Post on 03-Dec-2015
LAMPIRAN C
PERHITUNGAN SPESIFIKASI ALAT
L.C.1 TANGKI PKO (T–101)
Fungsi : Menyimpan PKO untuk kebutuhan selama 7 hari
Bentuk : Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Temperatur (T) = 30°C
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Densitas PKO (ρ) = 911,20 kg/m3 (Applewhite, 1994)
Laju alir massa PKO (m) = 2.065,50 kg/jam
Lama penyimpanan (n) = 7 hari
Faktor kelonggaran (fk) = 0,15
Perbandingan diameter dengan tinggi tangki (Di : Hs) = 4 : 5
Perhitungan:
a. Volume tangki (Vt)
Massa larutan = 2 .065,50 kg/jam×7 hari×24 jam/hari
= 347.004 kg
Volume larutan, Vl =
347 . 004 kg
911 ,20 kg/m3
= 380,82 m3
Volume tangki, Vt = (1+0,15 )×380,82 m3
= 437,94 m3
b. Diameter dan tinggi shell
Volume shell tangki (Vs)=1
4πD2 H s
(Brownell, 1959)
LC–1
V s =
516
πD3
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + 2Vh ; Vh dianggap sangat kecil untuk tutup datar
437,94 m3 =
516
πD3
D3 = 445,94 m3
D = 7,64 m = 300,78 in
Hs = 9,55 m = 375,97 in
c. Tebal shell tangki
Tinggi cairan (Hl)
V l =
14
πD2 H l
380,82m3 =
14
π×(7,64 m )2×H l
H l = 8,30 m3
Tekanan hidrostatik (Ph) = gHl
= 911,20 kg/m3×9,8 m/s2×8,30 m
= 74153,78 Pa = 10,90 psia
Tekanan operasi (Poperasi) = Patmosfir + Ph
= 14,696 psia + 10,90 psia
= 25,59 psia
Maka, Pdesain = (1+0 ,15)×Poperasi
= 1 ,15×25,59 psia = 29,43 psia
Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade C:
Allowable working stress (S) : 13.700 psia (Couper, 2005)
Joint efficiency (E) : 0,80 (Brownell, 1959)
Corossion allowance (C) : 0,5 mm/tahun = 0,0197 in/tahun (Perry,1999)
Umur alat (n) : 10 tahun
LC–2
Tebal shell (ts) =
PD2SE−1,2P
+nC (Brownell, 1959)
=
29,43 psia×300,78 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×29,43 psia
+(10×0,0197 )
= 0,60 in
Tebal shell standar yang digunakan = 5/8 in (Brownell, 1959)
d. Tebal head
Tebal head (th) diambil sama dengan tebal shell, yaitu 5/8 in.
Untuk tebal shell 5/8 in
sf = 1½ - 3½ in dipilih 1½ in (Brownell, 1959)
icr = 17/8 in (Brownell, 1959)
Maka, tinggi head (Hh) = th + sf + icr (Brownell, 1959)
= 5/8 in + 1½ in + 17/8 in
= 4 in = 0,1 m
Tinggi total tangki = Hs + 2Hh
= 9,55 m + 2¿ 0,1 m = 9,75 m
L.C.2 TANGKI MINYAK JARAK (T–102)
Fungsi : Menyimpan minyak jarak untuk kebutuhan selama 7 hari
Bentuk : Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Temperatur (T) = 30°C
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Densitas minyak jarak (ρ) = 955 kg/m3
Laju alir massa minyak jarak (m) = 885,21 kg/jam
Lama penyimpanan (n) = 7 hari
Faktor kelonggaran (fk) = 0,15
Perbandingan diameter dengan tinggi tangki (Di : Hs) = 4 : 5
LC–3
Perhitungan:
a. Volume tangki (Vt)
Massa larutan = 885,21 kg/jam×7 hari×24 jam/hari
= 148.715,28 kg
Volume larutan, Vl =
148 .715,28 kg
955 kg/m3
= 155,72 m3
Volume tangki, Vt = (1+0,15 )×155,72 m3
= 179,08 m3
b. Diameter dan tinggi shell
Volume shell tangki (Vs)=1
4πD2 H s
(Brownell, 1959)
V s =
516
πD3
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + 2Vh ; Vh dianggap sangat kecil untuk tutup datar
179,08 m3 =
516
πD3
D3 = 182,34 m3
D = 5,67 m = 223,25 in
Hs = 7,09 m = 279,06 in
c. Tebal shell tangki
Tinggi cairan (Hl)
V l =
14
πD2 H l
155,72m3 =
14
π×(5,67 m )2×H l
H l = 6,16 m3
Tekanan hidrostatik (Ph) = gHl
= 955 kg/m3×9,8 m/s2×6,16 m
LC–4
= 57.685,51 Pa = 8,48 psia
Tekanan operasi (Poperasi) = Patmosfir + Ph
= 14,696 psia + 8,48 psia
= 23,17 psia
Maka, Pdesain = (1+0 ,15)×Poperasi
= 1 ,15×23,17 psia = 26,65 psia
Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade C:
Allowable working stress (S) : 13.700 psia (Couper, 2005)
Joint efficiency (E) : 0,80 (Brownell, 1959)
Corossion allowance (C) : 0,5 mm/tahun = 0,0197 in/tahun (Perry,1999)
Umur alat (n) : 10 tahun
Tebal shell (ts) =
PD2SE−1,2P
+nC (Brownell, 1959)
=
26,65 psia×223,25 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×26,65 psia
+(10×0,0197 )
= 0,47 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in (Brownell, 1959)
d. Tebal head
Tebal head (th) diambil sama dengan tebal shell, yaitu 1/2 in.
Untuk tebal shell 1/2 in
sf = 1½ - 3 in dipilih 1½ in (Brownell, 1959)
icr = 11/2 in (Brownell, 1959)
Maka, tinggi head (Hh) = th + sf + icr (Brownell, 1959)
= 1/2 in + 1½ in + 11/2 in
= 3,5 in = 0,09 m
Tinggi total tangki = Hs + 2Hh
= 7,09 m + 2¿ 0,09 m = 7,27 m
L.C.3 TANGKI LARUTAN NaOH (T–103)
Fungsi : Menyimpan larutan NaOH untuk kebutuhan selama 7 hari
Bentuk : Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup datar
LC–5
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Temperatur (T) = 30°C
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Densitas larutan NaOH (ρ) = 1518,1 kg/m3
Laju alir massa larutan NaOH (m) = 831,55 kg/jam
Lama penyimpanan (n) = 7 hari
Faktor kelonggaran (fk) = 0,15
Perbandingan diameter dengan tinggi tangki (Di : Hs) = 4 : 5
Perhitungan:
a. Volume tangki (Vt)
Massa larutan = 831,55 kg/jam×7 hari×24 jam/hari
= 139.700,40 kg
Volume larutan, Vl =
139,700,40 kg
1518 ,1 kg/m3
= 92,02 m3
Volume tangki, Vt = (1+0,15 )×92,02 m3
= 105,83 m3
b. Diameter dan tinggi shell
Volume shell tangki (Vs)=1
4πD2 H s
(Brownell, 1959)
V s =
516
πD3
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + 2Vh ; Vh dianggap sangat kecil untuk tutup datar
105,83 m3 =
516
πD3
D3 = 107,75 m3
LC–6
D = 4,76 m = 187,34 in
Hs = 5,95 m = 234,18 in
c. Tebal shell tangki
Tinggi cairan (Hl)
V l =
14
πD2 H l
92,02 m3 =
14
π×(4,76 m )2×H l
H l = 5,17 m3
Tekanan hidrostatik (Ph) = gHl
= 1518,1 kg/m3×9,8 m/s2×5,17 m
= 76.950,62 Pa = 11,31 psia
Tekanan operasi (Poperasi) = Patmosfir + Ph
= 14,696 psia + 11,31 psia
= 26,00 psia
Maka, Pdesain = (1+0 ,15)×Poperasi
= 1 ,15×26,00psia = 29,91 psia
Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade C:
Allowable working stress (S) : 13.700 psia (Couper, 2005)
Joint efficiency (E) : 0,80 (Brownell, 1959)
Corossion allowance (C) : 0,5 mm/tahun = 0,0197 in/tahun (Perry,1999)
Umur alat (n) : 10 tahun
Tebal shell (ts) =
PD2SE−1,2P
+nC (Brownell, 1959)
=
29,91 psia×187,34 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×29,91 psia
+(10×0,0197 )
= 0,45 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/2 in (Brownell, 1959)
d. Tebal head
Tebal head (th) diambil sama dengan tebal shell, yaitu 1/2 in.
Untuk tebal shell 1/2 in
LC–7
sf = 1½ - 3½ in dipilih 1½ in (Brownell, 1959)
icr = 11/2 in (Brownell, 1959)
Maka, tinggi head (Hh) = th + sf + icr (Brownell, 1959)
= 1/2 in + 1½ in + 11/2 in
= 3,5 in = 0,09 m
Tinggi total tangki = Hs + 2Hh
= 5,95 m + 2¿ 0,09 m = 6,13 m
L.C.4 TANGKI PROPILEN GLIKOL (T–104)
Fungsi : Menyimpan larutan propilen glikol untuk kebutuhan selama 7
hari
Bentuk : Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Temperatur (T) = 30°C
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Densitas propilen glikol (ρ) = 1.051 kg/m3
Laju alir massa propilen glikol (m) = 1.578,68 kg/jam
Lama penyimpanan (n) = 7 hari
Faktor kelonggaran (fk) = 0,15
Perbandingan diameter dengan tinggi tangki (Di : Hs) = 4 : 5
Perhitungan:
a. Volume tangki (Vt)
Massa larutan = 1 .578,68 kg/jam×7 hari×24 jam/hari
= 265.218,24 kg
Volume larutan, Vl =
265 .218,24 kg
1 .051 kg/m3
LC–8
= 252,35 m3
Volume tangki, Vt = (1+0,15 )×252,35 m3
= 290,20 m3
b. Diameter dan tinggi shell
Volume shell tangki (Vs)=1
4πD2 H s
(Brownell, 1959)
V s =
516
πD3
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + 2Vh ; Vh dianggap sangat kecil untuk tutup datar
290,20 m3 =
516
πD3
D3 = 295,48 m3
D = 6,66 m = 262,22 in
Hs = 8,33 m = 327,78 in
c. Tebal shell tangki
Tinggi cairan (Hl)
V l =
14
πD2 H l
252,35 m3 =
14
π×(6,66 m )2×H l
H l = 7,24 m3
Tekanan hidrostatik (Ph) = gHl
= 1 .051 kg/m3×9,8 m/s2×7,24 m
= 74.567,39 Pa = 10,96 psia
Tekanan operasi (Poperasi) = Patmosfir + Ph
= 14,696 psia + 10,96 psia
= 25,65 psia
Maka, Pdesain = (1+0 ,15)×Poperasi
= 1 ,15×25,65 psia = 29,50 psia
LC–9
Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade C:
Allowable working stress (S) : 13.700 psia (Couper, 2005)
Joint efficiency (E) : 0,80 (Brownell, 1959)
Corossion allowance (C) : 0,5 mm/tahun = 0,0197 in/tahun (Perry,1999)
Umur alat (n) : 10 tahun
Tebal shell (ts) =
PD2SE−1,2P
+nC (Brownell, 1959)
=
29,50 psia×262,22 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×29,50 psia
+(10×0,0197 )
= 0,55 in
Tebal shell standar yang digunakan = 5/8 in (Brownell, 1959)
d. Tebal head
Tebal head (th) diambil sama dengan tebal shell, yaitu 5/8 in.
Untuk tebal shell 5/8 in
sf = 1½ - 3½ in dipilih 1½ in (Brownell, 1959)
icr = 17/8 in (Brownell, 1959)
Maka, tinggi head (Hh) = th + sf + icr (Brownell, 1959)
= 5/8 in + 1½ in + 17/8 in
= 4 in = 0,1 m
Tinggi total tangki = Hs + 2Hh
= 8,33 m + 2¿ 0,1 m = 8,53 m
L.C.5 TANGKI DEA (T–105)
Fungsi : Menyimpan larutan DEA untuk kebutuhan selama 7 hari
Bentuk : Silinder vertikal dengan dasar datar dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Temperatur (T) = 30°C
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
LC–10
Densitas DEA (ρ) = 1.090,0672 kg/m3
Laju alir massa DEA (m) = 315,74 kg/jam
Lama penyimpanan (n) = 7 hari
Faktor kelonggaran (fk) = 0,15
Perbandingan diameter dengan tinggi tangki (Di : Hs) = 4 : 5
Perhitungan:
a. Volume tangki (Vt)
Massa larutan = 315,74 kg/jam×7 hari×24 jam/hari
= 53.044,32 kg
Volume larutan, Vl =
53 . 044,32 kg
1. 090 ,0672 kg/m3
= 48,66 m3
Volume tangki, Vt = (1+0,15 )×48,66 m3
= 55,96 m3
b. Diameter dan tinggi shell
Volume shell tangki (Vs)=1
4πD2 H s
(Brownell, 1959)
V s =
516
πD3
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + 2Vh; Vh dianggap sangat kecil untuk tutup datar
55,96 m3 =
516
πD3
D3 = 56,96 m3
D = 3,85 m = 151,50 in
Hs = 4,81 m = 189,37 in
c. Tebal shell tangki
Tinggi cairan (Hl)
V l =
14
πD2 H l
LC–11
48,66 m3 =
14
π×(3,85 m )2×H l
H l = 4,18 m3
Tekanan hidrostatik (Ph) = gHl
= 1 .090,0672 kg/m3×9,8 m/s2×4,18 m
= 44.681,50 Pa = 6,57 psia
Tekanan operasi (Poperasi) = Patmosfir + Ph
= 14,696 psia + 6,57 psia
= 21,26 psia
Maka, Pdesain = (1+0 ,15)×Poperasi
= 1 ,15×21,26 psia = 24,45 psia
Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade C:
Allowable working stress (S) : 13.700 psia (Couper, 2005)
Joint efficiency (E) : 0,80 (Brownell, 1959)
Corossion allowance (C) : 0,5 mm/tahun = 0,0197 in/tahun (Perry,1999)
Umur alat (n) : 10 tahun
Tebal shell (ts) =
PD2SE−1,2P
+nC (Brownell, 1959)
=
24,57 psia×153 , 81 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×24,57 psia
+(10×0,0197 )
= 0,37 in
Tebal shell standar yang digunakan = 3/8 in (Brownell, 1959)
d. Tebal head
Tebal head (th) diambil sama dengan tebal shell, yaitu 3/8 in.
Untuk tebal shell 3/8 in
sf = 1½ - 3 in dipilih 1½ in (Brownell, 1959)
icr = 11/8 in (Brownell, 1959)
Maka, tinggi head (Hh) = th + sf + icr (Brownell, 1959)
= 3/8 in + 1½ in + 11/8 in
LC–12
= 3 in = 0,08 m
Tinggi total tangki = Hs + 2Hh
= 4,81 m + 2¿ 0,08 m = 4,96 m
L.C.6 GUDANG ASAM SITRAT (G–101)
Fungsi : Menyimpan asam sitrat untuk kebutuhan selama 30 hari
Bentuk : Segi empat beraturan
Bahan konstruksi : Beton
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Temperatur (T) = 30°C
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Densitas asam sitrat (ρ) = 1.665 kg/m3 (ScienceLab, 2013)
Laju alir massa asam sitrat (m) = 15,79 kg/jam
Lama penyimpanan (n) = 30 hari
Faktor kelonggaran (fk) = 0,15
Perhitungan:
Massa asam sitrat = 15,79 kg/jam×30 hari×24 jam/hari
= 11.368,80 kg
Volume asam sitrat =
11. 368,80 kg
1 .665 kg/m3
= 6,83 m3
Volume gudang = (1+0,15 )×6,83 m3
= 7,85 m3
Gudang direncanakan berukuran panjang (p) = lebar (l) = tinggi (t)
Maka volume gudang (V) = p × l × t = t3
Tinggi gudang (t) = (V )13
= (7 , 85 )1/3= 1,99 m
Tinggi (t) = panjang (p) = lebar (l) = 1,99 m
LC–13
L.C.7 GUDANG SUKROSA (G–102)
Fungsi : Menyimpan sukrosa untuk kebutuhan selama 7 hari
Bentuk : Segi empat beraturan
Bahan konstruksi : Beton
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Temperatur (T) = 30°C
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Densitas sukrosa (ρ) = 1.587 kg/m3 (ScienceLab, 2013)
Laju alir massa sukrosa (m) = 150,50 kg/jam
Lama penyimpanan (n) = 7 hari
Faktor kelonggaran (fk) = 0,15
Perhitungan:
Massa sukrosa = 150,50 kg/jam×7 hari×24 jam/hari
= 25.284 kg
Volume sukrosa =
25 . 284 kg
1.587 kg/m3
= 15,93 m3
Volume gudang sukrosa = (1+0,15 )×15,93 m3
= 18,32 m3
Gudang direncanakan berukuran panjang (p) = tinggi (t) = 2 lebar (l)
Maka volume gudang (V) = p × l × t = 2l × 2l × l = 4l3
Lebar gudang (l) = (V4 )
13
= (18,32
4 )1/3
= 1,66 m
Panjang (p) = tinggi (t) = 2 lebar (l)
= (2) (1,66)
= 3,32 m
LC–14
L.C.8 GUDANG NaCl (G–103)
Fungsi : Menyimpan NaCl untuk kebutuhan selama 30 hari
Bentuk : Segi empat beraturan
Bahan konstruksi : Beton
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Temperatur (T) = 30°C
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Densitas NaCl (ρ) = 2.165 kg/m3 (ScienceLab, 2013)
Laju alir massa NaCl (m) = 4,21 kg/jam
Lama penyimpanan (n) = 30 hari
Faktor kelonggaran (fk) = 0,15
Perhitungan:
Massa NaCl = 4,21 kg/jam×30 hari×24 jam/hari
= 3.031,20 kg
Volume NaCl =
3. 031,20 kg
2. 165 kg/m3
= 1,40 m3
Volume gudang NaCl = (1+0,15 )×1,40 m3
= 1,61 m3
Gudang direncanakan berukuran panjang (p) = lebar (l) = tinggi (t)
Maka volume gudang (V) = p × l × t = t3
Tinggi gudang (t) = (V )13
= (1 ,61 )1/3 = 1,17 m
Tinggi (t) = panjang (p) = lebar (l) = 1,17 m
L.C.9 MIXER 1 (M–101)
Fungsi : Mencampur asam sitrat dengan air
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
LC–15
Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Temperatur (T) = 30oC
Laju alir massa = 315,74 kg/jam
Densitas campuran = 1016,10 kg/m3 = 63,44 lbm/ft3
Viskositas (μ) = 0,82 cP = 0,00055 lbm/ft.s
Faktor kelonggaran = 15%
Perbandingan diameter dengan tinggi tangki (Di : Hs) = 1 : 2
Perhitungan:
a. Volume tangki (Vt)
Volume larutan, Vl =
315,74 kg/jam
1. 016 ,10 kg/m3×1 jam
= 0,31 m3
Volume tangki, Vt = (1+0,15 )×0,31 m3
= 0,36 m3
b. Diameter dan tinggi shell
Volume shell tangki (Vs)=1
4πD2 H s
(Brownell, 1959)
V s =
12
πD3
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + 2Vh ; Vh dianggap sangat kecil untuk tutup datar
0,36 m3 =
12
πD3
D
3 = 0,23 m3
D = 0,61m = 24,03 in
Hs = 1,22 m = 48,06 in
LC–16
c. Tebal shell tangki
Tinggi cairan (Hl)
V l =
12
πD2 H l
0,31 m3 =
12
π×(0,61 m)2×H l
H l = 1,06 m3
Tekanan hidrostatik (Ph) = gHl
= 1 .016,10 kg/m3×9,8 m/s2×1,06 m
= 10.570,47 Pa = 1,55 psia
Tekanan operasi (Poperasi) = Patmosfir + Ph
= 14,696 psia + 1,55 psia
= 16,25 psia
Maka, Pdesain = (1+0 ,15)×Poperasi
= 1 ,15×16,25psia = 18,69 psia
Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade C:
Allowable working stress (S) : 13.700 psia (Couper, 2005)
Joint efficiency (E) : 0,80 (Brownell, 1959)
Corossion allowance (C) : 0,5 mm/tahun = 0,0197 in/tahun (Perry,1999)
Umur alat (n) : 10 tahun
Tebal shell (ts) =
PD2SE−1,2P
+nC (Brownell, 1959)
=
18,69 psia×24 , 03 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×18,69 psia
+(10×0,0197 )
= 0,22 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell, 1959)
d. Tebal head
Tebal head (th) diambil sama dengan tebal shell, yaitu 1/4 in.
Untuk tebal shell 1/4 in
sf = 1½ - 2½ in dipilih 1½ in (Brownell, 1959)
icr = 3/4 in (Brownell, 1959)
LC–17
Maka, tinggi head (Hh) = th + sf + icr (Brownell, 1959)
= 1/4 in + 1½ in + 3/4 in
= 2,5 in = 0,06 m
Tinggi total tangki = Hs + 2Hh
= 1,22 m + 2¿ 0,06 m = 1,34 m
e. Penentuan pengaduk
Jenis : Propeler 3 daun
Baffle : 4 buah
Kecepatan putaran (N) : 350 rpm = 5,83 rps (Couper, 2005)
Efisiensi motor : 80%
Pengaduk didesain dengan standar menurut Tabel 3.4-1 Geankoplis (2003)
halaman 158 sebagai berikut:
DaDt
=0,4 ;WDa
=15
;HDt
=1 ;L
Da=1
4;
CDt
=13
;J
Dt= 1
12
Dimana: Da = Diameter pengaduk
Dt = Diameter tangki
W = Lebar impeller
H = Tinggi baffle
L = Panjang impeller
C = Jarak pengaduk dari dasar tangki
J = Lebar baffle
Dt = 0,61 m
Da = 0,4 × 0,61 = 0,20 m
W = (1/5) × 0,20 = 0,04 m
H = 0,61 m
L = (1/4) × 0,20 = 0,05 m
C = (1/3) × 0,61 = 0,20 m
J = (1/12) × 0,61 = 0,05 m
Daya untuk pengaduk:
Bilangan Reynold (NRe) =
N x Da2 x ρμ
=5,83 x (0,67 )2 x 63,440,00055
=302. 234 , 21
LC–18
Menurut McCabe (1999), apabila NRe > 10.000 maka angka daya (P) tidak
bergantung pada NRe dan viskositas bukan merupakan faktor penentu bilangan
daya. Dari Tabel 9.2 McCabe (1999) halaman 254, diperoleh nilai KT = 0,32
untuk propeler, maka:
P=KT x N3 x Da
5 x ρ
gc
=5,83 x (29,17)3 det3 x (0,67 )5 ft5 x 63,44 lbm/ft3
32,147 lbm . ft/lbf . det2
= 16,23 ft.lbf/det = 0,029 hp
Daya motor penggerak =
0,0290,8
=0,037 hp
Maka digunakan daya standar 1/20 hp
L.C.10 MIXER 2 (M–102)
Fungsi : Mencampur sukrosa dengan air
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup
Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Temperatur (T) = 90oC
Laju alir massa = 7.644,78 kg/jam
Densitas campuran = 1.046,36 kg/m3 = 65,32 lbm/ft3
Viskositas (μ) = 0,71 cP = 0,00047 lbm/ft.s
Faktor kelonggaran = 15%
Perbandingan diameter dengan tinggi tangki (Di : Hs) = 1 : 2
Perhitungan:
a. Volume tangki (Vt)
Volume larutan, Vl =
1 .157,70 kg/jam
1. 046 ,36 kg/m3×1 jam
LC–19
= 1,11 m3
Volume tangki, Vt = (1+0,15 )×1,11 m3
= 1,27 m3
b. Diameter dan tinggi shell
Volume shell tangki (Vs)=1
4πD2 H s
(Brownell, 1959)
V s =
12
πD3
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + 2Vh ; Vh dianggap sangat kecil untuk tutup datar
1,27 m3 =
12
πD3
D
3 = 0,81 m3
D = 0,93 m = 36,69 in
Hs = 1,86 m = 73,39 in
c. Tebal shell tangki
Tinggi cairan (Hl)
V l =
12
πD2 H l
1,11m3 =
12
π×(0,93 m)2×H l
H l = 1,62 m3
Tekanan hidrostatik (Ph) = gHl
= 1 .046,36 kg/m3×9,8 m/s2×1,62 m
= 16.621,87 Pa = 2,44 psia
Tekanan operasi (Poperasi) = Patmosfir + Ph
= 14,696 psia + 2,44 psia
= 17,14 psia
LC–20
Maka, Pdesain = (1+0 ,15)×Poperasi
= 1 ,15×17,14 psia = 19,71 psia
Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade C:
Allowable working stress (S) : 13.700 psia (Couper, 2005)
Joint efficiency (E) : 0,80 (Brownell, 1959)
Corossion allowance (C) : 0,5 mm/tahun = 0,0197 in/tahun (Perry,1999)
Umur alat (n) : 10 tahun
Tebal shell (ts) =
PD2SE−1,2P
+nC (Brownell, 1959)
=
19,71 psia×36 , 69 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×19,71 psia
+(10×0,0197 )
= 0,23 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell, 1959)
d. Tebal head
Tebal head (th) diambil sama dengan tebal shell, yaitu 1/4 in.
Untuk tebal shell 1/4 in
sf = 1½ - 2½ in dipilih 1½ in (Brownell, 1959)
icr = 3/4 in (Brownell, 1959)
Maka, tinggi head (Hh) = th + sf + icr (Brownell, 1959)
= 1/4 in + 1½ in + 3/4 in
= 2,5 in = 0,06 m
Tinggi total tangki = Hs + 2Hh
= 1,86 m + 2¿ 0,06 m = 1,99 m
f. Penentuan pengaduk
Jenis : Propeler 3 daun
Baffle : 4 buah
Kecepatan putaran (N) : 350 rpm = 5,83 rps (Couper, 2005)
Efisiensi motor : 80%
Pengaduk didesain dengan standar menurut Tabel 3.4-1 Geankoplis (2003)
halaman 158 sebagai berikut:
LC–21
DaDt
=0,4 ;WDa
=15
;HDt
=1 ;L
Da=1
4;
CDt
=13
;J
Dt= 1
12
Dimana: Da = Diameter pengaduk
Dt = Diameter tangki
W = Lebar impeller
H = Tinggi baffle
L = Panjang impeller
C = Jarak pengaduk dari dasar tangki
J = Lebar baffle
Dt = 0,93 m
Da = 0,4 × 0,93 = 0,31 m
W = (1/5) × 0,31 = 0,06 m
H = 0,93 m
L = (1/4) × 0,31 = 0,08 m
C = (1/3) × 0,93 = 0,31 m
J = (1/12) × 0,93 = 0,08 m
Daya untuk pengaduk:
Bilangan Reynold (NRe) =
N x Da2 x ρμ
=5,83 x (1,02 )2 x 65,320,00047
=834 .632 , 05
Menurut McCabe (1999), apabila NRe > 10.000 maka angka daya (P) tidak
bergantung pada NRe dan viskositas bukan merupakan faktor penentu bilangan
daya. Dari Tabel 9.2 McCabe (1999) halaman 254, diperoleh nilai KT = 0,32
untuk propeler, maka:
P=KT x N3 x Da
5 x ρ
gc
=0,32 x (5,83)3 det3 x (0,31 )5 ft5 x 65,32 lbm/ft3
32,147 lbm . ft/lbf . det2
= 141,65 ft.lbf/det = 0,26 hp
Daya motor penggerak =
0,260,8
=0,32 hp
Maka digunakan daya standar 1/2 hp
LC–22
L.C.11 MIXER 3 (M–103)
Fungsi : Mencampur NaCl dengan air
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Temperatur (T) = 30oC
Laju alir massa = 21,05 kg/jam
Densitas campuran = 1.116,26 kg/m3 = 69,69 lbm/ft3
Viskositas (μ) = 0,76 cP = 0,00051 lbm/ft.s
Faktor kelonggaran = 15%
Perbandingan diameter dengan tinggi tangki (Di : Hs) = 1 : 2
Perhitungan:
a. Volume tangki (Vt)
Volume larutan, Vl =
21,05 kg/jam
1.116 ,26 kg/m3×1 jam
= 0,0189 m3
Volume tangki, Vt = (1+0,15 )×0,0189 m3
= 0,0217 m3
b. Diameter dan tinggi shell
Volume shell tangki (Vs)=1
4πD2 H s
(Brownell, 1959)
V s =
12
πD3
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + 2Vh ; Vh dianggap sangat kecil untuk tutup datar
0,0217 m3 =
12
πD3
LC–23
D
3 = 0,01 m3
D = 0,24 m = 9,44 in
Hs = 0,48 m = 18,89 in
c. Tebal shell tangki
Tinggi cairan (Hl)
V l =
12
πD2 H l
0,0189 m3 =
12
π×(0,24 m)2×H l
H l = 0,42 m3
Tekanan hidrostatik (Ph) = gHl
= 1 .116,26 kg/m3×9,8 m/s2×0,42 m
= 4.563,38 Pa = 0,67 psia
Tekanan operasi (Poperasi) = Patmosfir + Ph
= 14,696 psia + 0,67 psia
= 15,37 psia
Maka, Pdesain = (1+0 ,15)×Poperasi
= 1 ,15×15,37psia = 17,67 psia
Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade C:
Allowable working stress (S) : 13.700 psia (Couper, 2005)
Joint efficiency (E) : 0,80 (Brownell, 1959)
Corossion allowance (C) : 0,5 mm/tahun = 0,0197 in/tahun (Perry,1999)
Umur alat (n) : 10 tahun
Tebal shell (ts) =
PD2SE−1,2P
+nC (Brownell, 1959)
=
17,67 psia×9 , 44 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×17,67 psia
+(10×0,0197 )
= 0,2 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell, 1959)
d. Tebal head
LC–24
Tebal head (th) diambil sama dengan tebal shell, yaitu 1/4 in.
Untuk tebal shell 1/4 in
sf = 1½ - 2½ in dipilih 1½ in (Brownell, 1959)
icr = 3/4 in (Brownell, 1959)
Maka, tinggi head (Hh) = th + sf + icr (Brownell, 1959)
= 1/4 in + 1½ in + 3/4 in
= 2,5 in = 0,06 m
Tinggi total tangki = Hs + 2Hh
= 0,48 m + 2¿ 0,06 m = 0,61 m
e. Penentuan pengaduk
Jenis : Propeler 3 daun
Baffle : 4 buah
Kecepatan putaran (N) : 350 rpm = 5,83 rps (Couper, 2005)
Efisiensi motor : 80%
Pengaduk didesain dengan standar menurut Tabel 3.4-1 Geankoplis (2003)
halaman 158 sebagai berikut:
DaDt
=0,4 ;WDa
=15
;HDt
=1 ;L
Da=1
4;
CDt
=13
;J
Dt= 1
12
Dimana: Da = Diameter pengaduk
Dt = Diameter tangki
W = Lebar impeller
H = Tinggi baffle
L = Panjang impeller
C = Jarak pengaduk dari dasar tangki
J = Lebar baffle
Dt = 0,24 m
Da = 0,4 × 0,24 = 0,08 m
W = (1/5) × 0,08 = 0,02 m
H = 0,24 m
L = (1/4) × 0,08 = 0,02 m
C = (1/3) × 0,24 = 0,08 m
J = (1/12) × 0,24 = 0,02 m
LC–25
Daya untuk pengaduk :
Bilangan Reynold (NRe) =
N x Da2 x ρμ
=5,83 x (0,26 )2 x 69,690,00051
=54 .725 ,46
Menurut McCabe (1999), apabila NRe > 10.000 maka angka daya (P) tidak
bergantung pada NRe dan viskositas bukan merupakan faktor penentu bilangan
daya. Dari Tabel 9.2 McCabe (1999) halaman 254, diperoleh nilai KT = 0,32
untuk propeler, maka:
P=KT x N3 x Da
5 x ρ
gc
=0,32 x (5,83)3 det3 x (0,26 )5 ft5 x 69,69 lbm/ft3
32,147 lbm . ft/lbf . det2
= 0,17 ft.lbf/det = 0,00031 hp
Daya motor penggerak =
0,000310,8
=0,0004 hp
Maka digunakan daya standar 1/20 hp
L.C.12 MIXER 4 (M–104)
Fungsi : Mencampur Palm Kernel Oil (PKO) dan minyak jarak
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Temperatur (T) = 30oC
Laju alir massa = 2.950,71 kg/jam
Densitas campuran = 923,91 kg/m3 = 57,68 lbm/ft3
Viskositas (μ) = 41,66 cP = 0,028 lbm/ft.s
Faktor kelonggaran = 15%
Perbandingan diameter dengan tinggi tangki (Di : Hs) = 1 : 2
Perhitungan:
LC–26
a. Volume tangki (Vt)
Volume larutan, Vl =
2. 950,71 kg/jam
923 ,91 kg/m3×1 jam
= 3,19 m3
Volume tangki, Vt = (1+0,15 )×3,19 m3
= 3,67 m3
b. Diameter dan tinggi shell
Volume shell tangki (Vs)=1
4πD2 H s
(Brownell, 1959)
V s =
12
πD3
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + 2Vh ; Vh dianggap sangat kecil untuk tutup datar
3,67 m3 =
12
πD3
D
3 = 2,34 m3
D = 1,33 m = 52,25 in
Hs = 2,65 m = 104,49 in
c. Tebal shell tangki
Tinggi cairan (Hl)
V l =
12
πD2 H l
3,19 m3 =
12
π×(1,33 m )2×H l
H l = 2,31 m3
Tekanan hidrostatik (Ph) = gHl
= 923,91 kg/m3×9,8 m/s2×2,31 m
= 20.897,23 Pa = 3,07 psia
Tekanan operasi (Poperasi) = Patmosfir + Ph
LC–27
= 14,696 psia + 3,07 psia
= 17,77 psia
Maka, Pdesain = (1+0 ,15)×Poperasi
= 1 ,15×17,77psia = 20,43 psia
Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade C:
Allowable working stress (S) : 13.700 psia (Couper, 2005)
Joint efficiency (E) : 0,80 (Brownell, 1959)
Corossion allowance (C) : 0,5 mm/tahun = 0,0197 in/tahun (Perry,1999)
Umur alat (n) : 10 tahun
Tebal shell (ts) =
PD2SE−1,2P
+nC (Brownell, 1959)
=
20,43 psia×9 , 44 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×20,43 psia
+(10×0,0197 )
= 0,246 in
Tebal shell standar yang digunakan = 1/4 in (Brownell, 1959)
d. Tebal head
Tebal head (th) diambil sama dengan tebal shell, yaitu 1/4 in.
Untuk tebal shell 1/4 in
sf = 1½ - 2½ in dipilih 1½ in (Brownell, 1959)
icr = 3/4 in (Brownell, 1959)
Maka, tinggi head (Hh) = th + sf + icr (Brownell, 1959)
= 1/4 in + 1½ in + 3/4 in
= 2,5 in = 0,06 m
Tinggi total tangki = Hs + 2Hh
= 2,65 m + 2¿ 0,06 m = 2,78 m
f. Penentuan pengaduk
Jenis : Propeler 3 daun
Baffle : 4 buah
Kecepatan putaran (N) : 350 rpm = 5,83 rps (Couper, 2005)
Efisiensi motor : 80%
LC–28
Pengaduk didesain dengan standar menurut Tabel 3.4-1 Geankoplis (2003)
halaman 158 sebagai berikut:
DaDt
=0,4 ;WDa
=15
;HDt
=1 ;L
Da=1
4;
CDt
=13
;J
Dt= 1
12
Dimana: Da = Diameter pengaduk
Dt = Diameter tangki
W = Lebar impeller
H = Tinggi baffle
L = Panjang impeller
C = Jarak pengaduk dari dasar tangki
J = Lebar baffle
Dt = 1,33 m
Da = 0,4 × 1,33 = 0,44 m
W = (1/5) × 0,44 = 0,09 m
H = 1,33 m
L = (1/4) × 0,44 = 0,11 m
C = (1/3) × 1,33 = 0,44 m
J = (1/12) × 1,33 = 0,11 m
Daya untuk pengaduk:
Bilangan Reynold (NRe) =
N x Da2 x ρμ
=5,83 x (1,45 )2 x 57,680,028
=25 . 299 ,97
Menurut McCabe (1999), apabila NRe > 10.000 maka angka daya (P) tidak
bergantung pada NRe dan viskositas bukan merupakan faktor penentu bilangan
daya. Dari Tabel 9.2 McCabe (1999) halaman 254, diperoleh nilai KT = 0,32
untuk propeler, maka:
P=KT x N3 x Da
5 x ρ
gc
=0,32 x (5,83)3 det3 x (1,45 )5 ft5 x 57,68 lbm/ft3
0,028 lbm . ft/lbf . det2
= 731,92 ft.lbf/det = 1,33 hp
Daya motor penggerak =
1,330,8
=1,66 hp
LC–29
Maka digunakan daya standar 2 hp
L.C.13 MIXER 5 (S–105)
Fungsi : Mencampur bahan-bahan tambahan dalam pembuatan sabun
transparan seperti DEA, propilen glikol, NaCl, asam sitrat,
sukrosa dan air
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Temperatur (T) = 30oC
Laju alir massa = 3.388,91 kg/jam
Densitas campuran = 949,09 kg/m3 = 59,25 lbm/ft3
Viskositas (μ) = 1 cP = 0,00067 lbm/ft.s
Faktor kelonggaran = 15%
Perbandingan diameter dengan tinggi tangki (Di : Hs) = 1 : 2
Perhitungan:
a. Volume tangki (Vt)
Volume larutan, Vl =
3. 388,91 kg/jam
949 , 09 kg/m3×1 jam
= 3,57 m3
Volume tangki, Vt = (1+0,15 )×3,57 m3
= 4,11 m3
b. Diameter dan tinggi shell
Volume shell tangki (Vs)=1
4πD2 H s
(Brownell, 1959)
V s =
12
πD3
LC–30
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + 2Vh ; Vh dianggap sangat kecil untuk tutup datar
4,11 m3 =
12
πD3
D
3 = 3,92 m3
D = 1,58 m = 62,07 in
Hs = 2,10 m = 82,77 in
c. Tebal shell tangki
Tinggi cairan (Hl)
V l =
12
πD2 H l
3,57 m3 =
12
π×(1,58 m )2×H l
H l = 1,83 m3
Tekanan hidrostatik (Ph) = gHl
= 949,09 kg/m3×9,8 m/s2×1,83 m
= 17.002,97 Pa = 2,50 psia
Tekanan operasi (Poperasi) = Patmosfir + Ph
= 14,696 psia + 2,50 psia
= 17,19 psia
Maka, Pdesain = (1+0 ,15)×Poperasi
= 1 ,15×17,19psia = 19,77 psia
Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade C:
Allowable working stress (S) : 13.700 psia (Couper, 2005)
Joint efficiency (E) : 0,80 (Brownell, 1959)
Corossion allowance (C) : 0,5 mm/tahun = 0,0197 in/tahun (Perry,1999)
Umur alat (n) : 10 tahun
LC–31
Tebal shell (ts) =
PD2SE−1,2P
+nC (Brownell, 1959)
=
19,77 psia×9 , 44 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×19,77 psia
+(10×0,0197 )
= 0,253 in
Tebal shell standar yang digunakan = 5/16 in (Brownell, 1959)
d. Tebal head
Tebal head (th) diambil sama dengan tebal shell, yaitu 5/16 in.
Untuk tebal shell 5/16 in
sf = 1½ - 3 in dipilih 1½ in (Brownell, 1959)
icr = 15/16 in (Brownell, 1959)
Maka, tinggi head (Hh) = th + sf + icr (Brownell, 1959)
= 5/16 in + 1½ in + 15/16 in
= 3,13 in = 0,08 m
Tinggi total tangki = Hs + 2Hh
= 2,10 m + 2¿ 0,08 m = 2,26 m
g. Penentuan pengaduk
Jenis : Propeler 3 daun
Baffle : 4 buah
Kecepatan putaran (N) : 230 rpm = 3,83 rps (Couper, 2005)
Efisiensi motor : 80%
Pengaduk didesain dengan standar menurut Tabel 3.4-1 Geankoplis (2003)
halaman 158 sebagai berikut:
DaDt
=0,4 ;WDa
=15
;HDt
=1 ;L
Da=1
4;
CDt
=13
;J
Dt= 1
12
Dimana: Da = Diameter pengaduk
Dt = Diameter tangki
W = Lebar impeller
H = Tinggi baffle
L = Panjang impeller
C = Jarak pengaduk dari dasar tangki
J = Lebar baffle
LC–32
Dt = 1,58 m
Da = 0,4 × 1,58 = 0,63 m
W = (1/5) × 0,63 = 0,13 m
H = 1,58 m
L = (1/4) × 0,63 = 0,16 m
C = (1/3) × 1,58 = 0,53 m
J = (1/12) × 1,58 = 0,13 m
Daya untuk pengaduk:
Bilangan Reynold (NRe) =
N x Da2 x ρμ
=3,83 x (2,07 )2 x 59,250,00067
=1. 441 . 914 ,25
Menurut McCabe (1999), apabila NRe > 10.000 maka angka daya (P) tidak
bergantung pada NRe dan viskositas bukan merupakan faktor penentu bilangan
daya. Dari Tabel 9.2 McCabe (1999) halaman 254, diperoleh nilai KT = 0,32
untuk propeler, maka:
P=KT x N3 x Da
5 x ρ
gc
=0,32 x (3,83)3 det3 x (2,07 )5 ft5 x 59,25 lbm/ft3
0,00067 lbm . ft/lbf . det2
= 1.255,70 ft.lbf/det = 2,28 hp
Daya motor penggerak =
2,280,8
=2,85 hp
Maka digunakan daya standar 3 hp
L.C.14 PLATE HEAT EXCHANGER (HE–101)
Fungsi : Memanaskan campuran trigliserida
Bentuk : Balok berisi pelat-pelat tipis yang tersusun vertikal
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C
Susunan pelat : Susunan 1 pass – 1 pass dengan aliran berlawanan arah
Jumlah : 1 unit
Data kondisi operasi:
LC–33
Spacing (δ ) = 3 mm = 0,003 m
Diameter ekuivalen (De) = 6 mm = 0,006 m
Tebal pelat (t) = 0,1 mm = 0,001 m
Lebar pelat (W) = 0,8 m
Tinggi pelat (L) = 1,5 m
Diameter port (Dp) = 0,1 m
Kalor yang dibutuhkan (Q) = 287.971.293,49 J/jam = 79.992,03 J/s
Fluida dingin:
Laju alir PKO (m) = 2159,28 kg/jam
Laju alir minyak jarak (m) = 924,48 kg/jam
Laju alir total (m) = 3803,77 kg/jam
Suhu masuk (t1) = 30°C
Suhu keluar (t2) = 70°C
Jumlah pass (np) = 1
Fluida panas:
Laju alir steam (m) = 133,15 kg/jam
Suhu masuk/keluar (Ts) = 133,68 °C
Tekanan (P) = 2 bar (g)
Jumlah pass (np) = 1
Perhitungan:
a. Corrected Log Mean Temperature Difference (∆TM)
Log Mean Temperature Difference (∆TLM)
∆TLM =
(T 1−t2)−(T 2−t1 )
ln (T 1−t2
T 2−t1)
=
(133,68-70)−(133,68-30)
ln (133,68-70133,68-30 )
= 82,06 °C
Number of transfer unit (NTU) =
(t 2−t 1)ΔTLM
LC–34
=
(70−30 )oC
82,06 o C = 0,49
Pada Gambar 12.62 dalam buku Coulson & Richardson’s Chemical
Engineering Design (Sinnott, 2005) diperoleh nilai correction factor (Ft) = 0,99.
Corrected Log Mean Temperature Difference (∆TM)
∆TM = ΔTLM×Ft
= 0,49 °C ¿ 0,99
= 81,24 °C
b. Overall Heat Transfer Coefficient (U)
Pada Tabel 12.1 dalam buku Coulson & Richardson’s Chemical Engineering
Design (Sinnott, 2005) diperoleh nilai asumsi awal overall heat transfer
coefficient (U) = 500 W/m2°C
c. Temperatur kalorifik (tc)
tc =
(t2+t1)2 =
(70+30 )o C2 = 50 °C
d. Jumlah pelat (np)
Luas perpindahan panas (Ap) =
QU⋅ΔTM
=
287 . 971. 293,49 J/s
500 W/m2 oC⋅81,24o C
= 1,97 m2
Luas permukaan pelat (A) = W ×L
= 0,8 m ¿ 1,5 m = 1,2 m2
Jumlah pelat (np) =
2,0606 m2
0,75m2
= 1,6 ¿ 2 pelat
e. Jumlah channel (nc) =
np
2 =
22 = 1
Jumlah channel untuk masing-masing aliran fluida dingin dan panas adalah 1.
f. Cross-sectional flow area (Ao)
Ao = δ×W ×nC
LC–35
= 0,003 m ¿ 0,8 m ¿ 1
= 0,0024 m2
Fluida dingin
Data Komponen dan Bahan
Tabel C.1 Data Komponen fluida dingin dalam Plate Heat Exchanger-1 (HE-101)Komponen Suh
u(oC)
ρ (kg/m3)
μ (kg/m s)
K(W/m.K)
cp (kJ/kg K)
PKO 50 884,9247 - 0,1699 8,8132Minyak jarak
50 928,7079 - 0,1800 2,2391
Campuran 50 893,3480 0,0078 0,1718 7,4984(Rodenbush et al., 1999;Sales-cruz et al., 2010;Ojolo et al., 2012; Maria dan Garcia,
2012; Perry, 1999)
g. Mass velocity pada channel (G) =
mAo
=
3. 083,77 kg/jam×1 jam/3600 s
0,0024 m2
= 356,92 kg/m2 s
h. Koefisien perpindahan panas fluida dingin (hd)
Bilangan Reynold (NRe) =
De⋅G
μ (Geankoplis, 2003)
=
0,006 m⋅356 ,92 kg/m2 s0,0078 kg/m s
=884,50 (Laminar)
Bilangan Prandtl (NPr) =
cp⋅μk (Geankoplis, 2003)
=
7,4984 ×103 J/kg K⋅0,0078 kg/m s0,1718 W/m K
= 95,89
Bilangan Nusselt (NNu) = 0,37 (N Re)0,67( N Pr)
0,34 (McCabe, 2010)
= 0 ,37(884 ,5 )0 , 67(95 , 89)0 , 34
= 164,55
LC–36
Bilangan Nusselt (NNu) =
hd⋅L
k (McCabe, 2010)
164,55 =
hd⋅1,5 m
0,1718 W/m K
hd = 4.738,03 W/m2 K
Fluida panas
i. Temperatur dinding (tw)
tw = t c+
hd
U asumsi+hd
(T sat−tc )
= 50+ 4 . 738,03 W/m2 K
5 00 W/m2 K+4 . 080,07 W/m2K(133,6839−50)
= 57,99 oC
∆T = Tsat - tw
= 133,6839 oC – 57,99 oC = 75,69 oC
j. Temperatur fluida (Tf)
Tf =
(T sat+tw )2
=
(133,6839+57,99 )2
= 95,83 oC
Data Komponen dan Bahan
Tabel C.2 Data komponen fluida panas dalam Plate Heat Exchanger-1 (E-101)Komponen Suhu
(oC)ρ (kg/m3)
μ (kg/m s)
K(W/m.K)
hfg (J/kg)
Air 91,8534 963,9748 0,0003 0,6799 -Sat. Steam 91,8534 0,4504 - - -Sat. Steam 133,683
9- - -
2.163.447,7476
(Geankoplis, 2003)
Asumsi : Aliran Laminar (NRe < 1800)
k. Koefisien perpindahan panas fluida panas (hp)
Bilangan Nusselt (NNu)
LC–37
NNu =
1,13( ρl ( ρl− ρv )ghfg L3
μl k l ΔT )1/4
= 1,13(963,9748(963,9748−0,4504 )9,8066⋅2 .163 .447,747⋅1,53
0,0003⋅0,6799⋅75,69 )1/ 4
= 9.165,48
NNu =
hP⋅L
k l
9.165,48 =
hP⋅1,5 m
0,6799 W/m K
hp = 4.156,13 W/m2 K
hp = 4.156,13 W/m2 oC
l. Bilangan Reynold (NRe)
Laju alir kondensat (m)
Q = h p⋅A⋅ΔT = m⋅hfg
m =
hp⋅A⋅ΔT
hfg
=
4 .156,13 W/m2 oC⋅0,75m2⋅75,69o C2 .163 . 447,75 J/kg = 0,17 kg/s
Bilangan Reynold (NRe) =
4⋅mW⋅μl (Geankoplis, 2003)
=
4⋅0,17 kg/s0,8 m⋅0,0003 kg/m s
= 2.940,36 (Aliran Turbulen)
m. Koefisien perpindahan panas fluida panas (hp)
Bilangan Nusselt (NNu)
NNu = 0,0077 (gρl
2 L3
μ l2 )
1/3
( NRe )0,4
Asumsi NRe = 5.404,32
LC–38
NNu =
0,0077 (9,8066⋅963,974821,53
0,00032 )1/3
(5 .404,32 )0,4
= 16.845,99
NNu =
hp L
k l
16.845,99 =
hp⋅1,5 m
0,6799 W/moC
h p = 7.638,32 W/m2 oC
n. Bilangan Reynold (NRe)
Laju alir kondensat (m)
Q = h p⋅A⋅ΔT = m⋅hfg
m =
hp⋅A⋅ΔT
hfg
=
7 .638,32 W/m2 o C⋅0,75m2⋅74 ,55o C2 .163 .447,7476 J/kg = 0,21 kg/s
Bilangan Reynold (NRe) =
4⋅mW⋅μl (Geankoplis, 2003)
=
4⋅0,21 kg/s0,8 m⋅0,0003 kg/m s
= 5.404,32 (NRe hitung = NRe asumsi)
o. Overall Heat Transfer Coefficient (U)
Pada Tabel 12.9 dalam buku Coulson & Richardson’s Chemical Engineering
Design (Sinnott, 2005) diperoleh nilai coefficient fouling factor untuk fluida
panas = 8.000 W/m2°C sementara untuk fluida dingin = 10.000 W/m2°C.
1U =
1
4 .080,07 W/m2 °C+ 1
10 . 000 W/m2 °C+0,001 m
45,15 W/m°C+
1
8 .000 W/m2 °C+ 1
7 . 644,03 W/m2 °C
LC–39
U = 1.6697,46 W/m2°C
Nilai U hitung > U estimasi, sehingga perlu dinaikkan jumlah pelat agar nilai U
hitung ≈ U estimasi.
p. Jumlah pelat desain yang dibutuhkan (Np)
Prosedur e hingga o diulangi dengan menaikkan jumlah pelat (np) hingga
diperoleh nilai U hitung ≈ U estimasi.
Akhirnya diperoleh jumlah pelat desain yang dibutuhkan (Np) dinaikkan menjadi
42 pelat.
Fluida dingin Fluida panasG (kg/m2 s) 16,99 -NRe 42,12 3.836,73h (W/m2 oC) 616,18 7450,52
U 498,93
q. Pressure drop fluida dingin
Mass velocity pada port (Gp) =
m
( π /4 )⋅D p2
=
3. 083,77 kg/jam×1 jam/3600 s
( π /4 )⋅( 0,1 m)2
= 109,02 kg/m2 s
Friction factor (f) = 0,8 NRe-0,25
= 0,8 (42,12)-0,25
= 0,31
∆p =
1,5Gp2 n p
2gc ρl
+ 4 f LG2
2gc De( 1
ρ )m
+ρmgL
gc
=
1,5⋅1 09 ,022⋅12⋅1⋅963,9366
+ 4⋅0,31⋅1,5⋅29,57452
2⋅1⋅0,006 ( 1963,9366 )+
963,9366⋅9,8066⋅1,51
= 14.050,05 kg/m2 s
= 2,04 psia (dapat diterima)
r. Pressure drop fluida panas
LC–40
Mass velocity pada port (Gp) =
m
( π /4 )⋅D p2
=
133,15 kg/jam×1 jam/3600 s
( π /4)⋅(0,1 m )2
= 4,7 kg/m2 s
Friction factor (f) = 0,8 NRe-0,25
= 0,8 (3.836,73)-0,25
= 0,10
∆p =
1,5Gp2 n p
2gc ρl
+ 4 f LG2
2gc De( 1
ρ )m
+ρmgL
gc
=
1,5⋅9,36882⋅12⋅1⋅951,3507
+ 4⋅0,1⋅1,5⋅29,57452
2⋅1⋅0,006 ( 1951,3507 )+
951,3507⋅9,8066⋅1,51
= 13.993,34 kg/m2 s
= 2,03 psia < 10 psia (dapat diterima)
L.C.15 PLATE HEAT EXCHANGER 2 (HE–102)
Fungsi : Memanaskan campuran bahan tambahan
Bentuk : Balok berisi pelat-pelat tipis yang tersusun vertikal
Bahan konstruksi : Carbon Steel SA-285 grade C
Susunan pelat : Susunan 1 pass – 1 pass dengan aliran berlawanan arah
Jumlah : 1 unit
Data kondisi operasi:
Spacing (δ ) = 3 mm = 0,003 m
Diameter ekuivalen (De) = 6 mm = 0,006 m
Tebal pelat (t) = 0,75 mm = 0,00075 m
Lebar pelat (W) = 0,15 m
Tinggi pelat (L) = 1,5 m
LC–41
Diameter port (Dp) = 0,1 m
Kalor yang dibutuhkan (Q) = 439.232.923,2469 J/jam = 122.009,1453 J/s
Fluida dingin:
Laju alir massa gliserin (m) = 95,9173 kg/jam
Laju alir massa DEA (m) = 6,0368 kg/jam
Laju alir massa NaOH (m) = 965,8800 kg/jam
Laju alir massa propilen glikol(m) = 704,2875 kg/jam
Laju alir massa NaCl (m) = 2,6830 kg/jam
Laju alir massa asam sitrat (m) = 10,0613 kg/jam
Laju alir massa sukrosa (m) = 95,9173 kg/jam
Laju alir massa air (m) = 3.465,0945 kg/jam
Laju alir total (m) = 5.345,8775 kg/jam
Suhu masuk (t1) = 30°C
Suhu keluar (t2) = 70°C
Jumlah pass (np) = 1
Fluida panas:
Laju alir steam (m) = 203,0823 kg/jam
Suhu masuk/keluar (Ts) = 133,6839°C
Tekanan (P) = 2 bar (g)
Jumlah pass (np) = 1
Perhitungan:
a. Corrected Log Mean Temperature Difference (∆TM)
Log Mean Temperature Difference (∆TLM)
∆TLM =
(T 1−t2)−(T 2−t1 )
ln (T 1−t2
T 2−t1)
=
(133,6839-70)−(133,6839-30 )
ln (133,6839-70133,6839-30 )
= 82,0656 °C
Number of transfer unit (NTU) =
(t 2−t 1)ΔTLM
LC–42
=
(70−30 )oC
82,0656 o C = 0,4874
Pada Gambar 12.62 dalam buku Coulson & Richardson’s Chemical
Engineering Design (Sinnott, 2005) diperoleh nilai correction factor (Ft) = 0,99.
Corrected Log Mean Temperature Difference (∆TM)
∆TM = ΔTLM×Ft
= 0,4874 °C ¿ 0,99
= 81,2449 °C
b. Overall Heat Transfer Coefficient (U)
Pada Tabel 12.1 dalam buku Coulson & Richardson’s Chemical Engineering
Design (Sinnott, 2005) diperoleh nilai asumsi awal overall heat transfer
coefficient (U) = 500 W/m2°C
c. Temperatur kalorifik (tc)
tc =
(t2+t1)2 =
(70+30 )o C2 = 50 °C
d. Jumlah pelat (np)
Luas perpindahan panas (Ap) =
QU⋅ΔTM
=
122 .009,1453 J/s
500 W/m2 oC⋅81,2449o C
= 3,0035 m2
Luas permukaan pelat (A) = W ×L
= 0,5 m ¿ 1,5 m = 0,75 m2
Jumlah pelat (np) =
3,0035 m2
0,75m2
= 4,0047 ¿ 6 pelat
e. Jumlah channel (nc) =
np
2 =
62 = 3
Jumlah channel untuk masing-masing aliran fluida dingin dan panas adalah 3.
f. Cross-sectional flow area (Ao)
Ao = δ×W ×nC
LC–43
= 0,003 m ¿ 0,5 m ¿ 3
= 0,0045 m2
Fluida dingin
Data Komponen dan Bahan
Tabel C.3 Data Komponen fluida dingin dalam Plate Heat Exchanger 2 (HE-102)Komponen Suh
u(oC)
Ρ(kg/m3)
Μ(kg/m s)
K(W/m.K)
cp(kJ/kg K)
Gliserin 50 1.014,9000 0,1340 0,1835 3,5038DEA 50 1.032,6944 0,0177 0,1832 2,6000NaOH 50 1.485,1500 0,0191 0,2869 3,2700Propilen glikol 50 847,2721 0,0011 0,1498 3,0641NaCl 50 1.132,2700 0,0008 0,2376 2,7095Asam sitrat 50 985,9520 0,0009 0,1318 1,2520Sukrosa 50 1.965,2000 0,0004 0,4100 3,8680Air 50 998,07000 0,0005 0,6394 4,1830Campuran 1.045,1105 0,0013 0,5651 3,8448
(Rodenbush et al., 1999;Sales-cruz et al., 2010;Ojolo et al., 2012; Maria dan Garcia, 2012; Perry, 1999)
g. Mass velocity pada channel (G) =
mAo
=
5. 345,8775 kg/jam×1 jam/3600 s
0,0045 m2
= 329,9924 kg/m2 s
h. Koefisien perpindahan panas fluida dingin (hd)
Bilangan Reynold (NRe) =
De⋅G
μ (Geankoplis, 2003)
=
0,006 m⋅329,9924 kg/m2 s0,0013 kg/m s
= 1.576,9007
Bilangan Prandtl (NPr) =
cp⋅μk (Geankoplis, 2003)
=
3,8448×103 J/kg K⋅0,0013 kg/m s0,5651 W/m K
= 8,5422
Bilangan Nusselt (NNu) = 0,36 (N Re)0,65( N Pr)
0,3 (McCabe, 2010)
LC–44
= 0 ,37(1 .576,9007 )0 , 67(8,5422)0 , 34
= 106,5281
Bilangan Nusselt (NNu) =
hd⋅L
k (McCabe, 2010)
106,5281 =
hd⋅1,5 m
0,5651 W/m K
hd = 10.033,7365 W/m2 K
Fluida panas
i. Temperatur dinding (tw)
tw = t c+
hd
U asumsi+hd
(T sat− tc )
= 50+10 .033,7365 W/m2 K
5 00 W/m2 K+10 .033,7365 W/m2 K(133,6839−50)
= 53,9722 oC
∆T = Tsat - tw
= 133,6839 oC - 53,9722 oC = 79,7117 oC
j. Temperatur fluida (Tf)
Tf =
(T sat+tw )2
=
(133,6839+53,9722 )2
= 93,8280 oC
Data Komponen dan Bahan
Tabel C.4 Data komponen fluida panas dalam Plate Heat Exchanger-2 (HE-102)Komponen Suhu
(oC)ρ
(kg/m3)Μ
(kg/m s)k
(W/m.K)Hfg
(J/kg)Air 93,8280 962,6189 0,0003 0,6800 -Sat. Steam 93,8280 0,4829 - - -Sat. Steam 133,683
9- - -
2.163.447,7476
LC–45
(Geankoplis, 2003)
Asumsi : Aliran Laminar (NRe < 1800)
k. Koefisien perpindahan panas fluida panas (hp)
Bilangan Nusselt (NNu)
NNu =
1,13( ρl ( ρl− ρv )ghfg L3
μl k l ΔT )1/4
= 1,13(962,6189(962,6189−0,4829)9,8066⋅2.163 . 447,7476⋅1,53
0,0003⋅0,6800⋅79,7117 )1/4
= 9.005,5318
NNu =
hd⋅L
k l
9.005,5318 =
hd⋅1,5 m
0,6800 W/m K
hd = 4.082,7358 W/m2 K
hd = 4.082,7358 W/m2 oC
l. Bilangan Reynold (NRe)
Laju alir kondensat (m)
Q = h p⋅A⋅ΔT = m⋅hfg
m =
hp⋅A⋅ΔT
hfg
=
4 .082,7358 W/m2 oC⋅0,75m2⋅79,7117o C2 .163 . 447,7476 J/kg = 0,1128 kg/s
Bilangan Reynold (NRe) =
4⋅mW⋅μl (Geankoplis, 2003)
=
4⋅0,1128 kg/s0,5 m⋅0,0003 kg/m s
= 2.975,9651 (Aliran Turbulen)
m. Koefisien perpindahan panas fluida panas (hp)
Bilangan Nusselt (NNu)
LC–46
NNu = 0,0077 (gρl
2 L3
μ l2 )
1/3
( NRe )0,4
Asumsi NRe = 5.550,7122
NNu =
0,0077 (9,8066⋅963,974821,53
0,00032 )1/3
(5 .550,7122)0,4
= 16.796,9427
NNu =
hp L
k l
16.796,9427 =
hp⋅1,5 m
0,6800 W/moC
h p = 7.615,0394 W/m2 oC
n. Bilangan Reynold (NRe)
Laju alir kondensat (m)
Q = h p⋅A⋅ΔT = m⋅hfg
m =
hp⋅A⋅ΔT
hfg
=
7 .615,0394 W/m2 o C⋅0,75m2⋅79,7117o C2.163 .447,7476 J/kg = 0,2104kg/s
Bilangan Reynold (NRe) =
4⋅mW⋅μl (Geankoplis, 2003)
=
4⋅0,2104 kg/s0,5 m⋅0,0003 kg/m s
= 5.550,7122 (NRe hitung = NRe asumsi)
o. Overall Heat Transfer Coefficient (U)
Pada Tabel 12.9 dalam buku Coulson & Richardson’s Chemical Engineering
Design (Sinnott, 2005) diperoleh nilai coefficient fouling factor untuk fluida
panas = 8.000 W/m2°C sementara untuk fluida dingin = 8.000 W/m2°C.
1U =
1
10 . 033,7365 W/m2 °C+ 1
8 .000 W/m2 °C+0,00075 m
45,1684 W/m°C+
1
8 .000 W/m2 °C+ 1
7 . 615,0394 W/m2 °C
LC–47
U = 2.009,6973 W/m2°C
Nilai U hitung > U estimasi, sehingga perlu dinaikkan jumlah pelat agar nilai U
hitung ≈ U estimasi.
p. Jumlah pelat desain yang dibutuhkan (Np)
Prosedur e hingga o diulangi dengan menaikkan jumlah pelat (np) hingga
diperoleh nilai U hitung ≈ U estimasi.
Akhirnya diperoleh jumlah pelat desain yang dibutuhkan (Np) dinaikkan menjadi
376 pelat.
Fluida dingin Fluida panasG (kg/m2 s) 5,2658 -
NRe 25,1633 3.970,2570h (W/m2 oC) 627,2608 7.591,5967
U 501,8551
q. Pressure drop fluida dingin
Mass velocity pada port (Gp) =
m
( π /4 )⋅D p2
=
5. 345,8775 kg/jam×1 jam/3600 s
( π /4 )⋅(0,1 m )2
= 188,9957 kg/m2 s
Friction factor (f) = 0,8 NRe-0,25
= 0,8 (25,1633)-0,25
= 0,3572
∆p =
1,5Gp2 n p
2gc ρl
+ 4 f LG2
2gc De( 1
ρ )m
+ρmgL
gc
=
1,5⋅188,99572⋅12⋅1⋅951,3872
+ 4⋅0,3572⋅1,5⋅5,26582
2⋅1⋅0,006 ( 1951,3872 )+
951,3872⋅9,8066⋅1,51
= 14.028,1737 kg/m2 s
= 2,0346 psia (dapat diterima)
r. Pressure drop fluida panas
LC–48
Mass velocity pada port (Gp) =
m
( π /4 )⋅D p2
=
203,0823 kg/jam×1 jam/3600 s
( π /4)⋅(0,1 m )2
= 7,1797 kg/m2 s
Friction factor (f) = 0,8 NRe-0,25
= 0,8 (3.970,2570)-0,25
= 0,1008
∆p =
1,5Gp2 n p
2gc ρl
+ 4 f LG2
2gc De( 1
ρ )m
+ρmgL
gc
=
1,5⋅7,17972⋅12⋅1⋅951,3872
+ 4⋅0,1008⋅1,5⋅29,57452
2⋅1⋅0,006 ( 1951,3872 )+
951,3872⋅9,8066⋅1,51
= 13.994,8507 kg/m2 s
= 2,0298 psia < 10 psia (dapat diterima)
L.C.16 REAKTOR (R–101)
Fungsi : Melangsungkan reaksi saponifikasi trigliserida
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : High Alloy Steels SA-240 grade 304
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Temperatur campuran = 76,71°C
Tekanan = 2 bar = 1,97 atm = 29,0076 psia
Laju alir massa total (m) = 3.782,27 kg/jam
Densitas campuran (ρ) = 1.010,6 kg/m3 = 63,09 lbm/ft3
Viskositas campuran (μ) = 41,68 cP = 0,028 lbm/ft.s
Waktu tinggal = 0,5 jam
Faktor kelonggaran = 15%
LC–49
Jumlah = 1 unit
Perbandingan diameter dengan tinggi tangki (Di : Hs) = 3 : 4
Perhitungan:
a. Volume tangki (Vt)
Laju alir total, Ftotal = 3.782,27 kg/jam
Laju volume, V1 =
3. 782,27 kg/jam
1 . 010 ,6 kg/m3=3 ,74 m3 /jam
Laju alir trigliserida = 2.950,72 kg/jam
Laju mol trigliserida, FA0 =
2. 950,72 kg/jam8 50,52 kg/kmol
=3 , 47 kmol/jam
Konsentrasi awal trigliserida, CA0 =
3 ,74 m3 /jam3 ,47 kmol/jam
=0 ,93 kmol/m3
Waktu tinggal, τ = 0,5 jam
Volume minimum reaktor, Vm =
τ FA0
CA 0
=(0,5 ) (3 , 47 )
(0 ,93 )=1 , 87 m3
Volume total tangki, Vt = (1+0,15 )×1 ,87 m3=2 ,15 m3
b. Diameter dan tinggi shell
Volume shell tangki (Vs)=1
4πD2 H s
(Brownell, 1959)
V s =
13
πD3
Volume tutup tangki (Vh) =
π24
D3
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + 2Vh
Vt =
13
πD3+2π
24D3=5 π
12D3
D
3 = 1,64 m3
LC–50
D = 1,18 m = 46,46 in
Hs = 1,57 m = 61,95 in
c. Diameter dan tinggi tutup
D = 1,18 m = 46,46 in
Tinggi tutup (Hh) =
D4
=1,184
=0 ,30 m
d. Tebal shell tangki
Volume tutup tangki, Vh =
π24
D3= 22/724
(1,18)3=0 , 15 m3
Volume cairan, VC = V – 2Vh = 2,152 – (2)(0,15) = 1,84 m3
Tinggi cairan (HC) =
V c
π D2 /4= 1,84
(22/7)(1,18 )2/4=1 ,68 m
L = 2Hh + H = (2)(0,30) + 1,57 = 2,16 m
Tekanan hidrostatik (Ph) = gHl
= 1010,6 kg/m3×9,8 m/s2×2,16 m
= 21.426,73 Pa = 3,15 psia
Tekanan operasi (Poperasi) = Patmosfir + Ph
= 14,696 psia + 3,15 psia
= 17,84 psia
Maka, Pdesain = (1+0 ,15)×Poperasi
= 1 ,15×17,84 psia = 20,52 psia
Untuk bahan konstruksi High Alloy Steels SA-240 grade 304:
Allowable working stress (S) : 18.700 psia (Couper, 2005)
Joint efficiency (E) : 0,80 (Brownell, 1959)
Corossion allowance (C) : 0,005 in/tahun (Perry,1999)
Umur alat (n) : 10 tahun
LC–51
Tebal shell (ts) =
PD2SE−1,2P
+nC (Brownell, 1959)
=
20,52 psia×46 , 46 in2×18 .700 psia×0,80−1,2×20,52 psia
+(10×0,005 )
= 0,08 in
Tebal shell standar yang digunakan = 3/16 in (Brownell, 1959)
e. Ukuran tutup tangki
Tebal head (th) diambil sama dengan tebal shell, yaitu 3/16 in.
Untuk tebal shell 3/16 in = 0,0048 m
sf = 1½ - 2 in dipilih 1½ in = 0,0381 m (Brownell, 1959)
icr = 9/16 in = 0,0143 m (Brownell, 1959)
Dimensi keseluruhan: OA = t + b + sf (Brownell, 1959)
Dimana: OA = Hh = Tinggi keseluruhan tutup tangki
b = Pinggan bagian dalam
a = Radius dalam
r = Radius pinggan
b = 0,30 + 0,0021 + 0,0381 = 0,2548 m
a = D/2 = 1,18/2 = 0,59 m
Hh = 0,0048 + 0,2548 + 0,0381 = 0,3 m
Maka diperoleh radius pinggan dalam sebesar:
r = b + AC
Dimana: AC = √B C2−A B2
AB = a – icr
BC = r – icr
Maka: r = b+√B C2−A B2
(r−b )2=(r−icr )2−(a−icr )2
r2−2br+b2=(r2−2 r (icr )+icr2 )−(a2−2a (icr )+ icr2 )
2 br=b2+2r (icr )+a2 (icr )+icr2
2(0,2548) r = (0,2548)2 + (2)(0,0143) r + (0,59)2(0,0143) + (0,0143)2
r = 0,819 m
g. Penentuan pengaduk
Jenis : Propeler 3 daun
LC–52
Baffle : 4 buah
Kecepatan putaran (N) : 350 rpm = 5,83 rps (Couper, 2005)
Efisiensi motor : 80%
Pengaduk didesain dengan standar menurut Tabel 3.4-1 Geankoplis (2003)
halaman 158 sebagai berikut:
DaDt
=0,4 ;WDa
=15
;HDt
=1 ;L
Da=1
4;
CDt
=13
;J
Dt= 1
12
Dimana: Da = Diameter pengaduk
Dt = Diameter tangki
W = Lebar impeller
H = Tinggi baffle
L = Panjang impeller
C = Jarak pengaduk dari dasar tangki
J = Lebar baffle
Dt = 1,18 m = 1,55 ft
Da = 0,4 × 1,18 = 0,47 m
W = (1/5) × 0,47 = 0,09 m
H = 1,18 m
L = (1/4) × 0,47 = 0,12 m
C = (1/3) × 1,18 = 0,39 m
J = (1/12) × 1,18 = 0,10 m
Daya untuk pengaduk:
Bilangan Reynold (NRe) =
N x Da2 x ρμ
=5,83 x (1,55 )2 x 63,090,028
=31 . 497 ,15
Menurut McCabe (1999), apabila NRe > 10.000 maka angka daya (P) tidak
bergantung pada NRe dan viskositas bukan merupakan faktor penentu bilangan
daya. Dari Tabel 9.2 McCabe (1999) halaman 254, diperoleh nilai KT = 0,32
untuk propeler, maka:
P=KT x N3 x Da
5 x ρ
gc
=0,32 x (5,83)3 det3 x (1,55 )5 ft5 x 63,09 lbm/ft3
32,147 lbm . ft/lbf . det2
= 1.107,56 ft.lbf/det = 2,01 hp
LC–53
Daya motor penggerak =
2,010,8
=2,52 hp
Maka digunakan daya standar 3 hp
h. Jaket pemanas
Ditetapkan jarak jaket (j) = 5/8 in = 0,016 m
Diameter dalam jaket (D1) = D + (2 × j)
= 1,18 + (2 × 0,016) = 1,21 m
Diameter luar jaket (D2) = 2j + D1
= (2 × 0,016) + 1,21 = 1,24
Luas (A) =
π4( D2
2−D12 )
=
3 ,144
(1 , 242−1 ,212 )
= 0,245 m2
L.C.17 MIXER 6 (M–106)
Fungsi : Mencampur sabun dari R–101 dengan bahan tambahan dari
HE–102
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan Konstruksi : Carbon Steel SA–283 grade C
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Temperatur (T) = 90oC
Laju alir massa = 7.644,78 kg/jam
Densitas campuran = 906,15 kg/m3 = 56,57 lbm/ft3
Viskositas (μ) = 4,92 cP = 0,0033 lbm/ft.s
Faktor kelonggaran = 15%
Perbandingan diameter dengan tinggi tangki (Di : Hs) = 3 : 4
Perhitungan:
LC–54
a. Volume tangki (Vt)
Volume larutan, Vl =
7 .644,78 kg/jam
906 ,15 kg/m3×1 jam
= 8,44 m3
Volume tangki, Vt = (1+0,15 )×8,44 m3
= 9,70 m3
b. Diameter dan tinggi shell
Volume shell tangki (Vs)=1
4πD2 H s
(Brownell, 1959)
V s =
13
πD3
Volume tangki (Vt)
Vt = Vs + 2Vh ; Vh dianggap sangat kecil untuk tutup datar
9,70 m3 =
13
πD3
D
3 = 9,26 m3
D = 2,10 m = 82,68 in
Hs = 2,80 m = 110,24 in
c. Tebal shell tangki
Tinggi cairan (Hl)
V l =
12
πD2 H l
8,44 m3 =
12
π×(2,10 m )2×H l
H l = 2,43 m
Tekanan hidrostatik (Ph) = gHl
= 1906,15 kg/m3×9,8 m/s2×2,43 m
= 21.621,51 Pa = 3,18 psia
LC–55
Tekanan operasi (Poperasi) = Patmosfir + Ph
= 14,696 psia + 3,18 psia
= 17,87 psia
Maka, Pdesain = (1+0 ,15)×Poperasi
= 1 ,15×17,87psia = 20,55 psia
Untuk bahan konstruksi Carbon Steel SA-285 grade C:
Allowable working stress (S) : 13.700 psia (Couper, 2005)
Joint efficiency (E) : 0,80 (Brownell, 1959)
Corossion allowance (C) : 0,5 mm/tahun = 0,0197 in/tahun (Perry,1999)
Umur alat (n) : 10 tahun
Tebal shell (ts) =
PD2SE−1,2P
+nC (Brownell, 1959)
=
20,55 psia×82 , 68 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×20,55 psia
+(10×0,0197 )
= 0,27 in
Tebal shell standar yang digunakan = 5/16 in (Brownell, 1959)
d. Tebal head
Tebal head (th) diambil sama dengan tebal shell, yaitu 5/16 in.
Untuk tebal shell 5/16 in
sf = 1½ - 3 in dipilih 1½ in (Brownell, 1959)
icr = 15/16 in (Brownell, 1959)
Maka, tinggi head (Hh) = th + sf + icr (Brownell, 1959)
= 5/16 in + 1½ in + 15/16 in
Kecepatan putaran = 3,13 in = 0,08 m
Tinggi total tangki = Hs + 2Hh
= 2,80 m + 2¿ 0,08 m = 2,96 m
i. Penentuan pengaduk
Jenis : Propeler 3 daun
Baffle : 4 buah
Kecepatan putaran (N) : 155 rpm = 2,58 rps (Couper, 2005)
Efisiensi motor : 80%
LC–56
Pengaduk didesain dengan standar menurut Tabel 3.4-1 Geankoplis (2003)
halaman 158 sebagai berikut:
DaDt
=0,4 ;WDa
=15
;HDt
=1 ;L
Da=1
4;
CDt
=13
;J
Dt= 1
12
Dimana: Da = Diameter pengaduk
Dt = Diameter tangki
W = Lebar impeller
H = Tinggi baffle
L = Panjang impeller
C = Jarak pengaduk dari dasar tangki
J = Lebar baffle
Dt = 2,10 m
Da = 0,4 × 2,10 = 0,84 m
W = (1/5) × 0,84 = 0,17 m
H = 2,10 m
L = (1/4) × 0,84 = 0,21 m
C = (1/3) × 2,10 = 0,7 m
J = (1/12) × 2,10 = 0,18
Daya untuk pengaduk:
Bilangan Reynold (NRe) =
N x Da2 x ρμ
=2,58 x (2,76 )2 x 56,570,0033
=335 . 436 ,89
Menurut McCabe (1999), apabila NRe > 10.000 maka angka daya (P) tidak
bergantung pada NRe dan viskositas bukan merupakan faktor penentu bilangan
daya. Dari Tabel 9.2 McCabe (1999) halaman 254, diperoleh nilai KT = 0,32
untuk propeler, maka:
P=KT x N3 x Da
5 x ρ
gc
=0,32 x (2,58)3 det 3 x (2,76 )5 ft5 x 56,57 lbm/ft3
32,147 lbm . ft/lbf . det2
= 1.536,02 ft.lbf/det = 2,79 hp
Daya motor penggerak =
2,790,8
=3,49 hp
Maka digunakan daya standar 5 hp
LC–57
j. Jaket pemanas
Ditetapkan jarak jaket (j) = 5/8 in = 0,016 m
Diameter dalam jaket (D1) = D + (2 × j)
= 2,10 + (2 × 0,016) = 2,13 m
Diameter luar jaket (D2) = 2j + D1
= (2 × 0,016) + 2,13 = 2,16
Luas (A) =
π4( D2
2−D12 )
=
3 ,144
(2 , 162−2 , 132 )
= 0,43 m2
L.C.18 VACUUM SPRAY DRYER (D–101)
Fungsi : Memisahkan sebagian air dari sabun
Bentuk : Silinder vertikal dengan dasar dan tutup konikal
Bahan konstruksi : High Alloy Steels SA-240 grade 304
Jenis sambungan : Double welded butt joints
Jumlah : 1 unit
Data kondisi operasi:
Temperatur (T) = 32,8949°C
Tekanan masuk (P) = 1 atm = 101.325 Pa
Tekanan dalam (P) = 50 milibar = 5.000 Pa
Tekanan steam (P) = 2 bar (g) = 301.325 Pa
Densitas slurry (ρ) = 950 – 1.000 kg/m3 (diambil 975 kg/m3)
Laju alir massa slurry (m) = 7.644,78 kg/jam
Volume spesifik uap air (V) = 28,1821 m3/kg (Geankoplis, 2003)
Laju alir massa uap air (m) = 1.313,03 kg/jam
Waktu tinggal (τ) = 4 detik (Woollatt, 1985)
Perpindahan panas (Q) = 1.857.551.909,47 J/jam
Perbandingan diameter dengan tinggi tangki (Di : Hs) = 1 : 1
Perbandingan diameter dengan diameter bukaan atas (Di : Da) = 2 : 1
LC–58
Perbandingan diameter dengan diameter bukaan bawah (Di : db) = 2 : 1
Sudut kemiringan tutup (Θa) = 30o
Sudut kemiringan dasar (Θb) = 60o
Perhitungan:
a. Volume chamber
Vc = VSlurry + Vuap
= mρ
t + mVtair
Vc =
7.644,78kg
jam× 4 s
975kg
m3 ×3600 s
jam
+ 1.313,03
kgjam
×28,1821m3
kg× 4 s
3600 s / jam
= 0,0072 m3 + 41,12 m3 = 41,13 m3
b. Diameter dan tinggi chamber
- Volume shell (Vs)
Vs=14
π Di2 H s (Perry,1999)
Vs = 0,7854 Di3
- Volume tutup dan alas tangki
Untuk head konikal:
V = 0,262 H(D2 + Dd + d2)
H = [(D-d)/2]tanΘ
Volume tutup
Va = 0,262 [(Di-0,5Di)/2]tan(30o) × (Di2 + 0,5Di2 + 0,25Di2)
= 0,0662 Di3
Volume dasar
Vb = 0,262 [(Di-0,5Di)/2]tan(60o) × (Di2 + 0,5Di2 + 0,25Di2)
= 0,1985 Di3
- Volume chamber (Vc)
Vc = 0,7854 Di3 + 0,0662 Di3 + 0,1985 Di3
Vc = 1,05 Di3
41,1272 m3 = 1,05 Di3
Di = 3,4 m
LC–59
Hs = 3,4 m
c. Tinggi tutup dan alas
Ha = [(Di – 0,5Di)/2]tan(30o)
= (0,25Di) tan(30o)
= 0,25 (3,396 m) tan(30o)
= 0,49 m
Hb = [(Di – 0,5Di)/2]tan(60o)
= (0,25Di) tan(60o)
= 0,25 (3,396 m) tan(60o)
= 1,47 m
d. Tebal chamber
Tekanan kritik yang menyebabkan buckling:
Pc = 2,2E[t/D]3
Dimana: Pc = tekanan kritik
E = modulus young bahan konstruksi
t/D = perbandingan tebal dan diameter tangki
Untuk baja, E = 200.000 N/mm2 = 2 × 1011 N/m2
Untuk faktor keselamatan = 3,
Pc = (2,2E[t/D]3)/3
t = (3Pc/2,2E)1/3D
= ( 3 × 301.325 Pa2,2× 2× 1011 N /m2 )
1/3
3,396 m
= 0,004 m (0,16 in)
Tebal shell standar yang digunakan = 3/16 in (Brownell, 1959)
e. Tebal head
Tebal head (dh) diambil sama dengan tebal shell, yaitu 3/16 in
f. Ukuran poros, scrapper, dan blade
- Panjang poros
L = Tinggi total chamber
= 0,49 m + 3,396 m + 1,47 m
= 5,36 m
- Diameter dalam poros
LC–60
Kecepatan slurry melewati poros diestimasi melalui perbedaan tekanan:
v = (2ΔP/ρ)0,5
= [2(101.325 Pa – 5.000 Pa)/(975 kg/m3)]0,5
= 14,06 m/s
Kecepatan sebenarnya harus lebih rendah lagi akibat gaya gesekan pada
saluran dan hambatan pada noozle, sehingga kecepatan yang digunakan
dalam perhitungan adalah setengah dari kecepatan yang dihitung (7,03 m/s).
Q = A.v = π/4 d2 v
d = √ 4Qπ v
= √ 4mρπ v
= √ 4×6.331,75 kg/ jam × 1 jam/3600 s975 kg /m3× π ×7,03 m / s
= 0,018 m = 1,8
cm
- Panjang scrapper
L = ½ Di = ½ (3,396 m) = 1,70 m
- Panjang blade
Panjang blade atas (tutup) = Ha/ sinΘa = 0,49 m / sin(30o) = 0,98 m
Panjang blade tengah (badan) = Hs = 3,40 m
Panjang blade bawah (dasar) = Hb/ sinΘb = 1,47 m / sin(60o) = 1,70 m
g. Jaket pemanas
Chamber dilengkapi pengatur suhu dan jaket pemanas yang menggunakan steam
dengan spesifikasi:
Tebal jaket = 1 in (0,0254 m)
Suhu steam = 133,68 oC
UD estimasi = 150 Kcal/m2.jam.K (627.600 J/m2.jam.K)
Panas yang ditransfer heater:
ΔT = 133,68 oC – 32,89 oC = 100,79 oC
Ao = π(Di + 2t)Hs
= π(3,396 m + 2× 0,004 m) 3,396 m
= 11,56 m2
Qheater = UD Ao ΔT
= 627.600 J/m2.jam.K (11,56 m2) (100,79 oC)
= 731.237.094,2 J/jam
LC–61
L.C.19 CYCLONE SEPARATOR 1 (CS–101) DAN CYCLONE SEPARATOR 2
(CS–102)
Fungsi : Memisahkan debu sabun dari uap air
Bentuk : Silinder vertikal dengan tutup datar dan dasar konikal
Bahan konstruksi : 1 atm = 14,696 psia
Jenis sambungan : High Alloy Steels SA-240 grade 304
Jumlah : 2 unit
Data kondisi operasi:
Temperatur (T) = 32,89 °C
Tekanan dalam (P) = 50 milibar = 5.000 Pa
Volume spesifik uap air (V) = 28,1821 m3/kg (Geankoplis, 2003)
Laju alir massa uap air (m) = 1.313,03 kg/jam
Dimensi Cyclone :
Tinggi inlet = 0,5 D
Lebar inlet = 0,2 D
Tinggi silinder = 1,5 D
Tinggi dasar = 2,5 D
Diameter exit atas = 0,5 D
Diameter konikal = 0,375 D
Perhitungan:
a. Laju alir volumetrik
Q = (mV)air
= (1.313,03 kg/jam × 28,1821 m3/kg)
= 37.003,94 m3/jam = 10,28 m3/s
b. Diameter dan tinggi silinder
Kecepatan masuk siklon = 15 m/s
Q = A.v
A = W.H = 0,2D (0,5D) =0,1D2
Q = 0,1D2.v
LC–62
D = (10Q/v)0,5 = (10× 10,28 m3/s / 15 m/s)0,5 = 2,62 m
Untuk perancangan digunakan diameter 2,7 m.
Tinggi silinder, Hs = 1,5D = 1,5 (2,7 m) = 4,05 m
c. Lebar dan tinggi inlet
Lebar inlet, W = 0,2D = 0,2 (2,7 m) = 0,54 m
Tinggi inlet, H = 0,5D = 0,5 (2,7 m) = 1,35 m
d. Diameter dan tinggi konikal
Diameter atas = D = 2,7 m
Diameter bawah, Dk = 0,5D = 0,5 (2,7 m) = 1,35 m
Tinggi konikal, Hk = 2,5D = 2,5 (2,7 m) = 6,75 m
e. Diameter exit atas
Diameter exit, De = 0,5D = 0,5 (2,7 m) = 1,35 m
f. Tebal siklon
Tekanan kritik yang menyebabkan buckling:
Pc = 2,2E[t/D]3
Dimana: Pc = tekanan kritik
E = modulus young bahan konstruksi
t/D = perbandingan tebal dan diameter tangki
Untuk baja, E = 200.000 N/mm2 = 2 × 1011 N/m2
Untuk faktor keselamatan = 3,
Pc = (2,2E[t/D]3)/3
t = (3P/2,2E)1/3D
= ( 3 × 101.325 Pa2,2× 2× 1011 N /m2 )
1/3
× 2,7 m
= 0,0034 m (0,13 in)
Tebal shell standar yang digunakan = 3/16 in (Brownell, 1959)
g. Penurunan tekanan
ΔP= ρf203 {u1
2[1+2∅ 2(2 rtℜ−1)]+2u2
2}Dimana:ΔP = penurunan tekanan siklon, mbar
ρf = densitas fluida, kg/m3
u1 = kecepatan masuk, m/s
LC–63
u2 = kecepatan keluar, m/s
rt = jari-jari lingkaran ke pusat garis dari jalan masuk, m
re = jari-jari pipa keluar, m
Ø = faktor tekanan yang bergantung pada nilai φ dan rt/re
φ = fc.As/A1
fc = faktor friksi, untuk gas 0,005
As = luas permukaan siklon yang terbuka untuk fluida berputar, m2
A1 = luas pipa masuk, m2
A1 = W.H = (0,54 m) 1,35 m = 0,73 m2
As = πD(Hs + Hk) = π× 2,7 m (4,05 m + 6,75 m) = 91,65 m2
φ = 0,005 (91,65 m2)/0,73 m2 = 0,63
rt/re = (D-W/2)/De = (2,7 – 0,54/2)/1,35 = 1,8
Diperoleh Ø = 0,9
u1 = Q/A1 = 10,28 m3/s / 0,73 m2 = 14,08 m/s
A2 = πDe2/4 = π (1,35 m)2/4 = 1,43 m2
u2 = Q/A2 = 10,28 m3/s /1,43 m2 = 7,19 m/s
ΔP = 1/28,1821kg/m3
203 {(14,08m /s )2 [1+2(0,9)2 (2× 1,8−1 ) ]+2×(7,19ms)
2}= 0,006 mbar
L.C.20 STEAM EJECTOR (E–101)
Fungsi : Menciptakan tekanan vakum dalam vacuum spray dryer dan
membuang uap air dari cyclone separator
Jenis : Steam jet ejector
Bahan Konstruksi : Stainless steel
Jumlah : 1 unit
Data kondisi operasi:
Tekanan suction (Po) = 50 mbar = 0,7252 psia = 5,0001 kPa
Tekanan motive (P1) = 2 bar = 29,0076 psia = 199,9997 kPa
Tekanan keluar (P2) = 3,2634 psia = 17,5004 kPa
LC–64
Perhitungan :
Dipilih dimensi Steam Ejector komersial Standar dengan spesifikasi berdasarkan
Schutte & Koerting (2010) sebagai berikut:
Gambar C.1 Dimensi Steam Ejector
Panjang total steam ejector (A) = 1119
64 in = 286,94 mm
Panjang diffuser body (B) = 87
8 in = 225,42 mm
Lebar Suction Chamber (C) = 227
64 in = 61,47 mm
Panjang booster body (D) = 27
8 in = 73,02 mm
Dengan berat steam ejector 14 lbs (6,35 kg). Untuk panjang total 210 mm berdasarkan
(Schutte & Koerting, 2010) diperoleh:
Diameter lubang discharge = 1 in = 25,4 mm
Diameter lubang inlet bahan masuk = 0,75 in = 19,05 mm
Diameter lubang inlet steam = 1 in = 25,4 mm
L.C.21 BAROMETRIC CONDENSOR (C–101)
Fungsi : Untuk mengkondensasikan uap yang keluaran steam ejector
Jenis : Direct Counter flow barometric condenser
Bahan konstruksi : Cast Iron
Data kondisi operasi:
Uap campuran:
LC–65
Temperatur = 94,3288 oC
Tekanan = 3,2634 psia
Air pendingin:
Temperatur masuk = 30 oC
Temperatur keluar = 60 oC
Tekanan = 1 atm = 14,696 psia
Faktor kelonggaran= 20%
Perhitungan :
Laju massa uap campuran = 1.331,65 kg/jam
Densitas uap campuran = 1,5 kg/m3
Laju volumetrik uap campuran =
1. 331,65 kg/jam
1,5 kg/m3
= 887,77 m3/jam
Laju massa air pendingin = 5719,27 kg/jam
Densitas air pendingin = 995,68 kg/m3
Laju volumetrik air pendingin =
5719,27 kg/jam
995,68 kg/m3
= 5,74 m3/jam
Volume campuran = 887,77 m3/jam + 5,74 m3/jam
= 893,51 m3/jam
Volume total = (1+0,2) ¿ 893,51 m3/jam
= 1.072,212 m3/jam = 9452,24 gal/menit
Dipilih dimensi dari barometric condenser berdasarkan Schutte & Koerting (2010)
sebagai berikut:
LC–66
Gambar C.2 Dimensi Barometric Condenser
Tabel C.5 Dimensi Standar Barometric Condenser Komersial
(Schutte & Koerting, 2010)
Dari Tabel C.5 maka dipilih barometric condenser ukuran No. 43 dengan
kapasitas 12.000 gallon/menit. Adapun dimensi dari barometric condenser yaitu:
Sambungan:
A = 72 in = 1,83 m
B = 24 in = 0,61 m
C = 24 in = 0,61 m
Dimensi keseluruhan:
D = 9 ft = 0,23 m
E = 14 ft 2 in = 4,32 m
Dengan bahan konstruksi cast iron, berat total barometric condenser yaitu sebesar
22.000 lb atau 9.978,98 kg (Schutte & Koerting, 2010).
L.C.22 VACUUM REFINER TWIN PLODDER (VRTP–101)
Fungsi : Mengompres dan membentuk sabun menjadi bentuk pelet
LC–67
Bentuk : Kotak berisi dua worm plodder kembar yang terhubung
Bahan konstruksi : Stainless steel
Kondisi operasi:
Temperatur operasi (T) = 32,8949 °C
Laju alir massa (m) = 7760 kg/jam
Densitas (ρ) = 975 kg/m3
Dipilih:
Massa total : 10.500 kg
Tipe Vacuum Refiner : PLT-DV-300
Diameter Worm : 12 in = 0,305 m
Daya : 75 kW = 100,57 hp
Maka digunakan daya standar 125 hp
Daya pompa vakum : 5,3 kW = 7,107 hp
Maka digunakan daya standar 7,5 hp
L.C.23 ROLLER (RL–101)
Fungsi : Membentuk dan memotong sabun menjadi balok
Bentuk : Kotak berisi dua roller kembar dengan pisau pemotong
Bahan konstruksi : Stainless steel
Dipilih:
Tipe Roller : COMEQ 300
Panjang pemotong sabun : 60 – 999 mm
Kecepatan memotong : 15-200 r/menit
Ketepatan memotong : ±1,5 g
Daya motor : 2,9 kW = 3,889 hp
Maka digunakan daya standar 5 hp
LC–68
L.C.24 STAMPER (ST–101)
Fungsi : Mencetak sabun yang sesuai untuk kemasan
Bahan konstruksi : Stainless steel
Dipilih:
Tipe : XD 120
Dimensi (mm): 1.450 × 950 ×1.150
Berat : 1.200 kg
Berat sabun : 10 – 300 gram
Daya : 3 kW = 4,69 hp
Maka digunakan daya standar 5 hp
L.C.25 BELT CONVEYOR 1 (BC–101)
Fungsi : Mengangkut asam sitrat ke M-101
Jenis : Continuous belt conveyor
Bahan konstruksi : Carbon steel
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Temperatur (T) = 30°C
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Laju alir massa asam sitrat (m) = 15,79 kg/jam
Densitas asam sitrat (ρ) = 1.665 kg/m3
Faktor kelonggaran (fk) = 0,15
Perhitungan:
Laju alir desain (m) = 1,15 × 15,79 kg/jam = 18,16 kg/jam
= 0,02 ton/jam
Panjang belt conveyor direncanakan 3 m = 9,84 ft
LC–69
Dari Tabel 5.5 (a) Couper (2005) halaman 79 dengan laju alir desain 0,02 ton/jam
dipilih tebal belt 14 inchi pada incline 5° dengan kapasitas maksimum 2,85 ton/jam
pada 100 fpm, maka kecepatan yang dibutuhkan:
Kecepatan (V) = (0,02 ton/jam : 2,85) x 100 = 0,64 ft/min
Panjang conveyor (L) = 9,84/ Cos 5o = 9,88 ft
Tinggi conveyor (H) = 9,84 tan 5o = 0,86 ft
Daya horizontal = (0,4 + L/300)(m/100) (Couper, 2005)
= (0,4 + 9,88/300)(0,02/100)
= 0,00008 Hp
Daya vertikal = 0,001∙H∙m (Couper, 2005)
= 0,001 × 0,86 × 0,02
= 0,00016 Hp
Daya empty = V × 3,1 : 100 (Couper, 2005)
= 0,64 × 3,1 : 100
= 0,01975 Hp
Daya total = 0,00008 Hp + 0,00016 hp + 0,01975 Hp
= 0,02 Hp
Maka digunakan daya standar 1/20 hp
L.C.26 BELT CONVEYOR 2 (BC–102)
Fungsi : Mengangkut sukrosa ke M-102
Jenis : Continuous belt conveyor
Bahan konstruksi : Carbon steel
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Temperatur (T) = 30°C
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Laju alir sukrosa (m) = 150,50 kg/jam
Densitas sukrosa (ρ) = 1.587 kg/m3 = 99,07 lb/ft2
Faktor kelonggaran (fk) = 0,15
LC–70
Perhitungan:
Laju alir desain (m) = 1,15 × 150,50 kg/jam = 173,08 kg/jam
= 0,17 ton/jam
Panjang belt conveyordirencanakan 3 m = 9,84 ft
Dari Tabel 5.5 (a) Couper (2005) halaman 79 dengan laju alir desain 0,17 ton/jam
dipilih tebal belt 14 inchi pada incline 5° dengan kapasitas maksimum 2,85 ton/jam
pada 100 fpm, maka kecepatan yang dibutuhkan:
Kecepatan (V) = (0,17 ton/jam : 2,85) x 100 = 6,07 ft/min
Panjang conveyor (L) = 9,84/ Cos 5o = 9,88 ft
Tinggi conveyor (H) = 9,84 tan 5o = 0,86 ft
Daya horizontal = (0,4 + L/300)(m/100) (Couper, 2005)
= (0,4 + 9,88/300)(0,17/100)
= 0,00075 Hp
Daya vertikal = 0,001∙H∙m (Couper, 2005)
= 0,001 × 0,86 × 0,17
= 0,00148 Hp
Daya empty = V × 3,1 : 100 (Couper, 2005)
= 6,07 × 3,1 : 100
= 0,18826 Hp
Daya total = 0,00075 Hp + 0,00148 Hp + 0,18826 Hp
= 0,19 Hp
Maka digunakan daya standar 1/4 hp
L.C.27 BELT CONVEYOR 3 (BC–103)
Fungsi : Mengangkut NaCl ke M-103
Jenis : Continuous belt conveyor
Bahan konstruksi : Carbon steel
Jumlah : 1 unit
LC–71
Data kondisi penyimpanan:
Temperatur (T) = 30°C
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Laju alir massa NaCl (m) = 4,21 kg/jam
Densitas NaCl (ρ) = 2.165 kg/m3 = 135,16 lb/ft2
Faktor kelonggaran (fk) = 0,15
Perhitungan:
Laju alir desain (m) = 1,15 × 4,21 kg/jam = 4,84 kg/jam
= 0,00484 ton/jam
Panjang belt conveyor direncanakan 3 m = 9,84 ft
Dari Tabel 5.5 (a) Couper (2005) halaman 79 dengan laju alir desain 0,00484 ton/jam
dipilih tebal belt 14 inchi pada incline 5° dengan kapasitas maksimum 2,85 ton/jam
pada 100 fpm, maka kecepatan yang dibutuhkan:
Kecepatan (V) = (0,00484 ton/jam : 2,85) x 100 = 0,17 ft/min
Panjang conveyor (L) = 9,84/ Cos 5o = 9,88 ft
Tinggi conveyor (H) = 9,84 tan 5o = 0,86 ft
Daya horizontal = (0,4 + L/300)(m/100) (Couper, 2005)
= (0,4 + 9,88/300)(0,00484/100)
= 0,00002 hp
Daya vertikal = 0,001∙H∙m (Couper, 2005)
= 0,001 × 0,86 × 0,00484
= 0,00004 hp
Daya empty = V × 3,1 : 100 (Couper, 2005)
= 0,17 × 3,1 : 100
= 0,00527 hp
Daya total = 0,00002 hp + 0,00004 hp + 0,00257 hp
= 0,005 hp
Maka digunakan daya standar 1/20 hp
L.C.28 BELT CONVEYOR 4 (BC–104)
LC–72
Fungsi : Mengangkut sabun ke RL–101
Jenis : Continuous belt conveyor
Bahan konstruksi : Carbon steel
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Temperatur (T) = 30°C
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Laju alir massa sabun (m) = 6.313,13 kg/jam
Densitas sabun (ρ) = 855,95 kg/m3 = 53,44 lb/ft2
Faktor kelonggaran (fk) = 0,15
Perhitungan:
Laju alir desain (m) = 1,15 × 6.313,13 kg/jam = 7.260,10 kg/jam
= 7,26 ton/jam
Panjang belt conveyor direncanakan 5 m = 16,40 ft
Dari Tabel 5.5 (a) Couper (2005) halaman 79 dengan laju alir desain 7,26 ton/jam
dipilih tebal belt 24 inchi pada incline 5° dengan kapasitas maksimum 9,57 ton/jam
pada 100 fpm, maka kecepatan yang dibutuhkan:
Kecepatan (V) = (7,26 ton/jam : 9,57) x 100 = 75,86 ft/min
Panjang conveyor (L) = 16,40/ Cos 5o = 16,47 ft
Tinggi conveyor (H) = 16,40 tan 5o = 1,43 ft
Daya horizontal = (0,4 + L/300)(m/100) (Couper, 2005)
= (0,4 + 16,47/300)(7,26/100)
= 0,033 hp
Daya vertikal = 0,001∙H∙m (Couper, 2005)
= 0,001 × 1,43 × 7,26
= 0,104 hp
Daya empty = V × 3,1 : 100 (Couper, 2005)
= 75,86 × 3,1 : 100
= 2,352 hp
Daya total = 0,033 hp + 0,104 hp + 2,352 hp
= 2,488 hp
LC–73
Maka digunakan daya standar 3 hp
L.C.29 BELT CONVEYOR 5 (BC–105)
Fungsi : Mengangkut sabun ke ST–101
Jenis : Continuous belt conveyor
Bahan konstruksi : Carbon steel
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Temperatur (T) = 30°C
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Laju alir massa sabun (m) = 6.313,13 kg/jam
Densitas sabun (ρ) = 855,95 kg/m3 = 53,44 lb/ft2
Faktor kelonggaran (fk) = 0,15
Perhitungan:
Laju alir desain (m) = 1,15 × 6.313,13 kg/jam = 7.260,10 kg/jam
= 7,26 ton/jam
Panjang belt conveyor direncanakan 5 m = 16,40 ft
Dari Tabel 5.5 (a) Couper (2005) halaman 79 dengan laju alir desain 7,26 ton/jam
dipilih tebal belt 24 inchi pada incline 5° dengan kapasitas maksimum 9,57 ton/jam
pada 100 fpm, maka kecepatan yang dibutuhkan:
Kecepatan (V) = (7,26 ton/jam : 9,57) x 100 = 75,86 ft/min
Panjang conveyor (L) = 16,40/ Cos 5o = 16,47 ft
Tinggi conveyor (H) = 16,40 tan 5o = 1,43 ft
Daya horizontal = (0,4 + L/300)(m/100) (Couper, 2005)
= (0,4 + 16,47/300)(7,26/100)
= 0,033 hp
Daya vertikal = 0,001∙H∙m (Couper, 2005)
= 0,001 × 1,43 × 7,26
= 0,104 hp
Daya empty = V × 3,1 : 100 (Couper, 2005)
LC–74
= 75,86 × 3,1 : 100
= 2,352 hp
Daya total = 0,033 hp + 0,104 hp + 2,352 hp
= 2,488 hp
Maka digunakan daya standar 3 hp
L.C.30 POMPA 1 (J–101)
Fungsi : Memompa PKO dari tangki penyimpanan ke M-101
Jenis : Centrifugal pump
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Temperatur (T) = 30°C
Tekanan (P) = 1 atm = 14,696 psia
Laju alir massa PKO (m) = 2.065,50 kg/jam = 1,26 lbm/s
Densitas (ρ) = 911,20 kg/m3 = 56,88 lbm/ft3
Viskositas (μ) = 39,03 cP = 0,026 lbm/ft.s
Perhitungan:
a. Laju alir volumetrik
Q = m/ρ = 1,26 /56,88 = 0,022 ft3/s
b. Penentuan diameter optimum untuk pipa
Berdasarkan persamaan 15 dan 16 Peters (1991) halaman 496, untuk
perhitungan diameter optimum pipa:
Untuk aliran turbulen (Nre > 2100)
Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 (Peters, 1991)
Untuk aliran laminar (Nre < 2100)
Di, opt = 3,0 x Q0,36 x ()0,18 (Peters, 1991)
Dengan : Di, opt = diameter optimum (in)
Q = Laju volumetrik (ft3/s)
LC–75
= Densitas (lbm/ft3)
μ = Viskositas (cP)
Asumsi aliran laminar,
Di, opt = 3,0 x Q0,36 x ()0,18
Di, opt = 3,0 x (0,0222)0,36 x (39,03)0,18 = 1,47 in
c. Spesifikasi pipa
Berdasarkan Tabel A.5–1 Geankoplis (2003) halaman 996, maka digunakan pipa
dengan spesifikasi:
- Ukuran pipa nominal = 1,5 in
- Schedule pipa = 40
- Diameter dalam (ID) = 1,61 in = 0,13 ft
- Diameter luar (OD) = 1,90 in = 0,16 ft
- Luas penampang dalam (at) = 0,01414 ft2
- Bahan konstruksi = commercial steel
- Equivalent roughness (ε) = 4,6 × 10-5 m = 0,000151 ft
d. Kecepatan linear
v = Q/at = 0,022/0,01414 = 1,57 ft/s
e. Bilangan Reynold
Berdasarkan persamaan 2.5–1 Geankoplis (2003) halaman 52, untuk mencari
bilangan Reynolds, NRe:
NRe = ρvD
μ
(Geankoplis, 2003)
= 56,88× 1,57 ×0,13
0,026 = 457,61 (laminar)
f. Faktor fanning
ε/D = 0,000151
0,13 = 0,001
Berdasarkan Gambar 2.10–3 Geankoplis (2003) halaman 94, dengan ε/D =
0,01dan NRe = 457,61 diperoleh nilai factor fanning (f) = 0,035
g. Instalasi pipa
Direncanakan menggunakan pipa lurus sepanjang 70 ft
LC–76
- Pipa lurus 70 ft = 4 f ΔLv2
D2 gc (Geankoplis, 2003)
= (4 ) (0,035 ) (70 )(1,572)
(0,13 ) (2 )(32,174)
= 2,807 ft.lbf/lbm
- 1 sharp edge entrance, hc = 0,55(1−A1
A2)
2v2
2α (Geankoplis, 2003)
= (1 )(0,55) (1−0 )2( 1,572
(2 ) (0,5 )(32,174 ))= 0,042 ft.lbf/lbm
- 4 buah standard elbow 90o, hf = K fv2
2 (Geankoplis, 2003)
= (4 ) (1,17 )( 1,572
(2 )(32,174) )= 0,180 ft.lbf/lbm
- 1 buah check valve, hf = K fv2
2 (Geankoplis, 2003)
= (1 ) (5,5 )( 1,572
(2 )(32,174))= 0,211 ft.lbf/lbm
- 1 buah sharp edge exit, hex = (1−A1
A2)
2v2
2 α (Geankoplis, 2003)
= (1)(1−0 )2( 1,572
(2 ) ( 0,5 )(32,174))= 0,077 ft.lbf/lbm
Total frictional loss:
ΣF= 2,807 + 0,042 + 0,180 + 0,211 + 0,077 = 3,317 ft.lbf/lbm
h. Daya pompa
Direncanakan Z1=0; Z2=3 ft; v1=v2=1,57 ft/s; p1 = p2=1 atm
Ws = z1ggc
−z2ggc
+v1
2
2gc
−v2
2
2 gc
+p1−p2
p−∑ F (Geankoplis, 2003)
= 0 – 3 + 0,038 – 0,038 + 0 – 3,317 = – 6,317 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80%, maka:
LC–77
Wp = −(−6,3170,8 )= 7,897 ft.lbf/lbm
Daya pompa, P = mW p
550 =
(1,26)(1,1501)550
= 0,018 hp (Geankoplis,
2003)
Maka digunakan daya standar 1/20 hp
L.C.31 POMPA-2 SAMPAI POMPA-13 (J-102 – J-113)
Analog dengan cara di atas, untuk pompa jenis Centrifugal pump lain dengan bahan
konstruksi Commercial Steel diperoleh:
Tabel C.6 Perhitungan Pompa-2 sampai Pompa-13 (J-102 – J-113)Pompa M Ρ μ
(kg/jam) (lbm/s) (kg/m3) (lbm/ft3) (cP) (lbm/ft.s)J-102 885,21 0,54 955,00 59,62 48,514 0,0330J-103 2.950,71 1,81 923,91 57,68 41,662 0,0280J-104 2.950,71 1,81 923,91 57,68 41,662 0,0280J-105 831,55 0,51 1.518,10 94,77 39,030 0,0260J-107 1.578,68 0,97 858,08 53,57 1,633 0,0010J-108 315,74 0,19 1.090,07 68,05 38,000 0,0250J-109 315,74 0,19 1.007,50 62,90 1,283 0,0009J-110 1.157,70 0,71 1.050,30 65,57 0,499 0,0003J-111 21,05 0,01 1.142,80 71,34 1,370 0,0009J-112 3.388,91 2,07 949,09 59,25 1,003 0,0007J-113 3.388,91 2,07 949,09 59,25 1,003 0,0007
Tabel C.7 Perhitungan Pompa-2 sampai Pompa-13 (J-102 – J-113)…..…(lanjutan)Pompa Q (ft3/s) Dopt (in) Nominal ID (in) OD (in) at (ft2)
J-102 0.0091 1,11 1,25 1,380 1,660 1,01400J-103 0,0313 1,69 2,00 2,067 2,375 1,02330J-104 0,0313 1,69 2,00 2,067 2,375 1,02330J-105 0,0054 0,88 1,00 1,049 1,315 0,00600J-107 0,0180 0,83 1,00 1,049 1,315 0,00600J-108 0,0028 0,70 0,75 0,824 1,050 0,00371J-109 0,0031 0,38 0,50 0,622 0,840 0,00211J-110 0,0108 0,67 0,75 0,824 1,050 0,00371J-111 0,0002 0,14 0,25 0,364 0,540 0,00072J-112 0,0350 1,13 1,25 1,380 1,660 1,01400J-113 0,0350 1,13 1,25 1,380 1,660 1,01400
(Geankoplis, 2003)
Tabel C.8 Perhitungan Pompa-2 sampai Pompa-13 (J-102 – J-113)…......(lanjutan)
LC–78
Pompa v (ft/s) NRe ε/D ƒ L (ft)J-102 0,87 183,87 0,010 0,0900 70J-103 1,34 477,16 0,001 0,0035 70J-104 1,34 477,16 0,001 0,0035 70J-105 0,89 282,88 0,002 0,0600 70J-107 3,01 12.838,19 0,002 0,0075 70J-108 0,77 140,15 0,002 0,1500 70J-109 1,46 5.509,81 0,003 0,009 70J-110 2,91 39.117,09 0,002 0,008 70J-111 0,25 589,92 0,05 0,025 70J-112 3,37 34.055,18 0,001 0,007 70J-113 3,37 34.055,18 0,001 0,007 70
(Geankoplis, 2003)
Tabel C.9 Perhitungan Pompa-2 sampai Pompa-13 (J-102 – J-113)…......(lanjutan)Pompa hc hf elbow hf valve Pipa lurus hex ΣF (ft,lbf/lbm)J-102 0,013 0,155 0,123 2,603 0,024 2,918J-103 0,031 0,097 0,154 0,160 0,056 0,497J-104 0,015 0,097 0,154 0,160 0,028 0,454J-105 0,014 0,122 0,096 2,395 1,025 2,652J-107 0,077 0,316 0,281 3,378 0,140 4,193J-108 0,010 0,095 0,126 5,575 0,018 5,824J-109 0,018 0,124 0,066 1,604 0,033 1,845J-110 0,073 0,495 0,264 4,306 0,132 5,270J-111 0,001 0,004 0,005 0,226 0,002 0,238J-112 0,097 0,529 0,353 0,858 0,176 2,013J-113 0,097 0,529 0,353 0,858 0,176 2,013
(Geankoplis, 2003)
Tabel C.10 Perhitungan Pompa-2 sampai Pompa-13 (J-102 – J-113)…......(lanjutan)Pomp
aWs
Effisiensi Wp Daya pompa (hp)Daya standar
(hp)J-102 -5,918 80 7,398 0,00729 1/20J-103 -3,497 80 4,372 0,01436 1/20J-104 -3,454 80 4,317 0,01418 1/20J-105 -5,652 80 7,065 0,00654 1/20J-107 -7,193 80 8,991 0,01580 1/20J-108 -8,824 80 11,030 0,00388 1/20J-109 -4,845 80 6,056 0,00212 1/20J-110 -8,270 80 10,337 0,01332 1/20J-111 -3,238 80 4,047 0,00009 1/20J-112 -5,013 80 6,266 0,02364 1/20J-113 -5,013 80 6,266 0,02364 1/20
(Geankoplis, 2003)
LC–79
L.C.32 POMPA REAKTOR (J–106)
Fungsi : Memompa sabun dari Reaktor (R–101) ke Mixer–4 (M–104)
Jenis : Rotary pump
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Temperatur (T) = 120°C
Tekanan (P) = 1,97 atm = 28,951 psia
Laju alir massa sabun (m) = 3.782,27 kg/jam = 2,316 lbm/s
Densitas (ρ) = 801 kg/m3 = 50,005 lbm/ft3
Viskositas (μ) = 4 cP = 0,003 lbm/ft.s
Perhitungan:
a. Laju alir volumetrik
Q = m/ρ = 2,316 /50,005 = 0,0463 ft3/s
b. Penentuan diameter optimum untuk pipa
Berdasarkan persamaan 15 dan 16 Peters (1991) halaman 496, untuk
perhitungan diameter optimum pipa:
Untuk aliran turbulen (Nre > 2100)
Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 (Peters, 1991)
Untuk aliran laminar (Nre < 2100)
Di, opt = 3,0 x Q0,36 x ()0,18 (Peters, 1991)
Dengan : Di, opt = diameter optimum (in)
Q = Laju volumetrik (ft3/s)
= Densitas (lbm/ft3)
μ = Viskositas (cP)
Asumsi aliran turbulen,
Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13
Di, opt = 3,9 x (0,0463)0,45 x (50,005)0,13
= 1,63 in
LC–80
c. Spesifikasi pipa
Berdasarkan Tabel A.5–1 Geankoplis (2003) halaman 996, maka digunakan pipa
dengan spesifikasi:
- Ukuran pipa nominal = 2 in
- Schedule pipa = 40
- Diameter dalam (ID) = 2,067 in= 0,172 ft
- Diameter luar (OD) = 2,375 in= 0,193 ft
- Luas penampang dalam (at) = 0,0233 ft2
- Bahan konstruksi = commercial steel
- Equivalent roughness (ε) = 4,6 × 10-5 m = 0,000151 ft
d. Kecepatan linear
v = Q/at = 0,0463/0,0233 = 1,988 ft/s
e. Bilangan Reynold
Berdasarkan persamaan 2.5–1 Geankoplis (2003) halaman 52, untuk mencari
bilangan Reynolds, NRe:
NRe = ρvD
μ
(Geankoplis, 2003)
= 50,005× 1,988 ×0,172
0,003 = 6.370,43 (turbulen)
f. Faktor fanning
ε/D = 0,000151
0,172 = 0,001
Berdasarkan Gambar 2.10–3 Geankoplis (2003) halaman 94, dengan ε/D = 0,001
dan NRe = 6.370,43 diperoleh nilai factor fanning (f) = 0,009
g. Instalasi pipa
Direncanakan menggunakan pipa lurus sepanjang 70 ft
- Pipa lurus 70 ft = 4 f ΔLv2
D2 gc (Geankoplis, 2003)
= (4 ) (0,009 ) (70 )(1,9882)
(0,172 ) (2 )(32,174 )= 0,898 ft.lbf/lbm
- 1 sharp edge entrance, hc = 0,55(1−A1
A2)
2v2
2α (Geankoplis, 2003)
LC–81
= (1 )(0,55) (1−0 )2( 1,9882
(2 ) (1 )(32,174))= 0,034 ft.lbf/lbm
- 4 buah standard elbow 90o, hf = K fv2
2 (Geankoplis, 2003)
= (4 ) (0,75 )( 1,9882
(2 )(32,174) )= 0,230 ft.lbf/lbm
- 1 buah check valve, hf = K fv2
2 (Geankoplis, 2003)
= (1 ) (2 )( 1,9882
(2 )(32,174))= 0,122 ft.lbf/lbm
- 1 buah sharp edge exit, hex = (1−A1
A2)
2v2
2 α (Geankoplis, 2003)
= (1)(1−0 )2( 1,9882
(2 ) (1 )(32,174))= 0,061 ft.lbf/lbm
Total frictional loss:
ΣF= 0,898 + 0,034 + 0,230 + 0,122 + 0,061 = 1,347 ft.lbf/lbm
h. Daya pompa
Direncanakan Z1=0; Z2=3 ft; v1=v2=1,57 ft/s; p1= p2= 4.169,211 lbf/ft2
Ws = z1ggc
−z2ggc
+v1
2
2gc
−v2
2
2 gc
+p1−p2
p−∑ F (Geankoplis, 2003)
= 0 – 3 + 0,061 – 0,061 + 0 – 3,317 = – 4,347 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80%, maka:
Wp = −(−4,3470,8 )= 5,434 ft.lbf/lbm
Daya pompa, P = mW p
550 =
(2,316)(5,434 )550
= 0,0229 hp (Geankoplis,
2003)
Maka digunakan daya standar 1/20 hp
LC–82
L.C.33 POMPA MIXER 4 (J–114)
Fungsi : Memompa sabun dari Mixer–4 (M–104) ke Vacuum Spray
Dryer (D–101)
Jenis : Rotary pump
Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Data kondisi penyimpanan:
Temperatur (T) = 120°C
Tekanan = 1 atm = 14,696 psia
Laju alir massa sabun (m) = 7.644,78 kg/jam = 4,682 lbm/s
Densitas (ρ) = 855,95 kg/m3 = 53,435 lbm/ft3
Viskositas (μ) = 6,10 cP = 0,004 lbm/ft.s
Perhitungan:
a. Laju alir volumetrik
Q = m/ρ = 4,682 /53,435 = 0,088 ft3/s
b. Penentuan diameter optimum untuk pipa
Berdasarkan persamaan 15 dan 16 Peters (1991) halaman 496, untuk
perhitungan diameter optimum pipa:
Untuk aliran turbulen (Nre > 2100)
Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13 (Peters, 1991)
Untuk aliran laminar (Nre < 2100)
Di, opt = 3,0 x Q0,36 x ()0,18 (Peters, 1991)
Dengan : Di, opt = diameter optimum (in)
Q = Laju volumetrik (ft3/s)
= Densitas (lbm/ft3)
μ = Viskositas (cP)
Asumsi aliran turbulen,
Di, opt = 3,9 x Q0,45 x ρ0,13
Di, opt = 3,9 x (0,088)0,45 x (53,435)0,13
= 1,68 in
LC–83
c. Spesifikasi pipa
Berdasarkan Tabel A.5–1 Geankoplis (2003) halaman 996, maka digunakan pipa
dengan spesifikasi:
- Ukuran pipa nominal = 2 in
- Schedule pipa = 40
- Diameter dalam (ID) = 2,067 in= 0,172 ft
- Diameter luar (OD) = 2,375 in= 0,193 ft
- Luas penampang dalam (at) = 0,0233 ft2
- Bahan konstruksi = commercial steel
- Equivalent roughness (ε) = 4,6 × 10-5 m = 0,000151 ft
d. Kecepatan linear
v = Q/at = 0,088/0,0233 = 3,76 ft/s
e. Bilangan Reynold
Berdasarkan persamaan 2.5–1 Geankoplis (2003) halaman 52, untuk mencari
bilangan Reynolds, NRe:
NRe = ρvD
μ
(Geankoplis, 2003)
= 53,435× 3,76 ×0,172
0,004 = 8.443,28 (turbulen)
f. Faktor fanning
ε/D = 0,000151
0,172 = 0,001
Berdasarkan Gambar 2.10–3 Geankoplis (2003) halaman 94, dengan ε/D = 0,001
dan NRe = 8.443,28 diperoleh nilai factor fanning (f) = 0,009
g. Instalasi pipa
Direncanakan menggunakan pipa lurus sepanjang 70 ft
- Pipa lurus 70 ft = 4 f ΔLv2
D2 gc (Geankoplis, 2003)
= (4 ) (0,009 ) (70 )(3,762)
( 0,172 ) (2 )(32,174 )= 0,918 ft.lbf/lbm
- 1 sharp edge entrance, hc = 0,55(1−A1
A2)
2v2
2α (Geankoplis, 2003)
LC–84
= (1 )(0,55) (1−0 )2( 3,762
(2 ) (1 )(32,174))= 0,121 ft.lbf/lbm
- 4 buah standard elbow 90o, hf = K fv2
2 (Geankoplis, 2003)
= (4 ) (0,75 )( 3,762
(2 )(32,174) )= 0,659 ft.lbf/lbm
- 1 buah check valve, hf = K fv2
2 (Geankoplis, 2003)
= (1 ) (2 )( 3,762
(2 )(32,174))= 0,439 ft.lbf/lbm
- 1 buah sharp edge exit, hex = (1−A1
A2)
2v2
2 α (Geankoplis, 2003)
= (1)(1−0 )2( 3,762
(2 ) (1 )(32,174))= 0,220 ft.lbf/lbm
Total frictional loss:
ΣF= 0,918 + 0,121 + 0,659 + 0,439 + 0,220 = 2,358 ft.lbf/lbm
h. Daya pompa
Direncanakan Z1=0; Z2=3 ft; v1=v2=1,57 ft/s; p1 = p2= 1 atm
Ws = z1ggc
−z2ggc
+v1
2
2gc
−v2
2
2 gc
+p1−p2
p−∑ F (Geankoplis, 2003)
= 0 – 3 + 0,220 – 0,220 + 0 – 3,317 = – 2,358 ft.lbf/lbm
Untuk efisiensi pompa 80%, maka:
Wp = −(−2,3580,8 )= 6,697 ft.lbf/lbm
Daya pompa, P = mW p
550 =
(4,682)(6,697)550
= 0,057 hp (Geankoplis,
2003)
Maka digunakan daya standar 1/20 hp
LC–85