perhitungan tanki dan pompa
description
Transcript of perhitungan tanki dan pompa
-
LAMPIRAN A
PERHITUNGAN NERACA MASSA
Neraca Massa
Kapasitas produksi olein yang dihasilkan adalah sebesar 1000 ton/hari
Kapasitas produksi = 1000 ton/hari
= 1000 ton/hari x 1000 kg/ton x 1/24 hari/jam
= 41.666 kg/jam olein
Tabel LA-1 komposisi asam lemak bebas minyak sawit
Asam Lemak Stearin (% massa) Olein (% massa)
Miristat 1,4 % -
Palmitat 40,1 % -
Stearat 5,5 % -
Oleat - 42,7 %
Linoleat - 10,3 %
Total 47 % 53 %
Sumber : Soepadiyo M, 2003
Neraca Massa Dengan Perhitungan Mundur
Universitas Sumatera Utara
-
LA-1 Perhitungan Neraca Massa Pada Filter Press
F3 : 3 4 F4 : 41.666 kg/jam
Wo3: 0,53 Wo4 : 0,995
Ws3: 0,47 Ws4 : 0,005
5 F5 :
FP 101
Wo5 : 0,005
Ws5 : 0,995
Tujuan: Memisahkan antara stearin dan olein hasil kristalisasi
F3 = F4 + F5
F3o = F4o + F5o F3s = F4s + F5s
Untuk alur 4 : F4 = 41.666 kg/jam
F4o = F4 x W4o F4s = F4 x W4s
= 41.666 x ( 0,995 ) = 41.666 x ( 0,005 )
= 41.457,67 Kg/jam = 208,33 kg/jam
Total : F3 = 41.666 + F5
Olein : 0,53 F3 = 41.457,67 + 0,005 F5
Stearin : 0,47 F3 = 208,33 + 0,995 F5
Dari neraca Olein diperoleh:
0,53 (41.666 + F5 ) = 41.457,67 + 0,005 F5
26.500 + 0,53 F5 = 41.457,67 + 0,005 F5
0,525 F5 = 19.375,67
F5 = 36.906,0381 Kg/jam
Dari neraca Total diperoleh:
F3 = 41.666 + F5 = 41.666 + 36.906,0381
= 78.572,0381 Kg/jam
Universitas Sumatera Utara
-
Untuk alur 3 : Untuk alur 5 :
F3 = 78.572,0381 kg/jam F5 = 36.906,0381 kg/jam
F3o = F3 x W3o F5s = F5 x W5s
= 78.572,0381 x ( 0,53 ) = 36.906,0381 x (0,995 )
= 41.643,18019 kg/jam = 36.721,50791 kg/jam
F3s = F3 x W3s F5o = F5 x W5o
= 78.572,0381 x ( 0,47 ) = 36.906,0381 x (0,005)
= 36.928,85791 kg/jam = 184,5301905 kg/jam
Tabel LA-2. Hasil Neraca Massa pada Filter Press
Masuk
(Kg/jam) Keluar (Kg/jam)
Komponen
Alur 3 Alur 4 Alur 5
Olein 41.643,18019 41.457,67 184,5301905
Stearin 36.928,85791 208,33 36.721,50791
Jumlah 78.572,0381 41.666 36.906,0381
Total 78.572,0381 78.572,0381
LA-2 Perhitungan Neraca Massa Pada Tangki Kristalisasi
F2 : 2 3 F3 : 78.572,0381kg/jam
Wo2: 0,53 Wo3 : 0,53
Ws2: 0,47 Ws3 : 0,47
C 101
Tujuan : Mengkristalkan stearin dengan proses pendinginan
Pada tangki kristalisasi tidak terjadi reaksi dan hanya ada 1 alur masuk
(F2) dan 1 alur keluar (F3). maka massa yang masuk sama dengan massa yang
keluar.
Universitas Sumatera Utara
-
F2 = F3 = 78.572,0381 kg/jam
F2o = F2 x Wo F2s = F2 x W2s
= 78.572,0381 x 0,53 = 78.572,0381 x 0,47
= 41.643,18019 kg/jam = 36.928,85791 kg/jam
Tabel LA-3 Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Tangki Kristalisasi
Masuk (kg/jam) Keluar (Kg/jam) Komponen
Alur 2 Alur 3
Olein 41.643,18019 41.643,18019
Stearin 36.928,85791 36.928,85791
Total 78.572,0381 78.572,0381
LA-3 Perhitungan Neraca Massa Pada Heat Exchanger
F1 : 1 2 F2 : 78.572,0381 kg/jam
Wo1: 0,53 Wo2 : 0,53
Ws2: 0,47 Ws2 : 0,47
HE 101
Tujuan : Memanaskan RBDPO hingga 76 oC menuju tangki kristalisasi
Pada heat exchanger tidak terjadi reaksi dan hanya ada 1 alur masuk (F1)
dan 1 alur keluar (F2). maka massa yang masuk sama dengan massa yang keluar.
F1 = F2 = 78.572,0381 kg/jam
F1o = F1 x W1o F1s = F1 x W1s
= 78.572,0381 x 0,53 = 78.572,0381 x 0,47
= 41.643,18019 kg/jam = 36.928,85791 kg/jam
Tabel LA-4 Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Heat Exchanger
Masuk (kg/jam) Keluar (Kg/jam) Komponen
Alur 1 Alur 2
Olein 41.643,18019 41.643,18019
Stearin 36.928,85791 36.928,85791
Total 78.572,0381 78.572,0381
Universitas Sumatera Utara
-
LA-5
LA-4 Perhitungan Neraca Massa Pada Bak penampung Yang dilengkapi HE
F5 : 36.906,0381 kg/jam 6 F6 :
Wo5: 0,005 5 Wo6 : 0,005
Ws5: 0,995 Ws6 : 0,995
BP 101
Tujuan : Menampung dan memanaskan stearin menuju tangki timbun
Pada bak penampung yang dilengkapi dengan heat exchanger tidak terjadi
reaksi dan hanya ada 1 alur masuk (F5) dan 1 alur keluar (F6). maka massa yang
masuk sama dengan massa yang keluar.
F5 = F6 = 36.906,0381 kg/jam
F6o = F6 x W6o F6s = F6 x W6s
= 36.906,0381 x 0,005 = 36.906,0381 x 0,995
= 184,5301905 kg/jam = 36.721,50791 kg/jam
Tabel LA-5 Hasil Perhitungan Neraca Massa Pada Bak penampung
Masuk (kg/jam) Keluar (Kg/jam) Komponen
Alur 5 Alur 6
Olein 184,5301905 184,5301905
Stearin 36.721,50791 36.721,50791
Total 36.906,0381 36.906,0381
Universitas Sumatera Utara
-
LAMPIRAN B
PERHITUNGAN NERACA PANAS
Neraca Panas
Basis perhitungan : 1 Jam operasi
Satuan panas : Kilo Kalori
Suhu referensi : 25 0C
Perhitungan Cp (kal/mol oC) menggunakan nilai setiap gugusnya.
Tabel LB-1 Harga Cp setiap gugusan
Gugus Harga
- CH3 8,8
- CH2 - 6,2
- CH = 5,3
- COOH 19,1
C = 2,9
C 2,9
Sumber : Lyman, 1980
Nilai kapasitas panas (Cp) untuk masing-masing komponen:
1. Cp Olein ( C18H34O2 ) = CH3 (CH2)7CH ( CH2 )7COOH
= 1 (-CH3-)+ 2(-CH=)+14(-CH2-)+1(-COOH)
= 1 (8,8) + 2( 5,3 ) +14 (6,2) + 1 (19,1)
= 125.3 kal /mol oC
2. Cp Stearin ( C18H36O2 ) = CH3 (CH2)16COOH
= 1 (-CH3-)+ 16(-CH2-)+1(-COOH)
= 1 (8,8) + 16 (6,2) + 1 (19,1)
= 127,1 kal /mol oC
Universitas Sumatera Utara
-
Berat Molekul :
1. BM Olein : 282 gr/mol
2. BM Stearin : 284 gr/mol
LB-1 Perhitungan Neraca Panas Pada Tangki RBDPO
Steam
P = 2 atm
T = 180 oC
P = 1,5 atm P = 1,5 atm
T = 30 oC T = 60 oC
RBDPO 1 2 RBDPO T 101
P = 2 atm
T = 100 oC
Kondensat
Panas Masuk
Q = n . Cp . t Jumlah panas masuk (Q masuk) pada 30 oC adalah:
Tabel LB-2 Neraca Panas Masuk Pada Tangki RBDPO
Kompo
nen BM
m
(kg/jam)
n = m/BM
(kmol/
jam)
Cp
(kkal/
kgoC)
T (oC)
Qm
(kkal/jam)
Olein
Stearin
282
284
41.643,18019
36.928,85791
147,6708517
130,0311898
125,3
127.1
5
5
92.515,78859
82.634,82112
Total 78.572,0381 175.150,6097
Universitas Sumatera Utara
-
Panas Keluar
Jumlah panas yang keluar (Qkeluar) pada 60oC adalah:
Tabel LB-3 Neraca Panas Keluar Pada Tangki RBDPO
Komponen M (kg/jam) n = m/BM
(kmol/jam)
Cp
(kkal/kgoC)
T (oC)
Qk
(kkal/jam)
Olein
Stearin
41.643,18019
36.928,85791
147,6708517
130,0311898
125,3
127.1
35
35
647.610,5201
578.443,7478
Total 78.572,0381 1.226.054.268
Panas yang dilepas steam (Qs):
Qs = Qk Qm = 1.226.054.268 kkal/jam 175.150,6097 kkal/jam
= 1.050.903,658 kkal/jam
Panas yang dibutuhkan fluida = 1.050.903,658 kkal/jam
= 1.050.903,658 kkal/jam x 4,184 kJ/kkal
= 4.396.980,906 kJ/jam
Dari Tabel steam Smith, 1950 diperoleh:
Pada tekanan 2 atm diperoleh temperatur saturated steam = 100 oC
HV (180oC, 2 atm) = 2828,6 kJ/kg
Hl (100oC, saturated steam) = 419 kJ/kg
Q = Hv - Hl
= 2828,6 kJ/kg 419 kJ/kg
= 2409,6 kJ/kg
Masa steam yang diperlukan:
kg/jam776272,824.1kJ/kg6,4092
kJ/jam 9064.396.980,QQsm
Universitas Sumatera Utara
-
LB-2 Perhitungan Neraca Panas Pada Heat Exchanger
Steam
P = 2 atm
T = 180 oC
P = 1,5 atm P = 1,5 atm
T = 60 oC T = 76 oC
RBDPO 2 3 RBDPO HE 101
P = 2 atm
T = 110 oC
Kondensat
Panas Masuk
Q = n . Cp . t Jumlah panas masuk (Q masuk) pada 60 oC adalah:
Tabel LB-4 Neraca Panas Masuk Pada Heat Exchanger
Kompo
nen BM
m
(kg/jam)
n = m/BM
(kmol/
jam)
Cp (kkal/
kgoC)
T (oC)
Qm
(kkal/jam)
Olein
Stearin
282
284
41.643,18019
36.928,85791
147,6708517
130,0311898
125,3
127.1
35
35
647.610,5201
578.443,7478
Total 78.572,0381 1.226.054,268
Universitas Sumatera Utara
-
Panas Keluar
Jumlah panas yang keluar (Qkeluar) pada 76oC adalah:
Tabel LB-5 Neraca Panas Keluar Pada Heat Exchanger
Komponen M (kg/jam) n = m/BM
(kmol/jam)
Cp
(kkal/kgoC)
T (oC)
Qk
(kkal/jam)
Olein
Stearin
41.643,18019
36.928,85791
147,6708517
130,0311898
125,3
127.1
51
51
943.661,0436
842.875,1754
Total 78.572,0381 1.786.536,219
Panas yang dilepas steam (Qs):
Qs = Qk Qm = 1.786.536,219 kkal/jam 1.226.054,268 kkal/jam
= 560.481,951 kkal/jam
Panas yang dibutuhkan fluida = 560.481,951 kkal/jam
= 560.481,951 kkal/jam x 4,184 kJ/kkal
= 2.345.056,483 kJ/jam
Dari Tabel steam Smith, 1950 diperoleh:
Pada tekanan 2 atm diperoleh temperatur saturated steam = 110 oC
HV (180oC, 2 atm) = 2828,6 kJ/kg
Hl (110oC, saturated steam) = 462 kJ/kg
Q = Hv - Hl
= 2828,6 kJ/kg 462 kJ/kg
= 2366,6 kJ/kg
Masa steam yang diperlukan:
kg/jam8968491,909kJ/kg2366,6
kJ/jam483,056.345.2QQsm
Universitas Sumatera Utara
-
LB-3 Perhitungan Neraca Panas Pada Tangki Kristalisasi
Air dari WCT Air dari Chiller
P = 2 atm P = 2 atm
T = 24 oC T = 10 oC
P = 1,5 atm P = 1,5 atm
T = 76 oC 3 4 T = 24 oC
RBDPO RBDPO
C 101
P = 2 atm P = 2 atm
T = 38 oC T = 22 oC
Air ke WCT Air ke Chiller
Panas Masuk
Panas masuk pada tangki kristalisasi = Panas keluar dari Heat Exchanger
= 1.786.536,219 kkal/ jam
Panas Keluar
Proses pendinginan pada tangki kristaslisasi terbagi menjadi 2 tahap.
Tahap 1 didinginkan sampai suhu 40 oC menggunakan media air pendingin dari
Water cooling Tower, sedangkan tahap ke 2 didinginkan sampai 24 oC
menggunakan media air pendingin dari Chiller.
Tabel LB-6 Neraca Panas Tahap I Pada Tangki Kristaslisasi
Komponen M (kg/jam) n = m/BM
(kmol/jam)
Cp
(kkal/kgoC)
T (oC)
Qk
(kkal/jam)
Olein
Stearin
41.643,18019
36.928,85791
147,6708517
130,0311898
125,3
127.1
15
15
277.547,3658
247.904,4634
Total 78.572,0381 525.451,8292
Universitas Sumatera Utara
-
Panas yang diserap air pendingin dari Water Cooling Tower adalah:
Q = 525.451,8292 kkal/ jam - 1.786.536,219 kkal/ jam
= - 1.261.084,39 kkal /jam.
Cp Air (H2O) = 1 kkal/kg oC (Geankoplis, 1997)
Maka jumlah air dingin adalah:
= TCp
Q. jam
kgCxCkgkkaljamkkal
oo 45643,077.9014/1/ 391.261.084,
Tabel LB-7 Neraca Panas Tahap II Pada Tangki Kristaslisasi
Komponen M (kg/jam) n = m/BM
(kmol/jam)
Cp
(kkal/kgoC)
T (oC)
Qk
(kkal/jam)
Olein
Stearin
41.643,18019
36.928,85791
147,6708517
130,0311898
125,3
127.1
-1
-1
-18.503,15772
-16.526,96422
Total 78.572,0381 -35.030,12194
Didalam stearin masih mengandung 0.5 % olein, maka hanya 99.5 % dari
stearin yang mengkristal (memadat)
HKristalisasi Stearin = -22,6 kkal/kg (Timms, 1985) = -22,6 kkal/kg x 36.928,85791 x 0.995 kg/jam
= - 830.419,2278 kkal/jam
Panas yang diserap air pendingin dari Chiller adalah:
Q = -35.030,12194 kkal/ jam 525.451,8292kkal/ jam + Hkristalisasi = - 560.481,9511 kkal /jam. + (- 830.419,2278 kkal/jam)
= - 1.390.901,179 kkal /jam
Cp Air (H2O) = 1 kkal/kg oC (Geankoplis, 1997)
Maka jumlah air dingin dari Chiller adalah:
= TCp
Q.
jamkg4316,908.151
C12xCkkal/kg1kkal/jam179,901.390.1
oo
Universitas Sumatera Utara
-
LB-4 Perhitungan Neraca Panas Pada Filter Press
P = 1,5 atm P = 1,5 atm
T = 24 oC T = 24 oC
RBDPO 3 4 Olein
FP 101
5 P = 1 atm
Stearin T = 24 oC
Panas bahan masuk (Qmasuk) ke Filter Press sama dengan panas yang
keluar (Qkeluar) dari Filter Press T = 24 0C, maka:
Panas yang ditambahkan adalah: Qs = Qk Qm = 0 kkal /jam
LB-5 Perhitungan Neraca Panas Pada Bak Penampung Dengan Koil
Pemanas
Steam
P = 2 atm
T = 180 oC
P = 1,5 atm P = 1,5 atm
T = 24 oC T = 70 oC
Stearin 5 6 Stearin
BP101
P = 2 atm
T = 100 oC
Kondensat
Tabel LB-8 Neraca Panas Masuk Pada Bak Penampung
Komponen M (kg/jam) n = m/BM
(kmol/jam)
Cp
(kkal/kgoC)
T (oC)
Qm
(kkal/jam)
Olein
Stearin
184,5301905
36.721,50791
0,654362377
129,3010842
125,3
127.1
-1
-1
-81,99160584
-16.434,1678
Total 36.906,0381 -16.516,15941
Universitas Sumatera Utara
-
LB-9
Tabel LB.9 Neraca Panas Keluar Pada Bak Penampung
Komponen M (kg/jam) n = m/BM
(kmol/jam)
Cp
(kkal/kgoC)
T (oC)
Qk
(kkal/jam)
Olein
Stearin
184,5301905
36.721,50791
0,654362377
129,3010842
125,3
127.1
45
45
3.689,622263
739.537,5511
Total 36.906,0381 743.227,1733
Panas yang dilepas steam (Qs):
Qs = Qk Qm = 743.227,1733 kkal/jam (-16.516,15941) kkal/jam
= 759.743,3327 kkal/jam
Panas yang dibuang oleh fluida = 759.743,3327 kkal/jam
= 759.743,3327 kkal/jam x 4,184 kJ/kkal
= 3.178.766,104 kJ/jam
Dari Tabel steam Smith, 1950 diperoleh:
HV (180oC, 2 atm) = 2828,6 kJ/kg
Hl (100oC, Saturated Steam) = 419 kJ/kg
Q = Hv - Hl
= 2828,6 kJ/kg 419 kJ/kg
= 2409,6 kJ/kg
Masa steam yang diperlukan:
kg/jam2090,319.1kJ/kg2409,6
kJ/jam 1043.178.766,QQsm
Universitas Sumatera Utara
-
LAMPIRAN C
PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
LC-1 Tangki Bahan Baku RBDPO (T101)
Fungsi : Penyimpanan RBDPO untuk kebutuhan selama 1 hari
Kondisi : T = 60 oC, P = 1 atm
Jenis : Silinder tegak, alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283 grade C
Jumlah : 3 unit
Tabel LC-1 Komposisi Bahan Dalam Tangki Bahan Baku
Komponen Massa (kg/jam) Densitas (kg/m3) Volume (m3)
Olein
Stearin
41.643,18019
36.928,85791
890,5
847
46,76381829
43,59959516
Total 78.572,0381 90,36341345
Densitas campuran = kg9869,511620590,3634134178.572,038
campuranvolumecampuranmassa /m3
Perhitungan :
a. Volume
Kebutuhan bahan = 78.572,0381 kg/jam Kebutuhan bahan 1 hari = 78.572,0381 kg/jam x 24 jam/hari = 1.885.728,914 kg/hari
Volume bahan untuk 1 hari = hari
m2.168,816kg/m869,4736
kg/hari 9141.885.728, 33
Faktor keamanan tangki 20 %, maka: Volume tangki (V) = (100 % + 20 % ) x Volume Bahan = 1,2 x 2.168, 816 m3/hari = 2.602,580 m3/hari
Universitas Sumatera Utara
-
b. Diameter (D) dan Tinggi Tangki (H)
Volume shell tangki (VS) Vs = HD
41 2 ; asumsi, D : H = 3 : 4
Maka H = D34
Vs = 32 D3D
34.D
41
Volume tutup tangki (Vh) Vh = 3
24Di (Walas, 1988)
Volume tangki (V) V = Vs + 2Vh = 3333 D
242D
248D
242D
3
= 33 D125D
2410
2.602,58011 m3 = 3D125
D = 12,576 m
H = 16,768 m
Universitas Sumatera Utara
-
c. Diameter dan Tinggi Tutup
Diameter tutup tangki = diameter tangki = 12,576 m
Tinggi tutup (Hh) = D/4 (walas, 1988)
= 4
m576,21= 3,144 m
d. Tebal Shell Tangki (Brownell dan Young, 1979)
Volume tutup tangki (Vh) = 33 m576,2124D
24 = 260,223
Volume cairan dalam shell (Vc Shell)
= V - Vh = (2.602,579 260,223) m3 = 2.342,355 m3
Tinggi cairan (Hc) =
4D
V2
c Shell
= 4
m576,21m355,342.22
3
= 18,866 m
L = 2 (Hh) + H
= 2 (3,14)+16,768
= 23,056
Tekanan hidrostatik :
P = x g x L (Brownell dan Young, 1979) = 869,4736 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 23,056 m = 196.465,107 Pa
Faktor kelonggaran = 5%
Maka : Pdesign = (1,05) x 196.465,107 Pa
= 206.288,362 = 206,288362 kPa
Joint Efficiency (E) = 0,8
Allowable Stress (S): = 12650 Psia = 87218,714 kPa
Tebal Shell Tangki :
T = C1,2P2SE
PD (Brownell dan Young, 1979)
= inc125,0kPa288362,206x1,20,8x87218,714x2 minc39,37xm576,21xkPa288362,206 = 0,85 in
Universitas Sumatera Utara
-
Tebal shell standar yang dipilih = 7/8 in
e. Ukuran Tutup Tangki
Tutup tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell, maka:
Tebal tutup tangki = 7/8 in
Dari Tabel 5.4 Brownell dan Young (1979), diperoleh nilai :
Sf = Flange lurus = 4 in = 0,10 m
icr = Radius sudut bagian dalam = 2 5/8 in = 0,06
Dimensi keseluruhan : OA = t + b + sf (Brownell dan Young, 1979)
Dimana OA = Hh = Tinggi keseluruhan tutup tangki
b = Pinggan bagian dalam
a = Radius dalam
r = radius pinggan
Sehingga pinggan dalam,
b = 3,144 0,06 0,10 = 2,984 m
Maka diperoleh radius pinggan dalam sebesar:
r = b + AC
Dimana : AC = 22 ABBC AB = a icr
BC = r icr
a = D/2 = 12,576 / 2 = 6,288 m
maka r = 22 ABBCb
Universitas Sumatera Utara
-
(r b)2 = (r icr)2 (a icr)2
r2 2br + b2 = (r2 2r(icr) + icr2) (a2 2a(icr) + icr2)
2br = b2 + 2r(icr) + a2 2a(icr)
2 (2,984) r = 2,9842 + 2r (0,06) + 6,2882 2(6,288)(0,06)
r = 8,15 m
f. Jaket tangki (kern, 1965)
L = Da = 12,576 = 41,25 ft
= 869,4736 kg/m3 = 54,2814 lbm/ft3 k = 0,0925Btu/(hr)(ft2)(oF/ft) Tabel 4, kern. hal 800.
c = 125,84 Btu/lbmoF
= 18,2 CP x 2,4191 lbm/ft.hr
Rei = 21,098.202,44
2814,5425,41 22 xxL
Untuk Rei = 2.098,21dari Fig 20-2 kerndidapatkan j = 65
J = 65 = 14,0
31
wx
kcxx
khixDi
Untuk mempermudah perhitungan w dianggap = 1
Di = 41,25 ft
hi = 14,0
31
wx
kc
Dikjx
= 10925,0
02,4484,12525,41
0925,0653
1
xxxx
= 37,71 Btu/(hr)(ft2)(oF)
hoi = 1.050.903,685 kkal/hr x hrBtukkal
Btu /51,606.167.425216,0
1
uc = 51,606.167.431,3751,606.167.431,37
x
hiohihixhio
= 37,30 Btu/(hr)(ft2)(oF)
Rd = 0,005, hd = 200005,011
Rd
Universitas Sumatera Utara
-
UD = 20031,3720031,37
x
hducucxhd
= 31,46
A = 225,41414,30925,025,4114,3 xxx
= 1347,70 ft2
LC-2 Heat Exchanger (HE101)
Fungsi : Menaikkan suhu RBDPO dari 60 0C menjadi 760C
Jenis : 1-2 Shell and tube
Jumlah : 1 unit
Fluida panas
Dari perhitungan neraca panas pada lampiran B diperoleh:
Laju alir steam masuk = 990,8968491 kg/jam = 2.184,565 lb/jam
Panas yang dilepas steam = 2.345.056,483 kkal/jam = 2.222.675,945 Btu/jam
Tawal = 180 oC = 356 oF
Takhir = 110 oC = 230 oF
Fluida dingin
Laju alir olein = 78.572,0381 kg/jam = 91.807,976 lb/jam
Tawal = 60 oC = 140 oF
Takhir = 76 oC = 168.8 oF
Tabel LC-2 Data Temperatur Pada HE
Temperatur Fluida Panas Fluida Dingin Selisih
Tinggi T1 = 356 0F t2 = 168.8 0F T = 187,2 0F Rendah T2 = 230 0F t1 = 140 0F T = 90 0F Selisih 126 0F 28,8 0F 97,2 0F
Universitas Sumatera Utara
-
F132,87
90187,2log2,3
97,2
tTLog2,3tT
LMTD o
133,0
373,4
11
12
12
21
tTtt
S
ttTT
R
Dari Gambar 18 Kern (1950), diperoleh nilai FT = 1 maka:
TLMTD = FT x LMTD = 1 x 132,869 = 132,869 0F Rd 0,003 P 10 Psi
F2932
2303562
TTT 021c
F154,42
8,6814012
ttt 021c
1. Dari Tabel 8 Kern (1950) untuk medium organik UD = 50-100, diambil UD = 100
Btu/jam.ft2 . oF
2o02D ft283,671F2,86931F.Btu/jam.ft100Btu/jam945,675.222.2
tUQA
2. Digunakan 1 in OD tubes 1 in, Dari Tabel 10 kern (1950), diperoleh:
1 in OD, l = 20 ft; dengan luas permukaan luar a = 0,2618 ft2/ft
Jumlah tubes,
buah948,13ftft0,2618ft20ft283,671
axlAtN 2
2
Dari Tabel 9 Kern (1950), dengan square pitch 1-P diperoleh jumlah tube
terdekat adalah Nt = 32 pada shell =10. in
3. Koreksi UD
A = L x Nt x a
= 20 x 32 x 0,2618 = 167,552 ft2
Universitas Sumatera Utara
-
Fftjam.Btu99,839
869,132167,552xjam
Btu9452.222.675,
txAQU
2
D
Tube : Fluida Panas (Steam)
4. Flow area (at), dari Tabel 10 Kern (1950), diperoleh untuk 1 in OD tube square
pitch, at = 0,355 ft2
2ft078,01x144
23x0,355nx144
Ntxat'at
5. Laju alir masa, Gt
2jam.ftlbm243,007.82
0,0782.184,565
atWtGt
6. Bilangan Reynold
Pada 8 BWG diperoleh Dt = ft0,055812
0,67 (Tabel 10 Kern, 1950) Pada Tc = 293o F, diperoleh = 0,014 cp (Fig. 15 Kern, 1950)
= 0,0338 lbm/ft. jam
809,236.460,0338
243,007.28x0,0558
GtxDtRet
Shell : Fluida Dingin (Olein) :
7. Flow area, untuk 1 in OD tube 1 1/4 in square pitch 1-P, jumlah tube 32 buah
dengan panjang tube = 20 ft, diperoleh:
(Kern, 1950) TubeShell sa
2
22
2t
2
ft0,370
1412301
41
1441
D41ND
41
1441
8. Laju alir masa (Gs)
2s
s ftjamlbm664,129.248
0.37091.807,976
aWG
Universitas Sumatera Utara
-
9. Bilangan Reynold (Re)
Pada tc = 154,4 oF, diperoleh = 7 cp (Fig. 14 Kern, 1950)
= 16,9337 lbm/ft. jam
101x23
0,3704
IDODNa4
Det
s = 0,147 ft
992,153.216,9337
664,129.248x0,147
Gs.DeRes
10. Pada Re = 2.153,992 dengan L/D = 20/0,216 = 92,59, dari Fig 24, Kern
(1950) diperoleh JH = 9
11. cp = 126,1460 Btu/lbm. oF
K = 0,0925 Btu/jam ft2 (oF/ft) (Tabel 5 Kern, 1950 )
3
13
1
0
31
0
0925,09337,16146,126
147,00925,09
Kcp
DtKJH
h
Kcp
DtKJHh
xs
s
= 161,272
hio = 1500 Btu/jam ft2 .oF (Kern, 1950)
s = 1 tw = tc +
hohiohio (Tc - tc)
= 154,4 + 272,1611500
1500 (293 - 154,4)
= 279,545 oF
Pada tw = 279,545 oF diperoleh w = 1,4 cp (Fig. 15 Kern, 1950) = 3,386 lbm/ft. jam
s = 13,3863,386
0,140,14
w
ho = ssho = 161,272 x 1 = 161,272
12 Koefesien Uc
Universitas Sumatera Utara
-
Fjam.ftBtu616,145
272,1611500272,161x1500
hohiohoxhio
cU 02
13. Faktor Pengotor Rd
0,004699,839x616,451
,83999616,451UxUUU
RdDC
DC
Syarat Rd 0,003 Maka design Heat Exchanger memenuhi
Penurunan Tekanan
Tube
Pada 293 oF dan P = 2 atm, diperoleh Volume spesifik (V) = 11,41 ft3/lbm
S = 5,6241,11
1
= 0,0014
14. Pada Ret = 46.236,809 ; maka
f = 0,00017 (Fig. 26 Kern, 1950 )
Gt = 28.007,243 lb/jam.ft2
Psi 32,00,0014x0,0558x10x5,22
1x2028.007,2430,0001721
txsxDtx10x5,22nLGf
21P
10
2
10
2
xt
Shell
15. De 12ID.12OD.N.asx4
121014,312114,3x23370,0x4
xx
174,0143,0381,8
1,48
537,919.216,9337
664,129.248x174,0
Gs.DeRes
Universitas Sumatera Utara
-
Dari Fig.26 Kern (1950), pada Res = 2.919,537 diperoleh f = 0,00038 ft2/in2
Psia 048,01x08,1x174,0x10x5,22
1x204248.129,660,00038
txsxDex10x5,22nLGfP
10
2
10
2
x
t
P 10 Psia , maka desain Heat Exchanger diterima
LC-3 Pompa Bahan Baku (P101)
Fungsi : Memompakan bahan baku dari tangki RBDPO ke
Heat Exchanger
Jenis : Sentrifugal Pump
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Data :
Temperatur = 600C
Laju alir massa (F) = 78.572,0381 kg/jam
= 173222,597 lbm/jam
Densitas = 869,4736 kg/m3 = 54,2814 lbm/ft3
Viskositas = 18,2 cp= 0,0122 lbm/ft.det
Perhitungan :
Laju alir volumetrik:
Q = F =
3lbm/ft54,2814lbm/jam597,222.731
= 3.191,196 ft3/jam x detik3600
jam1
= 0,886 ft3/det x 7,481 gal/ ft3 x 60 det/menit
= 397,835 gpm
Diameter optimum :
Universitas Sumatera Utara
-
Dopt = 3,9 (Q)0,45 . ()0,13 (Peters dkk, 2004) = 3,9 (0,886)0,45 . (54,2814) 0,13
= 6,22 in
Dari Appendix C-6a Foust (1980), dipilih pipa :
Ukuran pipa nominal = 6 in
Schedule = 40
Diameter dalam (ID) = 6,065 in = 0,505 ft = 0,154 m
Luas penampang dalam (A) = 0,2006 ft2
Kecepatan linier, V = AQ =
2
3
ft0,2006/detft886,0
= 4,416 ft/det
Bilangan Reynold, NRe = DV
= lbm/ft.det0,0122
ft/det416,4x0,505ftxlbm/ft54,2814 3
= 9.923,968
Untuk commercial steel dengan diameter 6 in dari Appendix C-1 Foust
(1980), diperoleh : D = 0,0003
Pada NRe = 9.923,968 dan D = 0,0003 dari Appendix C-3 Foust (1980),
diperoleh f = 0,033
Dari Appendix C-2a Foust (1980), diperoleh instalasi pipa sebagai berikut:
Pipa lurus = 8 m 2 buah gate valve fully opened (L/D = 13)
L2 = 2 x 13 x 0,154 = 4,004 m
3 buah elbow 90 0 (L/D = 30) L3 = 3 x 30 x 0,154 = 13,86 m
1 buah sharp edge entrance (K= 0,5 ; L/D = 33) L4 = 1 33 0,154 = 5,082 m
1 buah sharp edge exit (K= 1,0 ; L/D = 65)
Universitas Sumatera Utara
-
L5 = 1 65 0,154 = 10,01 m
L = 40,956 m = 134,368 ft
Faktor gesekan (F)
F = D2gLfV
c
2
=
ft505,0x.detlbm.ft/lbf32,174x2ft)(134,368ft/det416,40,033 2
= 2,660 ft.lbf/lbm
Dari persamaan neraca energi :
FP
2gV
ggZW
c
2
cf
Tinggi pemompaan (Z) = 20 ft
Wf = 20ft
2
2
.detft.lbm/lbf32,174ft/det32,174
+ 0 + 0 + 2,660 ft.lbf/lbm
= 22,660 ft.lbf/lbm
Efisiensi pompa = 80 % (Petters dkk, 2004)
Daya pompa = QWf
=
0,8ft.lbf/lbm660,22/detft886,0lbm/ft54,2814 33
= 1.362,243 ft.lbf/det x
ft.lbf/det550
HP1
= 2,4 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 2,5 HP
LC-4 Tangki Kristalisasi (C101)
Fungsi : Mengkristalkan RBDPO melalui pendinginan
Kondisi : T = 60 oC, P = 1 atm
Jenis : Silinder tegak, alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283 grade C
Jumlah : 2 unit
Perhitungan :
Data bahan Analog dengan LC-1, maka diperoleh:
a. Volume
Universitas Sumatera Utara
-
Kebutuhan bahan = 78.572,0381 kg/jam Densitas campuran = 869, 4736 kg/m3 Kebutuhan bahan 8 jam = 78.572,0381 kg/m3 x 8 jam/operasi = 628.576,304 kg/operasi
Volume bahan untuk 8 jam = operasi
m938,227kg/m869,4736kg/operasi 4628,576,30 3
3
Faktor keamanan tangki 20 %, maka: Volume tangki = (100 % + 20 % ) x Volume Bahan = 1,2 x 722,938 m3/operasi = 867,526 m3/operasi
b. Diameter dan Tinggi Tangki
Perhitungan Analog dengan LC-1, maka diperoleh:
867,526 m3 = 3D125
D = 8,720 m
H = 11,626 m
c. Diameter dan Tinggi Tutup
Diameter tutup tangki = diameter tangki = 8,720 m
Tinggi tutup = 4
m720,84D = 2,18 m (Walas, 1988)
d. Tebal Shell Tangki
Tinggi total cairan dalam tangki (L) :
Volume tutup tangki (Vh) = 33 m720,824D
24 = 173,499
Volume cairan dalam shell (Vc Shell)
= V - Vh = (867,526 173,499)m3 = 694,026 m3
Tinggi cairan (Hc) =
4Di
V2
c Shell
= 4
m720,8m026,946
2
3
= 11,627 m
Universitas Sumatera Utara
-
L = 2 (Hh)+H = 2 (2,18) +11,629 = 15,986 m
79)
m/det2 x 15,986 m = 139.353,381 Pa
aka : desig0 kPa
le Stress (S): = 12650 psia = 87.218,714 kPa
Shell Tangki :
T =
Tekanan hidrostatik :
P = x g x L (Brownell dan Young, 19 = 869,4736 kg/m3 x 9,8
Faktor kelonggaran = 5%
M P n = (1,05) x 139.353,381 Pa
= 146.321,050 Pa = 146,32105
Joint Efficiency (E) = 0,8
Allowab
Tebal
C1,2P2SE
PD (Brownell dan Young, 1979)
= inc125,0kPa 321050,461x1,20,8x18,714 minc39,37xm720,8xkPa 146,321050
an yang sama dengan shell, maka:
diperoleh nilai :
eselu ownell dan Young, 1979)
imana han tutup tangki
dalam
inggan
aka d ius pinggan dalam sebesar:
imana :
87.2x2
= 0,48 in
Tebal shell standar yang dipilih = 7/16 in
Tutup tangki terbuat dari bah
Tebal tutup tangki = 7/16 in
Dari Tabel 5.4 Brownell and young (1979),
Sf = Flange lurus = 3 in = 0,08m
Icr = Radius sudut bagian dalam = 1 5/16 in = 0,03 m
Dimensi k ruhan : OA = t + b + sf (Br
D OA = Hh = Tinggi keseluru
b = Pinggan bagian
a = Radius dalam
r = radius p
Sehingga pinggan dalam,
b = 2,18 0,03 0,08 = 2,07 m
M iperoleh rad
r = b + AC
22 ABBC D AC =
Universitas Sumatera Utara
-
AB = a icr
BC = r icr
a = = D/2 8,720/2 = 4,36 m
aka 22 ABBCb m r = (r b)2 = (r icr)2 (a icr)2
r2 2br + b2 = (r2 2r(icr) + icr2) (a2 2a(icr) + icr2)
(2,07 r (0,03) + 4,362 2(4,36)(0,03)
m
e.
-blade open turbine
x 8,720 m = 2,906 m
12 maka J = 1/12 Dt = 1/12 x 8,720 m = 0,726 m
ki
n
ada turbin
= 9,5 cp = 0.0095 kg/m.s
Reynold :
NRe =
2br = b2 + 2r(icr) + a2 2a(icr)
2 ) = 2,072 + 2r
r = 5,64
Daya Pengadukan
Jenis pengaduk : Flat six
Jumlah daun : 6 buah
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar (Mc Cabe dkk, 1994) diperoleh:
Da/Dt = 1/3 maka Da = 1/3 Dt = 1/3
E/Da = 1 maka E = Da = 2,906 m
L/Da = maka L = Da = x 2,906 m = 0,726 m
W/Da = 1/8 maka W = 1/8 Da = 1/8 x 2,906 m = 0,363 m
J/Dt = 1/
Dimana :
Dt = diameter tangki
Da = diameter impeller
E = tinggi turbin dari dasar tang
L = panjang blade pada turbi
W = lebar blade p
J = lebar baffle
Kecepatan pengadukan = 0,3 putaran/detik
Viskositas campuran
Bilangan
DaxNx 2
Universitas Sumatera Utara
-
=
m.skg0,0095
2,906mx0,3xkg/m869,4736 23
= 231.870,377
Maka perhitungan daya pengaduk menggunakan rumus :
P = Np x n3 x x Da5 Untuk Nre = 231.870,377 dari Fig. 3.4.4 Geankoplis (1997), diperoleh
Np = 3 maka :
P = 3 x (0,3 3 ) x 869,4736 x (2,906 5 )
= 14.595,516 Watt x Watt745
HP1 = 19,59 HP
Efisiensi motor penggerak = 80 % (Peters dkk, 2004)
Daya motor penggerak = 8,059,19 = 24,48 HP
Maka dipilih motor dengan daya = 2441 HP
f. Jaket Pendingin: (Brownell dan Young, 1979)
Ditetapkan jarak jaket (j) = 1 in = 0,0254 m
Diameter dalam jaket (D1) = D + (2 x Tebal bejana)
= 8,720 + (2 x 0,0111)
= 8,742 m
Diameter luar jaket (D2) = 2 j + D1
= ( 2 x 0,0254) + 8,720
= 8,770 m
Luas yang dilalui air pendingin (A) = 21224 DD = /4 (8,770 2 8,742 2 ) = 0,562 m2
LC-5 Pompa Heat Exchanger (P102)
Fungsi : Memompakan bahan baku dari Heat Exchanger
menuju tangki Kristalisasi
Jenis : Sentrifugal Pump
Universitas Sumatera Utara
-
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 1 unit
Data :
Kondisi operasi : - Temperatur : 76 0C
- Tekanan : 1 atm
Laju alir massa (F) = 94.285,7143 kg/jam
= 173.222,597 lbm/jam
Densitas = 869,4736 kg/m3 = 54,2814 lbm/ft3
Viskositas = 9,5 cp = 6,4 x 10-4 lbm/ft.det
Perhitungan :
Laju alir volumetrik :
Q = F =
3lbm/ft54,2814lbm/jam597,222.731
= 3.191,196 ft3/jam x detik3600
jam1
= 0,886 ft3/det x 7,481 gal/ ft3 x 60 det/menit
= 397,888 gpm
Diameter optimum :
Dopt = 3,9 (Q)0,45 . ()0,13 (Peters dkk, 2004) = 3,9 (0,886)0,45 . (54,2814) 0,13
= 6,219 in
Dari Appendix C-6a Foust (1980), dipilih pipa :
Ukuran pipa nominal = 6in
Schedule = 40
Diameter dalam (ID) = 6,065 in = 0,505 ft = 0,154 m
Luas penampang dalam (A) = 0,2006 ft2
Kecepatan linier, V = AQ =
2
3
ft2006,0/detft886,0
= 4,416 ft/det
Bilangan Reynold, NRe = DV
Universitas Sumatera Utara
-
= lbm/ft.det10.6,4
ft/det416,4xft505,0xlbm/ft54,28144
3
= 189.143,538
Untuk commercial steel dengan diameter 6 in dari Appendix C-1 Foust
(1980), diperoleh : D = 0,0003
Pada NRe = 189.143,538dan D = 0,0003 dari Appendix C-3 Foust (1980)
diperoleh f = 0,018
Dari Appendix C-2a Foust (1980), diperoleh instalasi pipa sebagai berikut:
Pipa lurus = 8 m 2 buah gate valve fully opened (L/D = 13)
L2 = 2 x 13 x 0,154 = 4,004 m
3 buah elbow 90 0 (L/D = 30) L3 = 3 x 30 x 0,154 = 13,86 m
1 buah sharp edge entrance (K= 0,5 ; L/D = 33) L4 = 1 33 0,154 = 5,082 m
1 buah sharp edge exit (K= 1,0 ; L/D = 65) L5 = 1 65 0,154 = 10,01 m
L = 40,956 m = 134,368 ft
Faktor gesekan (F)
F = D2gLfV
c
2
=
0,505ftx.detlbm.ft/lbf32,174x2ft)(134,368ft/det416,40,018 2
= 1,451 ft.lbf/lbm
Dari persamaan neraca energi :
FPgV
ggZW
ccf 2
2
Tinggi pemompaan (Z) = 40 ft
Universitas Sumatera Utara
-
Wf = 40 ft
2
2
.detft.lbm/lbf32,174ft/det32,174
+ 0 + 0 + 1,451 ft.lbf/lbm
= 41,451ft.lbf/lbm
Efisiensi pompa = 80 % (Petters dkk, 2004)
Daya pompa = QWf
=
0,8ft.lbf/lbm451,14/det0,886ftlbm/ft54,2814 33
= 2.491,895 ft.lbf/det x
ft.lbf/det550
HP1
= 4,5 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 4,5 HP
LC-6 Filter Press (FP101)
Fungsi : Memisahkan Olein Dan Stearin
Jenis : Plate and Frame Filter Press
Temperatur : 24 oC
Jumlah : 3 unit
Dari LA-1 diperoleh:
Laju alir filtrat : 41. 666 kg/jam /3Unit = 13.888,666 (99,5 % Olein dan
0,5 % Stearin)
Densitas filtrat : 847750.495,890250750.49250
= 847,2 kg/m3
Laju alir cake : 36.906.0381 kg/jam (99,5 % Stearin dan 0,5 % Olein)
Densitas cake : 847428.2215,89028,064.444286,22128,064.44
=890,2714 kg/m3
Luas penyaringan efektif dihitung dengan menggunakan persamaan:
L . A (1 E) s = ( V + E . L . A)
W1W (Prabhudesai, 1984)
Dimana:
L = Tebal cake pada frame
Universitas Sumatera Utara
-
A = Luas penyaringan efektif (m2)
E = Poros partikel = 0,05
= Densitas cairan 0 = Densitas cake W = Fraksi masa cake dalam umpan
V = Volume filtrat hasil penyaringan (m3)
Direncanakan luas penyaringan efektif filter press untuk waktu proses 1 jam
(berdasarkan pengamatan pada PT. Bintang Tenera)
Maka jumlah umpan yang harus ditangani = 78.572,0381 kg/jam
Volume filtrat hasil penyaringan = 3m
kg847,2
kg666,888.31 = 16,397 m3
Tebal cake yang diestimasi pada frame = 2,5 in = 0,0635 m (Prabhudesai, 1984)
Dipilih plate and frame dengan ukuran 1450 mm
Luas frame = 2,9 m2 (Prabhudesai, 1984)
Maka:
L . A (1 E) s = ( V + E . L . A)
WW
1
0,0635 x A x(1-0,05) x 890,2714 = 847,2(16,397 + 0,05 x 0,0635 x A)
4697,01
4697,0
53,7075 A = 13.890,948 A ( 0,885 )
A = 228,897 m2
Maka jumlah plate = 22
m2,9m 228,897 = 78,930 Unit
Faktor Keamanan 5 %
Jumlah plate yang dibutuhkan = 1,05 x 78,930 = 82,8 plate
Maka Jumlah plate setiap unit terdiri dari : 83 plate
LC-7 Pompa Tangki Kristalisasi (P103)
Fungsi : Memompakan Olein dan Stearin dari tangki
Kristalisasi menuju Filter Press
Jenis : Sentrifugal Pump
Bahan konstruksi : Commercial steel
Universitas Sumatera Utara
-
Jumlah : 1 unit
Data :
Temperatur = 24 0C
Laju alir massa (F) = 78.572,0381 kg/jam
= 173.222,597 lbm/jam
Densitas = 869,4736 kg/m3 = 54,2814 lbm/ft3
Viskositas = 69,2 cp = 0,0465 lbm/ft.det
Perhitungan :
Laju alir volumetrik :
Q = F =
3lbm/ft54,2814lbm/jam597,222.731
= 3.191,196 ft3/jam x detik3600
jam1
= 0,886 ft3/det x 7,481 gal/ ft3 x 60 det/menit
= 397,888 gpm
Diameter optimum :
Dopt = 3,9 (Q)0,45 . ()0,13 (Peters dkk, 2004) = 3,9 (0,886)0,45 . (54,2814) 0,13
= 6,220 in
Dari Appendix C-6a Foust (1980), dipilih pipa :
Ukuran pipa nominal = 6 in
Schedule = 40
Diameter dalam (ID) = 6,065 in = 0,505 ft = 0,154 m
Luas penampang dalam (A) = 0,2006 ft2
Kecepatan linier, V = AQ =
2
3
2006,0det/886,0
ftft
= 4,416 ft/det
Bilangan Reynold, NRe = DV
Universitas Sumatera Utara
-
= lbm/ft.det0,0465
ft/det416,4xft505,0xlbm/ft54,2814 3
= 2.603,265
Untuk commercial steel dengan diameter 8 in dari Appendix C-1 Foust
(1980), diperoleh : D = 0,0003
Pada NRe = 2.603,265dan D = 0,0003 dari Appendix C-3 Foust (1980)
diperoleh f = 0,048
Dari Appendix C-2a, Foust (1980), diperoleh instalasi pipa sebagai berikut:
Pipa lurus = 8 m 2 buah gate valve fully opened (L/D = 13)
L2 = 2 x 13 x 0,154 = 4,04 m
2 buah elbow 90 0 (L/D = 30) L3 = 2 x 30 x 0,154 = 13,86 m
1 buah sharp edge entrance (K= 0,5 ; L/D = 33) L4 = 1 33 0,154 = 5,082 m
1 buah sharp edge exit (K= 1,0 ; L/D = 65) L5 = 1 65 0,154 = 10,01 m
L = 40,956 m = 134,368 ft
Faktor gesekan (F)
F = D2gLfV
c
2
=
ft505,0x.detlbm.ft/lbf32,174x2)(134,368ftft/det416,40,048 2
= 3,870 ft.lbf/lbm
Dari persamaan neraca energi :
FP
2gV
ggZW
c
2
cf
Tinggi pemompaan (Z) = 15 ft
Universitas Sumatera Utara
-
Wf = 15 ft
2
2
.detft.lbm/lbf32,174ft/det32,174
+ 0 + 0 + 3,870 ft.lbf/lbm
= 18,870 ft.lbf/lbm
Efisiensi pompa = 80 % (Petters dkk, 2004)
Daya pompa = QWf
=
0,8ft.lbf/lbm870,81/det0,886ftlbm/ft54,2814 33
= 1.134,401 ft.lbf/det x
ft.lbf/det550
HP1
= 2,06 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 2 HP
LC-8 Bak Penampung Stearin yang dilengkapi dengan Koil Pemanas (BP105)
Fungsi : Menampung Stearin dari Filter Press dan memanaskan Stearin
dari 24 0C menjadi 700C
Jumlah : 3 unit
Bahan : Carbon Steel
1. Ukuran Bak penampung
Laju cake = 36.721,50791 kg/jam / 3 unit Filter Press = 12.240,502 kg
Densitas = 890,5 kg/m3
Direncanakan bak menampung stearin selama 1 jam
Factor keamanan 50 %
Volume bak = 3
3
m618,20
mkg890,5
1,5xkg502,240.21
Direncanakan :
Panjang = 2 x tinggi bak
Lebar = tinggi bak
Maka:, Volume bak = p x l x t
20,618 = 2 x t3
Universitas Sumatera Utara
-
t = 32
20,618 = 2,176 m
Diperoleh:
Panjang = 2 x 2,176 = 4,352 m
Lebar = tinggi = 2,176 m
2. Koil Pemanas
Panas yang dilepas steam (Q) = 759.743,3327 kkal/jam = 3.012.941,516 Btu/jam
Laju cake = 36.721,50791 kg/jam = 80.957,490 lb/jam
= 22,488 lb/det
Tawal = 24 oC = 75,2 oF
Takhir = 70 oC = 158 oF
Koefisien perpindahan panas dengan menggunakan koil :
hi = jjD
k 31
k
c 14,0
wb
(Kern, 1950)
dimana :
hi = koefisien perpindahan panas, Btu/jam ft2 F
j = konstanta yang berhubungan dengan bilangan Reynold
c = panas spesifik
= viskositas, lb/ft jam k = konstanta panas, Btu/jam ft F
= densitas, lb/ft3
Data :
Konduktivitas panas stearin Kstearin = 0,0925 btu/jam ft2 (oF/ft)
Panas spesifik stearin, Cpstearin = 126,1460 Btu/lbm. oF
Viskositas stearin stearin = 56 cp = 135,4692 lbm/ft.jam
= 0,0376 lbm/ft.det
Ukuran pipa untuk koil adalah 1 in, sch 40
OD = 1,32 in = 0,110 ft
ID = 1,049 in = 0,0874 ft
Universitas Sumatera Utara
-
NRe = 0,0376
488,22x0,0874GD. = 52,272
Dengan NRe 52,272 dari gambar 24 Kern (1950) diperoleh j = 2,5
31
kc
= 31
0925,04692,135146,126
= 184.744,7746
0,14
b
w
= 1
hi = 2,5 0874,00925,0 1 184.744,7746 = 488.812,690 Btu/jam ft2 F
Koefisien perpindahan panas untuk steam, ho
ho = IDOD hi
= 0874,0110,0 488.812,690 = 615.210,479 Btu/jam ft2 F
Koefisien menyeluruh bersih, Uc
Uc = oi
oi
hhhh
=
479,210.156690,812.884479,210.156690,812.884
= 272.388,023 Btu/jam ft2 F
Asumsi Rd = 0,005 ; hd = dR
1 = 005,01 = 200 Btu/jam ft2 F
Koefisien menyeluruh desain, UD
UD = dC
dic
hUhU
= 200023,388.272200023,388.272
= 199,853 Btu/jam ft2 F
Luas permukaan perpindahan panas pada koil, A
A = TUQ
D =
8,82853,9915163.012.941,
= 182,074 ft2
External surface 1 in sch 40 = 0,344 ft2/ft (Tabel 11 Kern, 1950)
Panjang koil direncanakan 4 m (sesuai dengan panjang bak penampung). Maka
jumlah koil adalah:
= SurfaceExternal
A =28,34344,0
074,182xx
= 40,34 buah
= 40 buah.
Universitas Sumatera Utara
-
LC-9. Tangki Timbun Olein (T102)
Fungsi : Penyimpanan Olein selama 1 hari
Kondisi : T = 30 oC, P = 1 atm
Jenis : Silinder tegak, alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283 grade C
Jumlah : 3 unit
Berdasarkan perhitungan pada LA-1 maka diperoleh:
Tabel LC-4 Komposisi Dalam Tangki Timbun Olein
Komponen Massa (kg/jam) Densitas (kg/m3) Volume (m3)
Stearin
Olein
208,33
41.457,67
890,5
847
0,233
48,946
Total 41.666 49,179
Densitas campuran = 3mkg847,231
49,17941.666
campuranvolumecampuranmassa
Perhitungan :
a. Volume
Laju alir masa = 41.666 kg/jam/3 Unit = 13888,666 kg/jam Densitas = 847,231 kg/m3 Kebutuhan bahan 1 hari = 13888,666 kg/jam x 24 jam/hari = 333.328 kg/hari
Volume bahan untuk 1 hari = hari
m432,933kg/m 847,231kg/hari 333.328 3
3
Faktor keamanan tangki 20 %, maka: Volume tangki = (100 % + 20 % ) x Volume Bahan = 1,2 x 393,432 m3/operasi = 472,118 m3/operasi
c. Diameter dan Tinggi Tangki
Perhitungan Analog dengan LC-1, maka diperoleh:
Universitas Sumatera Utara
-
472,118 m3 = 3D125
D = 7,119 m
H = 9,49 m
c. Diameter dan Tinggi Tutup
Diameter tutup tangki = diameter tangki = 7,119 m
Tinggi tutup = 4
m119,74D = 1,779 m (Walas, 1988)
f. Tebal Shell Tangki
Tinggi total cairan dalam tangki (L) :
Volume tutup tangki (Vh) = 33 m119,724D
24 = 48,812 m3
Volume cairan dalam shell (Vc Shell)
= V - Vh = (472,118 48,812) m3 = 423,30m3
Tinggi cairan (Hc) =
4Di
V2
c Shell
= 4
m119,7m30,234
2
3
= 10,40 m
L = 2(Hh) + H
= {2(1,179) +9,49} m3
= 11,848 m3
Tekanan hidrostatik :
P = x g x L (Brownell dan Young, 1979) = 847,231 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 11,848 m = 198.345,508 Pa
Faktor kelonggaran = 5%
Maka : Pdesign = (1,05) x 198.345,508 Pa
= 103.262,784 Pa = 103,262784 kPa
Joint Efficiency (E) = 0,8
Universitas Sumatera Utara
-
Allowable Stress (S): = 12650 Psia = 87218,714 kPa
Tebal Shell Tangki :
T = C1,2P2SE
PD (Brownell dan Young, 1979)
= inc125,0kPa232284,103x1,20,8x87218,714x2 minc39,37xm119,7xkPa232284,031 = 0,624 in
Tebal shell standar yang dipilih = 5/8 in
Tutup tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell, maka:
Tebal tutup tangki = 5/8 in
Dari Tabel 5.4 Brownell dan Young (1979), diperoleh nilai :
Sf = Flange lurus = 3 in = 0,08 m
icr = Radius sudut bagian dalam = 1 7/8 in = 0,04 m
Perhitungan Analog dengan LC-1 maka diperoleh:
b = 3,44 m
a = D/2 = 7,119 / 2 = 3,55 m
r = 3,55 m
LC-10 Pompa Filter Press (P104)
Fungsi : Memompakan Olein dari Filter Press menuju tangki
timbun Olein
Jenis : Sentrifugal Pump
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 3 unit
Data :
Temperatur = 60 0C
Laju alir massa (F) = 41.666 kg/jam / 3 Unit = 13888,666 kg/jam
= 30.618,953lbm/jam
Densitas = 847 kg/m3 = 52,8783 lbm/ft3
Viskositas = 18,2 cp = 0,0122lbm/ft.det (Timms, 1985)
Perhitungan :
Laju alir volumetrik :
Universitas Sumatera Utara
-
Q = F =
3lbm/ft52,8783lbm/jam30.618,953
= 0,160 ft3/jam x detik3600
jam1
= 0,160 ft3/det x 7,481 gal/ ft3 x 60 det/menit
= 72,197 gpm
Diameter optimum :
Dopt = 3,9 (Q)0,45 . ()0,13 (Peters dkk, 2004) = 3,9 (0,160)0,45 . (52,8783) 0,13
= 2,86 in
Dari Appendix C-6a Foust (1980), dipilih pipa :
Ukuran pipa nominal = 2 1/2 in
Schedule = 40
Diameter dalam (ID) = 1,610 in = 0,134 ft = 0,04 m
Luas penampang dalam (A) = 0,01414ft2
Kecepatan linier, V = AQ = 2
3
ft0,3474/detft160,0
= 11,315 ft/det
Bilangan Reynold, NRe = DV
= lbm/ft.det0,0122
ft/det315,11xft134,0xlbm/ft52,8783 3
= 6571,689
Untuk commercial steel dengan diameter 2 1/2 in dari Appendix C-1 Foust
(1980), diperoleh : D = 0,0007
Pada NRe = 6571,689dan D = 0,0007dari Appendix C-3 Foust (1980),
diperoleh f = 0,036
Dari Appendix C-2a Foust (1980), diperoleh instalasi pipa sebagai berikut:
Pipa lurus = 8 m 3 buah gate valve fully opened (L/D = 13)
L2 = 3 x 13 x 0,04 = 1,04 m
3 buah elbow 90 0 (L/D = 30)
Universitas Sumatera Utara
-
L3 = 3 x 30 x 0,04 = 3,6 m
1 buah sharp edge entrance (K= 0,5 ; L/D = 33) L4 = 1 33 0,04 = 1,32 m
1 buah sharp edge exit (K= 1,0 ; L/D = 65) L5 = 1 65 0,04 = 2,6 m
L = 16,56 m = 5,047 ft
Faktor gesekan (F)
F = D2gLfV
c
2
=
ft0,134x.detlbm.ft/lbf32,174x2ft) (5,047ft/det315,110,036 2
= 2,69 ft.lbf/lbm
Dari persamaan neraca energi :
FP
2gV
ggZW
c
2
cf
Tinggi pemompaan (Z) = 61 ft
Wf = 53 ft
2
2
.detft.lbm/lbf32,174ft/det32,174
+ 0 + 0 + 2,69 ft.lbf/lbm
= 63,69 ft.lbf/lbm
Efisiensi pompa = 80 % (Petters, 2004)
Daya pompa = QWf
=
0,8ft.lbf/lbm69,36/detft0,134lbm/ft52,8783 33
= 564,109 ft.lbf/det x
ft.lbf/det550
HP1
= 1,02 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1 HP
LC-11. Tangki Timbun Stearin (T103)
Fungsi : Penyimpanan Stearin selama 1 hari
Kondisi : T = 30 oC, P = 1 atm
Jenis : Silinder tegak, alas datar, dan tutup elipsoidal
Universitas Sumatera Utara
-
Bahan konstruksi : Carbon Steel, SA-283 grade C
Jumlah : 3 unit
Berdasarkan perhitungan pada LA-1 maka diperoleh:
Tabel LC-5 Komposisi Dalam Tangki Timbun Stearin
Komponen Massa (kg/jam) Densitas (kg/m3) Volume (m3)
Stearin
Olein
36.721,50791
184,5301905
890,5
847
41,236
0,217
Total 36.906,0381 41,453
Densitas campuran = 3mkg310,890
41,453136.906,038
campuranvolumecampuranmassa
Perhitungan :
a. Volume
Laju alir masa = 36.721,50791 kg/jam / 3 Unit = 12.240,502 kg/jam
Kebutuhan bahan 1 hari = 12.240,502 kg/jam x 24 jam/hari = 293.772,063 kg/hari
Volume bahan untuk 1 hari = hari
m895,293kg/m890,5
kg/hari 3293.772,06 33
Faktor keamanan tangki 20 %, maka: Volume tangki = (100 % + 20 % ) x Volume Bahan = 1,2 x 329,895 m3/hari = 395,874 m3/hari
b. Diameter dan Tinggi Tangki
Perhitungan Analog dengan LC-1, maka diperoleh:
395,874 m3 = 3D125
D = 6,713 m
H = 8,95 m
Universitas Sumatera Utara
-
c. Diameter dan Tinggi Tutup
Diameter tutup tangki = diameter tangki = 6,713 m
Tinggi tutup = 4
m713,64D = 1,678 m
d. Tebal Shell Tangki
Tinggi total cairan dalam tangki (L) :
Volume tutup tangki (Vh) = 33 m713,624D
24 = 39,579
Volume cairan dalam shell (Vc Shell)
= V - Vh = (395,874 39,579) m3 = 356,294 m3
Tinggi cairan (Hc) =
4Di
V2
c Shell
= 4
m375,53m294,563
2
3
= 10,071m
L = 2(Hh) +H = 2 (1,678) +10,071 = 13,427 Tekanan hidrostatik :
P = x g x L (Brownell dan Young, 1979) = 890,310 kg/m3 x 9,8 m/det2 x 13,427 = 117.151,085 Pa
Faktor kelonggaran = 5%
Maka : Pdesign = (1,05) x 109.909,9746 Pa
= 123.008,639 Pa = 123,008639 kPa
Joint Efficiency (E) = 0,8
Allowable Stress (S): = 12650 psia = 87218,714 kPa
Tebal Shell Tangki :
T = C1,2P2SE
PD (Brownell dan Young, 1979)
= inc125,0kPa 23,0086391x1,20,8x87218,714x2 minc39,37xm68,9xkPa 123,008639
= 0,46 in
Tebal shell standar yang dipilih = 7/16 in
Universitas Sumatera Utara
-
d. Tebal Tutup Tangki
Tutup tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell, maka:
Tebal tutup tangki = 7/16 in
Dari tabel 5.4 Brownell and young, (1979), diperoleh nilai :
Sf = Flange lurus = 3 in = 0,08 m
Icr = Radius sudut bagian dalam = 1 5/16 in = 0,03m
Dimensi keseluruhan : OA = t + b + sf (Brownll dan Young, 1979)
Dimana OA = Hh = Tinggi keseluruhan tutup tangki
b = Pinggan bagian dalam
a = Radius dalam
r = radius pinggan
Perhitungan Analog dengan LC-1 maka diperoleh:
b = 1,568 m
a = D/2 = 10,3 / 2 = 3,35 m
r = 4,381m
LC-12 Pompa Tangki Stearin (P105)
Fungsi : Memompakan Stearin dari Bak penampung berkoil
menuju tangki timbun Stearin
Jenis : Sentrifugal Pump
Bahan konstruksi : Commercial steel
Jumlah : 3 unit
Data :
Temperatur = 70 0C
Laju alir massa (F) =36.721,50791 kg/jam/ 3Unit
=12.240,502 kg/jam
= 26.985,830 lbm/jam
Densitas = 890,2714 kg/m3 = 55,5798 lbm/ft3
Viskositas = 18,2cp = 0,0122 lbm/ft.det
Perhitungan :
Universitas Sumatera Utara
-
Laju alir volumetrik :
Q = F =
3lbm/ft55,5798lbm/jam830,985.62
= 485,533 ft3/jam x detik3600
jam1
= 0,134 ft3/det x 7,481 gal/ ft3 x 60 det/menit
= 72,85 gpm
Diameter optimum :
Dopt = 3,9 (Q)0,45 . ()0,13 (Peters dkk, 2004) = 3,9 (0,134)5 . (55,5798)0,13
= 2,65 in
Dari Appendix C-6a Foust (1980), dipilih pipa :
Ukuran pipa nominal = 2 1/2 in
Schedule = 40
Diameter dalam (ID) = 1,610 in = 0,134 ft = 0,04 m
Luas penampang dalam (A) = 0,01414ft2
Kecepatan linier, V = AQ =
2
3
01414,0det/134,0
ftft
= 9,47 ft/det
Bilangan Reynold, NRe = DV
= lbm/ft.det0,0122
ft/det47,9x0,134ftxlbm/ft55,5798 3
= 5789,186
Untuk commercial steel dengan diameter 3 in dari Appendix C-1 Foust
(1980), diperoleh : D = 0,0007
Pada NRe = 5785,186 dan D = 0,0007dari Appendix C-3 Foust (1980)
diperoleh f = 0,037
Dari Appendix C-2a Foust (1980), diperoleh instalasi pipa sebagai berikut:
Pipa lurus = 8 m
Universitas Sumatera Utara
-
LC-36
3 buah gate valve fully opened (L/D = 13) L2 = 3 x 13 x 0,04 = 1.04 m
3 buah elbow 90 0 (L/D = 30) L3 = 3 x 30 x 0,04 = 3,6 m
1 buah sharp edge entrance (K= 0,5 ; L/D = 33) L4 = 1 28 0,04 = 1,32m
1 buah sharp edge exit (K= 1,0 ; L/D = 65) L5 = 1 58 0,04 = 2,6 m
L = 16,56 m = 5,047 ft
Faktor gesekan (F)
F = D2gLfV
c
2
=
0,134ftx.detlbm.ft/lbf32,174x2ft)(5,0479,47ft/det0,037 2
= 1,942 ft.lbf/lbm
Dari persamaan neraca energi :
FP
2gV
ggZW
c
2
cf
Tinggi pemompaan (Z) = 58 ft
Wf = 58 ft
2
2
.detft.lbm/lbf32,174ft/det32,174
+ 0 + 0 + 1,942 ft.lbf/lbm
= 59,942 ft.lbf/lbm
Efisiensi pompa = 80 % (Petters dkk,2004)
Daya pompa = QWf
=
0,8ft.lbf/lbm942,95/det0,134ftlbm/ft55,5798 33
= 558,037 ft.lbf/det x
ft.lbf/det550
HP1
= 1,01 HP
Maka dipilih pompa dengan daya motor = 1 HP
Universitas Sumatera Utara
-
LAMPIRAN D
PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN
UTILITAS
LD-1 Bak Pengendapan (BP201)
Fungsi : Menampung dan mengendapkan kotoran terbawa dari
air tanah
Bentuk : Bak dengan permukaan persegi
Konstruksi : Beton kedap air
Jumlah : 3 unit
Densitas air pada suhu 30oC : 1000 kg/m3
Direncanakan lama penampungan 2 jam, maka :
Jumlah air masuk = 2 jam 9.683,63 kg/jam
= 19.367,26kg
Faktor keamanan = 20 %
Volume bak = 000.1
63,367.192,1 = 23,240 m3 Panjang (p) = 3 tinggi bak (t)
Lebar (l) = 2 tinggi bak (t)
Maka,
V = p l t
31,491 = 6t3
t = 36240,23 = 1,570 m
diperoleh :
t = 1,570 m
p = 4,711 m
l = 3,14 m
Luas bak = 4,711 x 3,14= 14,792 m2
Universitas Sumatera Utara
-
LD-2 Tangki Pelarutan Aluminium Sulfat Al2(SO4)3 (T201)
Fungsi : Membuat larutan Aluminium Sulfat Al2(SO4)3
Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Stainless steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi pelarutan : Temperatur = 30oC
Tekanan = 1 atm
Jumlah air yang diolah = 9.683,63 kg/jam
Al2(SO4)3 yang digunakan mempunyai keonsentrasi 30 % (% berat)
Tangki pelarutan aluminium sulfat dirancang untuk 30 hari
Banyak alum yang dilarutkan = 11,616 kg/hari
Densitas Al2(SO4)3 30 % = 1.363,1 kg/m3 (Perry, 1999)
= 85,095 lbm/ft3
Faktor keamanan = 20 %
Ukuran tinggi
Volume larutan, V1 = 852,03,0
30616,11
x = 0,852 m3
Volume tangki, Vt = 1,2 0,852 m3 = 1,022 m3
Direncanakan :
Diameter dengan tinggi tangki, D:H = 2:3
Diameter dengan tinggi head tinggi, D : H = 6 : 1
Volume tangki, V = 41 D2 (Brownell dan Young, 1979)
Volume shell tangki, Vs = 41 3
2
D83D
23
= 1,179 D3
Volume head tangki, Vh = 3D241 = 0,131 D3 (Walas, 1988)
Maka, Vt = Vs + Vh = 1,179 D3 + 0,131 D3
1,022 = 1,31 D3
D = 1,086 m = 3,563 ft
Diperoleh:
Hs = 3/2 x 1,086 m = 1,629 m
Hh = 1/6 x 1,086 m = 0,181 m
Universitas Sumatera Utara
-
Ht = 1,629 m + 0,181 m = 1,709 m
Diameter tutup = diameter tangki = 1,086 m
Tinggi Al2(SO4)3 dalam tangki = 23
1,08641m852,0 = 0,920 m
Tebal dinding tangki
Direncanakan digunakan bahan konstruksi stainless steel
Dari Tabel 13.1 Brownell dan Young (1979), diperoleh data :
Allowable stress (s) = 18.750 Psi Efisiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi,( CA ) = 1/8 in Tekanan operasi, Po = 1 atm = 14,7 psi Faktor keamanan tekanan = 20 % Tekanan desain = 1,2 Po = 17,64 psi
Tebal dinding silinder tangki
t = CA1,2P2SE
PD ( Brownell dan Young, 1979)
= 0,1251,2(17,64)0,8)2(18.750)(
12x563)(17,64)(3, = 0,148 in
Dipilih tebal tangki standar 3/16 in.
Daya pengaduk (Mc Cabe dkk, 1994)
Jenis pengaduk : Flat six-blade open turbine
Jumlah daun : 6 buah
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar diperoleh:
Da/Dt = 1/3 maka Da = 1/3 Dt = 1/3 x 1,086 m = 0,362 m = 1,187 ft
E/Da = 1 maka E = Da = 0,362 m
L/Da = maka L = Da = x 0,362 m = 0,090 m
W/Da = 1/8 maka W = 1/8 Da = 1/8 x 0,362 m = 0,045 m
J/Dt = 1/12 maka J = 1/12 Dt = 1/12 x 1,086 m = 0,090 m
Dimana :
Dt = diameter tangki
Da = diameter impeller
Universitas Sumatera Utara
-
E = tinggi turbin dari dasar tangki
L = panjang blade pada turbin
W = lebar blade pada turbin
J = lebar baffle
Kecepatan pengadukan, N = 1 rps
Viskositas Al2(SO4)3 = 6,72 10-4 lbm/ft.det (Kirk Othmer, 1967)
Dari Persamaan 3.4.1 Geankoplis (1997), untuk bilangan Reynold adalah
NRe = (Da)N 2
= 42
1072,6)187,1)(1)(095,85(
= 150.309,174
Dari Gambar 3.4.4 Geankoplis (1997), untuk NRe 150.309,174 diperoleh NPo
= 3
Sehingga dari Persamaan 3.4-2 Geankoplis (1997):
P = c
53Po
gDaNN
= 550174,32
)095,85()187,1()1)(3( 53
= 0,033
Efisiensi motor penggerak = 80 %
Daya motor penggerak = 8,0
033,0 = 0,042
Maka daya motor yang dipilih = 1 Hp
LD-3 Tangki Pelarutan Natrium Karbonat (Na2CO3) (T202)
Fungsi : Membuat larutan Natrium Karbonat (Na2CO3)
Bentuk : Silinder tegak dengan alas datar dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Stainless steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi pelarutan : Temperatur = 30oC
Tekanan = 1 atm
Jumlah air yang diolah = 9.683,63 kg/jam
(Na2CO3) yang digunakan mempunyai konsentrasi 30 % (% berat)
Universitas Sumatera Utara
-
Tangki pelarutan dirancang untuk 30 hari
Jumlah (Na2CO3) yang butuhkan = 6,264 kg/hari
Densitas (Na2CO3) 30 % = 1327 kg/m3 (Perry, 1999)
= 82,842 lbm/ft3
Faktor keamanan = 20 %
Ukuran tinggi
Volume larutan, V1 = 472,03,030264,6
x = 0,566 m3
Volume tangki, Vt = 1,2 0,64 m3 = 0,768 m3
Direncanakan :
Diameter dengan tinggi tangki, D:H = 2:3
Diameter dengan tinggi head tinggi, D : H = 6 : 1
Volume tangki, V = 41 D2 (Brownell dan Young, 1979)
Volume shell tangki, Vs = 41 3
2
D83D
23
= 1,179 D3
Volume head tangki, Vh = 3D241 = 0,131 D3 (Walas, 1988)
Maka, Vt = Vs + Vh = 1,179 D3 + 0,131 D3
0,566 = 1,31 D3
D = 1,322 m = 4,337 ft
Diperoleh:
Hs = 3/2 x 1,322 m = 1,983 m
Hh = 1/6 x 1,322 m = 0,220 m
Ht = 1,983 m + 0,220 m = 2,203 m
Diameter tutup = diameter tangki = 0,837 m
Tinggi (Na2CO3) dalam tangki = 23
0,47241m472,0 = 1,322 m
Tebal dinding tangki
Direncanakan digunakan bahan konstruksi Stainless steel
Dari Tabel 13.1 Brownell dan Young (1979), diperoleh data :
Allowable stress (s) = 18.750 Psi
Universitas Sumatera Utara
-
Efisiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi,( CA ) = 1/8 in Tekanan operasi, Po = 1 atm = 14,7 psi Faktor keamanan tekanan = 20 % Tekanan desain = 1,2 Po = 17,64 psi
Tebal dinding silinder tangki
t = CA1,2P2SE
PD (Brownell dan young, 1979)
= 125,0)64,17(2,1)8,0)(750.18(2
12)337,4)(64,17( x = 0,155 in
Tebal tangki standar 3/16 in.
Daya pengaduk (Mc Cabe dkk, 1994)
Jenis pengaduk : Flat six-blade open turbine
Jumlah daun : 6 buah
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar diperoleh:
Da/Dt = 1/3 maka Da = 1/3 Dt = 1/3 x 1,322 m = 0,440 m = 1,445 ft
E/Da = 1 maka E = Da = 0,440 m
L/Da = maka L = Da = x 0,440 m = 0,11 m
W/Da = 1/8 maka W = 1/8 Da = 1/8 x 0,440 m = 0,055 m
J/Dt = 1/12 maka J = 1/12 Dt = 1/12 x 1,322 m = 0,11 m
Dimana :
Dt = diameter tangki
Da = diameter impeller
E = tinggi turbin dari dasar tangki
L = panjang blade pada turbin
W = lebar blade pada turbin
J = lebar baffle
Kecepatan pengadukan, N = 1 rps
Viskositas Al2(SO4)3 = 6,72 10-4 lbm/ft.det (Kirk Othmer, 1967)
Dari persamaan 3.4.1 Geankoplis (1997), untuk bilangan Reynold adalah
Universitas Sumatera Utara
-
NRe = (Da)N 2
= 42
1072,6)445,1)(1)(095,85(
= 264.405,487
Dari Gambar 3.4.4 Geankoplis (1997), untuk NRe 106.017,353 diperoleh NP =
3
Sehingga dari persamaan 3.4-2 Geankoplis (1997):
P = c
53P
gDaNN
= 550174,32
)095,85()445,1()1)(3( 53
= 0,090
Efisiensi motor penggerak = 80 %
Daya motor penggerak = 8,0
090,0 = 0,11
Maka daya motor yang dipilih = 1 Hp
LD-4 Clarifier (CL201)
Fungsi : Memisahkan endapan (flok) yang terbentuk karena
penambahan alum dan soda abu
Bahan : Carbon steel SA-53 Grade B
Jumlah : 2 unit
Laju massa air = 9.683,63 kg/jam
Laju massa Al2(SO4)3 = 0,484kg/jam
Laju massa Na2CO3 = 0,261 kg/jam
Laju alir total = 9.683,63 kg/jam
air = 1.000 kg/m3 Al2(SO4)3 = 1.363.1 kg/m3 Na2CO3 = 1.327 kg/m3 V =
m
Vair =000.1
9.683,63 = 9,68363 m3/jam
Universitas Sumatera Utara
-
VAl2(SO4)3 = 1,363.1484,0 = 0,00019 m3/jam
VNa2CO3 = 327.1261,0 = 0,00027 m3/jam
Vtotal = 9,684 m3/jam
campuran = campuran
campuran
vm
= 684,9
375,684.9 = 1.000,038 kg/m3
Asumsi partikel = 1.350 kg/m3 = 1,350 gr/cm3
kecepatan terminal dihitung dengan menggunakan :
18)gDp(
2s
s
Dimana :
s : kecepatan terminal pengendapan, cm/det s : densitas partikel campuran pada 30oC : densitas larutan pada 30oC Dp : diameter partikel = 0,02 cm
g : percepatan gravitasi = 980 cm/det
: viskositas larutan pada 30oC = 0,0345 gr/cm.det (Perry, 1999) maka,
0345,018
02,0980)1350,1( 2
s = 0,221 cm/det
Ukuran clarifier
Laju volumetrik, Q = 9,684m3/jam
Q = 4 10-2 D3 (Ulrich, 1984)
Dimana :
Q : laju alir volumetrik umpan
D : diameter clarifier, m
Sehingga :
D = 3
1
24.10Q
= 6,232 m
Ditetapkan tinggi clarifier, H = D = 6,232 m = 20,447ft
Universitas Sumatera Utara
-
Waktu pengendapan :
t = s
t
H =
m 1cm/det x 0,221cm100m232,6 = 2.819,909 det
= 0,783 jam
Tebal dinding clarifier
Direncanakan digunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-53, Grade B
Dari Tabel 13.1 Brownell dan Young (1979), diperoleh data :
Allowable stress (s) = 12750 Efisiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi = 1/8 in Tekanan operasi, Po = 1 atm = 14,7 psi Faktor keamanan tekanan = 20 % Tekanan desain, P = 1,2 Po = 17,64 psi Tebal dinding tangki
t = CA1,2P2SE
PD (Brownell dan Young, 1979)
= 125,0)64,17(2,1)8,0)(12750(2
12)447,20)(64,17( = 0,33 in
Dari Tabel 5.4 Brownell dan Young (1979) dipilih tebal tangki 3/8 in.
Daya clarifier
P = 0,006 D2 (Ulrich, 1984)
Dimana :
P : daya yang dibutuhkan clarifier,
P = 0,006 (20,628)2 = 2,50 Hp = 2,5 Hp
LD-5 Sand Filter (SF201)
Fungsi : Menyaring air yang berasal dari clarifier
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup ellipsoidal
Bahan : Carbom Steel SA-53 Grade B
Jumlah : 2 unit
Laju alir massa : 9.683,63 kg/jam
Densitas air pada : 1.000 kg/m3
Universitas Sumatera Utara
-
Tangki direncanakan menampung air setiap jam
Faktor keamanan : 20 %
Maka,
Volume air = 3kg/m0001.jam0,25kg/jam4969,359.11 = 2,420m3
Volume tangki = 1,2 2,420 = 2,90m3
Direncanakan perbandingan tinggi penyaring dengan diameter (Hs : D) = 2 : 1
tinggi head dengan diameter (Hh : D) = 1 : 6
Vs = 4 D2Hs =
4 D2(2D) =
2 D3 = 1,571 D3
Vh = 24 D3 = 0,131 D3 (Walas, 1988)
Vt = Vs + 2 Vh (Brownell dan Young, 1979)
3,936 = 1,571 D3 + 2 (0,131 D3)
D = 3833,190,2 = 1,16 m = 3,823ft
Hs = 2 D = 2 (1,16) = 2,32 m
Hh = 1/6 D = 1/6 (1,16) = 0,19 m
Tinggi pasir = 1,0999 m
Sehingga, tinggi tangki = 2,32 + 2(0,19) + 1,0875 = 3,78 m
Volume air = 2,420 m3
V shell = 3D 3 = 1,633 m3
Tinggi air (Ha)= 16,1420,2633,1 = 0,78 m
Tebal dinding tangki
Direncanakan digunakan bahan konstruksi Carbon Steel SA-53, Grade B
Dari Tabel 13.1 Brownell dan Young (1979), diperoleh data :
Allowable stress (s) = 12750 Psi Efisiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi = 1/8 in Tekanan operasi, Po = 1 atm = 14,7 psi
Universitas Sumatera Utara
-
Faktor keamanan tekanan = 20 % Tekanan desain, P = 1,2 Po = 17,64 psi Tebal dinding tangki
t = CA1,2P2SE
PD (Brownell dan Young, 1979)
= 125,0)64,17(2,1)8,0)(12750(2
12)823,3)(64,17( = 0,164 in
Dari Tabel 5.4 Brownell dan Young dipilih tebal tangki 3/16 in.
D-6
uan
dan alas datar
Bahan ell SA-53, Grade B
am
kg/m3
an : 20 %
L Menara Air (MA201)
Fungsi : Mendistribusikan air untuk berbagai keperl
Jenis : Silinder tegak dengan tutup
: Plate st
Jumlah : 1 unit
Laju alir massa : 9.683,63 kg/j
Densitas air pada : 1.000
Faktor keaman
Maka,
Volume air = 3kg/m0001. = 9,68363mkg/jam 19683,63 3
rband gan diameter engan
V =
Volume tangki = 1,2 9,68363 = 11,620 m3
Direncanakan pe in d tinggi silinder H = D
41 D2H (Brownell dan Young, 1979)
V = 41 D3
11,620 = 4
D 1 3
5 ft
D = 2,455 m = 8,055 ft
H = 2,716 m = 8,05
Tebal dinding tangki
Direncanakan digunakan bahan konstruksi Plate stell SA-53, Grade B
Dari Tabel 13.1 Brownell dan Young (1979), diperoleh data :
Universitas Sumatera Utara
-
Allowable stress (s) = 12750 Psi u
= 14,7 psi
= 1,2 Po = 17,64 psi
Efisiensi samb ngan (E) = 0,8 Faktor korosi = 1/8 in Tekanan operasi, Po = 1 atm Faktor keamanan tekanan = 20 % Tekanan desain, P Tebal dinding tangki
t = CA1,2P2SE
PD (Brownell dan Young, 1979)
= 125,0)64,17(2,1)8,0)(12750(2
12)055,8)(64,17( = 0,208 in
Dari Tabel 5.4 Brownell dan Young (1979), dipilih tebal tangki in.
tutup elipsoidal
Bahan eel SA-167, Tipe 304
ondisi pelaru n ur
ekan n
jam
,049 ft3/j
LD-7 Penukar Kation (CE201)
Fungsi : Mengurangi kesadahan air
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan
konstruksi : Plate st
Jumlah : 1 unit
K ta : Temperat = 30oC
T a = 1 atm
Jumlah air yang diolah = 1.075,068 kg/
Densitas air = 1.000 kg/m3
Jumlah resin yang digunakan = 0 am = 0,002 m3/jam
Laju masa total = 000.1
068,075.1 + 0,002 = 1,075 m3/jam
er = 1,2 x 1,075 = 1,29 m3/jam
tingg d
Volume tangki, V =
Faktor keamanan = 20 %
Volume cation exchang
Direncanakan :
Diameter dengan tinggi tangki, D:H = 1:3
Diameter dengan i hea tinggi, D : H = 6 : 1
41 D2 (Brownell dan Young, 1979)
Universitas Sumatera Utara
-
41 D2 (3D) = 2,357 D3 Volume shell tangki, Vs =
Volume head tangki, Vh = 3D1 = 0,131 D3 24
(Walas, 1988)
31 D3)
1,29 = 2,619 D3
m = 2,55 ft
m = 2,47 m
Maka, Vt = Vs + 2 Vh = 2,357 D3 + 2 (0,1
D = 0,78
Diperoleh:
Hs = 3/1 x 0,78 m = 2,34 m
Hh = 1/6 x 0,78 m = 0,13 m
Ht = 2,34 m + 0,13
Diameter tutup = diameter tangki = 0,78 m
Tebal dinding tangki
Direncanakan digunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, Tipe 304
ng (1979), diperoleh data :
Psi
n (
an = 20 %
Tekanan desain = 1,2 P = 17,64 psi ing silinder tangki
grade C. Dari Tabel 13.1 Brownell dan You
Allowable stress (s) = 18750 Efisiensi sambunga E) = 0,8 Faktor korosi,( CA ) = 1/8 in Tekanan operasi, Po = 1 atm = 14,7 psi Faktor keamanan tekan
o
Tebal dind
t = CA1,2P2SE
PD (Brownell dan Young, 1979)
125,0)64,17(2,1)8,0)(18750(2
12)55,2)(64,17( x = = 0,143 in
r 3/16 in.
D-8 P Anion AE20
tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
e 304
Dipilih tebal tangki standa
L enukar ( 1)
Fungsi : Mengurangi kesadahan air
Bentuk : Silinder
Bahan konstruksi : Plate steel SA-167, Tip
Universitas Sumatera Utara
-
Ju : 1 unit mlah
emp atur
1.000 kg/ 3
Jumlah resin yang digunakan = 0,003 ft3/jam = 0,00009 m /jam
Kondisi pelarutan : T er = 30oC
Tekanan = 1 atm
Jumlah air yang diolah = 1.075,068 kg/jam
Densitas air = m 3
Laju masa total = 000.1
+ 0,00009 = 1,075 m068,075.1 3/jam
= 20 %
x 1,075 = 1,29 m3/jam
Diameter dengan tinggi head tinggi, D : H = 6 : 1
Faktor keamanan
Volume Anion exchanger = 1,2
Direncanakan :
Diameter dengan tinggi tangki, D:H = 1:3
41 D2 (Brownell dan Young, 1979) Volume tangki, V =
41 Volume shell tangki, Vs = D2 (
olume head
3D) = 2,357 D3
3D24
=1 3V tangki, Vh = 0,131 D (Walas, 1988)
31 D3)
1,29 = 2,619 D3
m = 2,55 ft
m = 2,47 m
Maka, Vt = Vs + 2 Vh = 2,357 D3 + 2 (0,1
D = 0,78
Diperoleh:
Hs = 3/1 x 0,78 m = 2,34 m
Hh = 1/6 x 0,78 m = 0,13 m
Ht = 2,34 m + 0,13
Diameter tutup = diameter tangki = 0,78 m
Tebal dinding tangki
eel SA-167, Tipe 304
), diperoleh data :
Psi
Direncanakan digunakan bahan konstruksi plate st
Dari Tabel 13.1 Brownell dan Young (1979
Allowable stress (s) = 18750 Efisiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi,( CA ) = 1/8 in
Universitas Sumatera Utara
-
Tekanan operasi, Po = 1 atm = 14,7 psi Faktor keamanan tekanan = 20 %
ekana
Tebal dinding silinder tangki
T n desain = 1,2 Po = 17,64 psi
t = CA1,2P2SE
PD (Brownell dan Young, 1979)
= 125,0)64,17(2,1)8,0)(18750(2
12)55,2)(64,17( x = 0,143 in
standar 3/16 in.
D-9 D (DE2 )
ut dalam umpan ketel
r horizontal dengan alas dan tutup elipsoidal
e 304
mlah
emp atur
n
Densitas air pada suhu 90oC = 965,321 kg/m3
Dipilih tebal tangki
L aerator 01
Fungsi : Menghilangkan gas-gas terlar
Bentuk : Silinde
Bahan konstruksi : Plate steel SA-167, Tip
Ju : 1unit
Kondisi pelarutan : T er = 90oC
Tekana = 1 atm
Jumlah air yang diolah = 1.075,068 kg/jam
Laju masa total = 321,965
= 1,114 m /jam 068,075.1 3
= 20 %
x 1,114 = 1,336 m3/jam
Diameter dengan tinggi head tinggi, D : H = 6 : 1
Faktor keamanan
Volume deaerator = 1,2
Direncanakan :
Diameter dengan tinggi tangki, D:H = 1:3
41 D2 (Brownell dan Young, 1979) Volume tangki, V =
41 D2 (3D) = 2,357 D3 Volume shell tangki, Vs =
Volume head tangki, Vh = 3D24
= 0,131 D1 3 (Walas, 1988)
D3) Maka, Vt = Vs + 2 Vh = 2,357 D3 + 2 (0,131
Universitas Sumatera Utara
-
1,336 = 2,619 D3
m = 2,621 ft
3 m = 2,53 m
D = 0,799
Diperoleh:
Hs = 3/1 x 0,799 m = 2,397 m
Hh = 1/6 x 0,799 m = 0,133 m
Ht = 2,397 m + 0,13
Diameter tutup = diameter tangki = 0,799 m
Tebal dinding tangki
Direncanakan digunakan bahan konstruksi plate steel SA-167, Tipe 304
ng (1979), diperoleh data :
Psi
an = 20 %
ekana
Tebal dinding silinder tangki
grade C. Dari Tabel 13.1 Brownell dan You
Allowable stress (s) = 18750 Efisiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi,( CA ) = 1/8 in Tekanan operasi, Po = 1 atm = 14,7 psi Faktor keamanan tekan T n desain = 1,2 Po = 17,64 psi
t = CA1,2P2SE
PD (Brownell dan Young, 1979)
125,0)64,17(2,1)8,0)(18750(2
12)621,2)(64,17( = x = 0,143 in
ar 3/16 in.
D-10 p (K 201)
uap untuk keperluan proses
i
a Bab VII. Kebutuhan
ari / 0,252 kka /Btu
= 14.455.469,25 Btu/hari
Dipilih tebal tangki stand
L Ketel Ua U
Fungsi : Menyediakan
Bentuk : Pipa ap
Bahan konstruksi : Carbon Steel
Jumlah : 1 unit
Perhitungan kebutuhan bahan bakar dapat dilihat pad
panas pada ketel uap adalah sebesar = 3.642.778,25 kkal/h l
Universitas Sumatera Utara
-
= 167,30 Btu/dtk x Btu/dtk0,7068
Hp1
= 23
engh ung jumlah tube.
= 236,70 Hp x 10 ft2/Hp
= 2367 1ft2
esifikasi:
= 30 ft
Diameter tube = 3 in Luas permukaan pipa, a = 1,456 ft2/ft
tube,
6,70 Hp
M it
Luas permukaan perpindahan panas, A = P x 10 ft2/Hp (Kern, 1950)
Direncanakan menggunakan tube dengan sp
Panjang tube, L
Sehingga jumlah
1,456x302367
axLAN it
at larutan kaporit k alas datar dan tutup elipsoidal
ahan konstru i
mem unyai
ng d arutka g/hari
t 50 % = 1.560 kg/m3 (Perry, 1999)
m/ft3
Faktor keamanan = 20 %
= 54 Buah
= 54 Buah
LD-11 Tangki Pelarutan Kaporit (T205)
Fungsi : Membu
Bentuk : Silinder tega dengan
B ks : Stainless steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi pelarutan : Temperatur = 30oC
Tekanan = 1 atm
Jumlah air yang diolah = 750 kg/jam
Kaporit yang digunakan p keonsentrasi 70 % (% berat)
Tangki pelarutan kaporit dirancang untuk 30 hari
Banyak kaporit ya il n = 0,12 k
Densitas kapori
= 97,385 lb
Ukuran tinggi
Universitas Sumatera Utara
-
= Volume larutan, V 115605,0
3012,0 x = 0,005 m3
3
Diameter dengan tinggi tangki, D:H = 2:3
d ggi, D : H = 6 :
Volume tangki, V =
Volume tangki, Vt = 1,2 0,005 m3 = 0,006 m
Direncanakan :
Diameter dengan tinggi hea tin 1
41 D2
32
Volume shell tangki, Vs = 4 1 D
8D
2 =
33 1,179 D3
olume head 3D24
= 0,131 D1V tangki, Vh = 3
Vs + Vh = 1,179 D3 + 0,131 D3 3
m = 0,545 ft
Ht = 0,249 m + 0,028 m = 0,277 m
eter tangki = 0,166 m
Maka, Vt =
0,006 = 1,31 D
D = 0,166
Diperoleh:
Hs = 3/2 x 0,166 m = 0,249 m
Hh = 1/6 x 0,166 m = 0,028 m
Diameter tutup = diam
Tinggi kaporit dalam tangki = 2166,041 3006,0 m = 0,277 m
Tebal dinding tangki
less steel
Tekanan operasi, Po = 1 atm = 14,7 psi
an = 20 %
ekana
Direncanakan digunakan bahan konstruksi stain
Dari Tabel 13.1 Brownell dan Young (1979), diperoleh data :
Allowable stress (s) = 18750 psi Efisiensi sambungan (E) = 0,8 Faktor korosi,( CA ) = 1/8 in Faktor keamanan tekan T n desain = 1,2 Po = 17,64 psi
Universitas Sumatera Utara
-
Tebal dinding silinder tangki
t = CA1,2P2SE
PD ( Brownell dan Young, 1979)
= 125,0)64,17(2,1)8,0)(18750(2
12)545,0)(64,17( x = 0,129 in
ar 3/16 in.
Dipilih tebal tangki stand
Daya pengaduk
Jenis pengaduk : Flat six-blade open turbine
Jumlah daun : 6 buah
Jumlah baffle : 4 buah
Untuk turbin standar diperoleh: (Mc Cabe dkk, 1994)
0,181 ft
maka L = Da = x 0,055 m = 0,014 m
1/8 Da = 1/8 x 0,055 m = 0,007 m
/12 Dt = 1/12 x 0,166 m = 0,014 m
dari dasar tangki
Kecepatan pengadukan, N = 2 rps
CaClO2 = 4,3 10-4 lbm/ft.det (Kirk Othmer, 1967)
Dari persamaan 3.4-1, Geankoplis (1997), untuk bilangan Reynold adalah
NRe =
Da/Dt = 1/3 maka Da = 1/3 Dt = 1/3 x 0,166 m = 0,055 m =
E/Da = 1 maka E = Da = 0,055 m
L/Da =
W/Da = 1/8 maka W =
J/Dt = 1/12 maka J = 1
Dimana :
Dt = diameter tangki
Da = diameter impeller
E = tinggi turbin
L = panjang blade pada turbin
W = lebar blade pada turbin
J = lebar baffle
Viskositas
=
(Da)N 2
4103,4 2)181,0)(2)(307,97 = 14.827,324
Dari Gambar 3.4.4 Geankoplis (1997), untuk NRe = 14.827,324 diperoleh NP
(
= 2,25
Universitas Sumatera Utara
-
Sehingga dari persamaan 3.4-2 Geankoplis (1997) :
P = cg
53P DaNN
= 550174,32
)307,97()181,0()2)(25,2( 53 = 0,000019 Efisiensi motor penggerak = 80 %
Daya motor penggerak = 8,0
000019,0 = 0,000024
ya motor yang
D-12 Coolin owe
bekas dari temperatur
enjadi 24oC
Mechanical Draft Cooling Tower
e B
C = 77oF
roleh
5 al/ft2.m
Temperatur bola kering
aju massa air endin kg/jam
r pe 90.077,4560 / 1000 = 90,0774 m3/jam
menit/jam
aktor keamanan
Luas menara, A = 1,2 (kapasitas air/konsentrasi air)
Maka da dipilih = 1 Hp
L Water g T r (WCT201)
Fungsi : Mendinginkan air pendingin
38oC m
Jenis :
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-53 Grad
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi :
Suhu air masuk menara (TL2) = 38oC = 100,4oF
Suhu air keluar menara (TL1) = 24oC = 75,2oF
Suhu udara (TG1) = 25o
Dari Gambar 12-14 Perry (1999), diperoleh suhu bola basah, Tw = 72oF
Dari Gambar 12-14 Perry (1999), untuk data temperatur di atas dipe
konsentrasi air = 1,2 g enit
Dari Gambar 12-3 Perry (1999), untuk Tw = 72oF dan
= 77oF diperoleh kelembaban, (H) = 0,016 kg uap air/kg udara kering
Densitas air (38oC) = 1000 kg/m3
L p gin = 90.077,4560
Laju volumetrik ai ndingin=
Kapasitas air, Q = 90,0774 m3/jam 264,17 gal/m3 / 60
= 396,5960 gal/menit
F = 20%
Universitas Sumatera Utara
-
= 1,2 (396,5960 gal/menit)/(1,25 gal/ft2.menit)
= 380,7322 ft2
ir tiap s tuan luas (L)= Laju alir a a)ms)(1)(3600ft (380,7322
ft)am)(3,2808/jam)(1j22
2
akan = 5 : 6
kg60(90.077,45
= 0,7074 kg/s.m2
Perbandingan L : G direncan
Sehingga laju alir gas tiap satuan luas (G) = 0,849 kg/m2.s
Perhitungan tinggi menara :
Maka, dari Persamaan 9.3.8 Geankoplis (1997) menjadi:
Hy1 = (1,005 + 1,88 H)(TG1-0) + (2501,4