipertemukan secara langsung maupun dapat dipisahkan dengan suatu bagian pemisah

yang biasanya terbuat dari logam tertentu. Ditambah lagi, kedua aliran tersebut dapat

dipertemukan hanya satu kali, maupun lebih dari satu kali. Dalam pembahasan

perancangan air cooler heat exchanger , beberapa konfigurasi tersebut perlu

diperhatikan.


17/59

11

Menurut Walas (2005), prinsip-prinsip dasar dalam merancang heat exchanger , antara

lain:1. Pada bagian tube, biasanya berisi fluida yang lebih bersifat korosif, bertekanan

tinggi, serta mudah menyebabkan fouling maupun scaling ,

2. Pada bagian shell , biasanya berisi fluida yang memiliki viskositas tinggi dan fluida

yang akan terkondensasi,

3. Beda tekan yang diperbolehkan untuk proses penguapan yaitu 1.5 psi, sedangkan

untuk proses yang lainnya 3-9 psi,

4. Diperlukan heat teansfer coefficient sebagai tebakan awal dalam proses

perancangan, dan tergantung pada jenis fluida yang akan dipertukarakan panasnya.

Air Cooler Heat Exchanger merupakan sebutan untuk serangkaian compact heat

exchanger / plate fin heat exchanger yang disusun secara seri. Alat penukar panas jenis

ini memang dirancang khusus untuk melakukan pertukaran panas pada fluida berfasa

gas. Dimensi umum untuk alat penukar panas jenis ini biasanya memiliki permukaan

pada ukuran 1200 m2/m3, tinggi rangkaian 3.8 – 11.8 m, tebal rangkaian 0.2 – 0.6 mm.

densitas fin 230 – 700 fin/m (Walas, 2005). Luas permukaan tambahan yang berlebih

memberikan laju perpindahan panas per satuan volume lebih besar daripada jenis alat

penukar panas lainnya. Sketsa jenis alat penukar tipe compact heat exchanger / plate

fin heat exchanger dapat dilihat pada Gambar 2.6.

Alat penukar panas jenis ini pada umumnya digunakan pada proses cryogenic, yang

memiliki tujuan untuk memisahkan gas menjadi berbagai komponen sesuai dengan

titik embunnya masing-masing. Selain itu biasanya alat penukar panas seperti ini dapat

digunakan untuk memanfaatkan panas sisa yang dihasilkan oleh berbagai aliran gas

panas. Beberapa jenis pabrik yang menggunakan alat penukar panas jenis ini antara

lain, pabrik produksi gas Nitrogen atau Oksigen, Pabrik LNG ( Liquified Natural Gas)

dan LPG ( Liquified {Petroleum Gas), serta pemanfaatan panas gas buang pada pabrik

Petrokimia. Jenis-jenis penggunaan lainnya untuk alat penukar panas jenis plate fin

heat exchanger dapat dilihat pada Tabel 2.4.

Jenis bahan yang umum digunakan untuk fin pada alat penukar panas jenis compact

heat exchanger / plate fin heat exchanger adalah Brazed-Aluminum. Kondisi operasi

yang dapat dicapai menggunakan alat ini yaitu pada tekanan maksimal 100 bar g dan

temperatur maksimal 204

o

C, minimal -269

o

C (ALPEMA, 2000). Fluida proses yang


18/59

12

dapat digunakan pada alat ini dapat beragam sesuai dengan jenis prosesnya. Berbagai

pengotor seperti H2S, CO2, NH3, SO2, NO2, CO, Cl dan gas asam lain tidak akanmempercepat korosi pada aliran dengan titik embun udara lebih rendah daripada

temperatur keluaran compact heat exchanger / plate fin heat exchanger .

Gambar 2.6 Model compact heat exchanger / plate fin heat exchanger

(Sumber: ALPEMA, 2000)

Tabel 2.4 Jenis-jenis compact heat exchanger / plate fin heat exchanger dan penggunaannya di industri


No Nama Penggunaan

1 Main Exchanger Untuk mendinginkan aliran umpan yang berlawanan

aliran balik dan aliran balik produk.

2 Reversing Exchanger Sebagai alat untuk pendinginan udara dan untuk

memisahkan udara dari gas CO2 serta Air (H2O)

3 Subcooler Untuk pra pendinginan produk cair atau aliran cair

lainnya

4 Reboiler Untuk menguapkan kembali aliran bottom, biasanya

terpasang di dalam kolom.

5 Overhead Condenser Untuk mengkondensasi aliran overhead pada kolom,

dengan menggunakan berbagai jenis refrijeran sebagai

fluida pendingin

6 Chiller Untuk mendinginkan aliran proses dengan

menggunakan penguapan refrijeran

7 Liquefiers Untuk mecairkan gas umpan pada siklus tertutup

8 Dephlegmators Untuk mengkondensasi aliran overhead serta

melakukan proses perpindahan panas dan massa secara

bersamaan.

9 Aftercooler Untuk mendinginkan aliran uap keluaran kompresor.


19/59

13

Gambar 2.7 Komponen dari compact heat exchanger / plate fin heat exchanger


Bentuk geometri compact heat exchanger / plate fin heat exchanger memiliki struktur

yang unik dan berbeda dengan alat penukar panas yang lainnya. Luas permukaan yang

berlebih membutuhkan beberapa tambahan struktur yang tersusun dengan spesifikasi

tertentu. Berbagai komponen atau bagian yang menyusun compact heat exchanger /

plate fin heat exchanger ini dapat dilihat pada Gambar 2.7.

Dalam aplikasi penggunaannya, alat penukar panas ini dapat dirangkai secara parallel,

seri, maupun kombinasi secara seri dan parallel. Pada penggunaan alat penukar panas

jenis ini di PT BCCI rangakaian yang digunakan merupakan rangkaian seri. Rangkaian

pertama berguna untuk menurunkan temperatur udara keluaran kompresor dan

rangkaian kedua memiliki fungsi untuk memberikan perubahan fasa pada air yang


20/59

14

terkandung pada udara proses (Engineering Department PT BCCI, 2014). Jenis fluida

yang digunakan pada kedua rangkaian tersebut juga berbeda, pada rangkaian pertamamenggunakan fluida pendingin yaitu air biasa, sedangkan pada rangkaian kedua, fluida

pendingin yang digunakan adalah chilled water . Pada Gambar 2.8 merupakan jenis

rangkaian parallel dari plate fin heat exchanger . Aliran fluida akan didistribusikan ke

dalam 3 plate fin heat exchanger berbeda yang tersusun secara parallel. Aliran masukan

akan didistribusikan dengan menggunakan header dan aliran keluaran akan

dikumpulkan pada header keluaran.

Gambar 2.8 Rangkain Paralel dari 3 Plate Fin Heat Exchanger


Bentuk geometri plate-fin merupakan hal yang paling penting untuk dipertimbangkan

dalam merancang plate-fin heat exchanger . Gambar 2.9 menunjukkan berbagai 7 jenis

konfigurasi plate-fin yang umum digunakan pada industri dan variabel yang perlu

ditentukan nilainya. Konfigurasi yang tidak rumit adalah rectangular dan triangular ,

yang memberikan pertambahan perpindahan panas karena hydraulic radius yang kecil

(Webb, 1983). Berbagai konfigurasi seperti perforated atau terdapatnya lubang

sepanjang fin akan menambah pertukaran panas dengan adanya pencampuran yang

lebih terjadi di dalam rongga tersebut. Wavy fin memeberikan penambahan pada

perpindahan panas dengan adanya pertambahan aliran atau permukaan dengan bentuk


21/59

15

gelombang tersebut. Untuk jenis offset-strip, louvered, dan pin-fit memiliki

penambahan permukaan dengan ditambahkannya lapisan batas.

Gambar 2.9 Bentuk Geometri dari Plate-Fin

(Sumber: Hewitt, 1998)

Perancangan termal (Thermal Design) dari plate fin heat exchanger terdiri dari dua

jenis, yaitu rating dan sizing . Pada permasalahan rating , ukuran dan geometri dari alat

penukar panas sudah diketahui. Hal yang perlu diperhitungkan adalah panas yang

dipertukarkan dan hilang tekan dari sistem alat penukar panas tersebut. Kasus seperti

ini biasanya terdapat pada pengevaluasian kinerja alat penukar panas. Janis

perancangan yang kedua adalah sizing , yang prinsipnya berkebalikan dengan rating .

Pada perancangan termal jenis sizing , ukuran dan geometri dari alat penukar panas

merupakan parameter yang akan dicari. Perancangan dengan konsep sizing ini

memiliki tingkat kerumitan yang lebih sulit dibandingkan dengan rating . Pada

perancangan jenis sizing beberapa pemilihan perlu dilakukan, antara lain,


22/59

16

a. Pengaturan arah aliran pada alat penukar panas, misalnya counter flow atau cross

flow. b. Material konstruksi alat penukar panas yang dipengaruhi oleh temperatur operasi

dan potensi korosi.

c. Geometri dan Ketebalan fin. Dimensi ini dipengaruhi oleh tekanan operasi.

d. Jenis bentuk geometri permukaan, jarak antar fin, dan tinggi fin. Pemilihan

geometri permukaan dan jarak antar fin yang tidak tepat akan menyebabkan

fouling . Sementara itu, tinggi fin memengaruihi efisiensi fin.

e. Luas penampang alat penukar panas. Hilang tekan sangat dipengaruhi dengan

pemilihan luas penampang ini.

2.4 Compressor

Kompresor merupakan alat yang digunakan untuk meningkatkan tekanan fluida.

Rentang peningkatan tekanan yang dapat dilakukan oleh kompresor lebih besar daripada

blower dan fan. Output tekanan kompresor yang diharapkan adalah 2,4 bar g. Jenis

kompresor yang terdapat di pasaran ada empat jenis, yaitu reciprocating , axial flow,

rotary, dan centrifugal . Jenis kompresor yang digunakan pada pabrik di PT BCCI adalah

jenis rotary. Bentuk impeller pada kompresor tersebut adalah screw. Kompresor yang

digunakan berjumlah 2 buah, spesifikasi masing-masing kompresor dapat dilihat pada

Tabel 2.5.

Tabel 2.5 Spesifikasi Kompresor pada pabrik PT BCCI

(Sumber: PT BCCI, 2014)

No Nomor Alat Brand dan

Jenis

Laju Alir

(Nm3/jam)

Daya (kW) Putaran

(rpm)

1 8V 101 Aerzen VML60

3.961 200 9.723

2 8V 102 Aerzen

VM210-2B

2.160 75 10.142


23/59

17

2.5 Ai r Bed Dryer

Air bed dryer berfungsi untuk menghilangkan uap air yang terkandung di udara. Udara

yang digunakan tidak boleh mengandung uap air karena akan bereaksi dengan gas SO3

dan menghasilkan H2SO4. Jumlah air bed dryer pada unit SO3 plant ada dua buah yang

masing-masing bervolume 2 m3. Media pengering yang diganakan adalah silica gel yang

mengisi 80% dari volume air bed dryer . Regenerasi unit ini dilakukan setiap delapan

jam sekali dengan temperatur operasi 80oC, sedangkan penggantian slica gel dilakukan

8-10 tahun sekali.


24/59

18

3 BAB III

METODOLOGI DAN PENYELESAIAN TUGAS KHUSUS

Kapasitas produksi PT BCCI akan ditingkatkan dalam menghadapi kebutuhan pasar

produk surfaktan yang meningkat. Produk surfaktan yang mengalami peningkatan jumlah

adalah SLS dan SLES. Peningkatan kapasitas dalam dunia industri biasa disebut dengan

debottlenecking . Istilah debottlenecking dapat diartikan dalam Bahasa Indonesia, yaitu

perubahan ukuran pada leher botol. Istilah tersebut mengandung arti bahwa dalam

peningkatan kapasitas pabrik diperlukan kajian mengenai peralatan pabrik yang dapat

menghambat produksi. Sehingga dibutuhkan perubahan atau penggantian terhadap

peralatan yang sudah terpasang dengan peralatan yang baru.

Perubahan kapasitas pabrik dapat menyebabkan perubahan beberapa kondisi operasi pada

beberapa peralatan. Selain itu, perubahan kapasitas produksi juga dapat berpengaruh pada

spesifikasi peralatan yang digunakan. Simulasi terhadap perubahan kapasitas diperlukan

untuk mengkaji berbagai perubahan yang terjadi, baik pada kondisi operasi maupun

spesifikasi peralatan. Simulasi juga dapat mengurangi biaya yang dibutuhkan untuk

membuat suatu pilot plant . Simulasi perubahan kapasitas pabrik dapat dilakukan

menggunakan program ASPEN Hysys v7.3. Perancangan proses dalam proyek

debottlenecking di PT BCCI ini akan dijelaskan dalam sub-bab berikut.

3.1 Simul asi Pr oses Penyediaan Udara Kering

Simulasi proses penyediaan udara kering ini menggunakan program ASPEN Hysys v

7.3. Data- data yang digunakan pada simulasi ini berasal dari data pengamatan di pabrik

PT BCCI oleh Departemen Engineering PT BCCI. Simulasi proses dapat membantu

penyediaan data sifat fisik yang dibutuhkan dalam perancangan peralatan utama. Hal

yang didapatkan dari simulasi adalah Neraca Massa dan Energi serta Process Flow

Diagram. Sementara itu, perancangan air cooler heat exchanger menggunakan

bantuan software HTRI XChanger Suite 6. Metode perancangan alat utama, yaitu

blower dan air cooler heat exchanger akan dijelaskan pada sub bab berikut. Asumsi

umum yang digunakan dalam simulasi proses penyediaan udara kering, yaitu

a.

Fluid Package : Vapor = Peng-Robinson


25/59

19

Liquid = NRTL

b.

Komposisi Udara ( Dry-Basis) : O2 = 21%-mol N2 = 79%-mol

3.2 Metodologi Perancangan Blower (Ai r Handling Uni t)

Asumsi-asumsi yang Digunakan

Tabel 3.1 Asumsi-asumsi yang digunakan dalam perancangan Air Handling Unit

No. Proses Asumsi

1. Kondisi Operasi Tekanan udara sebesar 1.013 bar atmosfer

Temperatur udara 30oCelcius,

2. Air Change Rate Penggunaan asumsi ACH pada Compressor Room

diasumsikan sama seperti dengan Boiler Room,

yaitu 20.

3. Laju Alir Udara pada

Ducting

Laju alir udara maksimal yang diperbolehkan

untuk melewati ducting pada Compressor

Room, 17 m/s

Kecepatan udara pada pre-filter yang biasa

diterapkan adalah 2,5 m/s

Tahapan-Tahapan Perancangan

1.

Studi Lapangan

Compressor Room yang terdapat saat ini perlu dipelajari geometrik bangunan dan

kondisi lingkungan di sekitarnya. Geometrik bangunan yang perlu dipelajari dari

Compressor Room adalah luas bangunan, tata letak unit di dalam dan di sekitar

ruangan, dan ruang kosong di luar ruangan. Kondisi lingkungan di sekitar Compressor

Room perlu dipelajari terkait dengan sifat fisik udara yang akan disediakan untuk

Compressor Room.

2. Studi Literatur

Pembelajaran terhadap kegunaan Air Handling Unit pada proses di PT BASF Care

Chemical Indonesia. Selain itu pembelajaran dilakukan terhadap penentuan spesifikasi


26/59

20

peralatan-peralatan yang akan digunakan pada Air Handling Unit . Peralatan yang

digunakan untuk menyusun Air Handling Unit , yaitu blower , ducting, dan pre-filter .Perancangan blower memerlukan pengetahuan mengenai debit udara yang dibutuhkan

untuk memasok ruang kompresor. Perancangan ducting memerlukan pengetahuan

mengenai luas penampang, posisi, serta dimensi ducting . Perancangan pre-filter

memerlukan pengetahuan mengenai spesifikasi penyaringan ukuran partikel, kondisi

operasi, dan kemudahan dalam perawatannya.

3.3 Metodologi Perancangan Ai r Cooler Heat Exchanger

Asumsi-asumsi yang Digunakan

Tabel 3.2 Daftar Asumsi Perancangan Air Cooler Heat Exchanger

No. Proses Asumsi

1. Kondisi Operasi Tekanan Inlet Chilled Water = 2 bar a

Tekanan Inlet Normal Water = 2.5 bar a

Tekanan Inlet Hot Air = 2.2 bar a

Temperatur Inlet/Outlet Chilled Water = 2/6oC

Temperatur Inlet/Outlet Normal Water =

30/34 oC

Temperatur Inlet/Outlet Hot Air = 140/5 oC

2. Dimensi Penampang

Air Cooler Heat

Exchanger

Pada Air Cooler Heat Exchanger yang baru,

dimensi luas penampang aliran udara panas

disesuaikan dengan alat yang sudah terpasang,

yaitu panjang bundle: 1150 mm dan lebar bundle:1150 mm.

3. Laju Alir Fluida di

dalam pipa tembaga

Untuk air di bawah temperatur 60 oC, laju alir

maksimal di dalam pipa berbahan tembaga adalah

2 m/s.


27/59

21

Tahapan-Tahapan Perancangan

1. Studi Lapangan

Studi lapangan dilakukan dengan mempelajari letak penempatan air cooler heat

exchanger yang sudah terpasang. Selain memerhatikan letak air cooler heat exchanger

yang sudah terpasang, perlu juga dipelajari ruang kosong yang terdapat di sekitar air

cooler heat exchanger tersebut. Pengetahuan mengenai kondisi lapangan diperlukan

sebagai kondisi batas dalam membuat rancangan dimensi air cooler heat exchanger .

2.

Studi Literatur

Pembelajaran terhadap pentingnya kegunaan dari air cooler heat exchanger ini dalam

proses di pabrk PT BCCI. Beberapa proses sebelum dan sesudah unit air cooler heat

exchanger juga perlu dipelajari, karena diperlukan beberapa data terkait dengan sistem

ini. Hal yang tidak kalah penting adalah mempelajari desain air cooler heat exchanger

yang sudah terpasang. Pegetahuan mengenai jenis-jenis perancangan dalam program

HTRI XChanger Suite 6 diperlukan dalam menentukan rancangan baru air cooler heat

exchanger .

Pada tahap studi literatur ini, juga dilakukan perumusan berbagai tahapan perancangan

air cooler heat exchanger menggunakan metode perhitungan overall heat transfer .

Diagram alir metode perhitungan dapat dilihat pada Gambar 3.1. Metode perhitungan

ini diambil dari buku “Process Heat Transfer” ditulis oleh Hewitt dan buku “Chemical

Engineering Design” ditulis oleh Coulson dan Richardson. Metoda ini memiliki prinsip

memperhitungkan nilai koefisien perpindahan panas untuk kedua jenis aliran, yaitu

service fluid dan process fluid . Dengan menghitung kedua koefisien perpindahan panas

tersebut maka bisa didapatkan nilai koefisien perpindahan panas total pada rangkaian

heat exchanger . Nilai ini pada dasarnya akan dibandingkan dengan tebakan koefisien

perpindahan panas total, yang menjadi tebakan untuk mendapatkan nilai luas

perpindahan panas yang diperlukan. Perbandingan nilai koefisien perpindahan panas

hasil perhitungan dengan koefisien perpindahan panas tebakan, akan mendapatkan

nilai overdesign dari perancangan yang dilakukan


28/59

22

Mulai

Studi literatur dan pengumpulan data proses

1. laju alir m assa

2. Temperatur umpan

3. Data fisik fluida

Perhitungan beban kalor Q

Penyusunan neraca massa

adiabatik

1

1

Penetapan nilai Uass (Overall Heat Transfer

Coefficient )

Menghitung TLM

Menghitung nilai R dan S

TLM

R S

Penentuan nilai FT (faktor koreksi) dari grafik

Hitung TM

3

2

Gambar 3.1 Diagram Alir Perancangan Air Cooler Heat Exchanger (1)


29/59

23

3

Hitung luas permukaan perpindahan panas tanpa fin AT

Penentuan Spesifikasi pipa danfin

Hitung luas permukaan 1 pipa AT

Hitung jumlah pipa yang

dibutuhkan sesuai spesifikasi

Tentukan jenis konfigurasi pipa

5

4



30/59

24

5

Perhitungan Koefisien

perpindahan Panas

Tentukan laju alir udara MudaraTentukan laju alir fluida

proses (air)

Mair

Hitung kecepatan aliran

fluida proses dalam pipa

Hitung luas permukaan

minimum yang akan

dilewati udara

Smin

Hitung kecepatanmaksimum udara

Hitung Reynold Number (Nre)

untuk aliran udara

Hitung Reynold Number

(Nre) untuk aliran fluida

proses

Hitung Prandtl Number

untuk aliran fluida

proses

Hitung Nusselt Number

untuk aliran udara

Nre udara

6 7



31/59

25

6 7

Hitung (air-side heat transfer

coefficient tanpa fin) Pr

air-side heat

transfer

coefficient

Hitung luas permukaan fin (Af ) Af

Hitung luas area di antara fin (Aw) Aw

Hitung efisiensi fin

Hitung (air-side heat transfer

coefficient dengan fin)

air-side heat

transfer

coefficient w/

fin

8

Hitung Nusselt Number

untuk aliran fluidaproses

Hitung (water-side heat transfer

coefficient dengan fin)

water-side

heat

transfer

coefficient



32/59

26

8

Hitung koefisien perpindahan panas didalam dan di luar pipa (Overall Heat

Transfer Coefficient )

|(Ucal-Uass)/Ucal)|


33/59

27

Penjelasan dari beberapa perhitungan yang dibutuhkan pada proses perancangan air

cooler heat exchanger :

1. Beban Kalor

Menghitung nilai kalor yang diperoleh dari pendinginan udara.

= λ mudara,∆T (3.1)Keterangan : m = laju alir massa udara (kg/s)

= Kalor Laten Penguapan Air (J/kg)

C = Kapasitas Kalor Udara (j/ Kg oC)

∆T = Perubahan Suhu Udara (o

C)

2. Neraca Energi

Menghitung neraca energi sistem, dengan asumsi keadaan adiabatik, karena

dianggap hanya terjadi pertukaran panas di dalam sistem. Bertujuan untuk

mengetahui data fisik yang belum diketahui.

Air Cooler Heat Exchanger Bundle 1 (Service Fluid: Normal Water)

= mudara,∆T℃−℃ = mn,∆T℃−℃ (3.2)

Air Cooler Heat Exchanger Bundle 2 (Service Fluid: Chilled Water)

= mudara,∆T℃−℃ mair = mcw,∆T,9℃−6℃ (3.3)

3. Faktor koreksi (FT) dan ∆TM

Menghitung ∆T, Bilangan Tanpa Dimensi (R dan S), FT (factor koreksi), dan∆TM. Data ini didapat dari perhitungan serta grafik. Sumber : “Chemical

Engineering Design” oleh Coulson & Richardson.

∆ = −−−[−/−] (3.4)

= −−

(3.5)


34/59

28

= −− (3.6)

∆ = ∆ (3.7)

Perhitungan bilangan tak berdimensi R dan S didapatkan Faktor Koreksi darigrafik, yang dapat digunakan untuk menghitung nilai Temperatur Rata-Rata

∆T.

Jika nilai < 0,75 maka alat penukar panas yang digunakan saat ini tidakdianjurkan, harus diganti jenisnya atau konfigurasi penyusunnya.

4. Luas Permukaan Pertukaran Panas

Menentukan luas area perpindahan panas dengan menggunakan persamaan dari

buku “Chemical Engineering Design” oleh Coulson & Richardson.

= ∆ (3.8)

= ∆ (3.9)

5. Luas Permukaan 1 Pipa

Menentukan luas permukaan tiap pipa yang akan digunakan, sebagai dasar

penyusunan jumlah pipa, konfigurasi pipa, serta jumlah baris pipa.

= (3.10)6. Jumlah Pipa

Menentukan banyaknya pipa yang diperlukan agar luas total perpindahan panas

(A) dapat memenuhi persamaan. Selainitu, sebagai dasar kita memperkirakan jenis

pitch dan jumlah tube passes

ℎ = (3.11)

7. Jenis Pitch dan Jumlah Tube Passes

Menentukan jenis pitch atau rangkaian pipa, staggered atau in-line serta

Keterangan : Thi = Temperatur Fluida Panas masuk

Tho =Temperatur Fluida Panas keluar

Tci =Temperatur Fluida Dingin masuk

Tco =Temperatur Fluida Dingin keluar


35/59

29

menentukan jumlah passes yang digunakan. Sebagai dasar untuk melakukan

perhitungan koefisien perpindahan panas.

Gambar 3.2 Jenis Pitch Pada Air Cooler Heat Exchanger

8. Koefisien Perpindahan Panas di Dalam Pipa

Proses perhitungan nilai koefisien perpindahan panas di dalam pipa bersumber

pada buku “ Process Heat Transfer” oleh Hewitt Bab 2.

Tahapan Perhitungan :

a. Tentukan laju alir service fluid

b. Hitung kecepatan service fluid

= ̇

/ (3.12)c. Tentukan Re (Reynold Number) untuk service fluid

= (3.13)

d. Cari nilai Pr (Prantdl Number) di literatur untuk service fluid pada

kondisi yang telah ditentukan

= .

̇ (3.14)

e. Hitung nilai Nu (Nusselt Number) untuk service fluid

̅ = 0.023 .8. (3.15)

f. Hitung nilai water,i (water-side heat transfer coefficient )̅ = ̅ × (3.16)

Keterangan :

a = in-line

b = staggered


36/59

30

9. Koefisien Perpindahan Panas di Luar Pipa

Proses perhitungan nilai koefisien perpindahan panas di luar pipa bersumber pada

buku “ Process Heat Transfer” oleh Hewitt Bab 2.

Tahapan Perhitungan :

a. Tentukan laju alir process fluid (udara) ( ̇ ) b. Hitung luas permukaan minimum yang akan dilewati process fluid

(udara) = + (3.17)

c. Hitung nilai kecepatan maksimum process e fluid (udara)

= × ̇ (3.18)

d. Hitung Re (reynold number) untuk process fluid (udara)

=

(3.19)

e. Hitung nilai Nusselt number untuk process fluid (udara)

̅ = 0.242 .688 .9

−.9 /"" (3.20) Asumsi : F1” and F2”

f. Hitung (air-side heat transfer coefficient tanpa fin)

̅ =

̅ (3.21)

g. Hitung luas permukaan fin (Af )

= . 0.5 . . . 2. ℎ (3.22)

h. Hitung luas area diantara fin (Aw)

= + () (3.23)


37/59

31

i. Hitung Efisiensi fin (

= tanh

× √ /× (3.24)

= 1 1 0.35

(3.25)

j. , (air-side heat transfer coefficient dengan fin)̅, = + ̅ (3.26)

Keterangan : n1 : Jumlah Pipa dalam 1 Baris

N r : Jumlah Baris Pipa

L : Panjang Pipa

p1 : Jarak Antar Pipa (tegak lurus aliran)

p2 : Jarak Antar Pipa (sejajar aliran)

p3 : Jarak Antar Pipa (diagonal aliran)

Dr : Diameter Pipa

D f : Diamter Total Pipa dan fin

N : Jumlah Pipa

w : Lebar fin

h : Tinggi fin

s : Celah fin

: Konduktifitas Udara : Konduktifitas fin

10. Koefisien Perpindahan Panas Total ()Menentukan Koefisien Perpindahan Panas Total, dari akumulasi antara konveksi

serta konduksi yang terjadi pada daerah terjadinya perpindahan panas. Rumus

diperoleh dari buku “Heat Transfer Process” oleh Hewitt Bab 9.

=

,

,

(3.27)

Keterangan : Ur = Ucalc


38/59

32

11. Galat Uass dengan Ucalc

Menentukan galat perhitungan Koefisien Perpindahan Panas Total dengan asumsi :

0 < |− |


39/59

33

4 BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Neraca Massa dan Energi

Simulasi proses yang dilakukan menggunakan program ASPEN Hysys v7.3 menghasilkan

rancangan proses yang dapat dilihat pada Gambar 4.1. Proses produksi udara kering

memiliki rangkaian peralatan utama, yaitu blower, kompresor , air cooler heat exchanger ,

dan air bed dryer . Air cooler heat exchanger terdiri atas dua buah bundle heat exchanger

berjenis plate-fin dan satu buah knock out drum. Kedua bundle heat exchanger heat

exchanger tersebut terdapat di dalam knock out drum. Dari proses tersebut, neraca massa

proses produksi udara kering dapat dilihat pada Tabel 4.1.

3

4 5

9

10

11

12

7

2

6

8

1

Blower Kompresor Air Cooler HE

1st Battery

Air Cooler HE

2nd

Battery

Knock Out

Drum Air Bed Dryer

Air Handling Unit

Air Cooler Heat

Exchanger

Gambar 4.1 Diagram Alir Proses Produksi Udara Kering

Tabel 4.1 Neraca Massa Proses Produksi Udara Kering

No. Aliran 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Laju alir (kg/jam) 10000 10000 10000 10000 10000 9863 9770 136.6 69233.41 69233.41 108361 108361

T(°C) 25 30 140 37 5 22 22 22 30 34 2 4

P(bar) 1.013 1.014 2.391 2.291 2.191 1.791 1.691 1.791 2.5 2 2 1.5

Vapour Fraction 1 1 1 0.9942 0.9686 1 1 0 0 0 0 0

Komponen %-massa

Nitrogen (N2) 0.768 0.768 0.768 0.768 0.768 0.778638 0.786079 2.62E-05 - - - -

Oksigen (O2) 0.209 0.209 0.209 0.209 0.209 0.211895 0.21392 1.44E-05 - - - -

Air (H2O) 0.023 0.023 0.023 0.023 0.023 9.47E-03 6.60E-07 0.999959 1 1 0.53725 0.53725

Etilen Glikol - - - - - - - - - - 0.46275 0.46275


40/59

34

4.2 Blower

Deskripsi Singkat

Proses yang terjadi pada Air Handling Unit merupakan proses penyediaan udara untuk

Compressor Room. Proses yang diperlukan bertujuan untuk menyediakan sejumlah debit

udara tertentu dengan menggunakan blower . Debit udara yang dibutuhkan sesuai dengan

kapasitas Air Compressor yang akan digunakan. Pada pabrik surfaktan di PT BASF Care

Chemical Indonesia (BCCI) ini akan ditambahkan Air Compressor berjumlah satu unit

berkapasitas 4.000 Nm3/h. Total debit udara yang dibutuhkan per jam untuk masuk ke

ruangan Air Compressor adalah 10.000 Nm3/h. Beberapa hal yang perlu diperhatikan

dalam perancangan kapasitas blower yang akan digunakan yaitu Safety Factor dan Air

Changes Rate.

Data Perancangan Air Handling Unit

Proses penyediaan udara untuk kompresor dilakukan menggunakan blower yang akan

dihubungkan menggunakan ducting ke dalam Compressor Room. Penyediaan udara

dibutuhkan, karena ruang kompresor pada PT BASF Care Chemical ini didesain kedap

udara. Pemilihan ruangan yang kedap udara ini dimaksudkan agar tingkat kebisingan yang

disebabkan oleh kompresor ke lingkungan dapat diminimalkan, mengingat kondisi pabrik

yang dekat dengan lingkungan masyarakat. Penyediaan udara untuk kompresor akan

diperlukan pada ruangan yang kedap udara. Saat ini, sudah terpasang Air Handling Unit

pada ruang kompresor tetapi karena pabrik akan ditambah kapasitas produksinya, sehingga

kebutuhan udara untuk kompresor juga akan semakin bertambah. Jadi, akan dilakukan

penggantian Air Handling Unit yang terpasang dengan Air Handling Unit baru, sesuai

dengan kapasitas udara kebutuhan kompresor total. Kondisi udara di lingkungan pabrik PT

BCCI dapat dilihat pada Tabel 4.2.

Tabel 4.2 Properti Udara Masukan dan Keluaran Air Handling Unit

Inlet Outlet

Debit 20.509 m3/s 20.509 m3/s

Fasa Gas Gas

Temperatur 30 oC 30 oC

Tekanan 1,013 bar a 1,013 bar a


41/59


42/59

36

Pertimbangan Perancangan

Air Handling Unit adalah peralatan paling awal dalam proses penyediaan udara kering.

Keberadaan Air Handling Unit sangat penting untuk menjalankan proses produksi di

pabrik. Jika tidak ada proses pengolahan terhadap udara, maka proses sulfation atau

produksi akan terganggu. Air Handling Unit dapat memastikan bahwa udara yang

dinaikkan tekanannya oleh kompresor tidak mengandung debu dan minyak. Debu dan

minyak yang terkandung di udara dapat membuat kompresor terganggu dan rendahnya

kualitas produk. Alasan lain, karena desain kedap udara ruang kompresor. Pasokan aliran

udara ke ruang kompresor harus disesuaikan dengan kapasitas kompresor. Ruang

kompresor akan menjadi ruang bertekanan positif, jika pasokan aliran udara dari Air

Handling Unit lebih dari udara yang diperlukan kompresor.

Hal yang perlu diperhatikan dalam desain Penanganan Air Unit adalah

1. Laju Alir Volumetrik Udara

Laju alir volumetrik udara akan mempengaruhi ukuran fan. Laju alir volumetrik udara

harus ditentukan dengan benar, karena ada tiga unit untuk menyatakan aliran

volumetrik udara. Unit m3/h, S.m3/h, dan N.m3/h. Huruf S menjelaskan bahwa aliran

diukur dalam kondisi standard, 20 oC dan 1 bar. Huruf N menjelaskan bahwa aliran

diukur di kondisi normal, 0 oC dan 1 bar. Jika tidak ada huruf di depan unit, berarti

bahwa aliran diukur dalam kondisi aktual.

Aliran volumetrik udara akan mempengaruhi ukuran dari kipas dan motor. Dalam hal

ini kipas Sirocco terpilih. Sirocco fan dapat memberikan aliran volumetrik udara besar.

Tekanan rendah sistem membuat memilih jenis Sirocco sebagai blower untuk Air

Handling Unit .

2. Kecepatan udara di Ducting

Kecepatan saluran akan mempengaruhi dimensi ducting. Keterbatasan kecepatan

saluran berdasarkan suara yang dihasilkan dan faktor kebocoran. Berdasarkan batas ini,

dimensi penampang ducting dapat ditentukan. Lebar cross-sectional adalah 0,8 m dan

tinggi sectiomal lintas adalah 0,6 m. Materi ducting galvanis seng BJLS 50-60, yang

merupakan bahan baku untuk ducting.


43/59

37

3. Debu

Pra-filter dipasang sebelum udara masuk kipas angin. Debu yang ada dapat membuatmasalah yang sudah dijelaskan. Pilihan pra-filter berdasarkan ukuran maksimum

partikel disaring, ukuran, dan kemudahan pemeliharaan. Air Handling Unit

menggunakan filter yang dapat dicuci kembali dengan ukuran cross sectional ,2,4 m x

1,8 m, dan ukuran partikel disaring adalah 300 mikron. Penurunan tekanan dalam pra-

filter harus diperhatikan karena dapat memengaruhi kinerja pra-filter.

4.3 Ai r Cooler

Deskripsi Singkat

Proses pada alat Air Cooler Heat Exchanger memiliki tujuan untuk mengurangi kadar uap

air pada udara atau pengurangan kelembapan pada udara. Udara keluaran kompresor

memiliki temperatur yang cukup tinggi. Proses untuk mendapatkan udara kering dapat

dicapai dengan menurunkan temperatur udara hingga mencapai titik embun. Air Cooler

Heat Exchanger terdiri atas dua buah plate fin heat exchanger yang disusun secara seri.

Pada tahap pertama udara akan bertemu dengan satu buah heat exchanger dengankonfigurasi plate-fin dan memiliki fluida servis yaitu air pendingin. Pada tahap pertama

udara akan bertemu dengan satu buah heat exchanger dengan konfigurasi plate fin dan

memiliki fluida servis chilled water. Kedua buah heat exchanger tersebut dirangkai seri

dalam sebuah tangki bertekanan.

Data Perancangan

Proses pertukaran panas yang terjadi pada Air Cooler Heat Exchanger diharapkan dapat

menurunkan temperatur udara panas keluaran kompresor sekitar 140 oC, menjadi

temperatur pada titik embun udara, sekitar 5 oC. Proses yang terjadi tidak hanya penurunan

suhu udara, tetapi juga terjadi pengembunan uap air yang terdapat di udara. Seperti yang

sudah dijelaskan bahwa udara akan melewati dua tahap pendinginan, tahap pertama

menggunakan air biasa dan tahap kedua menggunakan chilled water. Air pendingin masuk

heat exchanger dengan suhu 30 oC dan diharapkan temperatur keluar 34 oC. Temperatur

chilled water masuk yaitu 2 oC, dan temperatur keluar yaitu 6oC. Sebagai dasar untuk

merancang data fisik dari ketiga fluida, yaitu udara panas, air biasa, dan chilled water


44/59

38

diperlukan sebagai data masukan program HTRI XChanger Suite 6. Data fisik tersebut

dapat diperoleh dari simulasi proses menggunakan program ASPEN Hysys v 7.3. Selaindata fisik fluida, diperlukan pula data rancangan Air Cooler Heat Exchanger yang sudah

terpasang di pabrik PT BCCI. Data fisik fluida proses dan fluida pending untuk air cooler

heat exchanger dapat dilihat pada Tabel 4.4.

Tabel 4.4 Sifat Fisik Fluida Proses dan Fluida Pendingin

Fluida: Chilled Water

Sifat Fisik Inlet Outlet

Tekanan 1.471 bar a - bar a

Temperatur 2 deg C 6 deg C

Enthalpi -11952 kJ/kg -11932 kJ/kg

Densitas 1082.38 kg/m3 1079.8 kg/m3

Viskositas 4.8527 cP 4.4534 cP

Konduktivitas Termal 0.5106 W/m.K 0.514 W/m.K

Heat Capacity 3.4118 kJ/kg.C 3.4189 kJ/kg.C

Fluida: Normal Water








Fluida: Hot Air




Enthalpi -187.94 kJ/kg -90.19 kJ/kg






45/59

39

Hasil Perancangan Air Cooler Heat Exchanger

4.3.3.1 Air Cooler Heat Exchanger Bundle ke-1

No. Parameter Manual HTRI Satuan

1. Beban Kalor (q) 370.813,6 381.208,9 J/s

2. Mean Temperature Difference ( ∆T M ) 35,6 35,6 oC

3. Luas Permukaan Pertukaran Panas Total (AT) 826,6 426,308 m2

4. Koefisien Perpindahan Panas Tabakan (Ur ) 21,647 21,647 W/m2K

5. Koefisien Perpindahan Panas Overall (Ur ) 33,013 27,853 W/m2K

6. Pressure Drop Di Dalam Pipa (∆Pi) 0,005 0,09 Bar

7. Pressure Drop Di Luar Pipa (∆Po) 0,008 0,003 Bar

8. Overdesign 35% 28,67% -

Dimensi Alat Penukar Panas

1. Jumlah Bays 1 1 -

2. Jumlah Bundles per-Bays 1 1 -

3. Jumlah Passes 2 2 -

4. Tubes (row) 10 10 -

5 Tubes (column) 30 30 -

6. Diameter Dalam 0,013843 0,013843 meter

7. Diameter Luar 0,015875 0,015875 meter

8. Panjang Pipa / Panjang Bundle 1,15 1,15 meter

9. Tinggi Fin 0,729 0,729 meter

10. Ketebalan Fin 0,000432 0,000432 meter

11. Lebar Fin 1,15 1,15 meter

12. Jumlah Fin 434 434 meter -1

14. Lebar Bundle 1,15 1,15 meter

15. Tinggi Bundle 0,8 0,8 meter


46/59

40

4.3.3.2 Air Cooler Heat Exchanger Bundle ke-2


1. Beban Kalor (q) 359.134,6 297.428,9 J/s

2. Mean Temperature Difference ( ∆T M ) 13,1 13,1 oC

3. Luas Permukaan Pertukaran Panas Total (AT) 1.212,8 869,52 m2

4. Koefisien Perpindahan Panas Tabakan (Ur ) 22,58 22,58 W/m2K




8. Overdesign 26,9% 13,45% -

Dimensi Alat Penukar Panas

1. Jumlah Bays 1 1 -

2. Jumlah Bundles per-Bays 1 1 -

3. Jumlah Passes 6 6 -

4. Tubes (row) 30 30 -

5 Tubes (column) 30 30 -

6. Diameter Dalam 0,013843 0,013843 meter

7. Diameter Luar 0,015875 0,015875 meter

8. Panjang Pipa 1,15 1,15 meter

9. Tinggi Fin 1,05 1,05 meter

10. Ketebalan Fin 0,0004 0,0004 meter

11. Lebar Fin 1,15 1,15 meter

12. Jumlah Fin 472 472 meter -1

14. Lebar Bundle 1,15 1,15 meter

15. Tinggi Bundle 1,2 1,2 meter


47/59

41

Sketsa Air Cooler

Perancangan air cooler hear exchanger akan menghasilkan dimensi dari peralaran. Hasil

dimensi yang berupa angka dapat diintepretasikan menjadi sebuah sketsa untuk rangkaian

peralatan. Air cooler heat exchanger yang terdiri dari 2 bundle heat exchanger memiliki

sketsa peralatan yang dapat dilihat pada Gambar 4.2. Hasil perancangan menempatkan

bundle pertama merupakan air cooler heat exchanger dengan media pending berupa air

biasa yang berfungsi untuk menurunkan temperatur udara hingga mencapai 40oC.

Berikutnya udara tersebut akan dlewatkan bundle kedua dengan media pendingin berupa

chilled water . Pada bundle kedua ini akan menurunkan temperatur udara hingga 5oC.

Gambar 4.2 Sketsa Air Cooler Heat Exchanger

Pertimbangan Perancangan

Air Cooler Heat Exchanger memiliki tujuan utama untuk mengurangi air yang terkandung

di udara proses. Untuk mencapai tujuan ini Air Cooler Heat Exchanger perlu untuk

mentransfer panas dari udara panas menuju fluida pendingin, sehingga mencapai titik


48/59

42

embun dari udara. Air Cooler Heat Exchanger dirancang dengan dua buah plate fin heat

exchanger . Plate fin heat exchanger sengaja dipilih karena konduktivitas termal udara yang buruk. Jadi, area perpindahan yang lebih besar akan disediakan oleh ini pelat-sirip dan

kondensasi uap air akan jatuh secara bertahap di pelat-sirip. Hal yang perlu diperhatikan

dalam desain pendingin udara penukar panas antara lain,

1. Suhu Fluida Pendingin

Baterai Pertama Air Cooler Heat Exchanger memiliki tugas untuk mengurangi suhu

udara panas dari 140 oC sampai 40 oC. Fluida pendingin dalam baterai pertama adalah

air biasa. Suhu air biasa masukkan baterai pertama adalah sekitar 30 oC. Suhu outlet

air normal terbatas pada 34 oC. Keterbatasan ini disebabkan oleh tugas menara

pendingin hanya mengurangi suhu air sekitar 4 oC. Jadi, kita harus mengoptimalkan

desain baterai pertama plate fin heat exchanger dengan keterbatasan ini.

Baterai kedua dari Air Cooler Heat Exchanger memiliki tugas untuk mengurangi suhu

udara panas dari 40 oC sampai 5 oC, dan mencairkan uap air. Fluida pendingin dalam

baterai kedua adalah air dingin. Air dingin mengandung 20% etilena glikol dan sisanya

adalah air. Air dingin dapat bertahan pada suhu di bawah 6oC. Suhu air dingin

masukkan baterai pertama adalah sekitar 2 oC. Outlet temperaturis terbatas pada 6 oC,

karena kapasitas paket chiller.

2. Heat Transfer Area

Air Cooler Heat Exchanger dirancang sebagai 2 baterai plate fin heat exchanger .

Dalam HTRI XChanger Suite 6, tidak ada pilihan plate-fin sebagai jenis fin. Jenis-jenis

fin yang tersedia di HTRI XCHanger Suite 6 adalah Circular-Fin, Rectangular-Fin,

dan Sherrated-Fin. Dalam hal ini diasumsikan bahwa rectanguar-fin sebagai plate-fin,

tanpa mengisi input data untuk tinggi dan lebar dari sirip. Asumsi ini hampir benar,

karena perhitungan secara manual telah dilakukan oleh BASF Team.

Plate fin heat exchanger . memiliki konfigurasi geometri fin, yaitu bergelombang atau

herringbone biasa. Pelat bergelombang akan memberikan permukaan tambahan kontak

cairan. Jika dalam proses desain, pelat bergelombang adalah memilih area perpindahan

panas akan lebih besar dari piring polos dengan ukuran yang sama. Untuk alasan

ketersediaan ruang kosong di PT BCCI, pemilihan pelat bergelombang atau

herringbone adalah konfigurasi yang sangat baik dalam plate fin heat exchanger .


49/59

43

3.

Pressure DropPenurunan tekanan untuk Air Cooler Heat Exchanger dibagi menjadi dua bagian,

penurunan tekanan pada udata dan penurunan tekanan fluida pendingin. Penurunan

tekanan pada sisi udara dipertahankan pada nilai yang sangat rendah, kurang dari 0,01

bar g. Penurunan tekanan fluida pendingin dipertahankan pada nilai maksimum adalah

0,5 bar g. Nilai penurunan tekanan dirancang untuk mencapai nilai yang lebih rendah,

karena harus memperhatikan tekanan statis yang tersedia di blower untuk udara dan

pompa untuk air.

Perbandingan Hasil Perhitungan Manual dengan HTRI

Perhitungan antara menggunakan perangkat lunak HTRI dengan perhitungan secara

manual menghasilkan beberapa perbedaan antara lain, pada nilai beban kalor, luas

perpindahan panas total, koefisien perpindahan panas total, serta beda tekan. Salah satu

faktor yang menyebabkan perbedaan paling mendasar adalah penggunaan asumsi dalam

perhitungan beban kalor. Pada perhitungan manual beban kalor diasumsikan kapasitas

panas untuk semua fluida tidak berubah bergantung pada suhu, dan yang digunakan pada

perhitungan adalah rata-rata kapasitas panas masukan dan keluaran. Sedangkan pada perangkat lunak HTRI digunakan kapasitas panas yang bergantung pada suhu. Sehingga

dapat dilihat perbedaan hasil perhitungan beban panas, terutama pada bundle kedua. Pada

bundle kedua diasumsikan pada perhitungan manual terdapat pengembunan air, sehingga

perlu ditambahkan perhitungan panas laten untuk air.

Perhitungan luas perpindahan panas total pada kedua bundle terdapat perbedaan yang

signifikan dengan menggunakan dua metode tersebut. Program HTRI XChanger Suite 6,

asumsi yang digunakan untuk merancang plate fin heat exchanger adalah circular fin heat

exchanger . Perangkat lunak HTRI versi ini belum memiliki fitur untuk melakukan

perhitungan plate fin heat exchanger secara spesifik. Hasil perhitungan luas perpindahan

panas total pada program HTRI dapat dikatakan kurang tepat, sehingga perhitungan secara

manual dapat digunakan untuk mengkoreksi hasil perhitungan luas perpindahan panas total

pada perangkat lunak HTRI.

Perhitungan koefisien perpindahan panas total menggunakan dua metode ini memiliki

perbedaan yang tidak terlalu signifikan. Perbedaan kedua nilai terseebut dapat dilihat pada

hasil overdesign untuk masing-masing jenis perhitungan. Metode perhitungan manual


50/59

44

menghasilkan overdesign yang lebih besar daripada perangkat lunak HTRI. Hal ini sesuai

dengan analisis pada perhitungan luas pertukaran panas total yang menyatakan lebih besar pada perhitungan manual. Sehingga menyebabkan overdesign pada perhitungan manual

juga pasti lebih besar.

Perhitungan beda tekan pada kedua jenis metode terdapat perbedaan yang signifikan,

khususnya untuk beda tekan yang terdapat di dalam pipa. Pada perhitungan beda tekan

menggunakan metode manual menghasilkan nilai beda tekan yang lebih kecil

dibandingkan hasil perhitungan dengan perangkat lunak HTRI. Hal ini dapat terjadi karena

asumsi yang digunakan untuk perhitungan metode manual mengabaikan faktor scaling .

Sementara perangkat lunak HTRI, perhitungan faktor scaling tidak diabaikan.


51/59

45

5 BAB V

SIMPULAN DAN SARAN

5.1 Simpulan

1. Proyek Debottlenecking di PT BCCI akan membutuhkan suplai udara yang lebih

untuk proses, maka dari itu keberadaan unit Air Handling Unit yang baru

dibutuhkan untuk memberikan suplai udara ke kompresor di ruang kompresor.

Beberapa hal yang perlu diperhatikan dalam merancang Air Handling Unit , antara

lain Laju Alir Volumetrik Udara, Kecepatan Udara di dalam Ducting , serta

Keberadaan Debu di Udara. Hasil perancangan Air Handling Unit dapat dilihat

pada Tabel 5.1.

Tabel 5.1 Hasil Perancangan Air Cooler Heat Exchanger

Bundle Pertama


1. Beban Kalor (q) 370.813,6 381.208,9 J/s

2. Luas Permukaan Pertukaran Panas Total (AT) 826,6 426,308 m2




Bundle Kedua


1. Beban Kalor (q) 359.134,6 297.428,9 J/s

2. Luas Permukaan Pertukaran Panas Total (AT) 1.212,8 869,52 m2

3. Koefisien Perpindahan Panas Overall (Ur) 30,88 25,62 W/m2K




52/59

46

2. Proyek Debottlenecking ini juga memberikan dampak pada bertambahnya beban

(duty) yang akan diterima oleh Air Cooler Heat Exchanger . Maka dari itudiperlukan rancangan baru untuk Air Cooler Heat Exchanger . Beberapa hal yang

perlu dipertimbangkan dalam merancang Air Cooler Heat Exchanger , antara lain

Temperatur Fluida Pendingin, Heat Transfer Area, Pressure Drop, dan Laju Alir

Fluida di dalam pipa. Hasil perancangan Air Cooler Heat Exchanger dapat dilihat

pada Tabel 5.2.

Tabel 5.2 Hasil Perancangan Air Handling Unit

No. Parameter Spesifikasi

1. Jenis Blower Sirocco

2. Kapasitas Blower 18.480 N.m3/h

3. Bahan Ducting Baja Lapis Seng

4. Jenis filter Udara Viledon Vinele Washable PS-300

5.2

Saran

1. Penataan letak Air Handling Unit harus diperhatikan secara baik, dikarenakan

karena ketersediaan ruang yang minim di area pabrik PT BCCI.

2. Perancangan Air Cooler Heat Exchanger memerlukan perancangan alat penukar

panas dengan spesifikasi plate-fin heat exchanger . Penggunaan program HTRI,

memerlukan peningkatan versi menjadi HTRI XChanger 7. Pada versi HTRI yang

paling baru terdapat fitur tambahan yang merupakan program untuk merancang

khusus plate-fin heat exchanger .


53/59

47

6 DAFTAR PUSTAKA

1.

ALPEMA, “The Standards of The Brazed Aliminium Plate-Fin Heat Exchanger

Manufacturers’ Asosiation”, 2nd Edition, 2000.

2. A.I., Mohammad, M., Akio, “Numerical Investigation of Flow Behaviour and

Heat Transfer Characterisctics inside Herringbone Microfin Tube”. IJERA vol.

2, 2012.

3.

A., Tsutomo. S., Naohiro, Y., Yousuke, “ Study on The Performance of a Srocco

Fan (Optimum Design of Blade Shape)”, 2001.

4. F.C., Norman, “Sulfonation and Sulfation Processes”,Chemithon,1997.

5.

G., W. Herman de, “Sulphonation Technology in Detergent Industri”, 1991.

6. Hemisphere Publishing Co., “Heat Exchanger Design Handbook”. 1983.

7. J., Dave, “Duct Design – Presentation File”,.

8.

POWERTECH Eng. Australia, ”Plant Engineers’ Guide – Centrifugal Fan

Design”,9. SIHI, “Technical Information – Guide for Estimated layout of Liquid Ring

Vacuum Pump”, 1979.

10. VINELE VILEDON, "Synthetic Non-Woven Filter, Air Viledon Filter

Brochure", page 7.

11.

W., Somchai, C., Chokeman, “ Effect of Pitch and Number of Tube R ows on

The Aor Side Peformnace of Herringbone Wavy Fin and Tube Heat

Exchangers”. 2004.


54/59

48

7 LAMPIRAN A

DATA PERANCANGAN BLOWER

A.1 Data Sheet Bl ower

Tabel A.1 Data Sheet Blower (halaman 1)


55/59

49

Tabel A.2 Data Sheet Blower (halaman 2)


56/59

50

A.2 Spesifikasi Air F ilter (Viledon Vinele, Japan Company Vinele)


57/59

51

A.3 Sketsa Penempatan Blower

Tabel A.3 Sketsa Penempatan Blower


58/59

52

8 LAMPIRAN B

DATA PERANCANGAN AIR COOLER HEAT EXCHANGER

B.1 Data Perancangan HTRI Ai r Cooler H eat Exchanger Bundle ke-1

Tabel B.1 Data Hasil HTRI Air Cooler Heat Exchanger 1 st Bundle


59/59

B.2 Data Perancangan HTRI Ai r Cooler Heat Exchanger Bundle ke-2

Tabel B.2 Data Hasil HTRI Air Cooler Heat Exchanger 2nd Bundle

Perancangan Air Cooler Heat Exchanger Dan Air Handling Unit

Documents

Transcript of Perancangan Air Cooler Heat Exchanger Dan Air Handling Unit