5/25/2018 Cryogenic Tank
1/31
Bab 7
Tangki Penyimpanan Cairan Kriogenik
Dan Sistem Transport Cairan Kriogenik
Tangki penyimpanan untuk cairan kriogenik mempunyai dua bagian,
yaitu tangki bagian dalam yang digunakan sebagai tangki untuk menampung
produk dan tangki bagian luar sebagai pembatas antara kondisi ambient
dengan tangki bagian dalam. Bagian antara tangki dalam dan tangki luar yang
biasa disebut annulus merupakan bagian yang diisi oleh lapisan pemantul
dan lapisan penyekat serta tekanan divakum. Lapisan pemantul dan penyekat
serat pemvakuman bagian annulus bertujuan untuk menghalangi dan
menghambat terjadinya penyerapan panas dari udara luar oleh tangki dalam
yang jauh lebih dingin. Bagian pemantul berguna untuk mengurangi
perpindahan radiasi, lapisan penyekat berfungsi untuk mengurangi
perpindahan panas konduksi dan pemvakuman berfungsi untuk mengurangi
panas konveksi. Tangki menurut bentuknya ada dua jenis, yaitu horisontal
dan vertikal. Tangki horisontal mempunyai bentuk yang memanjang sehingga
beban yang dialami oleh tangki hanya berasal dari beban produk dan berat
tangki itu sendiri, sehingga jika ada guncangan akan relatif stabil. Sedangkan
tangki vertikal, beban yang dialaminya berasal dari berat produk, berat tangki,
terpaan angin dan gempa bumi, namun tangki vertikal bisa menghemat lahan.
Selain itu pipa pembuangan uap harus disediakan untuk membuang
uap dari cairan kriogenik yang dihasilkan karena adanya panas yang masukke tangki dalam. Selain itu ada pipa untuk mengisi atau mengosongkan tangki
dalam. Pengosongan atau pemindahan cairan di dalam tangki bisa dilakukan
dengan carapressurizationatau dengan menggunakan pompa. Tangki dalam
dihubungkan dengan batang suspensi, sehingga posisi tangki dalam
menggantung terhadap tangki luar. Untuk memperkuat dinding tangki, baik
bagian dalam maupun bagian luar, biasa digunakan cincin penguat yang
5/25/2018 Cryogenic Tank
2/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
melingkar di bagian dalam atau bagian luar tangki. Tangki dengan tanah tidak
berhubungan langsung tetapi disangga oleh penyangga.
alam perancangan tangki dalam biasanya dirancang untuk tidak diisi
penuh - /, tapi hanya diisi kurang lebih 0 /. $arena selalu ada panas
yang masuk ke tangki sehingga tekanan tangki dalam akan meningkat akibat
dari adanya cairan kriogenik yang terevaporasi. Tekanan tangki tersebut
dapat meningkat dengan cepat apabila tidak ada ruang yang kosong dalam
tangki bagian dalam. Bentuk tangki dapat berupa cylindrical, spherical,
conicalatau kombinasi dari ketiga bentuk tersebut. Pada umumnya bentuk
yang paling ekonomis karena paling mudah dibuat adalah tangki berbentuk
silinder dengan head berbentuk eliptical atau hemispherical. Sedangkan
tangki spherical memiliki konfigurasi yang paling efisien jika dilihat dari jumlah
panas yang masuk ke dalam tangki.
7.1 PERANCANGAN TANGKI DALAM
$etebalan dinding tangki bagian dalam harus mampu menopang
beban cairan kriogenik, tahan terhadap tekanan operasi dan adanya gaya
tekuk 1bending force2. Untuk tangki dalam ini khusus untuk cairan kriogenikharus mempunyai material yang cocok dengan kondisi kriogenik. Bahan3
bahan yang biasa yang digunakan adalah stainless steel, aluminum, monel
dan sebagian tembaga. (aterial ini harganya relatif lebih mahal dibandingkan
carbon steel yang biasa digunakan untuk tangki pada umumnya. Sehingga
seorang perancang harus bisa menentukan ketebalan tangki yang optimal
sehingga bisa menghemat anggaran. Untuk itu tangki bagian dalam ini
dirancang untuk tahan terhadap gaya tekuk dan tekanan di dalam tangki.
$etebalan minimun dari tangki silinder ditentukan oleh persamaan4
( )pcs
pDt
wa
i6.02
= 1!.-2
dengan ti5 ketebalan tangki dalam
p 5 tekanan dalam tangki
5 diameter tangki dalam
sa5 tekanan yang diperbolehkan
c65 efisiensi pengelasan
778
5/25/2018 Cryogenic Tank
3/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
"ilai3nilai untuk tegangan yang diperbolehkan untuk beberapa material
yang digunakan untuk tangki kriogenik bisa dilihat pada Tabel -, sedangkan
untuk nilai efisiensi pengelasan dapat dilihat pada Tabel 7.
Tae! 7.1 Tegangan maksim"m yang #ipero!e$kan pa#a s"$" kamar
Materia! Spesi%ikasi materia! Minim"m tensi!e
strengt$ &MPa'
Ma(im"m a!!o)a!e
stress &MPa'
)arbon Steel S39 firebo: 9!0 08
S3-7 grade 7!; ;0
S3-7 grade ) 08 08
S3700 8-! -70
Lo6 alloy Steel S377 grade B 8
5/25/2018 Cryogenic Tank
4/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
$etebalan dari eliptical dan hemispherical head dapat dihitung dengan
persamaan 4
pcs
pDKt
wa
h
2.02
= 1!.92
)1.0(22 +=
Kpcs
pDKt
wa
h 1!.=2
dimana4
5 inside diameter spherical atauinside major diameter elliptical
c5 outside diameterspherical atauoutside major diameter elliptical
$ 5 konstanta 5 -?; @7 A 1?-27 1!.82
Untuk torispherical head maka persamaan !.9 dan !.= dapat
digunakan jika 57 1cro6n radius2 dan $ 5 .
5/25/2018 Cryogenic Tank
5/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
Dungsi ini diplot pada #ambar !.7. Untuk sudut penyangga lebih besar dari
!, momen tekuk maksimal harus menggunakan persamaan !.; dan !.!.
Setelah momen tekuk maksimum dari cincin penguat ditentukan, ukuran
cincin penguat kemudian dapat ditentukan dari persamaan beban tekuk4
E 5 (ma:? sa 1!.02
dengan E adalah bagian modulus untuk luas cincin antara poros sejajar
terhadap poros cincin.
Gamar 7.1 +ean #a!am ,in,in peng"at
77
5/25/2018 Cryogenic Tank
6/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
Gamar 7.* K"r-a momen tek"k "nt"k ,in,in peng"at tangki #a!am
Conto$ 7.1
*ancanglah ineer shell dan stiffening rings 1cincin penguat2 yang akan
digunakan untuk menyimpan 7
5/25/2018 Cryogenic Tank
7/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
volume 1ruang kosong di atas cairan2. 5 a6ab4
F 5 7
5/25/2018 Cryogenic Tank
8/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
C 5 9,?= 5 !8, lb
ari plot persamaan !.; dan !.!, didapatkan gaya tekuk maksimum terjadi di
lokasi 5; 1!.-72
Sedangkan untuk tangki berbentuk silinder pendek
79-
5/25/2018 Cryogenic Tank
9/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
2/14/32
2/5
)]/(45.0/[)1(
)/(42.2
oo
o
cDtDLv
DtEp
= 1!.-92
dimana L 5 panjang silinder yang tidak disangga
Untuk kepala tangki luar harus tahan terhadap tekanan atmosfir dan
kegagalan dari ketidakstabilan elastisitas. Tekanan kritis untuk kepala
berbentuk bola dirumuskan dalam persamaan
2/12
2
)]1(3[
)/(5.0
v
RtEp ohc = 1!.-=2
dengan *oadalah jari3jari luar kepala bola. >ari3jari mahkota dari torispherical
headatau jari3jari dari elliptical head. >ari3jari untuk elliptical head dapat dicari
dengan *o5$-,dimana adalah diameter utama dan $- adalah konstanta
yang dapat dilihat di Tabel 9.
Luas momen inersia minimum untuk intermediate stiffening rings dapat
ditentukan dengan 4
E
LDpI
oc
24
3
1= 1!.-82
dimana
pc5 tekanan eksternal kritis 1= kali dari tekanan yang diperbolehkan2
o5 diameter luar dari tangki luar
L 5 jarak antara cincin penguat
& 5 modulus 'oung dari bahan material untuk cincin
Tae! / E0"i-a!ent ra#i"s %or e!!ipti,a! $ea# "n#er e(terna! press"re?- $- ?- $-
9 -.78 -.< .
5/25/2018 Cryogenic Tank
10/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
penyangga ditunjukkan pada #ambar !.= . Untuk tipe beban ini momen tekuk
cincin ditentukan oleh teori energi elastisitas.
Gamar 7./ +ean pa#a agian !"ar ,in,in penyokong #a!am kaitannya #engan erat
#ari tangki #a!am #an isinya
799
5/25/2018 Cryogenic Tank
11/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
Gamar 7. K"r-a momen tek"k "nt"k ,in,in penyokong agian !"ar. Lokasi s"#"t
#an s"#"t penyokong 12 #an *#i#e%inisikan pa#a Gamar 7./
1. Untuk -
)sin(sin)sin(sincos)cos(cos)sinsin(2
121
2
2
2
121122
++=WR
M
1!.-;2
2. Untuk -7
)sin(sin)sin(sincos)cos(cos)sinsin(2
21
2
2
2
121122
++=WR
M
1!.-!2
3. Untuk
79=
5/25/2018 Cryogenic Tank
12/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
)sin(sincos)cos(cos)sinsin(2
1
2
2
2
121122
++=WR
M1!.-
5/25/2018 Cryogenic Tank
13/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
$etebalan shell dapat ditentukan dengan menggunakan persamaan !.-9,
dengan perkiraan pertama kita mengabaikan t?o pada penyebut. engan
menggunakan diameter luar tangki -7 ft, maka
2/54/32
0 42.2
)/()1(
=E
DLvp
D
t oc5
2/5
4 )10)(29)(42.2(
)12/75.9)(949.0)(75(
5 .9;umlah cairan yang dibutuhkan untuk menaikkan tekanan tangki
diperoleh dengan 4
mg5 Fg7g7I Fg-g- 1!.792
dengan Fg 5 volume berlebih
g5 berat jenis gas
-,7 5 kondisi sebelum dan sesudah penguapan
7=
5/25/2018 Cryogenic Tank
18/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
7. PERALATAN KESELAMATAN
Peralatan keselamatan untuk tangki kriogenik seperti inner essel
pressure reliefseperti pada #ambar !.! dan inner shell burst disk assembly
disajikan dalam #ambar !.
5/25/2018 Cryogenic Tank
19/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
Gamar 7.8 Pera!atan kese!amatan tangki kriogenik
Pelepas tekanan dalam tangki biasanya bekerja pada saat tekanan -
/ lebih besar dari tekanan perancangan. pabila ada kelebihan tekanan
dalam tangki maka tekanan akan dilepas sebelum terjadinya kerusakan
tangki. $apasitas katup ditentukan dari laju cairan menguap.
Ukuran katup keselamatan ditentukan dengan4
max
2/1)/(
pCK
MTmA
D
g
v
= in7 1!.7=2
dengan v5 luas katup pelepasan
gm 5 maksimum laju alir, lbm?hr
T 5 suhu absolut, *
( 5 berat molekul gas
) 5 faktor ekspansi
Daktor ekspansi dicari dengan4
2/1)1/()1(
1
2520
+
=+
C
1!.782
dengan4
5 cp?cv5 rasio panas spesifik
$5 koefisien discharge
7=7
5/25/2018 Cryogenic Tank
20/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
Pma: 5 1tekanan yang ditentukan, psig2 : 1-.-2 A 1 tekanan atmosfir, psia2
7.7 INSLASI
da beberapa tipe insulasi yang dapat digunakan 4
!"panded foams
#as filled powders and fibrous materials
$acuum
!acuated powder and fibrous material
%pacified powders
&ultilayer insulations
7.7.1 E(pan#e# %oam
Beberapa jenis insulasi ini adalah busa dari poliuretan, busa polistiren,
karet, silikon dan busa gelas. $arena busa adalah bahan yang tidak
homogen, maka konduktivitas termal dari insulasi jenis ini bergantung dari
densitas insulasi itu sendiri dan juga gas yang digunakan untuk membuat
foamtersebut. #as yang biasanya digunakan untuk membuat foam insulation
adalah karbon dioksida. $onduktivitas termal dari foamyang baru akan turun
ketika salah satu sisi insulasi mulai terdinginkan oleh nitrogen cair 1cairan
kriogenik2 karena )+7akan terkondensasi.
Salah satu kerugian dari penggunaan jenis insulasi ini adalah besarnya
ekspansi termal. >ika foamdipasang dengan dekat mengelilingi tangki maka
foamdapat retak atau pecah jika suhu terlalu dingin karena foam akan lebih
menyusut dibandingkan tangki. Sehingga uap air dan udara dapat masuk
melalui retakan tersebut dan akan menurunkan keefektifan insulasi. 'oam
dapat digunakan sebagai insulasi apabila contraction jointdigunakan di dalam
foam dan jika foam ditutupi dengan plastik liner, seperti (ylar untuk
mencegah masuknya uap air dan udara.
7.7.* Gas %i!!e# po)#ers an# %iro"s materia!s
Beberapa contoh jenis insulasi ini adalah fiber glass, powdered cork,
6ol yang keras, perlit 1bubuksilika2, Santocel, dll. (ekanisme utamadari jenis
7=9
5/25/2018 Cryogenic Tank
21/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
insulasi ini adalah mengurangi atau menghilangkan transfer panas konveksi
karena adanya sedikit kekosongan gas di dalam bahan. $onduktivitas termal
jenis insulasi ini lebih kecil dibandingkan jenis foam hal ini dikarenakan
lintasan konduksi sepanjang bahan insulasi ini lebih berliku3liku dan tidak
kontinu.
1
3 /4)1/(
1
++=
rdTrkk
rk
gs
a
1!.7;2
dimana r 5 volume solid?total volume
ks5 konduktivitas termal dari bahan solid
kg5 konduktivitas termal dari gas didalam insulasi
5 konstanta Stefan I BoltKmann 1 .-!-= : -3=Btu?hr.ft.*2
T 5 suhu rata3rata dari insulasi
d 5 diameter rata3ratadari bubuk atau fiber
Pada suhu kriogenik, T9 biasanya jauh lebih kecil dibandingkan kg,
sehingga persamaan !.7; menjadi4
)/1(1 sg
g
a
kkr
kk
= 1!.7!2
>ika konduktivitas termal dari bahan solid sangat jauh lebih besar dari
konduktivitas termal gas di dalam insulasi, maka persamaan !.7! menjadi4
r
kk g
a =1
1!.7
5/25/2018 Cryogenic Tank
22/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
Penggunaan insulasi jenis ini berfungsi untuk menghilangkan dua
komponen yang berhubungan dengan transfer panas, yaitu konduksi solid
dan konveksi gas %nsulasi ini biasanya digunakan untuk ukuran tangki skala
laboratorium.
Laju transfer panas secara radian antara dua permukaan dapat ditentukan
dengan persamaan4
5 DeD-37-1 T7=I T-
=2 1!.702
iamana 5 konstanta Stefan I BoltKmann
De5 faktor emisitivitas
D-375 faktor konfigurasi
-5 luas area permukaan -
T 5 suhu absolut
Untuk tangki penyimpanan fluida kriogenik, dimana tangki dalamnya
ditutupi secara keseluruhan dengan tangki luar, maka D-37 5 -, dimana
subscript - menandakan permukaan yang ditutupi 1tangki dalam2 dan
subscript 7 menandakan permukaan yang menutupi 1tangki luar2. Daktor
emisivitas untuk radiasi difusi untuk silinder konsentrik atau spheres 1bola2
dapat dicari dengan4
1
22
1
1
111
+
eA
A
eFe 1!.92
dimana e adalah emisivitas dan adalah luas permukaan.
Untuk (silinder konsentrik atau bola, maka laju transfer panasnya adalah4
5 De,1 T"=I T-
=2 1!.9-2
imana T" adalah suhu permukaan paling luar dan T- adalah suhu
permukaan paling dalam.
7=8
5/25/2018 Cryogenic Tank
23/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
Gamar 7.: S"$" mo!ek"! gas "nt"k kon#"ksi mo!ek"!ar eas
Bayangkan dua permukaan paralel berada pada suhu T- dan T7,
seperti terlihat pada gambar !.0. (olekul gas bertubrukan dengan permukaan
dingin pada suhu T- dan mentransfer sebagian energi pada permukaan.
$arena molekul tidak bertahan cukup lama di permukaan untuk mencapai
kesetimbangan termal, melainkan molekul tersebut akan meninggalkan
permukaan dengan memba6a energi kinetik dengan suhu sedikit lebih tinggi,
T-M. Lalu molekul ini akan berjalan sepanjang ruang vakum dan bertubrukan
dengan permukaan hangat yang bersuhu T7. (olekul tidak bertahan terlalu
lama pada permukaan untuk mencapai kesetimbangan termal dan akhirnya
meninggalkan permukaan hangat dengan sejumlah energi kinetik pada suhu
sedikit diba6ah T7, yaitu T7M. erajat pendekatan molekul untuk
kesetimbangan termal disebut koefisien akomodasi, a4
di!ans"#!m$n%&in'an%ma&sim$m#n#!%i
di!ans"#!'an%a&$a#n#!%i=a 1!.972
$oefisien akomodasi untuk kedua permukaan pada gambar !.-=4
1
1
2
1
21TTTTa
=permukaan dingin
12
1
2
2TT
TTa
= permukaan hangat
Perbedaan suhu antara permukaan dan dingin dapat dinyatakan dengan4
( )aF
TTTT
aaTT
1
2
1
2
21
12 111
=
+= 1!.992
Daadalah faktor koefisien akomodasi
7=;
5/25/2018 Cryogenic Tank
24/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
1
22
1
1
111
+=aA
A
aFa 1!.9=2
Subscript - menandakan permukaan yang ditutupi dan 7 menandakan
permukaan yang menutupi.
&nergi yang ditransfer oleh silinder konsentrik atau bola 4
5 # p -1T7I T-2 1!.982
dimana FaMT
RgG c
2/1
81
1
+
=
1!.9;2
konstanta * adalah konstanta gas universal 1-8=8 ft.lb?mol .*2 dan ( adalah
berat molekul 1(r2.
gar konduksi free moleculardapat terjadi, maka jarak bebas rata3rata
dari molekul gas harus lebih besar dibandingkan jarak antar permukaan.
>arak bebas rata3rata dapat ditentukan dengan4
5 9? p 1 *T? < gc(2 1!.9!2
dimana 5 viskositas gas pada suhu T
* 5 konstanta gas universal
p 5 tekanan gas absolut
( 5 (r
Conto$ 7./
Tentukan total laju panas yang pindah dari tangki luar ke tangki dalam.
iameter tangki dalam 8 ft sedangkan diameter tangki luar ! ft. Suhu tangki
luar
5/25/2018 Cryogenic Tank
25/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
12
19.0
1
7
5
05.0
1
+=eF = (20 * 4.6)
+1= 0.0406
Luas permukaan tangki dalam 4
-5 -7 5 1827 5 !
5/25/2018 Cryogenic Tank
26/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
7.7. E-a,"ate# po)#er a$an %ier
Laju perpindahan panas melalui insulasi jenis ini dapat ditentukan
dengan4
$
TTAkQ chmt
= )( 1!.9ika bubuk metal
tersebut saling menyatu?menjadi padat, maka konduktivitas termalnya akanmeningkat.
7=0
5/25/2018 Cryogenic Tank
27/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
7.7. Ins"!asi m"!ti!ayer
Penyekat jenis ini terdiri dari beberapa lapisan material yang memiliki
kemampuan untuk memantulkan panas, seperti aluminium foil, tembaga foil
atau (ylar dan material3material lain yang memiliki konduktivitas yang sangat
rendah seperti kertas, glass fabric, jaring nylon. %nsulasi multilayer ini
biasanya bekerja dalam keadaan vakum agar lebih efektif.
$onduktivitas yang kecil pada penyekat banyak lapis bisa terjadi
karena semua jenis aliran panas ditekan sampai batas yang paling kecil.
Perpindahan panas secara radiasi berla6anan dengan banyaknya media
pemantul dan berbanding lurus dengan emisi bahan pelindung. *adiasi bisa
dikurangi dengan lapisan material yang mempunyai emisi yang rendah.
$onveksi dikurangi dengan cara memvakum tekanan dalam tangki sehingga
jarak bebas rata3rata dari molekul akan lebih besar daripada jarak antara
lapisan penyekat. $onduksi bisa dikurangi dengan menggunakan material
yang mempunyai konduktivitas rendah.
Untuk penyekat dengan tekanan yang sangat rendah, yaitu .-9 (Pa,
panas ditransmisikan oleh radiasi dan konduksi material pengisi ruang.$onduktivitas termal pada kondisi ini ditentukan dengan persamaan4
+
+
+
=
h
c
h
ch
ctT
T
T
T
e
eTh
$%k 11
2/
122
1!.=92
engan "?: 5 jumlah lapisan
hc5 konduktivitas bahan pengisi ruang
5 konstanta BoltKman
e 5 emisi lapisan pelindung
Th,Tc5 suhu bagian insulasi yang panas dan dingin
Perbandingan $inerja dari berbagai jenis insulasi
-. !"panded 'oams, keuntungan4 biaya tidak mahal, tidak memerlukan
jaket vakum. $ekurangan4 kontraksi panas tinggi, konduktivitas
mungkin berubah terhadap 6aktu, konduktivitas termalnya paling besar
diantara jenis insulasi yang lain.
78
5/25/2018 Cryogenic Tank
28/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
7. #as filled powders and fibrous materials, keuntungan4 biaya rendah,
dapat mengurangi terjadinya bentuk permukaan insulasi yang tidak
rata. $ekurangan4 harus tetap dijaga dalam keadaan kering dengan
menggunakan penghalang uap, bubuk dapat saling menyatu?memadat
sehingga konduktivitas termal meningkat.
9. $acuum alone, keuntungan4 heat flu" lebih rendah untuk ketebalan
yang kecil, losses dalam pendinginan sangat kecil, dapat digunakan
dengan mudah 6alau bentuk tangki rumit. $ekurangan4 memerlukan
pemvakuman yang permanen, batas permukaan harus memiliki
emisivitas yang rendah.
=. !acuated powder and fibrous material, keuntungan) heat flu" lebih
rendah dari acuum alone untuk ketebalan lebih dari = in, tingkat
pemvakuman tidak seketat acuum alone dan insulasi multilayer,
bentuk yang rumit dapat dengan mudah diinsulasi. $ekurangan4 bubuk
dapat memadat bila ada getaran, diperlukan acuum filter untuk
mencegah bubuk masuk ke sistem vakum.
8. %pacified powders, keuntungan4 kinerja yang lebih baik dibandingkan
eacuated powder, tingkat pemvakuman tidak seketat acuum alonedan insulasi multilayer, bentuk yang rumit dapat dengan mudah
diinsulasi. $ekurangan4 ada kemungkinanmeledak dengan aluminium
di dalam atmosfir oksigen, biaya tinggi dibandingkan eacuated
powder.
;. &ultilayer *nsulations,keuntungan4 memiliki kinerja yang paling bagus
diantara jenis insulasi lainnya, ringan, kehilangan pendinginan yang
lebih rendah dibandingkan eacuated powder, lebih stabil 1tidak ada
permasalahan dengan terjadinya pemadatan bubuk2. $ekurangan4
biaya per unit volume lebih tinggi 16alaupun biaya untuk mendapatkan
kinerja yang sama lebih rendah, karena bahan yang dibutuhkan lebih
sedikit2, susah diaplikasikan untuk bentuk yang rumit, membutuhkan
tingkat pemvakuman yang tinggi dibandingkan eacuated powders.
7.8 SISTEM TRANSP;RT CAIRAN KRI;GENIK
7.8.1 Kapa! tanker
78-
5/25/2018 Cryogenic Tank
29/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
ua desain dasar untuk mengangkut L"# telah mendominasi sejarah
dibuatnya kapal3kapal tanker penampung L"# yang sangat besar. esain
pertama memakai membran dimana kontainernya bergantung pada struktur
kapal untuk mensupport keseluruhan permukaan tangki. esain yang satunya
menggunakan struktur penyangga sendiri dimana tangki akan berada pada
daerah hold bottom dan bebas untuk dilebarkan dan di kerutkan sesuai
dengan lambung kapal.
Perlahan3lahan, tangki dengan membran mulai mendominasi, mungkin
dikarenakan rendahnya biaya kapital untuk pemasangan3nya. Bagaimanapun
juga, baru3baru ini, trend3nya mulai kembali lagi kepada desain yang
menggunakan penyangga sendiri, kebanyakan dikarenakan biaya life3cycle
nya yang lebih murah.
Daktor3faktor yang harus diperhatikan ketika mendesain kapal3kapal
tangki kriogenik ini termasuk ukuran optimum kapal yang ekonomis, termasuk
penyimpanan di pantai 1shore2, biaya kapital dan biaya operasi, serta
kecepatan service batasan operasi, termasuk panjang dan lebar dan batasan
kecepatan yang dibebankan oleh pelabuhan rasio boiloff bahan untuk
konstruksi, dimana untuk kontainer termasuk 0/ baja "i, stainless steel, daninvar, dan untuk insulasinya menggunakan kayu balsa, ply6ood, PF),
poliuretan, dan 6ol kaca kemudahan konstruksi dan ketahanan uji, yang
diperlihatkan dari pengalaman operasi yang telah terbukti. #ambar !.-a
mengilustrasikan sebuah desain kapal tanker kontemporer. $onfigurasi ini
memperlihatkan karakteristik lambung kapal yang besar dalam kaitannya
dengan pusat gravitasi yang lebih rendah dan sebuah sistem insulasi yang
mengganti kerugian terhadap pengkerutan dan ekspansi dari kontainer.
esain kontainer menggabungkan tiga geometri, seperti yang
diperlihatkan pada #ambar !.-b. Bagian atas hemisphere menggabungkan
sebuah bagian silindris pada ekuator. Bagian silindris ini digabungkan ke
bagian corong 1cone2 melalui sebuah transisi knuckle. Bentuk ini bertujuan
untuk mengurangi stress pada tangki dan di dalam lambung kapal. $apal3
kapal ini mampu mentransport lebih dari -78, m9 L"# pada tiap3tiap
pengirimannya.
787
5/25/2018 Cryogenic Tank
30/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
Gamar 7.1< Diagram skematik #ari kapa! tanker LNG #engan peresaran sa!a$ sat"
kontainernya
7.8.* Tr"k tangki
Truk3truk tangki untuk mentransport cairan kriogenik memiliki struktur
yang hampir sama dengan kapal tanker dan didesain secara tipikal dengan
tujuan yang sama. Penekanan utama dalam desain ini adalah untuk
meminimisasi keseluruhan berat tanker dan memaksimalkan kapasitas kargo
sekaligus mengatasi cukup atau tidaknya kekuatan stukturnya. Untuk truk
tangki ini, baik rel maupun jalan biasa, sebuah percobaan dibuat untuk
membangun sebuah sistem loading dan discharging yang sesuai dan efisien
untuk dapat cepat merubah haluan dengan kehilangan transfer yang sedikit.
Tangki3tangki kontemporer di konstruksi dari aluminium atau stainless steel
dengan insulan bubuk (L%.Ukuran dari tangki3tangki modern seperti yang ditunjukkan pada
#ambar !.-- beragam dari 8 hingga 7 m 9kapasitas cairan. Sebuah unit
yang tipikal dapat menampung -9,; kg 1-9 m 92 dari oksigen cair dengan
berat keseluruhan 78,= kg ketika diisi sesuai dengan kapasitasnya. Laju
kehilangan untuk truk tangki biasanya kurang dari 7. / dari kapasitas tangki
per harinya.
Tanker dengan rel memiliki kapasitas sekitar 7.8 kali daripada truktangki biasa atau sekitar 8 m9. Laju kehilangannya keseringan diba6ah .;
789
5/25/2018 Cryogenic Tank
31/31
KRIOGENIK BB ! T"#$% P&"'%(P"" )%*" $*%+#&"%$ "
S%ST&( T*"SP+*T )%*" $*%+#&"%$
/ dari kapasitas tangki per hari dengan menggunakan insulasi bubuk. Tangki
dengan rel biasanya memiliki panjang -!.= m dan diameter 7.! m. esain
untuk load adalah - # menyamping, 7 # vertikal, dan = # longitudinal, hal ini
mengharuskan sistem suspensi yang sesuai.
Gamar 7.11 Tr"k tangki kriogenik
78=
Top Related