LAMPIRAN C SPESIFIKASI PERALATAN fix ok.docx

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




Jumlah : 1 unit




Densitas minyak jarak (ρ) = 955 kg/m3

Laju alir massa minyak jarak (m) = 885,21 kg/jam




LC–3

Perhitungan:


Massa larutan = 885,21 kg/jam×7 hari×24 jam/hari

= 148.715,28 kg


148 .715,28 kg

955 kg/m3

= 155,72 m3


= 179,08 m3



4πD2 H s

(Brownell, 1959)

V s =

516

πD3

Volume tangki (Vt)


179,08 m3 =

516

πD3

D3 = 182,34 m3

D = 5,67 m = 223,25 in

Hs = 7,09 m = 279,06 in


Tinggi cairan (Hl)

V l =

14

πD2 H l

155,72m3 =

14

π×(5,67 m )2×H l

H l = 6,16 m3


= 955 kg/m3×9,8 m/s2×6,16 m

LC–4

= 57.685,51 Pa = 8,48 psia


= 14,696 psia + 8,48 psia

= 23,17 psia


= 1 ,15×23,17 psia = 26,65 psia






Tebal shell (ts) =

PD2SE−1,2P


=

26,65 psia×223,25 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×26,65 psia

+(10×0,0197 )

= 0,47 in


d. Tebal head



sf = 1½ - 3 in dipilih 1½ in (Brownell, 1959)



= 1/2 in + 1½ in + 11/2 in

= 3,5 in = 0,09 m


= 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


LC–5



Jumlah : 1 unit




Densitas larutan NaOH (ρ) = 1518,1 kg/m3

Laju alir massa larutan NaOH (m) = 831,55 kg/jam




Perhitungan:



= 139.700,40 kg


139,700,40 kg

1518 ,1 kg/m3

= 92,02 m3


= 105,83 m3



4πD2 H s

(Brownell, 1959)

V s =

516

πD3

Volume tangki (Vt)


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


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


= 1518,1 kg/m3×9,8 m/s2×5,17 m

= 76.950,62 Pa = 11,31 psia


= 14,696 psia + 11,31 psia

= 26,00 psia


= 1 ,15×26,00psia = 29,91 psia






Tebal shell (ts) =

PD2SE−1,2P


=

29,91 psia×187,34 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×29,91 psia

+(10×0,0197 )

= 0,45 in


d. Tebal head



LC–7




= 1/2 in + 1½ in + 11/2 in

= 3,5 in = 0,09 m


= 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




Jumlah : 1 unit




Densitas propilen glikol (ρ) = 1.051 kg/m3

Laju alir massa propilen glikol (m) = 1.578,68 kg/jam




Perhitungan:


Massa larutan = 1 .578,68 kg/jam×7 hari×24 jam/hari

= 265.218,24 kg


265 .218,24 kg

1 .051 kg/m3

LC–8

= 252,35 m3


= 290,20 m3



4πD2 H s

(Brownell, 1959)

V s =

516

πD3

Volume tangki (Vt)


290,20 m3 =

516

πD3

D3 = 295,48 m3

D = 6,66 m = 262,22 in

Hs = 8,33 m = 327,78 in


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


= 1 .051 kg/m3×9,8 m/s2×7,24 m

= 74.567,39 Pa = 10,96 psia


= 14,696 psia + 10,96 psia

= 25,65 psia


= 1 ,15×25,65 psia = 29,50 psia

LC–9






Tebal shell (ts) =

PD2SE−1,2P


=

29,50 psia×262,22 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×29,50 psia

+(10×0,0197 )

= 0,55 in


d. Tebal head






= 5/8 in + 1½ in + 17/8 in

= 4 in = 0,1 m


= 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




Jumlah : 1 unit




LC–10

Densitas DEA (ρ) = 1.090,0672 kg/m3

Laju alir massa DEA (m) = 315,74 kg/jam




Perhitungan:



= 53.044,32 kg


53 . 044,32 kg

1. 090 ,0672 kg/m3

= 48,66 m3


= 55,96 m3



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


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


= 1 .090,0672 kg/m3×9,8 m/s2×4,18 m

= 44.681,50 Pa = 6,57 psia


= 14,696 psia + 6,57 psia

= 21,26 psia


= 1 ,15×21,26 psia = 24,45 psia






Tebal shell (ts) =

PD2SE−1,2P


=

24,57 psia×153 , 81 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×24,57 psia

+(10×0,0197 )

= 0,37 in


d. Tebal head






= 3/8 in + 1½ in + 11/8 in

LC–12

= 3 in = 0,08 m


= 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




Densitas asam sitrat (ρ) = 1.665 kg/m3 (ScienceLab, 2013)

Laju alir massa asam sitrat (m) = 15,79 kg/jam



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



Jumlah : 1 unit




Densitas sukrosa (ρ) = 1.587 kg/m3 (ScienceLab, 2013)

Laju alir massa sukrosa (m) = 150,50 kg/jam



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



Jumlah : 1 unit




Densitas NaCl (ρ) = 2.165 kg/m3 (ScienceLab, 2013)

Laju alir massa NaCl (m) = 4,21 kg/jam



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



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%


Perhitungan:



315,74 kg/jam

1. 016 ,10 kg/m3×1 jam

= 0,31 m3


= 0,36 m3



4πD2 H s

(Brownell, 1959)

V s =

12

πD3

Volume tangki (Vt)


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


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


= 1 .016,10 kg/m3×9,8 m/s2×1,06 m

= 10.570,47 Pa = 1,55 psia


= 14,696 psia + 1,55 psia

= 16,25 psia


= 1 ,15×16,25psia = 18,69 psia






Tebal shell (ts) =

PD2SE−1,2P


=

18,69 psia×24 , 03 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×18,69 psia

+(10×0,0197 )

= 0,22 in


d. Tebal head





LC–17


= 1/4 in + 1½ in + 3/4 in

= 2,5 in = 0,06 m


= 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


Jumlah : 1 unit




Laju alir massa = 7.644,78 kg/jam

Densitas campuran = 1.046,36 kg/m3 = 65,32 lbm/ft3




Perhitungan:



1 .157,70 kg/jam

1. 046 ,36 kg/m3×1 jam

LC–19

= 1,11 m3


= 1,27 m3



4πD2 H s

(Brownell, 1959)

V s =

12

πD3

Volume tangki (Vt)


1,27 m3 =

12

πD3

D

3 = 0,81 m3

D = 0,93 m = 36,69 in

Hs = 1,86 m = 73,39 in


Tinggi cairan (Hl)

V l =

12

πD2 H l

1,11m3 =

12

π×(0,93 m)2×H l

H l = 1,62 m3


= 1 .046,36 kg/m3×9,8 m/s2×1,62 m

= 16.621,87 Pa = 2,44 psia


= 14,696 psia + 2,44 psia

= 17,14 psia

LC–20


= 1 ,15×17,14 psia = 19,71 psia






Tebal shell (ts) =

PD2SE−1,2P


=

19,71 psia×36 , 69 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×19,71 psia

+(10×0,0197 )

= 0,23 in


d. Tebal head






= 1/4 in + 1½ in + 3/4 in

= 2,5 in = 0,06 m


= 1,86 m + 2¿ 0,06 m = 1,99 m

f. Penentuan pengaduk


Baffle : 4 buah





LC–21

DaDt

=0,4 ;WDa

=15

;HDt

=1 ;L

Da=1

4;

CDt

=13

;J

Dt= 1

12



W = Lebar impeller

H = Tinggi baffle



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



N x Da2 x ρμ

=5,83 x (1,02 )2 x 65,320,00047

=834 .632 , 05





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


= 141,65 ft.lbf/det = 0,26 hp


0,260,8

=0,32 hp


LC–22

L.C.11 MIXER 3 (M–103)

Fungsi : Mencampur NaCl dengan air



Jumlah : 1 unit




Laju alir massa = 21,05 kg/jam

Densitas campuran = 1.116,26 kg/m3 = 69,69 lbm/ft3




Perhitungan:



21,05 kg/jam

1.116 ,26 kg/m3×1 jam

= 0,0189 m3


= 0,0217 m3



4πD2 H s

(Brownell, 1959)

V s =

12

πD3

Volume tangki (Vt)


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


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


= 1 .116,26 kg/m3×9,8 m/s2×0,42 m

= 4.563,38 Pa = 0,67 psia


= 14,696 psia + 0,67 psia

= 15,37 psia


= 1 ,15×15,37psia = 17,67 psia






Tebal shell (ts) =

PD2SE−1,2P


=

17,67 psia×9 , 44 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×17,67 psia

+(10×0,0197 )

= 0,2 in


d. Tebal head

LC–24






= 1/4 in + 1½ in + 3/4 in

= 2,5 in = 0,06 m


= 0,48 m + 2¿ 0,06 m = 0,61 m

e. Penentuan pengaduk


Baffle : 4 buah





DaDt

=0,4 ;WDa

=15

;HDt

=1 ;L

Da=1

4;

CDt

=13

;J

Dt= 1

12



W = Lebar impeller

H = Tinggi baffle



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 :


N x Da2 x ρμ

=5,83 x (0,26 )2 x 69,690,00051

=54 .725 ,46





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


= 0,17 ft.lbf/det = 0,00031 hp


0,000310,8

=0,0004 hp


L.C.12 MIXER 4 (M–104)

Fungsi : Mencampur Palm Kernel Oil (PKO) dan minyak jarak



Jumlah : 1 unit









Perhitungan:

LC–26



2. 950,71 kg/jam

923 ,91 kg/m3×1 jam

= 3,19 m3


= 3,67 m3



4πD2 H s

(Brownell, 1959)

V s =

12

πD3

Volume tangki (Vt)


3,67 m3 =

12

πD3

D

3 = 2,34 m3

D = 1,33 m = 52,25 in

Hs = 2,65 m = 104,49 in


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


= 923,91 kg/m3×9,8 m/s2×2,31 m

= 20.897,23 Pa = 3,07 psia


LC–27

= 14,696 psia + 3,07 psia

= 17,77 psia


= 1 ,15×17,77psia = 20,43 psia






Tebal shell (ts) =

PD2SE−1,2P


=

20,43 psia×9 , 44 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×20,43 psia

+(10×0,0197 )

= 0,246 in


d. Tebal head






= 1/4 in + 1½ in + 3/4 in

= 2,5 in = 0,06 m


= 2,65 m + 2¿ 0,06 m = 2,78 m

f. Penentuan pengaduk


Baffle : 4 buah



LC–28



DaDt

=0,4 ;WDa

=15

;HDt

=1 ;L

Da=1

4;

CDt

=13

;J

Dt= 1

12



W = Lebar impeller

H = Tinggi baffle



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



N x Da2 x ρμ

=5,83 x (1,45 )2 x 57,680,028

=25 . 299 ,97





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


= 731,92 ft.lbf/det = 1,33 hp


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



Jumlah : 1 unit






Viskositas (μ) = 1 cP = 0,00067 lbm/ft.s



Perhitungan:



3. 388,91 kg/jam

949 , 09 kg/m3×1 jam

= 3,57 m3


= 4,11 m3



4πD2 H s

(Brownell, 1959)

V s =

12

πD3

LC–30

Volume tangki (Vt)


4,11 m3 =

12

πD3

D

3 = 3,92 m3

D = 1,58 m = 62,07 in

Hs = 2,10 m = 82,77 in


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


= 949,09 kg/m3×9,8 m/s2×1,83 m

= 17.002,97 Pa = 2,50 psia


= 14,696 psia + 2,50 psia

= 17,19 psia


= 1 ,15×17,19psia = 19,77 psia






LC–31

Tebal shell (ts) =

PD2SE−1,2P


=

19,77 psia×9 , 44 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×19,77 psia

+(10×0,0197 )

= 0,253 in


d. Tebal head






= 5/16 in + 1½ in + 15/16 in

= 3,13 in = 0,08 m


= 2,10 m + 2¿ 0,08 m = 2,26 m

g. Penentuan pengaduk


Baffle : 4 buah





DaDt

=0,4 ;WDa

=15

;HDt

=1 ;L

Da=1

4;

CDt

=13

;J

Dt= 1

12



W = Lebar impeller

H = Tinggi baffle



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



N x Da2 x ρμ

=3,83 x (2,07 )2 x 59,250,00067

=1. 441 . 914 ,25





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


= 1.255,70 ft.lbf/det = 2,28 hp


2,280,8

=2,85 hp


L.C.14 PLATE HEAT EXCHANGER (HE–101)

Fungsi : Memanaskan campuran trigliserida

Bentuk : Balok berisi pelat-pelat tipis yang tersusun vertikal


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)


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)


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


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


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)


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)



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



=

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)


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


m

( π /4 )⋅D p2

=

133,15 kg/jam×1 jam/3600 s

( π /4)⋅(0,1 m )2

= 4,7 kg/m2 s


= 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


Susunan pelat : Susunan 1 pass – 1 pass dengan aliran berlawanan arah

Jumlah : 1 unit


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 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


Fluida panas:

Laju alir steam (m) = 203,0823 kg/jam

Suhu masuk/keluar (Ts) = 133,6839°C

Tekanan (P) = 2 bar (g)


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)


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


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)


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


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)


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)



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



=

4⋅0,1128 kg/s0,5 m⋅0,0003 kg/m s

= 2.975,9651 (Aliran Turbulen)

m. Koefisien perpindahan panas fluida panas (hp)


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)



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



=

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)


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


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


= 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


m

( π /4 )⋅D p2

=

203,0823 kg/jam×1 jam/3600 s

( π /4)⋅(0,1 m )2

= 7,1797 kg/m2 s


= 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


Jumlah : 1 unit


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


LC–49

Jumlah = 1 unit


Perhitungan:


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



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


= 1010,6 kg/m3×9,8 m/s2×2,16 m

= 21.426,73 Pa = 3,15 psia


= 14,696 psia + 3,15 psia

= 17,84 psia


= 1 ,15×17,84 psia = 20,52 psia

Untuk bahan konstruksi High Alloy Steels SA-240 grade 304:



Corossion allowance (C) : 0,005 in/tahun (Perry,1999)


LC–51

Tebal shell (ts) =

PD2SE−1,2P


=

20,52 psia×46 , 46 in2×18 .700 psia×0,80−1,2×20,52 psia

+(10×0,005 )

= 0,08 in


e. Ukuran tutup tangki


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


LC–52

Baffle : 4 buah





DaDt

=0,4 ;WDa

=15

;HDt

=1 ;L

Da=1

4;

CDt

=13

;J

Dt= 1

12



W = Lebar impeller

H = Tinggi baffle



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



N x Da2 x ρμ

=5,83 x (1,55 )2 x 63,090,028

=31 . 497 ,15





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


= 1.107,56 ft.lbf/det = 2,01 hp

LC–53


2,010,8

=2,52 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



Jumlah : 1 unit









Perhitungan:

LC–54



7 .644,78 kg/jam

906 ,15 kg/m3×1 jam

= 8,44 m3


= 9,70 m3



4πD2 H s

(Brownell, 1959)

V s =

13

πD3

Volume tangki (Vt)


9,70 m3 =

13

πD3

D

3 = 9,26 m3

D = 2,10 m = 82,68 in

Hs = 2,80 m = 110,24 in


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


= 1906,15 kg/m3×9,8 m/s2×2,43 m

= 21.621,51 Pa = 3,18 psia

LC–55


= 14,696 psia + 3,18 psia

= 17,87 psia


= 1 ,15×17,87psia = 20,55 psia






Tebal shell (ts) =

PD2SE−1,2P


=

20,55 psia×82 , 68 in2×13 .700 psia×0,80−1,2×20,55 psia

+(10×0,0197 )

= 0,27 in


d. Tebal head






= 5/16 in + 1½ in + 15/16 in

Kecepatan putaran = 3,13 in = 0,08 m


= 2,80 m + 2¿ 0,08 m = 2,96 m

i. Penentuan pengaduk


Baffle : 4 buah



LC–56



DaDt

=0,4 ;WDa

=15

;HDt

=1 ;L

Da=1

4;

CDt

=13

;J

Dt= 1

12



W = Lebar impeller

H = Tinggi baffle



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



N x Da2 x ρμ

=2,58 x (2,76 )2 x 56,570,0033

=335 . 436 ,89





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


= 1.536,02 ft.lbf/det = 2,79 hp


2,790,8

=3,49 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


Jumlah : 1 unit


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 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)


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


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)


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


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


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


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


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


LC–68

L.C.24 STAMPER (ST–101)

Fungsi : Mencetak sabun yang sesuai untuk kemasan


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


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





Densitas asam sitrat (ρ) = 1.665 kg/m3


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



Fungsi : Mengangkut sukrosa ke M-102



Jumlah : 1 unit




Laju alir sukrosa (m) = 150,50 kg/jam

Densitas sukrosa (ρ) = 1.587 kg/m3 = 99,07 lb/ft2


LC–70

Perhitungan:


= 0,17 ton/jam

Panjang belt conveyordirencanakan 3 m = 9,84 ft








= (0,4 + 9,88/300)(0,17/100)

= 0,00075 Hp


= 0,001 × 0,86 × 0,17

= 0,00148 Hp


= 6,07 × 3,1 : 100

= 0,18826 Hp

Daya total = 0,00075 Hp + 0,00148 Hp + 0,18826 Hp

= 0,19 Hp



Fungsi : Mengangkut NaCl ke M-103



Jumlah : 1 unit

LC–71





Densitas NaCl (ρ) = 2.165 kg/m3 = 135,16 lb/ft2


Perhitungan:


= 0,00484 ton/jam









= (0,4 + 9,88/300)(0,00484/100)

= 0,00002 hp


= 0,001 × 0,86 × 0,00484

= 0,00004 hp


= 0,17 × 3,1 : 100

= 0,00527 hp

Daya total = 0,00002 hp + 0,00004 hp + 0,00257 hp

= 0,005 hp



LC–72

Fungsi : Mengangkut sabun ke RL–101



Jumlah : 1 unit




Laju alir massa sabun (m) = 6.313,13 kg/jam

Densitas sabun (ρ) = 855,95 kg/m3 = 53,44 lb/ft2


Perhitungan:

Laju alir desain (m) = 1,15 × 6.313,13 kg/jam = 7.260,10 kg/jam

= 7,26 ton/jam









= (0,4 + 16,47/300)(7,26/100)

= 0,033 hp


= 0,001 × 1,43 × 7,26

= 0,104 hp


= 75,86 × 3,1 : 100

= 2,352 hp


= 2,488 hp

LC–73



Fungsi : Mengangkut sabun ke ST–101



Jumlah : 1 unit




Laju alir massa sabun (m) = 6.313,13 kg/jam

Densitas sabun (ρ) = 855,95 kg/m3 = 53,44 lb/ft2


Perhitungan:

Laju alir desain (m) = 1,15 × 6.313,13 kg/jam = 7.260,10 kg/jam

= 7,26 ton/jam









= (0,4 + 16,47/300)(7,26/100)

= 0,033 hp


= 0,001 × 1,43 × 7,26

= 0,104 hp


LC–74

= 75,86 × 3,1 : 100

= 2,352 hp


= 2,488 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




Laju alir massa PKO (m) = 2.065,50 kg/jam = 1,26 lbm/s

Densitas (ρ) = 911,20 kg/m3 = 56,88 lbm/ft3


Perhitungan:


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


= (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)


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


Jumlah : 1 unit



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:


Q = m/ρ = 2,316 /50,005 = 0,0463 ft3/s







Di, opt = 3,0 x Q0,36 x ()0,18 (Peters, 1991)





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


dengan spesifikasi:

- Ukuran pipa nominal = 2 in


- Diameter dalam (ID) = 2,067 in= 0,172 ft

- Diameter luar (OD) = 2,375 in= 0,193 ft




d. Kecepatan linear

v = Q/at = 0,0463/0,0233 = 1,988 ft/s

e. Bilangan Reynold



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




= (4 ) (0,009 ) (70 )(1,9882)

(0,172 ) (2 )(32,174 )= 0,898 ft.lbf/lbm


A2)

2v2


LC–81

= (1 )(0,55) (1−0 )2( 1,9882

(2 ) (1 )(32,174))= 0,034 ft.lbf/lbm



= (4 ) (0,75 )( 1,9882

(2 )(32,174) )= 0,230 ft.lbf/lbm



= (1 ) (2 )( 1,9882

(2 )(32,174))= 0,122 ft.lbf/lbm


A2)

2v2


= (1)(1−0 )2( 1,9882

(2 ) (1 )(32,174))= 0,061 ft.lbf/lbm


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


= 0 – 3 + 0,061 – 0,061 + 0 – 3,317 = – 4,347 ft.lbf/lbm


Wp = −(−4,3470,8 )= 5,434 ft.lbf/lbm


550 =

(2,316)(5,434 )550


2003)


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


Jumlah : 1 unit



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


Perhitungan:


Q = m/ρ = 4,682 /53,435 = 0,088 ft3/s







Di, opt = 3,0 x Q0,36 x ()0,18 (Peters, 1991)





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


dengan spesifikasi:

- Ukuran pipa nominal = 2 in


- Diameter dalam (ID) = 2,067 in= 0,172 ft

- Diameter luar (OD) = 2,375 in= 0,193 ft




d. Kecepatan linear

v = Q/at = 0,088/0,0233 = 3,76 ft/s

e. Bilangan Reynold



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




= (4 ) (0,009 ) (70 )(3,762)

( 0,172 ) (2 )(32,174 )= 0,918 ft.lbf/lbm


A2)

2v2


LC–84

= (1 )(0,55) (1−0 )2( 3,762

(2 ) (1 )(32,174))= 0,121 ft.lbf/lbm



= (4 ) (0,75 )( 3,762

(2 )(32,174) )= 0,659 ft.lbf/lbm



= (1 ) (2 )( 3,762

(2 )(32,174))= 0,439 ft.lbf/lbm


A2)

2v2


= (1)(1−0 )2( 3,762

(2 ) (1 )(32,174))= 0,220 ft.lbf/lbm


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


= 0 – 3 + 0,220 – 0,220 + 0 – 3,317 = – 2,358 ft.lbf/lbm


Wp = −(−2,3580,8 )= 6,697 ft.lbf/lbm


550 =

(4,682)(6,697)550


2003)


LC–85

LAMPIRAN C SPESIFIKASI PERALATAN fix ok.docx

Documents

Transcript of LAMPIRAN C SPESIFIKASI PERALATAN fix ok.docx