data sheet heat exchangermedcom.ft.ugm.ac.id/wp-content/uploads/sites/1068/... · 4 4...

1

DATA SHEET HEAT EXCHANGER

DOCUMENT NUMBER : MDC19-DS-HE-01

B 07-09-2019 ISSUED FOR COMPETITION

A 07-08-2019 ISSUED FOR REVIEW

Rev Date Description

2

DAFTAR ISI

DATA SHEET HEAT EXCHANGER 1

DAFTAR ISI 2

1. Introduction 3

2. Objective and Scope Work 3

3. Reference Documents 3

4. Data Sheet of Heat Exchanger 5

5. Petunjuk Pengerjaan Lomba 8

6. Note 9

3

1. Introduction

Saudara bekerja sebagai engineer di suatu perusahaan yang bergerak di bidang

engineering and construction. Saat ini perusahaan Saudara mendapatkan project dari

client yang bergerak di bidang industri oil and gas yaitu industri LNG (Liquefied

Natural Gas) untuk merancang sebuah heat exchanger. Perusahaan Saudara

memberikan kepercayaan dan meminta Saudara untuk merancang heat exchanger

tersebut sesuai dengan permintaan client. Acuan dan dasar dalam perancangan heat

exchanger tersebut merujuk pada TEMA, ASME B31.3, dan ASME BPVC Section

VIII Division 1.

2. Objective and Scope Work

Saudara diminta untuk melakukan perancangan heat exchanger yang merupakan

ammonia condenser untuk memenuhi kebutuhan user. Perancangan dilakukan dengan

mengacu pada data sheet yang diberikan. Adapun bagian heat exchanger yang perlu

dirancang meliputi: Tube, shell, front head, rear head, nozzle, and non-pressurized

part.

Condenser yang Saudara rancang berfungsi untuk merubah ammonia vapor menjadi

ammonia liquid dengan memanfaatkan water sebagai fluida pendingin. Desain yang

Saudara buat akan merujuk pada standar TEMA (Heat exchanger), ASME B31.3

(Shell), ASME BPVC Section VIII Div 1 (front head, rear head), ASME B16.5

(flange), dan dokumen terlampir lainnya.

3. Reference Documents

Berikut ini adalah dokumen referensi untuk menggunakan data sheet:

No Nomor Dokumen Deskripsi

1 MDC19-DS-HE-01 Heat Exchanger Data Sheet

2 MDC19-ALL-TEM-01 Turbular Exchanger Manufacturer Association

3 MDC19-MCH-ASM-01 Code ASME B31.3

4

4 MDC19-MCH-ASM-02 Code ASME BPVC Section VIII Division 1

5 MDC19-MCH-ASM-03 Code ASME BPVC Section II Part D

6 MDC19-MCH-ASM-04 Pressure Vessel Handbook

7 MDC19-THM-KAK-01 Heat Exchanger Selection, Rating, and Thermal

Design

8 MDC19-THM-SIN-01 Chemical Engineering Design

9 MDC19-PS-ASM-01 Standar ASME B16.5

10 MDC19-PS-ASM-02 Standar ASME B16.20

11 MDC19-PS-ASM-03 Standar ASME B36.10M

12 MDC19-PS-AST-01 Standar ASTM A 36







5

4. Data Sheet of Heat Exchanger

HEAT EXCHANGER SPECIFICATION SHEET

Job No. MDC 19

Customer MEDCOM Reference No.

Address Proposal No.

Plant Location Yogyakarta Date Rev

Service of Unit Ammonia Condenser Item No. 1

Size Type AEW Horz. Connected In 1 Parallel 1 Series

Surf/Unit (Gross/Eff) Shell/Unit 1 Surf/Shell (Gross/Eff)

Fluid Allocation

Fluid Name

Fluid Quantity. Total kg/hr

Vapor (In/Out) kg/hr

Liquid kg/hr

Steam kg/hr

Water kg/hr

Noncondensables kg/hr

Temperature (In/Out) °C

Specific Gravity

Viscosity cP

Specific Heat kJ/kg°C

Thermal Conductivity W/m°C

Latent Heat kJ/kg

Inlet Pressure kPa

Velocity m/s

Pressure Drop. Allow/Calc kPa

Fouling Resistance (Min.) Sq m °C / W 0.000176 0.000352

Heat Exchanged MTD (Corrected)

Transfer Rate, Service Actual

Design/Test Pressure kPag

Design Temperature °C

No Passes per Shell

Corrosion Allowance mm

Connections In

Size & Out

Rating

Tube No. OD 19.05 mm Thk(Avg) 1.829 mm Length 2400 mm Pitch 23.813 mm Layout 45 Deg.

Tube Type Plain Material SA 213 TP304

Tubesheet-Stationary A 36 Tubesheet-Floating A 36

Floating Head Cover - Impingement Plate None

Baffles-Cross Type Single Segmental %Cut (Diam) 25 Spacing (center) 400 Inlet 600 mm

Baffles-Long -

Expansion Joint - Type

Code Requirements ASME B31.3 + ASME BPVC VIII Div 1 + ASME B16.5 TEMA Class R

Weight/Shel Filled with Water Bundle kg

0.11550.01121 0.9465

0.57130.0138

45 45 20 25

0.996

Ammonia

Shell Side Tube Side

Water

1933.92 99360

1933.92

1933.92 99360 99360

2100.8 / 3151.2 623.3 / 934.95

56.25

1 2

4.181

0.60250.43480.03049

1782 600

1075

CONSTRUCTION OF ONE SHELL Sketch (Bundle/Nozzle Orientation)

Tube SideShell Side

31.25

2" Flange RFWN ….#

2" Flange RFWN ….# 4" Flange RFWN ….#

PERFORMANCE OF ONE UNIT

3,175 3,175


6

Front Head Shell Rear Head

Surface Preparation

Radioghrapy Spot Spot Spot

Joint Efficiency 0.85 0.85 0.8

Weld Joint Strength Reduction Factor 1 1 1

Insulation Material No No No

Insulation Thickness mm - -

Ratio - - 2 : 1

Straight Flange mm 50.8

Code Requirements

Blind Flange

Welding Neck Flange

Gasket

Pipe

Bolt & Nut

Stud Bolt Material

Pass Partition Plate

Ellipsoidal Head

Tie Rod

Service

Flange

Service

Pipe

Flange

Stud Bolt

Nut

Saddle A 36 Rib Material A 36 Wear Plate Material A-516-70

Saddle Contact Angle 120° Wear Plate Contact Angle 130°

Lifting Lug A 36

Remarks: To be determined

Not to be determined

-

MECHANICAL DATA

Drain


Sch. 120 A 105 Gr. B

A 516 Gr. 70

A 36

Material

Nozzle 5

Spiral-Wound Metal.

with nonmetallic filler

Spiral-Wound Metal.


Spiral-Wound Metal.


Not Necessary to be

Determined

Not Necessary to be

Determined

Not Necessary to be

Determined

-

2" Blind Flange RF ….#

A 105 Gr. B

2" Flange RFWN ….# Sch.80

A 105 Gr. B

-

Welding Neck Flange

Blind Flange

ASME BPVC VIII Div 1ASME B31.3ASME B31.3

2" Pipe Sch. 80 A 53 Gr. B

Nut Material

Material

Material

Material

Welding Neck Flange

- -

Pipe

Material A 53 Gr. B

A 193 B7

A 194 2H

A 53 Gr. B

A 193 B7

A 194 2H


Sch. 120 A 105 Gr. B


Sch. 80 A 105 Gr. B

2" Flange RFWN ….# Sch.80

A 105 Gr. B

…." Flange RFWN ….#

Sch. …. A 105 Gr. B

…." Blind Flange RF

….# A 105 Gr.B - -


Sch. …. A 105 Gr. B


Sch. ... A 105 Gr. B

A 193 B7

A 194 2H

A 36

Cold Fluid Inlet

Non-Pressurized Part

Gasket

Nozzle 4

Cold Fluid Outlet

2" Pipe Sch. 80 A 53 Gr. B

- -

- -

Nozzle 1 Nozzle 3Nozzle 2

Hot Fluid Inlet

4" Pipe Sch. 120

A 53 Gr. B

4" Pipe Sch. 120

A 53 Gr. B

Hot Fluid Outlet

2" Pipe Sch. 80

A 53 Gr. B

-

-

Spiral-Wound Metal. with

nonmetallic filler

A 193 B7

A 194 2H

7

NO SPECIFICATION VALUE UNIT

1 SA 213 TP304 8 g/cm³

2 A 36 7.8 g/cm³

3 A 193-B7 7.83 g/cm³

4 A 194-2H 7.81 g/cm³

5 A 105 Gr B 7.86 g/cm³

6 A 516 Gr 70 7.7 g/cm³

7 A 53 Gr B 7.58 g/cm³

LIST OF MATERIAL DENSITY

8

5. Petunjuk Pengerjaan Lomba

NOTE :

1. Jumlah tube ditentukan dengan batasan panjang, diameter dalam, dan tebal tube.

NO DESCRIPTION OUTPUT

1 Membaca Data Sheet

- Menentukan Heat Transfer Rate,

- Menghitung Logarithmic Mean Temperature Difference (LMTD),

- Menghitung Area transfer kalor awal, A

- Menghitung Area selimut luar per tube ,

- Menentukan Jumlah tube , [NOTE 1]

- Menentukan Diameter dalam Shell ,

- Menentukan koefisien transfer kalor pada sisi tube,

- Menghitung koefisien transfer kalor pada sisi shell,

- Menghitung koefisien transfer kalor total,

- Menghitung ketebalan nominal t nom (shell, front head & rear head)

- Menentukan schedule yang digunakan pada shell dan front head

- Menentukan tebal plat pada rear head

- Menghitung Maximum Allowable Working Pressure (MAWP) shell

- Menghitung Maximum Allowable Working Pressure (MAWP) front head

- Menghitung Maximum Allowable Working Pressure (MAWP) rear head

- Menghitung ketebalan minimal yang dibutuhkan branch, t branch

- Menentukan perlu atau tidaknya reinforcement pad

- Menentukan luas reinforcement pad (jika diperlukan)

- Menentukan berat total dari heat exchanger, m

- Menentukan dimensi saddle dan lifting lug

- Menentukan dimensi blind flange

- Menentukan dimensi spiral wound gasket

- Menentukan dimensi weldneck flange

- Menentukan dimensi pipa

- Menentukan dimensi stud bolt

- Menentukan dimensi nut

- Menentukan dimensi pass partition plate

- Menentukan dimensi tube

- Menentukan dimensi fixed tubesheet

- Menentukan dimensi floating tubesheet

- Menentukan diameter, dimensi, dan jumlah tie rod

- Menentukan dimensi reinforcement pad pada nozzle

- Menentukan dimensi saddle

- Menentukan dimensi lifting lug

PETUNJUK PENGISIAN

Perhitungan Termal2

Perhitungan Mekanikal3

Part Specification4

9

6. Note

Peserta diminta untuk mencermati dan memahami keseluruhan data yang

diberikan oleh panitia lomba, berikut adalah catatan yang wajib dipahami oleh

seluruh peserta :

1. Panjang tube efektif ( yang mengalami kontak langsung dengan 2 fluida ) sebesar 2400

mm.

2. Tubesheet yang digunakan terdiri dari fixed tubesheet dan floating tubesheet ( TEMA

tipe AEW ).

3. Penggunaan reinforcement pad didasarkan sesuai dengan kebutuhan hasil dari

perhitungan sekiranya membutuhkan atau tidak

4. Data yang belum tercantum di data sheet bisa dilihat di Participant Data Report.

Gambar Teknik

1. Jumlah baut pada Gambar Teknik ini tidak merepresentasikan jumlah yang sebenarnya.

2. Jumlah tube pada gambar teknik ini tidak merepresentasikan jumlah yang sebenarnya.

3. … dihitung dan dirancang oleh peserta.

4. Dalam pemodelan 3D menggunakan software Autodesk Inventor, pemilihan

bahan/material setiap komponen heat exchanger menggunakan fitur Autodesk Material

Library merujuk standar ASTM.

5. Pemodelan welding neck flange, gasket, blind flange, stud bolt, dan nut menggunakan

fitur content center yang tersedia pada Autodesk Inventor.

A

C

B

A

C

B

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

A A

B B

C C

D D

E E

F F

HEAT EXCHANGER

Sheet

1 / 3

mmUnit

DTMI FT-UGM

Digambar Oleh :

UGMREVISION HISTORY

REV DATE DESCRIPTIONA 8/7/2019 IFRB 9/7/2019 IFC

300

0°

90°

180°

270°

0,7L

0,5L

9.3

0,875L

0,046L

0,3L

0,120L

0,3L

0,7L

300

300

300

300

Note 1Jumlah baut pada gambar teknik ini tidak mempresentasikan jumlah sebenarnyaNote 2... dihitung dan ditentukan oleh peserta

Note 19.1

2.3

2.1

1.3

3.1

1.1

1.2

1.5

1.6

2.4

2.5

3.9

3.10

PARTS LISTITEM QTY PART NAME DESCRIPTION MATERIAL1 1 Front Head 1.1 1 Pipe ..." NPS - SCH. … A 53 Gr B1.2 2 Flange ..." FLANGE - …# - RFWN - SCH … A 105 Gr B1.3 1 Blind Flange ..." FLANGE - …# - BLIND. RF Forgings A 105 Gr. B

1.4 2 Gasket ..." SPIRAL WOUND - …# Spiral-wound metal, with nonmetalic filler

1.5 … Stud Bolt A 193 B71.6 … Nut A 194 2H2 1 Rear Head 2.1 1 Flange ..." FLANGE - ...# - RFWN - SCH A 105 Gr B

2.2 1 Gasket ..." SPIRAL WOUND - ...# Spiral-wound metal, with nonmetalic filler

2.3 1 Elipsoidal A 516 Gr 702.4 … Stud Bolt A 193 B72.5 … Nut A 194 2H3 1 Shell 3.1 1 Pipe ..." NPS - SCH. ... A 53 Gr B3.2 2 Flange ..." FLANGE - ...# - RFWN - SCH … A 105 Gr B

3.3 1 Gasket ..." SPIRAL WOUND - ...#Spiral-wound metal, with nonmetalic filler

3.9 … Stud Bolt A 193 B73.10 … Nut A 194 2H9 Non-Pressurized Part 9.1 2 Lifting Lug A 36

9.2 1 Fixed Saddle Penentuan saddle ditentukan oleh perhitungan Rib : A 36 Wear Plate : A 516-70

9.3 1 Sliding Saddle Penentuan saddle ditentukan oleh perhitungan Rib : A 36 Wear Plate : A 516-70

1.4

2.2

1.4 3.3

Note 2

Note 2

Note 2

Note 2

Note 2

Note 2

Note 2

Note 2

Note 2

2377

0,092L

9.2

D-D

D D

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

A A

B B

C C

D D

E E

F F

HEAT EXCHANGER

Sheet

2 / 3

mmUnit

DTMI FT-UGM

Digambar Oleh :

UGMREVISION HISTORY


7.2

7.1

6.2

6.1 5.1

5.28.1

8.2

8.3

8.4

8.5

8.6

0,25L 0,167L

L Note 3

4.2

4.1

N1

N5N2N3

N4

3.8

3.53.4

1.7

3.7

3.6

PARTS LISTITEM QTY PART NAME DESCRIPTION MATERIAL1 1 Front Head

1.7 1Pass Partition Plate A 36

3 1 Shell

3.4 1Fixed Tubesheet A 36

3.5 1Floating Tubesheet A 36

3.6 … Tube SA 213 TP 3043.7 … Tie Rod A 363.8 4 Baffle A 364 1 N1 HOT FLUID INLET 4.1 1 Pipe 4" PIPE NPS - SCH. 120 A 53 Gr B4.2 1 Flange 4" FLANGE - …# - RFWN - SCH 120 A 105 Gr B5 1 N2 HOT FLUID OUTLET 5.1 1 Pipe 4" PIPE NPS - SCH. 120 A 53 Gr B5.2 1 Flange 4" FLANGE - …# - RFWN - SCH 120 A 105 Gr B6 1 N3 COLD FLUID INLET 6.1 1 Pipe 2" PIPE NPS - SCH. 80 A 53 Gr B6.2 1 Flange 2" FLANGE - …# - RFWN - SCH 80 A 105 Gr B7 1 N4 COLD FLUID OUTLET 7.1 1 Pipe 2" PIPE NPS - SCH. 80 A 53 Gr B7.2 1 Flange 2" FLANGE - …# - RFWN - SCH 80 A 105 Gr B8 1 N5 DRAIN 8.1 1 Pipe 2" PIPE NPS - SCH. 80 A 53 Gr B8.2 1 Flange 2" FLANGE - …# - RFWN - SCH 80 A 105 Gr B

8.3 1 Gasket 2" SPIRAL WOUND - …# Spiral-wound metal, with nonmetalic filler

8.4 1 Blind Flange 2" FLANGE - …#- BLIND. RF Forgings A 105 Gr. B8.5 ... Stud Bolt A 193 B78.6 ... Nut A 194 2H

Note 2

Note 2

Note 2

Note 2

Note 2

Note 2

Note 2... dihitung dan ditentukan oleh pesertaNote 3L adalah panjang tube efektif Heat Exchanger (2,4 m)

Note 2

F-F

E-E

F

F

E

E

1

1

2

2

3

3

4

4

5

5

6

6

7

7

8

8

A A

B B

C C

D D

E E

F F

HEAT EXCHANGER

Sheet

3 / 3

mmUnit

DTMI FT-UGM

Digambar Oleh :

UGMREVISION HISTORY


h50,8

2 : 1 Ellipsoidal Head

Fixed Tubesheet

H

1"

R

T

D

Lifting Lug

Fixed Saddle Sliding Saddle

Floating Tubesheet

PARTS LISTITEM QTY PART NAME DESCRIPTION MATERIAL2.3 1 Elipsoidal A 516 Gr 703.4 1 Fixed Tubesheet A 363.5 1 Floating Tubesheet A 369.1 2 Lifting Lug A 36

9.2 1 Fixed Saddle Penentuan saddle ditentukan oleh perhitungan Rib : SA SA-36 Wear Plate : SA-516-70

9.3 1 Sliding Saddle Penentuan saddle ditentukan oleh perhitungan Rib : SA SA-36 Wear Plate : SA-516-71

23,813

Note 4

26,580

26,5

9.1

3.4 3.5

2.3

Note 4Jumlah tube pada gambar teknik (Part Fixed Tubesheet dan Floating Tubesheet) ini tidak mempresentasikan jumlah sebenarnya (Contoh Tube Arrangement)

Note 4

E E

C2C1

1000

130°

H

G

HA

C

D1" MIN

9.2

E E

C2

C1

130°

1000

AH H

G

C

1" MIN D

9.3

Same as Rear Head Plate ThicknessSame as Rear Head Plate Thickness