Perpindahan kalor utk tangki batch

Berikut adalah tulisan saya di salah satu diskusi di milis teknik kimia mengenai perpindahan kalor utk tangki yg beroperasi secara batch dgn medium pendingin yg kontinu.

————————————————————————————————————————–

Klo utk menghitung berapa lama waktu yg diperlukan itu kan kita cuma bermodalkan neraca energi? Pendekatannya cuma satu, yaitu:
Qin = Qout –> kita tau energi cm berasal dari cairan panas dan mengalir.
Klo menurut pengamatan Pak Yudi, uap si cairan panas itu keluar. Artinya, massa koloid itu berkurang seiring dgn waktu sampai temperaturenya menjadi lebih rendah drpd temperature boiling point si media pendispersinya. Btw, media pendispersinya apa dan media terdispersinya apa si koloid ini?
Klo massa koloid yg hilang per satuan waktu kita sebut sbg dm/dt, massa koloid setiap waktu kita sebut sbg m, maka:
Qin = Qout
m*Cp*dT/dt = U*A*dTlmtd + dm/dt*dH ; T = temperature, t = waktu, dH = enthalpy  penguapan media pendispersi
Energi yg pindah keluar tidak hanya ke media pendingin lewat heat transfer (U*A*dTlmtd), ttp jg lewat penguapan (dm/dt*dH).
dan,
dTlmtd = ((T_koloid_in – T_media_out) – (T_koloid_out – T_media_in)) / ln((T_koloid_in – T_media_out)/(T_koloid_out – T_media_in)).
Krn T_koloid_in = T_koloid_out = T, maka:
dTlmtd = ((T – T_media_out) – (T – T_media_in)) / ln((T – T_media_out)/(T – T_media_in)).
dgn Cp = f(m) atau jg Cp = f(m,T) klo kita menganggap klo Cp jg berubah dgn berubahnya temperature dan kita punya datanya. Tp Cp pastinya berubah terhadap m, krn media pendispersinya menguap, mengakibatkan m berubah terhadap waktu. Atau m = f(t).
Nilai dm/dt harus bisa kita ukur. Misalnya dgn meletakkan si tangki itu pada satu timbangan raksasa, hehehe… Atau kita ukur ketinggiannya setiap saat. Hanya saja, kita ttp mesti tahu berapa perubahan massa jenisnya krn kita akan berhadapan dgn persamaan ini:
dm/dt = d(rho*V)/dt = rho*dV/dt + V*drho/dt;
dV/dt = A_penampang_tangki*dh/dt : dgn dh/dt = tinggi permukaan koloid yg bisa kita ukur
drho/dt = ??? Ttp aja kita mesti tau massanya.
Atau klo mmg penguapannya terlalu kecil krn kita melihat tinggi permukaan koloid hampir tidak berubah, maka nilai dm/dt = 0.
Dan persamaan di atas pun akan mjd lbh sederhana:
m*Cp*dT/dt = U*A*dTlmtd
Asumsi ini jg bisa membuat kita dgn aman mengatakan bahwa Cp tidak berubah. Krn dm/dt = 0, maka Cp tidak lg merupakan fungsi m.
Nilai U tergantung dr thermal properties (koloid dan media pendingin), konfigurasi pipa pendingin (yg menentukan kecepatan media pendingin). Utk lebih detail, perhitungan nilai U ini bisa dilihat di textbook (Coulson, Perry, etc.). Utk praktisnya, krn si koloid diem di tempatnya, dan media pendingin cukup turbulen, maka nilai U bisa dianggap konstan. Tipikal nilainya (dlm W/m2.K) bisa dilihat jg di textbook. Dengan asumsi ini, persamaan kita mjd lbh sederhana lg🙂.
dT/dt adalah nilai yg ingin kita tau, yaitu perubahan temperature si koloid setiap waktu. Bisa kita dekati secara numerik dgn memberikan nilai pada dt, misalnya setiap 1 detik.
Dgn begini, kita bisa menghitung berapa temperature si koloid setiap waktu dan memplotnya. Spt apakah grafiknya? Hehehe… Klo Pak Yudi bisa menjawabnya dgn benar tanpa perhitungan apapun, maka Pak Yudi udah menyelesaikan setengah dari permasalahan ini. Sisanya adalah menghitung kapan temperaturenya berada pada nilai yg kita inginkan.
———————————————————————————————————————————————————————
Anyhow, grafiknya spt gbr di bawah dan perhitungan sederhananya di Perpindahan kalor secara batch:
Perpindahan kalor secara batch_1

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s

%d bloggers like this: