−
H
Vapor
H
2
O pada suhu 100 C; 1,013 bar = 2.256,9 kJkg
Reklaitis, 1983 H
2
O pada alur 28 = m.
−
H
Vapor
= 7,716 x 2.256,9 = 17.414,2404 kJ
Tabel LB-24.
∆
H Bahan Masuk Pada Vacuum Spray Chamber 01 VSC-01
Komponen m kg
n kmol Cp
Jmol.K
∆
T K
n.Cp.dT kJ
Sodium Palmitat 498,7373
1,7940 461,6300 100-25
62.112,3165 Asam Palmitat
3,7247 0,0145
443,0000 100-25 481,7625
NaOH 0,3156
0,0079 289,8244 100-25
171,7209 NaCl
0,3787 0,0064
254,2371 100-25 122,0338
H
2
O 77,1604
4,2867 75,2400 100-25
24.189,8481 EDTA
0,6313 0,0032
374,7000 100-25 89,9280
TiO
2
1,2626 0,0158
54,0800 100-25 64,0848
Gliserin 56,8181
0,6175 215,9000 100-25
9.998,8688 TOTAL
97.230,5634
Tabel LB-25.
∆
H Bahan Keluar dari Vacuum Spray Chamber 01 VSC-01
Komponen m kg
n mol Cp
Jmol.K
∆
T K
n.Cp.dT Joule
Sodium Palmitat 498,7373
1,7940 461,6300
30-25 4.140,8211
Asam Palmitat 3,7247
0,0145 443,0000
30-25 32,1175
NaOH 0,3156
0,0079 289,8244
30-25 11,4481
NaCl 0,3787
0,0064 254,2371
30-25 8,1356
H
2
O 69,4444
3,8580 75,2400
30-25 1.451,3796
EDTA 0,6313
0,0032 374,7000
30-25 5,9952
TiO
2
1,2626 0,0158
54,0800 30-25
4,2723 Gliserin
56,8181 0,6175
215,9000 30-25
666,5913
Universitas Sumatera Utara
H
2
O uap 17.414,2404
TOTAL 23.735,0011
dQ = Q
out
– Q
in
= 23.735,0011 – 97.230,5634 kJ = -73.495,5623 kJjam
Maka panas yang diserap air pendingin sebesar -73.495,5623 kJjam. Digunakan air pendingin dengan temperatur masuk 25
C 298 K, 1 atm dan keluar pada temperatur 50
C 323 K, 1 atm. Cp air = 75,24 Joulemol.K Perry, 1997.
Q = n x Cp x dT n
= dT
Cp Q
. =
298 323
24 ,
75 3
73.495,562 -
− x
= 40,5829 kmol Maka jumlah air pendingin yang digunakan untuk menurunkan suhu 70
C adalah : m
= n x BM = 40,5829 kmol x 18 kgkmol = 730,4922 kgjam
Tabel LB-26. Neraca Energi Pada Vacuum Spray Chamber 01 VSC-01
Komponen Panas Masuk kJjam
Q
in
=n.Cp.dT Panas Keluar kJjam
Q
out
=n.Cp.dT 18
19 20
Sodium Palmitat 62.112,3165
- 4.140,8211
Asam Palmitat 481,7625
- 32,1175
NaOH 171,7209
- 11,4481
NaCl 122,0338
- 8,1356
H
2
O 24.189,8481
- 1.451,3796
EDTA 89,9280
- 5,9952
Universitas Sumatera Utara
TiO
2
64,0848 -
4,2723 Gliserin
9.998,8688 -
666,5913 H
2
O uap -
17.414,2404 -
Panas yang diserap air pendingin
-73.495,5623 -
TOTAL 23.735,0011
23.735,0011
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN C SPESIFIKASI PERALATAN
LC-1. Tangki Asam Palmitat
Fungsi : untuk menampung asam palmitat selama 7 hari
Jumlah : 1 buah
Spesifikasi :
1. Tipe
: Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal, alas datar.
2. Bahan Konstruksi
: carbon steel grade B 3.
Volume :
Tabel LC-1. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Tangki
Komponen M kgjam
ρ kgliter V liter
Asam Palmitat 502,462
0,8505 590,7842
Total 502,462
590,7842
Sumber : Neraca Massa ρ = 0,8505 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 53,0947 lbft
3
Perry, 1997 Direncanakan dibuat tangki sebanyak 1 unit untuk persediaan 15 hari maka :
t = 7 hari = 7 hari x 24 jamhari = 168 jam Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2
Volume bahan masuk, Vc
= ρ m
x t = 590,7842 literjam x 168 jam = 99.251,7456 liter
= 99,252 m
3
Universitas Sumatera Utara
Kapasitas volume tangki, Vt
= Vc 1 + fk = 99,252 1 + 0,2 = 119,1024 m
3
4. Diameter
: Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal,
alas datar. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter
tangki :
2 3
= D
Hs
,
4 1
= D
Hh
Volume silinder, Vs =
Hs D .
. 4
1
2
π =
D D
2 3
. .
4 1
2
π =
3
. 8
3 D
π = 1,1775 D
3
Volume tutup tangki : Vh =
3
24 D
π = 0,1309 D
3
Brownell, 1959 Volume tangki = Vs + Vh
119,1024 m
3
= 1,1775 D
3
+ 0,1309 D
3
119,1024 m
3
= 1,3084 D
3
D
3
= 1,3084
119,1024 = 91,029 m
3
D =
3 3
m 91,029
= 4,4984 m = 4,4984 m x 3,2808 ftm = 14,7584 ft
5. Tinggi
: Tinggi tangki,
Universitas Sumatera Utara
Hs =
2 3
x D =
2 3
x 4,4984 = 6,7476 m Tinggi tutup,
Hh =
4 1
x D =
4 1
x 4,4984 = 1,1246 m Tinggi total tangki
= Hs + Hh
= 6,7476 m + 1,1246 m = 7,8722 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc =
2
4 xD
xVc
π =
2
4984 ,
4 14
, 3
119,1024 4
x x
= 7,4978 m
= 7,4978 m x 3,2808 ftm = 24,5988 ft
6. Tekanan
: Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 psi Tekanan desain,
P
desain
= 144
1 −
+ Hc
P
operasi
ρ =14,696 +
144 1
24,5988 0947
, 53
− = 14,696 + 8,7012
= 23,3972 psi Faktor keamanan 20, maka
Tekanan desain alat = 23,3972 x 1,2 = 28,0766 psi
8. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Perry,1997 Effisiensi sambungan, E = 85
Perry,1997 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun
Umur alat, n = 10 tahun
Universitas Sumatera Utara
Tebal dinding tangki : t =
6 ,
12 Cxn
P fxE
PxDx +
− Perry,1997
t = 28,0766
6 ,
85 ,
650 .
12 12
14,7584 28,0766
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,4632 in + 0,125 in = 0,5882 in
dipilih tebal dinding standar 1,00 inchi Jacket steam,
Kebutuhan steam = 1,760 kgjam Neraca Panas
Panas steam = 4.347,3805 kJjam Temperatur steam masuk = 131,2
C = 293,76 F
Temperatur steam keluar = 60 C = 165,6
F Diameter luar tangki = diameter dalam + 2 x tebal dinding
= 14,7584 x 12 in + 2 x 1,25 in = 179,601 in
Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter dalam jaket = 179,601 in + 2 x 5 in
= 189,601 in Luas permukaan perpindahan panas,
A = T
x U
dQ
D
∆ Dimana :
dQ = panas yang yang dibawa oleh steam, BTUjam
= 4.347,3805 kJjam = 4.123,0557 BTUjam
Universitas Sumatera Utara
∆ T = perbedaan temperatur fluida masuk dan keluar = T
1
= 293,76 F, T
2
= 165,6 F
, ΔT = 128,16 U
D
= koefisien perpindahan panas, BTUjam. F.ft
2
Besar U
D
berada antara 50 – 150 BTUjam. F.ft
2
Perry, 1997 U
D
yang diambil adalah 100 BTUjam. F.ft
2
Sehingga, A
= 16
, 128
100 4.123,0557
x = 0,3217 ft
2
Tinggi jaket steam = Tinggi tangki = 6,7476 m = 22,1375 ft H
=
xD A
π =
14,7584 14
, 3
0,3217 x
= 0,0069 ft Tekanan jaket steam,
P
desain
= P
operasi
+
144 1
− Hc
ρ
Dimana : ρ = 53,0947 lbft
3
, tekanan operasi 14,696 psi P
desain
= 14,696 +
144 1
0,0069 53,0947
−
= 14,3298 psi Faktor keamanan 20, maka
Tekanan desain alat = 14,3298 x 1,2 = 17,1958 psi
Bahan konstruksi jaket steam, Aluminum alloy 996A Tebal jaket steam,
t = 6
, 85
, 650
. 12
12 Cxn
xP x
PxDx +
−
t = 17,1958
6 ,
85 ,
650 .
12 12
14,7584 17,1958
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,2835 in + 0,125 in
Universitas Sumatera Utara
= 0,4085 in dipilih tebal dinding standar 0,5 inchi
LC-2. Tangki NaOH
Fungsi : untuk menampung NaOH selama 7 hari
Jumlah : 1 Buah
Spesifikasi :
1. Tipe
: Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal alas datar.
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B
3. Volume
: Tabel LC-2. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Tangki
Komponen M kgjam
ρ kgliter V liter
NaOH 0,3156
2,13 0,1482
H
2
O 0,1352
0,9689 0,1395
Total 0,4508
0,2877
Sumber : Neraca Massa ρ =
2877 ,
4508 ,
kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 97,8185 lbft
3
Perry, 1997 Direncanakan dibuat tangki sebanyak 1 unit untuk persediaan 7 hari maka :
t = 7 hari = 7 hari x 24 jamhari = 168 jam Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2
Volume bahan masuk, Vc
= ρ m
x t = 0,2877 literjam x 168 jam = 48,3336 liter
Universitas Sumatera Utara
= 48,3336 liter = 0,0483 m
3
Kapasitas volume tangki, Vt
= Vc 1 + fk = 0,0483 1 + 0,2 = 0,058 m
3
4. Diameter :
Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter
tangki :
2 3
= D
Hs
,
4 1
= D
Hh
Volume silinder, Vs = 1,1775 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tutup tangki :
Vh = 0,1309 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tangki = Vs + Vh
0,058 m
3
= 1,1775 D
3
+ 0,1309 D
3
0,058 m
3
= 1,3048 D
3
D
3
= 3048
, 1
0,058 = 0,0444 m
3
D =
3 3
m 0,0444
= 0,3542 m
= 0,3542 m x 3,2808 ftm = 1,1621 ft
1. Tinggi
: Tinggi tangki,
Hs =
2 3
x D =
2 3
x 0,3542 = 0,5313 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi tutup, Hh
=
4 1
x D =
4 1
x 0,3542 = 0,0885 m Tinggi total tangki
= Hs + Hh
= 0,5313 m + 0,0885 m = 0,6198 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc
=
2
4 xD
xVc
π =
2
0,3542 14
, 3
0,058 4
x x
= 0,589 m = 0,589 m x 3,2808 ftm = 1,9323 ft
2. Tekanan
: Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 Psi Tekanan desain,
P
desain
144 1
1,9323 97,8185
696 ,
14 144
1 −
+ =
− +
= Hc
P
operasi
ρ = 14,696 + 0,6333
= 15,3293 psi Faktor keamanan 20, maka
Tekanan desain alat = 15,3293 x 1,2 = 18,3952 psi 7. Tebal Dinding
: Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B
Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi Brownell,1959
Effisiensi sambungan, E = 0,85 Brownell,1959
Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun
Tebal plat minimum :
Universitas Sumatera Utara
t = 6
, 12
Cxn P
fxE PxDx
+ −
t = 18,3952
6 ,
85 ,
650 .
12 12
1,1621 18,3952
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,0333 in + 0,125 in = 0,1583 in
dipilih tebal dinding standar 0,2 inchi Pengaduk agitator,
Fungsi : untuk menghomogenkan campuran
Tipe : propeler berdaun tiga
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : •
Diameter pengaduk, Da = 0,22 x Dt = 0,22 x 1,1621 ft = 0,2557 ft •
Jarak propeler dari dasar tangki, E = Da = 0,2557 ft •
Kecepatan putaran: 90 rpm →
60 90
= 1,5 rps Daya Pengaduk,
Sifat-sifat bahan campuran dalam tangki : Densitas,
ρ = 97,8185 lbft
3
Viscositas, μ = 43 cp x 6,7197 x 10
-4
lbft.s = 0,0289 lbft.s Kern, 1965
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ xNx
Da
2
= 0289
, x97,8185
x1,5 0,2557
2
= 331,9524 Dari gambar 9.14 Mc. Cabe, 1999 diperoleh nilai Np = 0,3
Maka daya pengadukan,
Universitas Sumatera Utara
P =
550 17
, 32
3 5
x x
xNpxN Da
ρ
= 550
17 ,
32 97,8185
5 ,
1 3
, 0,2557
3 5
x x
x x
= 0,000006 hp Daya motor, diasumsikan efisiensi motor 80
P
motor
= η P
= 80
, 0,000006
= 0,0000076 hp Untuk desain dipilih motor dengan daya 0,25 hp
LC-3. Tangki NaCl
Fungsi : untuk menampung NaCl selama 7 hari
Jumlah : 1 Buah
Spesifikasi :
1. Tipe
: Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal alas datar. 2.
Bahan Konstruksi : carbon steel grade B 3.
Volume :
Tabel LC-3. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Tangki
Komponen M kgjam
ρ kgliter V liter
NaCl 0,3787
2,1630 0,1751
H
2
O 95,1244
0,9689 98,1777
Total 95,5031
98,3528
Sumber : Neraca Massa ρ = 0,971 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 60,6189 lbft
3
Perry, 1997 Direncanakan dibuat tangki sebanyak 1 unit untuk persediaan 7 hari maka :
t = 7 hari = 7 hari x 24 jamhari = 168 jam Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2
Universitas Sumatera Utara
Volume bahan masuk, Vc
= ρ m
x t
= 971
, 95,5031
literjam x 168 jam = 16.523,27 liter = 16,5233 m
3
Kapasitas volume tangki, Vt
= Vc 1 + fk = 16,5233 1 + 0,2 = 19,828 m
3
4. Diameter :
Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter
tangki :
2 3
= D
Hs
,
4 1
= D
Hh
Volume silinder, Vs = 1,1775 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tutup tangki :
Vh = 0,1309 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tangki = Vs + Vh
19,828 m
3
= 1,1775 D
3
+ 0,1309 D
3
19,828 m
3
= 1,3048 D
3
D
3
= 3048
, 1
19,828 = 15,1962 m
3
D =
3 3
m 15,1962
= 2,4769 m
Universitas Sumatera Utara
= 2,4769 m x 3,2808 ftm = 8,1263 ft
5. Tinggi
: Tinggi tangki,
Hs =
2 3
x D =
2 3
x 2,4769 = 3,7153 m
Tinggi tutup, Hh
=
4 1
x D =
4 1
x 2,4769 = 0,6192 m Tinggi total tangki
= Hs + Hh
= 3,7153 m + 0,6192 m = 4,3345 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc
=
2
4 xD
xVc
π =
2
2,4769 14
, 3
19,828 4
x x
= 4,1171 m = 4,1171 m x 3,2808 ftm = 13,5074 ft
6. Tekanan
: Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 Psi Tekanan desain,
P
desain
144 1
13,5074 60,6189
696 ,
14 144
1 −
+ =
− +
= Hc
P
operasi
ρ = 14,696 + 5,2652
= 19,9612 psi
Faktor keamanan 20, maka Tekanan desain alat = 19,9612 x 1,2 = 23,9534 psi
7. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Brownell,1959
Universitas Sumatera Utara
Effisiensi sambungan, E = 0,85 Brownell,1959
Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun
Tebal plat minimum : t =
6 ,
12 Cxn
P fxE
PxDx +
−
t = 9534
, 23
6 ,
85 ,
650 .
12 12
8,1263 23,9534
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,2175 in + 0,125 in = 0,3425 in
dipilih tebal dinding standar 0,5 inchi Pengaduk agitator,
Fungsi : untuk menghomogenkan campuran
Tipe : propeler berdaun tiga
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : •
Diameter pengaduk, Da = 0,22 x Dt = 0,22 x 8,1263 ft = 1,7878 ft •
Jarak propeler dari dasar tangki, E = Da = 1,7878 ft •
Kecepatan putaran: 90 rpm →
60 90
= 1,5 rps Daya Pengaduk,
Sifat-sifat bahan campuran dalam tangki : Densitas, ρ = 60,6189 lbft
3
Viscositas, μ = 0,013 cp x 6,7197 x 10
-4
lbft.s = 0,00009 lbft.s McCabe, 1989 Bilangan Reynold,
Universitas Sumatera Utara
N
Re
= µ
ρ xNx
Da
2
= 000009
, 60,6189
5 ,
1 1,7878
2
x x
= 3.229.197,94 Dari gambar 9.14 Mc. Cabe, 1999 diperoleh nilai Np = 0,6
Maka daya pengadukan, P
= 550
17 ,
32
3 5
x x
xNpxN Da
ρ
= 550
17 ,
32 60,6189
5 ,
1 6
, 1,7878
3 5
x x
x x
= 0,1408 hp Daya motor, diasumsikan efisiensi motor 80
P
motor
= η P
= 80
, 0,1408
= 0,176 hp Untuk desain dipilih motor dengan daya 0,25 hp
LC-4. Tangki Aditif
Fungsi : untuk menampung EDTA, TiO
2
dan gliserin selama 7 hari Jumlah
: 1 Buah Spesifikasi
: 1.
Tipe : Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal alas datar.
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B
3. Volume
: Tabel LC-2. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Tangki Aditif
Komponen M kgjam
ρ kgliter V liter
EDTA 0,6313
1,140 0,5538
TiO
2
1,2626 3,900
0,3237
Universitas Sumatera Utara
Gliserin 56,8181
1,113 51,0495
Total 58,712
51,927
Sumber : Neraca Massa ρ =
V m
= 51,927
58,712 = 1,1307 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 70,5869 lbft
3
Direncanakan dibuat tangki sebanyak 1 unit untuk persediaan 7 hari maka : t = 7 hari = 7 hari x 24 jamhari = 168 jam
Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2 Volume bahan masuk,
Vc = ρ
m x t
= 1,1307
58,712 literjam x 168 jam = 8.723,4598 liter
= 8,7235 m
3
Kapasitas volume tangki, Vt
= Vc 1 + fk = 8,7235 1 + 0,2 = 10,4682 m
3
4. Diameter :
Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal. Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter
tangki :
2 3
= D
Hs ,
4 1
= D
Hh
Volume silinder, Vs = 1,1775 D
3
Perhitungan sebelumnya
Universitas Sumatera Utara
Volume tutup tangki : Vh = 0,1309 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tangki = Vs + Vh
10,4682 m
3
= 1,1775 D
3
+ 0,1309 D
3
10,4682 m
3
= 1,3048 D
3
D
3
= 3048
, 1
10,4682 = 8,0228 m
3
D =
3 3
m 8,0228
= 2,0019 m = 2,0019 m x 3,2808 ftm = 6,5678 ft
5. Tinggi
: Tinggi tangki,
Hs =
2 3
x D = 2
3
x 2,0019 = 3,0029 m
Tinggi tutup, Hh
=
4 1
x D =
4 1
x 2,0019 = 0,5005 m Tinggi total tangki
= Hs + Hh
= 3,0029 m + 0,5005 m = 3,5034 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc
=
2
4 xD
xVc
π =
2
2,0019 14
, 3
10,4682 4
x x
= 3,3275 m = 3,3275 m x 3,2808 ftm = 10,9169 ft
6. Tekanan
: Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 Psi Tekanan desain,
Universitas Sumatera Utara
P
desain
144 1
10,9169 70,5869
696 ,
14 144
1 −
+ =
− +
Hc P
operasi
ρ = 14,696 + 4,8611
= 19,5571 psi
Faktor keamanan 20, maka Tekanan desain alat = 19,5571 x 1,2 = 23,4685 psi
8. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 0,85
Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun
Umur alat, n = 10 tahun Tebal plat minimum :
t = 6
, 12
Cxn P
fxE PxDx
+ −
t = 23,4685
6 ,
85 ,
650 .
12 12
6,5678 23,4685
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,1722 in + 0,125 in = 0,2972 in
dipilih tebal dinding standar 0,75 inchi Pengaduk agitator,
Fungsi : untuk menghomogenkan campuran
Tipe : propeler berdaun tiga
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : •
Diameter pengaduk, Da = 0,22 x Dt = 0,22 x 6,5678 ft = 1,4449 ft
• Jarak propeler dari dasar tangki, E = Da = 1,4449 ft
Universitas Sumatera Utara
• Kecepatan putaran: 90 rpm
→
60 90
= 1,5 rps Daya Pengaduk,
Sifat-sifat bahan campuran dalam tangki : Densitas, ρ = 70,5869 lbft
3
Viscositas, μ = 100 cp x 6,7197 x 10
-4
lbft.s = 0,0672 lbft.s Kern, 1965
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ xNx
Da
2
= 0672
, 70,5869
5 ,
1 1,4449
2
x x
= 3.289,4378 Dari gambar 9.14 Mc. Cabe, 1999 diperoleh nilai Np = 0,4
Maka daya pengadukan, P
= 550
17 ,
32
3 5
x x
xNpxN Da
ρ
= 550
17 ,
32 70,5869
5 ,
1 4
, 1,4449
3 5
x x
x x
= 0,0377 hp Daya motor, diasumsikan efisiensi motor 80
P
motor
= η P
= 0,8
0,0377 = 0,047 hp
Untuk desain dipilih motor dengan daya 0,25 hp
LC-5. Bucket Elevator BE-01
Fungsi : untuk mengangkut NaOH ke tangki NaOH.
Jumlah : 1 Buah
Spesifikasi :
Universitas Sumatera Utara
3. Tipe
: Semi vertikal bucket elevator 4.
Kapasitas :
Laju bahan yang diangkut = 0,3156 kgjam
Neraca Massa Faktor Kelonggaran fk
= 20 Kapasitas
= feed x 1+ fk = 0,3156 x 1+0,2 kgjam
= 0,3787 kgjam
Dari tabel 21.8 Perry, 1984 diperoleh untuk kapasitas dibawah 14 tonjam maka untuk bucket elevator dipilih kapasitas dengan spesifikasi :
14. Ukuran bucket
= 6 x 4 x 4,5 in 15.
Jarak tiap bucket = 12 in
16. Kecepatan putar
= 43 rpm 17.
Kecepatan bucket = 225 ftmenit
18. Daya head shaft
= 1 Hp 19.
Diameter tail shaft = 1
16 11
in
20. Diameter head tail shaft = 1
16 15
in 21.
Pully head = 14 in
22. Lebar belt
= 7 in = 0,17780 m = 17,780 cm 23.
Panjang bucket = 25 ft = 7,62 m
24. Effisiensi motor Em
= 80 25.
Daya tambahan D = 0,02 Hpft
26. Daya, P
= elevator center x D + daya head shaft = 25 x 0,02 + 1 = 1,5 Hp
Universitas Sumatera Utara
Daya motor =
Em P
= 8
, 5
, 1
= 1,875 Hp ≈2,0 Hp
LC-6. Mixer 1
Fungsi : sebagai tempat berlangsungnya reaksi penyabunan netralisasi
Jumlah : 1 Buah
Spesifikasi :
1. Tipe
: Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal dan alas berbentuk kerucut.
2. Bahan Konstruksi : stainless steel 316
3. Volume
: Tabel LC-5. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Mixer 1
Komponen M kgjam
ρ kgliter V liter
Sodium Palmitat 498,7373
1,1033 452,0414
Asam Palmitat 3,7247
0,8505 4,3794
NaOH 0,3156
2,1300 0,1482
NaCl 0,3787
2,1630 0,1751
H
2
O 95,2596
0,9686 98,3477
Total 598,4159
555,0918
Sumber : Neraca Massa ρ campuran =
V m
= 555,0918
4159 ,
598 = 1,078 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 67,3 lbft
3
Reaksi netralisasi dalam netralizer dilakukan selama 30 menit, maka : t = 30 menit = 0,5 jam
Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2 Volume bahan masuk,
Universitas Sumatera Utara
Vc = ρ
m x t
= 555,0918 literjam x 0,5 jam = 277,5459 liter = 0,2775 m
3
Kapasitas volume tangki, Vt
= Vc 1 + fk = 0,2775 1 + 0,2 = 0,333 m
3
4. Diameter :
Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal dan alas berbentuk kerucut.
Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki :
2 3
= D
Hs
,
4 1
= D
Hh
, D = Ha Volume silinder,
Vs = 1,1775 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tutup tangki :
Vh = 0,1309 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume alas,
Va = 3
1 π r
2
x Ha = 3
1 π
2
2 1
xD
x D = 12
1 x 3,14 D
3
= 0,2617 D
3
Volume tangki = Vs + Vh + Va 0,333 m
3
= 1,1775 D
3
+ 0,1309 D
3
+ 0,2617 D
3
0,333 m
3
= 1,5701 D
3
Universitas Sumatera Utara
D
3
= 1,5701
0,333 = 0,2121 m
3
D =
3 3
m 0,2121
= 0,5964 m
= 0,5964 m x 3,2808 ftm = 1,9566 ft
5. Tinggi :
Tinggi tangki, Hs
=
2 3
x D =
2 3
x 0,5964 = 0,8946 m
Tinggi tutup, Hh
=
4 1
x D =
4 1
x 0,5964 = 0,1491 m Tinggi alas,
Ha = 0,5964 m
Tinggi total tangki = Hs + Hh + Ha
= 0,8946 m + 0,1491 m + 0,5964 m
= 1,6401 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc
=
2
4 xD
xVc
π =
2
5964 ,
14 ,
3 0,333
4 x
x = 1,1926 m
Tinggi cairan yang sebenarnya = 1,1926 m - 0,5964 m = 0,5962 m = 0,5962 m x 3,2808 ftm = 1,9560 ft
6. Tekanan :
Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 Psi Tekanan desain,
P
desain
=
144 1
− +
Hc P
operasi
ρ =
144 1
1,9560 3
, 7
6 696
, 14
− +
= 14,696 + 0,4468
Universitas Sumatera Utara
= 15,1428 psi Faktor keamanan 20, maka
Tekanan desain alat = 15,1428 x 1,2 = 18,1714 psi
7. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki stainless steel 316 Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 0,85
Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun
Brownell,1959 Umur alat, n = 10 tahun
Tebal plat minimum : t =
6 ,
85 ,
650 .
12 12
Cxn xP
x PxDx
+ −
t = 18,1714
6 ,
85 ,
650 .
12 12
9566 ,
1 18,1714
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,0397 in + 0,125 in = 0,1647 in
dipilih tebal dinding standar 0,25 inchi Pengaduk agitator,
Fungsi : untuk menghomogenkan campuran
Tipe : helical ribbon
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : •
Diameter pengaduk, Da =
3 1
x Dt =
3 1
x 1,9566 ft = 0,6522 ft •
Lebar efektif, J =
12 1
x Dt =
12 1
x 24,2645 ft = 0,1631 ft •
Tinggi pengaduk dari dasar, E = Da = 0,6522 ft
Universitas Sumatera Utara
• Kecepatan putaran: 500 rpm
→
60 500
= 8,3333 rps Daya Pengaduk,
Sifat-sifat bahan campuran dalam netralizer : Densitas, ρ = 67,3 lbft
3
Viscositas, μ = 4,6 cp x 6,7197 x 10
-4
lbft.s = 0,0031 lbft.s Kern, 1965
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ xNx
Da
2
= 0031
, 3
, 67
3333 ,
8 6522
,
2
x x
= 76.954,1377 Dari figure 3.4-4 Geancoplis, ed.3, diperoleh nilai Np = 0,6
Maka daya pengadukan, P
= 550
17 ,
32
3 5
x x
xNpxN Da
ρ
= 550
17 ,
32 3
, 67
3333 ,
8 6
, 6522
,
3 5
x x
x x
= 0,0022 hp Daya motor, diasumsikan efisiensi motor 80
P
motor
= η P
= 0,8
0,0022 = 0,0027 hp
Untuk desain dipilih motor dengan daya 0,25 hp Jacket steam,
Kebutuhan steam = 207,2972 kgjam Panas steam = 490.391,2053 kJjam
Neraca Panas Temperatur steam masuk = 131,2
C = 293,76 F
Temperatur steam keluar = 85 C = 210,6
F
Universitas Sumatera Utara
Diameter luar mixer = diameter dalam + 2x tebal dinding = 1,9566 x 12 in + 2 x 0,25 in
= 23,9792 in Asumsi jarak jaket = 5 in
Diameter dalam jaket = 23,9792 in + 2 x 5 in = 33,9792 in
Luas permukaan perpindahan panas, A =
T x
U dQ
D
∆ Dimana :
dQ = panas yang yang dibawa oleh steam, BTUjam
= 490.391,2053 kJjam = 465.087,0191 BTUjam
∆
T = perbedaan temperatur fluida masuk dan keluar
= T
1
= 293,16 F, T
2
= 210,6 F,
ΔT = 82,56 U
D
= koefisien perpindahan panas, BTUjam. F.ft
2
Besar U
D
berada antara 50 – 150 BTUjam. F.ft
2
Perry, 1997 U
D
yang diambil adalah 150 BTUjam. F.ft
2
Sehingga, A
= 56
, 82
150 91
465.087,01 x
= 37,5555 ft
2
Tinggi jaket steam = Tinggi tangki = 0,8946 m = 2,9350 ft
Universitas Sumatera Utara
Tekanan jaket steam, P
desain
= P
operasi
+
144 1
− Hc
ρ
Dimana : ρ = 67,3 lbft
3
, tekanan operasi 14,696 psi P
desain
= 14,696 +
144 1
2171 ,
5 3
, 67
−
= 16,6669 psi Tebal jaket pemanas,
t = 6
, 85
, 650
. 12
12 Cxn
P x
PxDx +
−
t = 10
0125 ,
6669 ,
16 6
, 85
, 650
. 12
12 9566
, 1
16,6669 x
x x
x x
+ −
t = 0,0364 in + 0,125 in = 0,1614 in
dipilih tebal dinding standar 0,25 inchi
LC-7. Mixer 2
Fungsi : sebagai tempat pencampuran zat aditif dengan net soap
Jumlah : 1 Buah
Spesifikasi :
1. Tipe
: Silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal dan alas berbentuk kerucut.
2. Bahan Konstruksi : stainless steel 316
3. Volume
:
Universitas Sumatera Utara
Tabel LC-6. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada Mixer 2
Komponen M kgjam
ρ kgliter V liter
Sodium Stearat 498,7373
1,1033 452,0414
Asam Stearat 3,7247
0,8505 4,3794
NaOH 0,3156
2,1300 0,1482
NaCl 0,3787
2,1630 0,1751
H
2
O 95,2596
0,9686 98,3477
EDTA 0,6313
0,8600 0,7341
TiO
2
1,2626 4,2300
0,2985 Gliserin
56,8181 1,261
45,0579
Total 657,1279
601,1823
Sumber : Neraca Massa ρ campuran =
V m
= 601,1823
1279 ,
657 = 1,0930 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 68,2334 lbft
3
Reaksi netralisasi dalam netralizer dilakukan selama 30 menit, maka : t = 30 menit = 0,5 jam
Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2 Volume bahan masuk,
Vc = ρ
m x t
= 601,1823 literjam x 0,5 jam = 300,5911 liter = 0,3006 m
3
Kapasitas volume tangki, Vt
= Vc 1 + fk = 0,3006 1 + 0,2 = 0,3607 m
3
Universitas Sumatera Utara
4. Diameter :
Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal dan alas berbentuk kerucut.
Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki :
2 3
= D
Hs
,
4 1
= D
Hh
, D = Ha Volume silinder,
Vs = 1,1775 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tutup tangki :
Vh = 0,1309 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume alas,
Va = 3
1 π r
2
x Ha = 3
1 π
2
2 1
xD
x D = 12
1 x 3,14 D
3
= 0,2617 D
3
Volume tangki = Vs + Vh + Va 0,3607 m
3
= 1,1775 D
3
+ 0,1309 D
3
+ 0,2617 D
3
0,3607 m
3
= 1,5701 D
3
D
3
= 1,5701
0,3607 = 0,2297 m
3
D =
3 3
m 0,2297
= 0,6124 m
= 0,6124 m x 3,2808 ftm = 2,0092 ft
5. Tinggi :
Tinggi tangki,
Universitas Sumatera Utara
Hs =
2 3
x D =
2 3
x 0,6124 = 0,9186 m
Tinggi tutup, Hh
=
4 1
x D =
4 1
x 0,6124 = 0,1531 m Tinggi alas,
Ha = 0,6124 m
Tinggi total tangki = Hs + Hh + Ha
= 0,9186 m + 0,1531 m + 0,6124 m = 1,6841 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc
=
2
4 xD
xVc π
=
2
6124 ,
14 ,
3 3607
, 4
x x
= 1,2252 m Tinggi cairan yang sebenarnya = 1,2252 m + 0,6124 m = 0,6128 m
= 0,6128 m x 3,2808 ftm = 2,0105 ft 6. Tekanan
: Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 Psi Tekanan desain,
P
desain
= 144
1 −
+ Hc
P
operasi
ρ =
144 1
2,0105 2334
, 8
6 696
, 14
− +
= 14,696 + 0,4788 = 15,1748 psi
Faktor keamanan 20, maka
Tekanan desain alat = 15,1748 x 1,2 = 18,2098 psi
7. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki stainless steel 316 Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Perry,1997 Effisiensi sambungan, E = 0,85
Perry,1997
Universitas Sumatera Utara
Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Perry,1997
Umur alat, n = 10 tahun Tebal plat minimum :
t = 6
, 85
, 650
. 12
12 Cxn
xP x
PxDx +
−
t = 18,2098
6 ,
85 ,
650 .
12 12
2,0092 18,2098
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,0409 in + 0,125 in = 0,1659 in
dipilih tebal dinding standar 0,25 inchi Pengaduk agitator,
Fungsi : untuk menghomogenkan campuran
Tipe : helical ribbon
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : •
Diameter pengaduk, Da =
3 1
x Dt =
3 1
x 2,0092 ft = 0,6697 ft
• Lebar efektif, J =
12 1
x Dt =
12 1
x 2,0092 ft = 0,1674 ft •
Tinggi pengaduk dari dasar, E = Da = 0,6697 ft •
Kecepatan putaran: 500 rpm →
60 500
= 8,3333 rps Daya Pengaduk,
Sifat-sifat bahan campuran dalam netralizer : Densitas, ρ = 68,2334 lbft
3
Viscositas, μ = 4,6 cp x 6,7197 x 10
-4
lbft.s = 0,0031 lbft.s Kern, 1965
Bilangan Reynold,
Universitas Sumatera Utara
N
Re
= µ
ρ xNx
Da
2
= 0031
, 2334
, 68
3333 ,
8 6697
,
2
x x
= 82.264,5892 Dari figure 8.3 N.Harnby, 1992 diperoleh nilai Np = 0,6
Maka daya pengadukan, P
= 550
17 ,
32
3 5
x x
xNpxN Da
ρ
= 550
17 ,
32 2334
, 68
3333 ,
8 6
, 6697
,
3 5
x x
x x
= 0,1804 hp Daya motor, diasumsikan efisiensi motor 80
P
motor
= η P
= 0,8
0,1804 = 0,2255 hp
Untuk desain dipilih motor dengan daya 0,25 hp Jacket steam,
Kebutuhan steam = 1,4565 kgjam Panas steam = 3.445,4464 kJjam
Neraca Panas Temperatur steam masuk = 131,2
C = 293,76 F
Temperatur steam keluar = 85 C = 210,6
F Diameter luar mixer = diameter dalam + 2x tebal dinding
= 2,0092 x 12 in + 2 x 1,00 in = 26,1104 in
Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter dalam jaket = 26,1104 in + 2 x 5 in
= 36,1104 in Luas permukaan perpindahan panas,
Universitas Sumatera Utara
A = T
x U
dQ
D
∆ Dimana :
dQ = panas yang yang dibawa oleh steam, BTUjam
= 3.445,4464 kJjam = 3.267,6614 BTUjam ∆ T = perbedaan temperatur fluida masuk dan keluar
= T
1
= 293,16 F, T
2
= 210,6 F,
ΔT = 82,56 U
D
= koefisien perpindahan panas, BTUjam. F.ft
2
Besar U
D
berada antara 50 – 150 BTUjam. F.ft
2
Perry, 1997 U
D
yang diambil adalah 150 BTUjam. F.ft
2
Sehingga, A
= 56
, 82
150 3.267,6614
x = 0,2639 ft
2
Tinggi jaket steam = Tinggi tangki = 3,0137 ft Tekanan jaket steam,
P
desain
= P
operasi
+ 144
1 −
Hc ρ
Dimana : ρ = 68,2334 lbft
3
, tekanan operasi 14,696 psi P
desain
= 14,696 +
144 1
2,0105 2334
, 68
−
= 15,1748 psi Tebal jaket pemanas,
t = 6
, 85
, 650
. 12
12 Cxn
xP x
PxDx +
−
t = 15,1748
6 ,
85 ,
650 .
12 12
0039 ,
2 15,1748
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,0289 in + 0,125 in
Universitas Sumatera Utara
= 0,1539 in dipilih tebal dinding standar 0,25 inchi
LC-8. Evaporator 01
Fungsi : untuk mengurangi kadar air H
2
O Jumlah
: 1 Buah Spesifikasi
: 1.
Tipe : Silinder tegak dengan tutup dan alas berbentuk
ellipsoidal. 2.
Bahan Konstruksi : stainless steel 316 3.
Volume :
Tabel LC-7. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada V-01
Komponen M kgjam
ρ kgliter V liter
Sodium Stearat 498,7373
1,1033 452,0414
Asam Stearat 3,7247
0,8505 4,3794
NaOH 0,3156
2,1300 0,1482
NaCl 0,3787
2,1630 0,1751
H
2
O 85,7337
0,9686 88,5130
EDTA 0,6313
1,1400 0,7341
TiO
2
1,2626 3,9000
0,2985 Gliserin
56,8181 1,1130
45,0579 TOTAL
657,1279 591,3476
Sumber : Neraca Massa ρ campuran =
V m
= 3476
, 591
1278 ,
657 = 1,1112 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 69,3696 lbft
3
Penguapan dalam evaporator dilakukan selama 15 menit, maka :
Universitas Sumatera Utara
t = 15 menit = 0,25 jam Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2
Volume bahan masuk, Vc
= ρ m
x t =
3476 ,
591 literjam x 0,25 jam = 147,8369 liter
= 0,1478 m
3
Kapasitas volume tangki, Vt
= Vc 1 + fk = 0,1478 1 + 0,2 = 0,1774 m
3
4. Diameter :
Heat exchanger didesain berbentuk silinder tegak dengan alas dan tutup berbentuk ellipsoidal. Direncanakan perbandingan antara tinggi evaporator dan tinggi head
dengan diameter heat exchanger :
4 1
, 2
3 =
= D
Hh D
Hs
Volume silinder, Vs = 1,1775 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tutup tangki :
Vh = 0,1309 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tangki = Vs + 2xVh
0,1774 m
3
= 1,1775 D
3
+ 2x0,1309 D
3
0,1774 m
3
= 1,4393 D
3
D
3
= 4393
, 1
0,1774 = 0,1233 m
3
Universitas Sumatera Utara
D =
3 3
m 0,1233
= 0,4977 m
= 0,4977 m x 3,2808 ftm = 1,6329 ft
5. Tinggi :
Tinggi tangki, Hs
=
2 3
x D =
2 3
x 0,4977 = 0,7466 m
Tinggi alas dan tutup, Hh
=2x
4 1
x D =2x
4 1
x 0,4977 = 0,2489 m Tinggi total tangki
= Hs + Hh
= 0,7466 m + 0,2489 m = 0,9955 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc
=
2
4 xD
xVc
π =
2
0,4977 14
, 3
0,1774 4
x x
= 0,9123 m = 0,9123 m x 3,2808 ftm = 2,9931 ft
6. Tekanan :
Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 Psi Tekanan desain,
P
desain
=
144 1
− +
Hc P
operasi
ρ =
144 1
9931 ,
2 69,3696
696 ,
14 −
+
= 14,696 + 0,9601
= 15,6561 psi
Faktor keamanan 20, maka Tekanan desain alat = 15,6561 x 1,2 = 18,7873 psi
7. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki stainless steel 316
Universitas Sumatera Utara
Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi Brownell,1959
Effisiensi sambungan, E = 0,85 Brownell,1959
Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun
Tebal plat minimum : t =
6 ,
85 ,
650 .
12 12
Cxn xP
x PxDx
+ −
t = 18,7873
6 ,
85 ,
650 .
12 12
1,6329 18,7873
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,0343 in + 0,125 in = 0,1593 in
dipilih tebal dinding standar 0,15 inchi Tube,
Direncanakan pipa yang dipakai sebagai aliran steam adalah pipa dengan ukuran nominal 1¼ in schedule 40 dengan ketentuan sebagai berikut Kern, 1965 :
• OD = 1,65 in = 0,1375 ft
• ID = 1,380 in = 0,115 ft
• Luas permukaan A = 0,435 ft
2
ft Luas permukaan perpindahan panas,
A = T
x U
dQ
D
∆ Dimana :
dQ = panas yang yang dibawa oleh air pendingin, BTUjam
= 39.093,6481 kJjam = 37.076,4159 BTUjam
∆
T = perbedaan temperatur fluida masuk dan keluar
Universitas Sumatera Utara
= T
1
= 293,76 F, T
2
= 237,6 F, ΔT = 56,16
U
D
= koefisien perpindahan panas, BTUjam. F.ft
2
Besar U
D
berada antara 50 – 150 BTUjam. F.ft
2
Perry, 1997 U
D
yang diambil adalah 100 BTUjam. F.ft
2
Sehingga, A
= 16
, 56
100 9
37.076,415 x
= 6,6019 ft
2
L =
Aft Atot
= 435
, 6,6019
= 15,1768 ft
Diasumsikan
7 ,
= Dt
Dc
, maka Dc = 0,7 x 3,4109 ft = 2,3876 ft
Panjang 1 lilitan = π x Dc
= 3,14 x 2,3876 ft = 7,4971 ft Jumlah lilitan pipa =
7,4971 1768
, 15
= 2,024 lilitan Maka jumlah lilitan pipa yang dipakai adalah sebanyak 2 lilitan
LC-9. Evaporator 02
Fungsi : untuk mengurangi kadar air H
2
O Jumlah
: 1 Buah Spesifikasi
: 1.
Tipe : Silinder tegak dengan tutup dan alas berbentuk
ellipsoidal. 2.
Bahan Konstruksi : stainless steel 316
Universitas Sumatera Utara
3. Volume
:
Tabel LC-8. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada V-02
Komponen M kgjam
ρ kgliter V liter
Sodium Stearat 498,7373
1,1033 452,0414
Asam Stearat 3,7247
0,8505 4,3794
NaOH 0,3156
2,1300 0,1482
NaCl 0,3787
2,1630 0,1751
H
2
O 77,1604
0,9686 79,6618
EDTA 0,6313
1,1400 0,7341
TiO
2
1,2626 3,9000
0,2985 Gliserin
56,8181 1,1130
45,0579 TOTAL
647,602 582,4964
Sumber : Neraca Massa ρ campuran =
V m
= 4964
, 582
602 ,
647 = 1,1118 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 69,4071 lbft
3
Penguapan dalam evaporator dilakukan selama 15 menit, maka : t = 15 menit = 0,25 jam
Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2 Volume bahan masuk,
Vc = ρ
m x t
= 4964
, 582
literjam x 0,25 jam = 145,6241 liter = 0,1456 m
3
Kapasitas volume tangki, Vt
= Vc 1 + fk
Universitas Sumatera Utara
= 0,1456 1 + 0,2 = 0,1747 m
3
4. Diameter :
Heat exchanger didesain berbentuk silinder tegak dengan alas dan tutup berbentuk ellipsoidal. Direncanakan perbandingan antara tinggi evaporator dan tinggi head
dengan diameter heat exchanger :
4 1
, 2
3 =
= D
Hh D
Hs
Volume silinder, Vs = 1,1775 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tutup tangki :
Vh = 0,1309 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tangki = Vs + 2xVh
0,1747 m
3
= 1,1775 D
3
+ 2x0,1309 D
3
0,1747 m
3
= 1,4393 D
3
D
3
= 4393
, 1
0,1747 = 0,1214 m
3
D =
3 3
m 0,1214
= 0,4951 m
= 0,4951 m x 3,2808 ftm = 1,6245 ft
5. Tinggi :
Tinggi tangki, Hs
=
2 3
x D =
2 3
x 0,4951 = 0,7427 m
Tinggi alas dan tutup, Hh
=2x
4 1
x D =2x
4 1
x 0,4951 = 0,2476 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi total tangki = Hs + Hh
= 0,7427 m + 0,2476 m = 0,9903 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc
=
2
4 xD
xVc
π =
2
0,4951 14
, 3
0,1747 4
x x
= 0,9079 m = 0,9079 m x 3,2808 ftm = 2,9786 ft
6. Tekanan :
Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 Psi Tekanan desain,
P
desain
=
144 1
− +
Hc P
operasi
ρ =
144 1
9786 ,
2 69,4071
696 ,
14 −
+
= 14,696 + 0,9537
= 15,6497 psi
Faktor keamanan 20, maka Tekanan desain alat = 15,6497 x 1,2 = 18,7796 psi
7. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki stainless steel 316 Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 0,85
Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun
Umur alat, n = 10 tahun Tebal plat minimum :
t = 6
, 85
, 650
. 12
12 Cxn
xP x
PxDx +
−
t = 18,7796
6 ,
85 ,
650 .
12 12
1,6245 18,7796
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,035 in + 0,125 in
Universitas Sumatera Utara
= 0,16 in dipilih tebal dinding standar 0,2 inchi
Tube, Direncanakan pipa yang dipakai sebagai aliran steam adalah pipa dengan
ukuran nominal 1¼ in schedule 40 dengan ketentuan sebagai berikut Kern, 1965 : •
OD = 1,65 in = 0,1375 ft •
ID = 1,380 in = 0,115 ft •
Luas permukaan A = 0,435 ft
2
ft Luas permukaan perpindahan panas,
A = T
x U
dQ
D
∆ Dimana :
dQ = panas yang yang dibawa oleh air pendingin, BTUjam
= 29.394,7733 kJjam = 27.878,003 BTUjam ∆ T = perbedaan temperatur fluida masuk dan keluar
= T
1
= 293,76 F, T
2
= 237,6 F, ΔT = 56,16
U
D
= koefisien perpindahan panas, BTUjam. F.ft
2
Besar U
D
berada antara 50 – 150 BTUjam. F.ft
2
Perry, 1997 U
D
yang diambil adalah 100 BTUjam. F.ft
2
Sehingga, A
= 16
, 56
100 27.878,003
x = 4,9640 ft
2
L =
Aft Atot
= 435
, 4,9640
= 11,4116 ft
Diasumsikan
7 ,
= Dt
Dc
, maka
Universitas Sumatera Utara
Dc = 0,7 x 3,4109 ft = 2,3876 ft Panjang 1 lilitan
= π x Dc = 3,14 x 2,3876 ft = 7,4971 ft
Jumlah lilitan pipa = 7,4971
11,4116 = 1,5221 lilitan
Maka jumlah lilitan pipa yang dipakai adalah sebanyak 2 lilitan
LC-10. Vacuum Spray Chamber
Fungsi : untuk mengurangi kadar H
2
O Jumlah
: 1 Buah Spesifikasi
: 1.
Tipe : Silinder tegak dengan alas berbentuk kerucut dan tutup
berbentuk ellipsoidal. 2.
Bahan Konstruksi : stainless steel 316 3.
Volume :
Tabel LC-5. Komponen Bahan Yang Terdapat Pada VSC
Komponen M kgjam
ρ kgliter V liter
Sodium Stearat 498,7373
1,1033 452,0414
Asam Stearat 3,7247
0,8505 4,3794
NaOH 0,3156
2,1300 0,1482
NaCl 0,3787
2,1630 0,1751
H
2
O 69,4444
0,9686 71,6956
EDTA 0,6313
1,1400 0,7341
TiO
2
1,2626 3,9000
0,2985 Gliserin
56,8181 1,1130
45,0579
Universitas Sumatera Utara
TOTAL 639,0287
574,5302
Sumber : Neraca Massa ρ campuran =
V m
= 5302
, 574
0287 ,
639 = 1,1123 kgliter x 2,2046 lbkg x 28,317 literft
3
= 69,4383 lbft
3
Penguapan dalam vacuum spary chamber dilakukan selama 15 menit maka : t = 15 menit = 0,25 jam
Faktor keamanan, fk = 20 = 0,2 Volume bahan masuk,
= 5302
, 574
literjam x 0,25 jam = 143,6326 liter = 0,1436 m
3
Kapasitas volume VSC, Vt
= Vt 1 + fk = 0,1436 1 + 0,2 = 0,1723 m
3
4. Diameter :
Tangki didesain berbentuk silinder tegak dengan tutup berbentuk ellipsoidal dan alas berbentuk kerucut.
Direncanakan perbandingan antara tinggi tangki dan tinggi head dengan diameter tangki :
2 3
= D
Hs
,
4 1
= D
Hh
, D = Ha Volume silinder,
Vs = 1,1775 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tutup tangki :
Vh = 0,1309 D
3
Perhitungan sebelumnya
Universitas Sumatera Utara
Volume alas, Va = 0,2617 D
3
Perhitungan sebelumnya Volume tangki = Vs + Vh + Va
0,1723 m
3
= 1,1775 D
3
+ 2x0,1309 D
3
0,1723 m
3
= 1,4393 D
3
D
3
= 4393
, 1
0,1723 = 0,1197 m
3
D =
3 3
m 0,1197
= 0,4929 m
= 0,4929 m x 3,2808 ftm = 1,6171 ft
5. Tinggi :
Tinggi tangki, Hs
= 2
3 x D =
2 3
x 0,4929 = 0,7394 m
Tinggi alas dan tutup, Hh
=2x
4 1
x D =2x
4 1
x 0,4929 = 0,2465 m Tinggi total tangki
= Hs + Hh
= 0,7394 m + 0,2465 m = 0,9859 m
Tinggi cairan dalam tangki, Hc
=
2
4 xD
xVc
π =
2
0,4929 14
, 3
0,1723 4
x x
= 0,9034 m = 0,9034 m x 3,2808 ftm = 2,9639 ft
6. Tekanan :
Tekanan Operasi, P
operasi
= 1 atm = 14,696 Psi Tekanan desain,
Universitas Sumatera Utara
P
desain
=
144 1
− +
Hc P
operasi
ρ =
144 1
9636 ,
2 69,4383
696 ,
14 −
+
= 14,696 + 0,9469
= 15,6429 psi
Faktor keamanan 20, maka Tekanan desain alat = 15,6429 x 1,2 = 18,7715 psi
7. Tebal Dinding :
Bahan konstruksi tangki stainless steel 316 Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 0,85
Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun
Umur alat, n = 10 tahun Tebal plat minimum :
t = 6
, 85
, 650
. 12
12 Cxn
xP x
PxDx +
−
t = 18,7715
6 ,
85 ,
650 .
12 12
6171 ,
1 18,7715
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,0339 in + 0,125 in = 0,1589 in
dipilih tebal dinding standar 0,20 inchi Jaket pendingin,
Kebutuhan air pendingin = 730,4922 kgjam Neraca Panas
Vp =
998 730,4922
= 0,7319 m
3
jam Diameter luar VSC = diameter dalam + 2x tebal dinding
= 1,6171 x 12 in + 2 x 0,15 in = 19,7052 in
Universitas Sumatera Utara
Asumsi jarak jaket = 5 in Diameter dalam jaket = 19,7052 in + 2 x 5 in
= 29,7052 in Luas permukaan perpindahan panas,
A = T
x U
dQ
D
∆ Dimana :
dQ = panas yang yang dibawa oleh air pendingin, BTUjam
= -73.495,5623 kJjam = -69.703,1913 BTUjam
∆
T = perbedaan temperatur fluida masuk dan keluar
= T
1
= 102,6 F, T
2
= 129,6 F, ΔT = -27
U
D
= koefisien perpindahan panas, BTUjam. F.ft
2
Besar U
D
berada antara 50 – 150 BTUjam. F.ft
2
Perry, 1997 U
D
yang diambil adalah 100 BTUjam. F.ft
2
Sehingga, A
= 27
100 3
69.703,191 -
− x
= 25,816 ft
2
Luas selimut kerucut, d = 13 H S
= 0,785 x D+d x
2 2
4 d
D H
− +
= 0,758 x 1,6171 + 0,988 x
2 2
988 ,
1,6171 2,9639
4 −
+ x
= 0,758 x 1,6171 + 0,988 x 5,9605 = 11,7699 ft
2
Tinggi jaket pendingin = Tinggi tangki Tekanan jaket pendingin,
Universitas Sumatera Utara
P
desain
=
144 1
− +
Hc P
operasi
ρ
Dimana : ρ = 69,4383 lbft
3
, suhu = 30 C dan tekanan operasi 14,696 psi
P
desain
= 14,696 +
144 1
2,9636 69,4383
−
= 15,6429 psi Tebal jaket pendingin,
t = 6
, 85
, 650
. 12
12 Cxn
xP x
PxDx +
−
t = 15,6429
6 ,
85 ,
650 .
12 12
6171 ,
1 15,6429
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,0283 in + 0,125 in = 0,1533 in
dipilih tebal dinding standar 0,20 inchi
Ejektor, P
ob
= tekanan operasi dalam tangki = 0,5 bar P
oa
= tekanan steam yang masuk ke ejektor = 16 bar P
03
= tekanan yang keluar dari ejektor = 1 atm = 1,01325 bar
Pob P
03
= 5
, 01325
, 1
= 2,0265 ,
= =
16 5
, Poa
Pob
0,03125 Dari figure 10-102 Perrys 1997 diperoleh :
50
1 2
= A
A ,
15 =
wa wb
wb = jumlah uap air yang dikeluarkan = 6,9444 kgjam Neraca Panas Sehingga jumlah steam yang diperlukan adalah :
wa = 8
, 3
wb =
15 6,9444
= 0,4629 kgjam = 462,9600 grjam
Universitas Sumatera Utara
Gambar LC-1. Ejektor dan bagian-bagiannya
LC-11. Plodder dan Chiller
1. Fungsi
: untuk memadatkan sabun dan pembentukan noodle soap 2.
Jumlah : 1 Buah
3. Spesifikasi
: Tabel LC-10. Spesifikasi Plodder
Worm Dia. mm
Single-Worm Capacities
Kgs.hr. Motor Sizes
HP Twin-Worm
Capacities Kgs.hr.
Motor Sizes HP
125 100-325
10-15 150-500
10-15 200
225-450 10-15
450-950 10-20
250 450-650
15-20 900-1500
15-25 300
650-2000 20-40
1500-3500 30-50
350 2000-3000
30-40 3500-6000
50-75
Sumber : http:www.sigmaus.comploddersplodder_sizes.html, 2009 Dari Tabel LC-8, spesifikasi yang digunakan dalam perancangan ini kapasitas
produksi 3.500 – 6.000 adalah sebagai berikut :
Universitas Sumatera Utara
• Diameter lubang 350 mm
• Daya motor 50-75 hp
Gambar LC-2. Plodder pilot plan Tabel LC-11. Spesifikasi Chiller
Model RS-25LT
RS-33LT RS-44LT
Heat Removal at - 40
o
c wattsbtu 50170
60205 105355
Size inches WxDxH
33 x 54 x 44 33 x 54 x 49
33 x 54 x 49 Weight lbskgs
7534 8036
9041 Electrical
Requirements 120v1ø60hz
8amp 120v1ø60hz
8amp 208-230v1ø60hz
7amp
Sumber : http:www.sigmaus.comploddersplodder_sizes.html, 2009 Dari Tabel LC-9, chiller yang digunakan dalam perancangan ini adalah chiller type
RS-44LT dengan spesifikasi sebagai berikut : •
Dimensi 33 x 54 x 49 inci •
Daya 230 V 7 Amp
Universitas Sumatera Utara
Gambar LC-3. Chiller pilot plan
LC-12. Pompa -01
Fungsi : Memompa asam palmitat ke tangki asam palmitat
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : P
= 1 atm T
= 60 C
Laju alir massa F = 631,3131 kgjam = 0,3866 lbms
Densitas ρ
= 850,5 kgm
3
= 53,096 lbmft
3
Viskositas µ
= 9,0 cP = 6,0.10
-3
lbmft.s Laju alir volumetrik Q
=
3
lbmft 53,096
lbms 0,3866
= 0,007281ft
3
s = 0,000206 m
3
s Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran turbulen Nre 2.100,
Universitas Sumatera Utara
D
i,opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters,2004 dengan : D
i,opt
= diameter optimum m ρ = densitas kgm
3
Q = laju volumetrik m
3
s Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa : Di
,opt
= 0,363 Q
0,45
ρ
0,13
= 0,363 0,000206 m
3
s
0,45
850,5 kgm
3 0,13
= 0,0017 m = 0,0664 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 2003, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 18 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam ID : 0,269 in
= 0,022417 ft = 0,006833 m Diameter Luar OD
: 0,405 in = 0,03375 ft
Inside sectional area : 0,0004 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
ft 0,0004
s ft
0,007281 = 18,2032 fts
Bilangan Reynold : N
Re
= µ
ρ D
v ×
×
= lbmft.s
6,0.10 ft
0,022417 fts
2032 ,
18 lbmft
09 ,
3 5
3 -
3
= 3.582,53 Turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga
ε = 4,6.10
-5
Geankoplis,2003 Pada N
Re
= 3.582,53 dan εD = 0,0067, dari gambar 2.10-3
maka harga f = 0,012 Geankoplis,2003
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,5
c
g v
A A
. 2
1
2 1
2
α
−
= 0,5 174
, 32
1 2
18,2032 1
2
− = 2,5747 ft.lbflbm
Universitas Sumatera Utara
3 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 30,75 174
, 32
2 18,2032
2
= 11,5862 ft.lbflbm
1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0 174
, 32
2 18,2032
2
= 10,2988 ft.lbflbm
Pipa lurus 60 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
∆
= 40,18 174
, 32
. 2
. 22417
, 18,2032
. 60
2
= 661,5777 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 2
2 2
2 1
α
−
= 174
, 32
1 2
18,2032 1
2 2
− = 5,1494 ft.lbflbm
Total friction loss : ∑ F
= 691,1870 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli :
2 1
1 2
1 2
2 1
2 2
= +
∑ +
− +
− +
−
s
W F
P P
z z
g v
v ρ
α Geankoplis,1997
dimana : v
1
= v
2
P
1
≈ P
2
= 101,325 kPa ρ
P ∆
= 0 ft.lb
f
lb
m
∆Z = 90 ft Maka :
Ws ft.lbflbm
691,1870 ft.lbflbm
ft 90
s .
lbf lbm
. ft
174 ,
32 fts
174 ,
32
2 2
= +
+ +
+ Ws = 781,1870 ft.lbflbm
Effisiensi pompa , η= 80
Ws = η x Wp
781,1870 = 0,8 x Wp Wp
= 976,4837 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m x Wp
Universitas Sumatera Utara
= ft.lbflbm
4837 ,
976 lbms
3866 ,
× x
s lbf
ft hp
. 550
1
= 0,686396 hp Jadi digunakan pompa dengan daya 1 hp
LC-13. Pompa -02
Fungsi : Memompa asam palmitat ke mixing 1
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : P
= 1 atm T
= 60 C
Laju alir massa F = 502,462 kgjam = 0,3077 lbms
Densitas ρ
= 850,5 kgm
3
= 53,096 lbmft
3
Viskositas µ
= 9,0 cP = 6,0.10
-3
lbmft.s Laju alir volumetrik Q
=
3
lbmft 53,096
lbms 0,3077
= 0,005795 ft
3
s = 0,000164 m
3
s Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran laminar Nre 2.100, D
i,opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters,2004 dengan : D
i,opt
= diameter optimum m ρ = densitas kgm
3
Q = laju volumetrik m
3
s Asumsi aliran laminar, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa : Di
,opt
= 0,363 Q
0,45
ρ
0,13
= 0,363 0,000164 m
3
s
0,45
850,5 kgm
3 0,13
= 0,01748 m = 0,6885 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 2003, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 34 in
Universitas Sumatera Utara
Schedule number : 40
Diameter Dalam ID : 0,824 in
= 0,06866 ft = 0,02 m Diameter Luar OD
: 1,05 in Inside sectional area
: 0,00371 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
ft 0,00371
s ft
0,005795 = 1,562 fts
Bilangan Reynold : N
Re
= µ
ρ D
v ×
×
= lbmft.s
6,0.10 ft
0,0686 fts
1,562 lbmft
09 ,
3 5
3 -
3
= 941,69 laminar Untuk pipa commercial steel diperoleh harga
ε = 4,6.10
-5
Geankoplis,2003 Pada N
Re
= 941,69 maka harga f = 16 941,69
= 0,0169 Geankoplis,2003
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,5
c
g v
A A
. 2
1
2 1
2
α
−
= 0,5 174
, 32
1 2
1,562 1
2
− = 0,018959 ft.lbflbm
3 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 30,75 174
, 32
2 1,562
2
= 0,0568 ft.lbflbm
1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0 174
, 32
2 1,562
2
= 0,0758 ft.lbflbm
Pipa lurus 60 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
∆
= 40,18 174
, 32
. 2
. 0686
, 1,562
. 60
2
= 2,2517 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 2
2 2
2 1
α
−
Universitas Sumatera Utara
= 174
, 32
1 2
1,562 1
2 2
− = 0,0379 ft.lbflbm
Total friction loss : ∑ F
= 2,4413 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli :
2 1
1 2
1 2
2 1
2 2
= +
∑ +
− +
− +
−
s
W F
P P
z z
g v
v ρ
α Geankoplis,1997
dimana : v
1
= v
2
P
1
≈ P
2
= 101,325 kPa ρ
P ∆
= 0 ft.lb
f
lb
m
∆Z = 90 ft Maka :
Ws ft.lbflbm
2,4413 ft.lbflbm
ft 90
s .
lbf lbm
. ft
174 ,
32 fts
174 ,
32
2 2
= +
+ +
+ Ws = 92,4413 ft.lbflbm
Effisiensi pompa , η= 80
Ws = η x Wp
= η x Wp
92,4413 = 0,8 x Wp Wp
= 115,5517 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m x Wp =
ft.lbflbm 115,5517
lbms 3077
, ×
x s
lbf ft
hp .
550 1
= 0,0646 hp Jadi digunakan pompa dengan daya 0,25 hp
LC-14. Pompa -03
Fungsi : Memompa larutan NaOH ke mixing 1
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi :
Universitas Sumatera Utara
P = 1 atm
T = 30
C Laju alir massa F = 0,4508 kgjam
= 0,000276 lbms Densitas
ρ = 0,1135 kgm
3
= 0,007 lbmft
3
Viskositas µ
= 43 cP = 2,8.10
-3
lbmft.s Laju alir volumetrik Q
=
3
lbmft 0,1135
lbms 0,000276
= 0,0389 ft
3
s = 0,0011 m
3
s Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran laminar Nre 2.100, D
i,opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters,2004 dengan : D
i,opt
= diameter optimum m ρ = densitas kgm
3
Q = laju volumetrik m
3
s Asumsi aliran laminar, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa : Di
,opt
= 0,363 Q
0,45
ρ
0,13
= 0,363 0,0011 m
3
s
0,45
0,1135 kgm
3 0,13
= 0,01277 m = 0,5 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 2003, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 12 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam ID : 0,622 in
= 0,05183 ft = 0,015 m Diameter Luar OD
: 0,84 in Inside sectional area
: 0,00211 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
ft 0,00211
s ft
0,0389 = 18,4647 fts
Bilangan Reynold : N
Re
= µ
ρ D
v ×
×
= lbmft.s
2,8.10 ft
0,0518 fts
18,4647 lbmft
0070 ,
3 -
3
= 0,23 laminar
Universitas Sumatera Utara
Untuk pipa commercial steel diperoleh harga ε = 4,6.10
-5
Geankoplis,2003 Pada N
Re
= 0,23 maka harga f = 16 0,23
= 68,1713 Geankoplis,2003
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,5
c
g v
A A
. 2
1
2 1
2
α
−
= 0,5 174
, 32
1 2
18,4647 1
2
− = 2,6492 ft.lbflbm
3 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 30,75 174
, 32
2 18,4647
2
= 7,9476 ft.lbflbm
1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0 174
, 32
2 18,4647
2
= 10,5969 ft.lbflbm
Pipa lurus 60 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
∆
= 476,3139 174
, 32
. 2
. 051833
, 18,4647
. 60
2
=1672451,888ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 2
2 2
2 1
α
−
= 174
, 32
1 2
18,4647 1
2 2
− = 5,2984 ft.lbflbm
Total friction loss : ∑ F
=1.672.478,38 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli :
2 1
1 2
1 2
2 1
2 2
= +
∑ +
− +
− +
−
s
W F
P P
z z
g v
v ρ
α Geankoplis,1997
dimana : v
1
= v
2
P
1
≈ P
2
= 101,325 kPa ρ
P ∆
= 0 ft.lb
f
lb
m
∆Z = 90 ft
Universitas Sumatera Utara
Maka : Ws
ft.lbflbm 38
1.672.478, ft.lbflbm
ft 90
s .
lbf lbm
. ft
174 ,
32 fts
174 ,
32
2 2
= +
+ +
+ Ws = 1.672.568,38 ft.lbflbm
Effisiensi pompa , η= 80
Ws = η x Wp
= η x Wp
1.672.568,38 = 0,8 x Wp Wp
= 2.090.710,184 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m x Wp =
ft.lbflbm 184
2.090.710, lbms
000276 ,
× x
s lbf
ft hp
. 550
1
= 1,0494 hp Jadi digunakan pompa dengan daya 1,5 hp
LC-15. Pompa -04
Fungsi : Memompa larutan NaCl ke mixing 1
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : P
= 1 atm T
= 30 C
Laju alir massa F = 95,5031 kgjam = 0,0584 lbms
Densitas ρ
= 0,9693 kgm
3
= 0,060 lbmft
3
Viskositas µ
= 0,013 cP = 8,74.10
-6
lbmft.s Laju alir volumetrik Q
=
3
lbmft 0,9693
lbms 0,0584
= 0,9665 ft
3
s = 0,0274 m
3
s Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Universitas Sumatera Utara
Untuk aliran turbulen Nre 2.100, D
i,opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters,2004 dengan : D
i,opt
= diameter optimum m ρ = densitas kgm
3
Q = laju volumetrik m
3
s Asumsi aliran turbulen, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa : Di
,opt
= 0,363 Q
0,45
ρ
0,13
= 0,363 0,0274 m
3
s
0,45
0,9693 kgm
3 0,13
= 0,0716 m = 2,8189 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 2003, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 3
in Schedule number
: 40 Diameter Dalam ID
: 3,068 in = 0,2557 ft = 0,0779 m
Diameter Luar OD : 3,5 in
Inside sectional area : 0,0513 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
ft 0,0513
s ft
0,9665 = 18,8399 fts
Bilangan Reynold : N
Re
= µ
ρ D
v ×
×
= lbmft.s
8,74.10 ft
0,2557 fts
18,8399 lbmft
060 ,
6 -
3
= 33.366,21 turbulen Untuk pipa commercial steel diperoleh harga
ε = 4,6.10
-5
Geankoplis,2003 Pada N
Re
= 33.366,21dan εD = 0,00059, dari gambar 2.10-3
maka harga f = 0,006 Geankoplis,2003
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,5
c
g v
A A
. 2
1
2 1
2
α
−
= 0,5 174
, 32
1 2
18,8399 1
2
− = 2,7579 ft.lbflbm
Universitas Sumatera Utara
3 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 30,75 174
, 32
2 18,8399
2
= 16,5479 ft.lbflbm
1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0 174
, 32
2 18,8399
2
= 11,0319 ft.lbflbm
Pipa lurus 60 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
∆
= 40,0059 174
, 32
. 2
. 20575
, 18,8399
. 60
2
= 31,0678 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 2
2 2
2 1
α
−
= 174
, 32
1 2
18,8399 1
2 2
− = 5,5159 ft.lbflbm
Total friction loss : ∑ F
= 66,9216 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli :
2 1
1 2
1 2
2 1
2 2
= +
∑ +
− +
− +
−
s
W F
P P
z z
g v
v ρ
α Geankoplis,1997
dimana : v
1
= v
2
P
1
≈ P
2
= 101,325 kPa ρ
P ∆
= 0 ft.lb
f
lb
m
∆Z = 90 ft Maka :
Ws ft.lbflbm
66,9216 ft.lbflbm
ft 90
s .
lbf lbm
. ft
174 ,
32 fts
174 ,
32
2 2
= +
+ +
+ Ws = 156,9216 ft.lbflbm
Effisiensi pompa , η= 80
Ws = η x Wp
156,9216 = 0,8 x Wp Wp
= 196,1521 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m x Wp
Universitas Sumatera Utara
= ft.lbflbm
196,1521 lbms
0584 ,
× x
s lbf
ft hp
. 550
1
= 0,0208 hp Jadi digunakan pompa dengan daya 0,05 hp
LC-16. Pompa -05
Fungsi : Memompa larutan aditif ke mixing 2
Jenis : Pompa sentrifugal
Jumlah : 1 unit Bahan konstruksi : Commercial steel
Kondisi operasi : P
= 1 atm T
= 30 C
Laju alir massa F = 58,712 kgjam = 0,0359 lbms
Densitas ρ
= 1,2738 kgm
3
= 0,0795 lbmft
3
Viskositas µ
= 100 cP = 0,06719
lbmft.s Laju alir volumetrik Q
=
3
lbmft 1,2738
lbms 0,0359
= 0,4521ft
3
s = 0,0128 m
3
s Perencanaan Diameter Pipa pompa :
Untuk aliran laminar Nre 2.100, D
i,opt
= 0,363 × Q
0,45
× ρ
0,13
Peters,2004 dengan : D
i,opt
= diameter optimum m ρ = densitas kgm
3
Q = laju volumetrik m
3
s Asumsi aliran laminar, maka diameter pipa pompa :
Desain pompa : Di
,opt
= 0,363 Q
0,45
ρ
0,13
= 0,363 0,0128 m
3
s
0,45
1,2738 kgm
3 0,13
= 0,0527 m = 2 in Dari Appendiks A.5 Geankoplis, 2003, dipilih pipa commercial steel :
Ukuran nominal : 2
in
Universitas Sumatera Utara
Schedule number : 40
Diameter Dalam ID : 2,067 in
= 0,17225 ft = 0,0525 m Diameter Luar OD
: 2,375 in Inside sectional area
: 0,0233 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
ft 0,0233
s ft
0,4521 = 19,4047 fts
Bilangan Reynold : N
Re
= µ
ρ D
v ×
×
= lbmft.s
0,067197 ft
0,17225 fts
19,4047 lbmft
79523 ,
3
= 3,96 laminar Untuk pipa commercial steel diperoleh harga
ε = 4,6.10
-5
Geankoplis,2003 Pada N
Re
= 3,96 maka harga f = 16 N
RE
Geankoplis,2003 = 4,0449
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,5
c
g v
A A
. 2
1
2 1
2
α
−
= 0,5 174
, 32
1 2
19,4047 1
2
− = 2,9258 ft.lbflbm
3 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 30,75 174
, 32
2 19,4047
2
= 17,5549 ft.lbflbm
1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0 174
, 32
2 19,4047
2
= 11,7033 ft.lbflbm
Pipa lurus 60 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
∆
= 44,4943 174
, 32
. 2
. 17225
, 19,4047
. 60
2
= 32.979,4743 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 2
2 2
2 1
α
−
Universitas Sumatera Utara
= 174
, 32
1 2
19,4047 1
2 2
− = 5,8516 ft.lbflbm
Total friction loss : ∑ F
= 33.017,51 ft.lbflbm Dari persamaan Bernoulli :
2 1
1 2
1 2
2 1
2 2
= +
∑ +
− +
− +
−
s
W F
P P
z z
g v
v ρ
α Geankoplis,1997
dimana : v
1
= v
2
P
1
≈ P
2
= 101,325 kPa ρ
P ∆
= 0 ft.lb
f
lb
m
∆Z = 90 ft Maka :
Ws ft.lbflbm
33.017,51 ft.lbflbm
ft 90
s .
lbf lbm
. ft
174 ,
32 fts
174 ,
32
2 2
= +
+ +
+ Ws = 33.107,51 ft.lbflbm
Effisiensi pompa , η= 80
Ws = η x Wp
33.107,51 = 0,8 x Wp Wp
= 41384,9581 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m x Wp =
ft.lbflbm 41384,9581
lbms 0359
, ×
x s
lbf ft
hp .
550 1
= 2,7053 hp Jadi digunakan pompa dengan daya 3 hp
LC.17 Pompa 6
Fungsi : Memompa net soap dari mixer 1 ke mixer 2 Jenis
: Screw pump Bahan konstruksi
: Commercial Steel Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi :
Universitas Sumatera Utara
Tekanan = 1 atm
Temperatur = 85
o
C Laju alir massa F
= 598,4159 kghari = 0,3665 lbmsec
Densitas ρ
= 1,0775 kgm
3
= 0,0672 lbmft
3
Viskositas µ
= 4,6 cP = 0,00309 lbmft.s
Laju alir volumetrik, =
= =
3 m
m
ft lb
0,06726 sec
lb 0,3665
ρ F
Q 5,4478 ft
3
sec
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen Di
,opt
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
Walas ,1988 = 3,9 5,4478
0,45
0,0672
0,13
= 5,8882 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis 1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 6 in Schedule number
: 40 Diameter Dalam ID
: 6,065 in = 0,505 ft
Diameter Luar OD : 6,625 in
= 0,552 ft Inside sectional area
: 0,2006 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
0,2006 5,4478
ft s
ft = 27,1576 fts
Bilangan Reynold : N
Re
= µ
ρ
D v
× ×
= lbmft.s
0,0030 5054
0, 27,1576
06726 ,
3
ft s
ft ft
lbm
= 298,70 laminar Untuk Harga Nre 2.100 laminar, maka diperoleh harga :
f = 16 N
RE
= 0,0535
Friction loss :
Universitas Sumatera Utara
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,55 α
2 1
2 1
2
v A
A
−
= 0,55 174
, 32
1 2
27,1576 1
2
− = 5,7308 ft.lbflbm
3 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 20,75 174
, 32
1 2
27,1576
2
= 25,7887 ft.lbflbm 1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0 174
, 32
1 2
27,1576
2
= 22,9233 ft.lbflbm Pipa lurus 60 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
∆
= 40,05951 174
, 32
. 2
. 0,5054
27,1576 .
60
2
= 291,5346 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 1
2 2
2 1
α
−
= 174
, 32
1 2
27,1576 1
2
− = 11,4616 ft.lbflbm
Total friction loss : ∑ F = 357,4392 ft.lbflbm
Dari persamaan Bernoulli : 2
1
1 2
1 2
2 1
2 2
= +
∑ +
− +
− +
−
s
W F
P P
z z
g v
v ρ
α Geankoplis,1997
dimana : v
1
= v
2
P
1
= P
2
∆Z = 12 ft Maka :
Universitas Sumatera Utara
. 357,4392
90 .
. 174
, 32
174 ,
32
2 2
= +
+ +
+
s
W lbm
lbf ft
ft s
lbf lbm
ft s
ft
Ws = 447,4392 ft.lbflbm P Effisiensi pompa ,
η= 80 Ws
= - η x Wp
447,4392 = 0,80 x Wp
Wp = 559,2991 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m x Wp
= s
lbf ft
hp .
550 1
x ft.lbflbm
559,2991 lbms
0,3665 ×
= 0,3726 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,5 Hp
LC-18 Pompa 7
Fungsi : Memompa net soap dari mixer 2 ke evaporator 1 Jenis
: Screw pump Bahan konstruksi
: Commercial Steel Jumlah
: 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan
= 1 atm Temperatur
= 85
o
C Laju alir massa F
= 657,1279 kghari = 0,4024 lbmsec
Densitas ρ
= 1,093 kgm
3
= 0,0682 lbmft
3
Viskositas µ
= 4,6 cP = 0,00309 lbmft.s
Laju alir volumetrik, =
= =
3 m
m
ft lb
0,0682 sec
lb 0,4024
ρ F
Q 5,8975 ft
3
sec
Desain pompa : Asumsi aliran turbulen
Universitas Sumatera Utara
Di
,opt
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
Walas ,1988 = 3,9 5,8975
0,45
0,0682
0,13
= 6,1134 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis 1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 8 in Schedule number
: 40 Diameter Dalam ID
: 7,981 in = 0,6551 ft
Diameter Luar OD : 8,625 in
= 0,7187 ft Inside sectional area
: 0,3474 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
0,3474 5,8975
ft s
ft = 16,9761 fts
Bilangan Reynold : N
Re
= µ
ρ
D v
× ×
= lbmft.s
0,0030 6551
0, 16,9761
0682 ,
3
ft s
ft ft
lbm = 249,24 laminar
Untuk Harga Nre 2.100 laminar, maka diperoleh harga : f = 16 N
RE
= 0,0642
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,55 α
2 1
2 1
2
v A
A
−
= 0,55 174
, 32
1 2
16,9761 1
2
− = 2,2393 ft.lbflbm
3 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 20,75 174
, 32
1 2
16,9761
2
= 10,0767 ft.lbflbm 1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0 174
, 32
1 2
16,9761
2
Universitas Sumatera Utara
= 8,9572 ft.lbflbm Pipa lurus 60 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
∆
= 40,05419 174
, 32
. 2
. 0,5054
16,9761 .
60
2
= 103,7479 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 1
2 2
2 1
α
−
= 174
, 32
1 2
16,9761 1
2
− = 4,4786 ft.lbflbm
Total friction loss : ∑ F = 129,4996 ft.lbflbm
Dari persamaan Bernoulli : 2
1
1 2
1 2
2 1
2 2
= +
∑ +
− +
− +
−
s
W F
P P
z z
g v
v ρ
α Geankoplis,1997
dimana : v
1
= v
2
P
1
= P
2
∆Z = 90 ft Maka :
. 129,4996
90 .
. 174
, 32
174 ,
32
2 2
= +
+ +
+
s
W lbm
lbf ft
ft s
lbf lbm
ft s
ft Ws = 219,4996 ft.lbflbm
P Effisiensi pompa , η= 80
Ws = -
η x Wp 219,4996
= 0,80 x Wp Wp
= 274,3745 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m x Wp
Universitas Sumatera Utara
= s
lbf ft
hp .
550 1
x ft.lbflbm
274,3745 lbms
0,4024 ×
= 0,2007 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,25 Hp
LC-19 Pompa 8
Fungsi : Memompa net soap dari evaporator 1 ke evaporator 2 Jenis
: Screw pump Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi : Tekanan
= 1 atm Temperatur
= 100
o
C Laju alir massa F
= 657,1279 kghari = 0,4024 lbmsec
Densitas ρ
= 1,0907 kgm
3
= 0,0680 lbmft
3
Viskositas µ
= 4,6 cP = 0,00309 lbmft.s
Laju alir volumetrik, =
= =
3 m
m
ft lb
0,0680 sec
lb 0,4024
ρ F
Q 5,9099 ft
3
sec
Desain pompa : Aliran laminar Di
,opt
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
Walas ,1988 = 3,9 5,9099
0,45
0,0680
0,13
= 6,1176 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis 1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 8 in Schedule number
: 40 Diameter Dalam ID
: 7,981 in = 0,6651 ft
Diameter Luar OD : 8,625 in
= 0,7187 ft Inside sectional area
: 0,3474 ft
2
Universitas Sumatera Utara
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
0,3474 5,9099
ft s
ft = 17,0118 fts
Bilangan Reynold : N
Re
= µ
ρ
D v
× ×
= lbmft.s
0,0030 5651
0, 17,0118
0680 ,
3
ft s
ft ft
lbm = 249,24 laminar
Untuk Harga Nre 2.100 laminar, maka diperoleh harga : f = 16 N
RE
= 0,0642
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,55 α
2 1
2 1
2
v A
A
−
= 0,55 174
, 32
1 2
17,0118 1
2
− = 2,2487 ft.lbflbm
3 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 20,75 174
, 32
1 2
17,0118
2
= 10,1193 ft.lbflbm 1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0 174
, 32
1 2
17,0118
2
= 8,9949 ft.lbflbm Pipa lurus 60 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
∆
= 40,059517 174
, 32
. 2
. 0,5054
17,0118 .
60
2
= 104,1859 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 1
2 2
2 1
α
−
Universitas Sumatera Utara
= 174
, 32
1 2
17,0118 1
2
− = 4,4975 ft.lbflbm
Total friction loss : ∑ F = 130,0463 ft.lbflbm
Dari persamaan Bernoulli : 2
1
1 2
1 2
2 1
2 2
= +
∑ +
− +
− +
−
s
W F
P P
z z
g v
v ρ
α Geankoplis,1997
dimana : v
1
= v
2
P
1
= P
2
∆Z = 90 ft Maka :
. 130,0463
90 .
. 174
, 32
174 ,
32
2 2
= +
+ +
+
s
W lbm
lbf ft
ft s
lbf lbm
ft s
ft Ws = 220,0463 ft.lbflbm
P Effisiensi pompa , η= 80
Ws = -
η x Wp 220,0463
= 0,80 x Wp Wp
= 275,0579 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m x Wp
= s
lbf ft
hp .
550 1
x ft.lbflbm
275,0579 lbms
0,4024 ×
= 0,2012 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,25 Hp
LC-20 Pompa 9
Fungsi : Memompa net soap dari evaporator 2 ke VSC Jenis
: Screw pump Bahan konstruksi : Commercial Steel
Jumlah : 1 unit
Universitas Sumatera Utara
Kondisi operasi : Tekanan
= 1 atm Temperatur
= 110
o
C Laju alir massa F
= 647,602 kghari = 0,3966 lbmsec
Densitas ρ
= 1,0907 kgm
3
= 0,0680 lbmft
3
Viskositas µ
= 4,6 cP = 0,00309 lbmft.s
Laju alir volumetrik, =
= =
3 m
m
ft lb
0,0680 sec
lb 0,3966
ρ F
Q 5,8242 ft
3
sec
Desain pompa : Aliran laminar Di
,opt
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
Walas ,1988 = 3,9 5,8242
0,45
0,0680
0,13
= 6,0775 in
Dari Appendiks A.5 Geankoplis 1997, dipilih pipa commercial steel : Ukuran nominal
: 8 in Schedule number
: 40 Diameter Dalam ID
: 7,981 in = 0,6651 ft
Diameter Luar OD : 8,625 in
= 0,7187 ft Inside sectional area
: 0,3474 ft
2
Kecepatan linear, v = QA =
2 3
0,3474 5,8242
ft s
ft = 16,7652 fts
Bilangan Reynold : N
Re
= µ
ρ
D v
× ×
= lbmft.s
0,0030 6651
0, 16,7652
0680 ,
3
ft s
ft ft
lbm
= 245,63 laminar Untuk Harga Nre 2.100 laminar, maka diperoleh harga :
f = 16 N
RE
= 0,0651
Universitas Sumatera Utara
Friction loss :
1 Sharp edge entrance= h
c
= 0,55 α
2 1
2 1
2
v A
A
−
= 0,55 174
, 32
1 2
16,7652 1
2
− = 2,1840 ft.lbflbm
3 elbow 90° = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 20,75 174
, 32
1 2
16,7652
2
= 9,8280 ft.lbflbm 1 check valve = h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12,0 174
, 32
1 2
16,7652
2
= 8,7360 ft.lbflbm Pipa lurus 60 ft = F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
∆
= 40,05573 174
, 32
. 2
. 0,5054
16,7652 .
60
2
= 102,6756 ft.lbflbm
1 Sharp edge exit = h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 1
2 2
2 1
α
−
= 174
, 32
1 2
16,7652 1
2
− = 4,3680 ft.lbflbm
Total friction loss : ∑ F = 127,7917 ft.lbflbm
Dari persamaan Bernoulli : 2
1
1 2
1 2
2 1
2 2
= +
∑ +
− +
− +
−
s
W F
P P
z z
g v
v ρ
α Geankoplis,1997
dimana : v
1
= v
2
P
1
= P
2
∆Z = 90 ft Maka :
Universitas Sumatera Utara
. 127,7917
90 .
. 174
, 32
174 ,
32
2 2
= +
+ +
+
s
W lbm
lbf ft
ft s
lbf lbm
ft s
ft
Ws = 217,7917 ft.lbflbm P Effisiensi pompa ,
η= 80 Ws
= - η x Wp
217,7917 = 0,80 x Wp
Wp = 272,2396 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m x Wp
= s
lbf ft
hp .
550 1
x ft.lbflbm
272,2396 lbms
0,3966 ×
= 0,1963 Hp Maka dipilih pompa dengan daya motor = 0,25 Hp
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN D PERHITUNGAN SPESIFIKASI PERALATAN UTILITAS
LD-1. Tangki Pelarutan Al
2
SO
4 3
Fungsi : tempat melarutkan alum, Al
2
SO
4 3
Jumlah : 1 buah
Spesifikasi :
1. Tipe : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B •
Jumlah air yang diolah : 56.461,7265 kghari = 124.474,7057 lbhari Jumlah alum yang dibutuhkan,
= 3,2748 kghari Lama penampungan untuk persediaan = 30 hari
Banyak alum yang dilarutkan,
= 3,2748 kghari x 30 hari = 98,244 kg
Alum yang digunakan kadarnya 30 berat, dengan sifat-sifat, •
Densitas = 1.194,5 kgm
3
= 74,57 lbft
3
pada suhu 27 C, tekanan 1 atm
Perry, 1997 •
Viskositas = 6,72 x 10
-4
lbft.detik Kirk Othmer, 1967 3. Volume Tangki
Tangki yang dipakai adalah silinder tegak dengan tutup atas dan bawah berbentuk datar.
Volume larutan V
2
,
Universitas Sumatera Utara
= 5
, 194
. 1
3 ,
98,244 x
= 0,2742 m
3
Faktor keamanan diambil 10 , Vt
= 0,2742 m
3
x 1,1 = 0,3016 m
3
Dimana, Tinggi tangki : diameter tangki H : D = 3 : 2
Maka, Vt
=
4
π x D
2
x H
0,3016 =
4
π x D
2
x
D
2 3
0,3016 = 1,1775 D
3
D =
3
1775 ,
1 0,3016
= 0,6351 m = 2,0836 ft
H =
2 3
x 0,6351 m = 0,9527 m = 3,1255 ft 4. Tekanan
Tekanan Operasi, P
operasi
= 14,696 psi Tekanan desain,
P
desain
= 14,696 + 144
1 1255
, 3
57 ,
74 −
= 15,7967 psi Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B
Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi Brownell,1959
Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959
Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun
Universitas Sumatera Utara
5. Tebal dinding tangki : t =
6 ,
Cxn P
fxE PxD
+ −
Brownell,1959
t = 15,7967
6 ,
85 ,
650 .
12 12
2,0836 15,7967
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,0368 in + 0,125 in = 0,1618 in
dipilih tebal dinding standar 0,2 inchi Pengaduk agitator,
Fungsi : untuk menghomogenkan campuran
Tipe : propeler berdaun tiga
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : •
Diameter pengaduk, Da = 0,22 x Dt = 0,22 x 2,0836 ft = 0,4584 ft •
Jarak propeler dari dasar tangki, E = Da = 0,4584 ft •
Kecepatan putaran: 90 rpm →
60 90
= 1,5 rps Daya Pengaduk,
Sifat-sifat bahan campuran dalam tangki : Densitas, ρ = 74,57 lbft
3
Viscositas, μ = 6,72 x 10
-4
lbft.s Kirk Othmer, 1967
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ xNx
Da
2
=
4 2
10 72
, 6
4,57 7
x x1,5
0,4584
−
x = 34.976,4193
Dari gambar 9.14 Mc. Cabe, 1999 diperoleh nilai Np = 0,3
Universitas Sumatera Utara
Maka daya pengadukan, P
= 550
17 ,
32
3 5
x x
xNpxN Da
ρ
= 550
17 ,
32 57
, 74
5 ,
1 3
, 0,4584
3 5
x x
x x
= 0,000095 hp Daya motor, diasumsikan efisiensi motor 80
P
motor
= η P
= 80
, 0,000095
= 0,00012 hp Untuk desain dipilih motor dengan daya 0,25 hp
LD-2. Tangki Pelarutan Na
2
CO
3
Fungsi : tempat melarutkan Na
2
CO
3
Jumlah : 1 buah
Spesifikasi :
1. Tipe : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B •
Jumlah air yang diolah : 56.461,7265 kghari = 124.474,7057 lbhari Jumlah Na
2
CO
3
yang dibutuhkan, = 1,7356 kghari
Lama penampungan untuk persediaan = 30 hari Banyak Na
2
CO
3
yang dilarutkan,
= 1,7356 kghari x 30 hari = 52,068 kg
• Densitas = 1.360,94 kgm
3
= 84,96 lbft
3
pada suhu 27 C, tekanan 1 atm
Perry, 1997 •
Viskositas = 3,02 x 10
-4
lbft.detik Kirk Othmer, 1967
Universitas Sumatera Utara
3. Volume Tangki Tangki yang dipakai adalah silinder tegak dengan tutup atas dan bawah
berbentuk datar. Volume larutan V
2
, =
94 ,
360 .
1 3
, 52,068
x = 0,1275 m
3
Faktor keamanan diambil 10 , Vt
= 0,1275 m
3
x 1,1 = 0,1403 m
3
Dimana, Tinggi tangki : diameter tangki H : D = 3 : 2
Maka, Vt
=
4
π x D
2
x H
0,1403 =
4
π x D
2
x
D
2 3
0,1403 = 1,1775 D
3
D =
3
1775 ,
1 0,1403
= 0,4921 m = 1,6144 ft
H =
2 3
x 0,4921 m = 0,7382 m = 2,4219 ft 4. Tekanan
Tekanan Operasi, P
operasi
= 14,696 psi Tekanan desain,
P
desain
= 14,696 + 144
1 2,4219
96 ,
84 −
= 15,5349 psi
Universitas Sumatera Utara
Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B Maksimum allowed stress, f = 12.650 psi
Brownell,1959 Effisiensi sambungan, E = 85
Brownell,1959 Faktor korosi, C = 0,0125 intahun
Umur alat, n = 10 tahun 5. Tebal dinding tangki :
t = 6
, Cxn
P fxE
PxD +
− Brownell,1959
t = 15,5349
6 ,
85 ,
650 .
12 12
1,6144 15,5349
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,0280 in + 0,125 in = 0,1530 in
dipilih tebal dinding standar 0,2 inchi Pengaduk agitator,
Fungsi : untuk menghomogenkan campuran
Tipe : propeler berdaun tiga
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : •
Diameter pengaduk, Da = 0,22 x Dt = 0,22 x 1,6144 ft = 0,3552 ft •
Jarak propeler dari dasar tangki, E = Da = 0,3552 ft •
Kecepatan putaran: 90 rpm →
60 90
= 1,5 rps Daya Pengaduk,
Sifat-sifat bahan campuran dalam tangki : Densitas, ρ = 84,96 lbft
3
Viscositas, μ = 3,02 x 10
-4
lbft.s Kirk Othmer, 1967
Universitas Sumatera Utara
Bilangan Reynold, N
Re
= µ
ρ xNx
Da
2
=
4 2
10 02
, 3
4,96 8
x x1,5
0,3552
−
x = 53.240,8198
Dari gambar 9.14 Mc. Cabe, 1999 diperoleh nilai Np = 0,3 Maka daya pengadukan,
P =
550 17
, 32
3 5
x x
xNpxN Da
ρ
= 550
17 ,
32 96
, 84
5 ,
1 3
, 0,3552
3 5
x x
x x
= 0,000027 hp Daya motor, diasumsikan efisiensi motor 80
P
motor
= η P
= 80
, 0,000032
= 0,000034 hp Untuk desain dipilih motor dengan daya 0,25 hp
LD-3. Tangki Pelarutan Kaporit
Fungsi : tempat menyimpan kaporit
Jumlah : 1 buah
Spesifikasi :
1. Tipe : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B •
Jumlah air yang diolah : 33.004,08 kghari = 72.760,3175 lbhari Jumlah kaporit yang dibutuhkan,
= 0,220 kghari Lama penampungan untuk persediaan = 30 hari
Universitas Sumatera Utara
Banyak kaporit yang dilarutkan,
= 0,220 kghari x 30 hari = 6,6 kg
• Densitas = 1.560 kgm
3
= 97,39 lbft
3
pada suhu 27 C, tekanan 1 atm
Perry, 1997 Kaporit dilarutkan dengan konsentrasi 30 berat
3. Volume Tangki Tangki yang dipakai adalah silinder tegak dengan tutup atas dan bawah
berbentuk datar. Volume larutan V
2
, =
560 .
1 3
, 6
, 6
x = 0,0141 m
3
Faktor keamanan diambil 20 , Vt
= 0,0141 m
3
x 1,2 = 0,0169 m
3
Dimana, Tinggi tangki : diameter tangki H : D = 3 : 2
Maka, Vt
= 4
π x D
2
x H
0,0169 =
4
π x D
2
x
D
2 3
0,0169 = 1,1775 D
3
D =
3
1775 ,
1 0,0169
= 0,2431 m = 0,7977 ft
H =
2 3
x 0,2431 m = 0,3646 m = 1,1963 ft 4. Tekanan
Universitas Sumatera Utara
Tekanan Operasi, P
operasi
= 14,696 psi Tekanan desain,
P
desain
= 14,696 +
144 1
1963 ,
1 39
, 97
−
= 14,8288 psi Bahan konstruksi tangki carbon steel grade B
Maksimum allowed stress, f = 12.750 psi Brownell,1959
Effisiensi sambungan, E = 85 Brownell,1959
Faktor korosi, C = 0,0125 intahun Umur alat, n = 10 tahun
5. Tebal dinding tangki : t =
6 ,
Cxn P
fxE PxD
+ −
Brownell,1959
t = 8288
, 14
6 ,
85 ,
650 .
12 12
7977 ,
8288 ,
14 x
x x
x −
+ 0,0125x10 t = 0,0132 in + 0,125 in
= 0,1382 in dipilih tebal dinding standar 0,25 inchi
LD-4. Bak Penampungan
Fungsi : tempat menampung air dari sumur pompa
Jumlah : 1 buah
Spesifikasi :
1. Tipe : Bak beton
2. Bahan Konstruksi : Beton Massa air yang dibutuhkan untuk 1 hari,
Universitas Sumatera Utara
= 56.461,7265 kghari Volume,
= ρ m
=
3
53 ,
996 kghari
5 56.461,726
m kg
= 56,6583 m
3
hari Faktor keamanan, 20
= 1+0,2 x 56,6583 m
3
hari = 67,9899 m
3
hari
Direncanakan : Panjang bak = 3 x lebar bak
Tinggi bak = lebar bak
Sehingga, volume : = p x l x t = l
3
67,9899 = l
3
⇒ l = 4,0815 m Maka,
Panjang bak = 3 x 4,0815 m = 12,2445 m Lebar bak
= 4,0815 m Tinggi bak
= 4,0815 m
LD-5. Klarifier
Fungsi : sebagai tempat untuk memisahkan kontaminan-kontaminan
terlarut dan tersuspensi dari air dengan menambahkan alum yang menyebabkan flokulasi dan penambahan soda abu agar reaksi alum
dengan lumpur dapat terjadi dengan sempurna. Jumlah
: 1 buah Spesifikasi
: 1. Tipe
: continous thickener
Universitas Sumatera Utara
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B Jumlah air yang diklarifikasi = 56.461,7265 kghari
Reaksi : Al
2
SO
4 3
+ 6H
2
O →2AlOH
3
+ 3H
2
SO
4
Jumlah Al
2
SO
4 3
yang tersedia = 3,2748 kghari BM Al
2
SO
4 3
= 342 kgkmol Jumlah Al
2
SO
4 3
adalah,
342 3,2748
= 0,0096 kmolhari Jumlah AlOH
3
yang terbentuk, 2 x 0,0096 kmolhari = 0,0192 kmolhari
BM AlOH
3
= 78 kgkmol Jumlah AlOH
3
adalah,
78 0192
, = 0,0003 kghari
Sifat-sifat bahan Perry, 1997: •
Densitas AlOH
3
= 2.420 kgm
3
pada suhu 30 C, tekanan 1 atm
• Denssitas Na
2
CO
3
= 2.710 kgm
3
Jumlah Na
2
CO
3
diperkirakan sama dengan jumlah AlOH
3
yang terbentuk. •
Massa Na
2
CO
3
= 0,0003 kghari •
Massa AlOH
3
= 0,0003 kghari Total massa
= 0,0006 kghari •
Volume Na
2
CO
3
=
420 .
2 0003
,
= 12,3 x 10
-8
m
3
• Volume AlOH
3
=
710 .
2 0003
,
= 11 x 10
-8
m
3
Volume total = 2,33 x 10
-7
m
3
Universitas Sumatera Utara
• Denssitas partikel
=
7
10 33
, 2
0006 ,
−
x = 2.575,1073 kgm
3
= 2,5751 grliter 3. Terminal Setting Velocity dari Hk. Stokes
Ut =
µ ρ
ρ 18
2
g x
D
s
− Ulrich, 1984
Dimana, D
= diameter partikel = 20 mikron = 0,002 cm Perry, 1997 ρ
= densitas air = 0,999 grliter ρ
s
= densitas partikel = 2,5751 grliter μ
= viscositas air = 0,007 grcm.s Kern, 1950 g
= percepatan gravitasi = 980 grcm
2
Sehingga setting velocity, Ut
= 007
, 18
980 999
, 5751
, 2
002 ,
2
x x
− = 0,0490 msek
4. Diameter Klarifier
D =
12 2
25 ,
CxKxm
Brown, 1978 Dimana,
C = kapasitas klarifier = 56.461,7265kghari 124.474,7057
lbhari K
= konstanta pengendapan = 995 m
= putaran motor direncanakan 1,5 rpm D
= diameter klarifier, ft Maka diameter klarifier,
Universitas Sumatera Utara
D =
12 2
5 ,
1 995
57 124.474,70
25 ,
x x
= 8,1811 ft Tinggi klarifier = 1,5 x D
H = 1,5 x 8,1811 ft = 12,2717 ft
Tinggi konis, h
= 0,33 x 12,2717 ft = 4,0496 ft 5. Waktu Pengendapan
t =
3600 0,0490
48 ,
30 2717
, 12
3600 48
, 30
x x
x U
Hx
t
= = 2,1204 jam
6. Daya Klarifier Wk
= xt
xm D
xHx D
415 27
2 2
4
+ =
1204 ,
2 415
5 ,
1 1811
, 8
27 2717
, 12
8,1811
2 2
4
x x
x x
+
= 3,0819 hp
7. Tebal dinding klarifier Tekanan cairan dalam klarifier,
P = P operasi + ρgh
= 14,696 psi + 0,995 grcm
3
x 980 cms
2
x 374,046 cm = 14,696 psi + 3.647,323 dynecm
2
= 14,7486 psi Maka,
t = 6
, Cxn
P fxE
PxD +
− Brownell,1959
t = 7486
, 14
6 ,
85 ,
650 .
12 12
1811 ,
8 7486
, 14
x x
x x
− + 0,0125x10
Universitas Sumatera Utara
t = 0,1348 in + 0,125 in = 0,2598 in
dipilih tebal dinding standar 0,3 inchi
LD-6. Sand Filter
Fungsi : menyaring kotoran-kotoran air dari klarifier
Jumlah : 1 buah
Spesifikasi :
1. Tipe : silinder tegak dengan tutup segmen bola
2. Bahan Konstruksi : carbon steel grade B Direncanakan volume bahan penyaring 0,3 dari volume tangki.
Media penyaring adalah : o
Lapisan I pasir halus o
Lapisan II antrasit o
Lapisan batu grafel Laju alir massa = 56.461,7265 kghari = 124.474,7057 lbhari
Sand filter yang dirancang untuk penampungan 1 hari operasi 3. Volume tangki
Volume air, =
2 ,
62 57
124.474,70 = 2.001,2011 ft
3
Faktor keamanan 10, Volume tangki,
= 1,1 x 2.001,2011 ft
3
= 2.201,3212 ft
3
Sand filter dirancang sebanyak 2 unit dengan kapasitas 1100,6606 ft
3
Universitas Sumatera Utara
Direncanakan tinggi tangki, H = 2 x D Volume
= ¼ π x D
2
x H = ½ π x D
3
1100,6606 = ½ π x D
3
D =
3
14 ,
3 1100,6606
2x
= 8,8835 ft = 2,7077 m H
= 2 x 2,7077 m = 5,4155 m = 17,7670 ft Tinggi total tangki,
= 3,623 ft + 17,7670 ft = 21,3900 ft 4. Tekanan
P = P operasi + ρgh
= 14,696 psi + 0,995 grcm
3
x 980 cms
2
x 541,55 cm = 14,696 psi + 7,6155 psi
= 22,3115 psi
5. Tebal Dinding t =
6 ,
Cxn P
fxE PxD
+ −
Brownell,1959
t = 22,3115
6 ,
85 ,
650 .
12 12
8,8835 22,3115
x x
x x
− + 0,0125x10
t = 0,2215 in + 0,125 in = 0,3465 in
dipilih tebal dinding standar 0,35 inchi
Universitas Sumatera Utara
LD-7. Menara Air
Fungsi : menampung air untuk didistribusikan sebagai air domestik dan air
umpan ketel Jumlah
: 1 buah Spesifikasi
: 1. Tipe
: silinder tegak dengan tutup segmen bola 2. Bahan Konstruksi : fiber glass
Laju alir massa = 56.461,7265 kghari = 124.474,7057 lbhari Direncanakan untuk menampung air selama 1 hari.
Banyak air yang ditampung, =
9 ,
995 5
56.461,726 = 56,6942 m
3
Faktor keamanan 10 Maka volume menara,
= 1,1 x 56,6942 m
3
= 62,3636 m
3
Didesain 4 tangki menara air dengan volume 15,5909 m
3
Diambil tinggi tangki, H =
2 3
x D Volume
= ¼ π x D
2
x H = 1,1775 x D
3
15,5909 = 1,1775 x D
3
D =
3
1775 ,
1 15,5909
= 2,3658 m = 7,7616 ft
H =
2 3
x 2,3658 m = 3,5487 m = 11,6426 ft
Universitas Sumatera Utara
LD-8. Cooling Tower
Fungsi : mendinginkan air pendingin bekas
Jumlah : 1 unit
Jenis : mechanical induced draft
Laju alir massa air pendingin bekas = 165.396,2946kghari = 196.733,4267 lbhari Suhu air pendingin masuk = 50
C = 147,6 0F Suhu air pendingin keluar = 25
C = 102,6 F
Wet bulb temperatur udara = 80 F
Dari fig. 12-14. Perry, 1997 diperoleh konsentrasi air 0,75 gpmft
2
Laju alir air pendingin, =
9 ,
995 46
165.396,29 = 89,6847 m
3
hari = 0,0623 m
3
menit = 0,0623 m
3
menit x 264,17 gallonm
3
= 16,4528 gpm Factor keamanan 20
Laju air pendingin, = 1,2 x 16,4528 gpm = 19,7434 gpm
Luas menara yang dibutuhkan, =
75 ,
7434 ,
19 = 26,3245 ft
2
Diambil performance menara pendingin 90, dari fig. 12-15. Perry, 1997 diperoleh tenaga kipas 0,03 hpft
2
Daya yang diperlukan untuk menggerakkan kipas, = 0,03 hpft
2
x 26,3245 ft
2
= 0,7897 hp Dimensi menara,
Universitas Sumatera Utara
Panjang = 2 x lebar,
Lebar = tinggi
Maka, V
= p x l x t = 2 x l
3
89,6847 = 2 x l
3
l =
3
2 89,6847
= 3,5527 m Sehingga,
Panjang = 7,1055 m
Tinggi = 3,5527 m
LD-9. Pompa P-01
Fungsi : Mengalirkan air ke bak penampungan
Type : Pompa sentrifugal
Laju alir massa, F
= 56.461,7265 kgjam x 2,2046 lbkg x 2,7778 x 10
-4
jams = 34,5768 lbs
Densitas, ρ
= 62,2 lbft
3
Perry, 1997 Viskositas,
µ = 8,9 cp x 6,7197 x 10
-4
lbft.s = 0,0059 lbft.s Kern, 1965
Kecepatan aliran, Q
= ρ F
=
3
2 ,
62 34,5768
ft lb
s lb
Universitas Sumatera Utara
= 0,5559 ft
3
s Perencanaan pompa :
Diameter pipa ekonomis De dihitung dengan persamaan : De
= 3,9 Q
0,45
ρ
0,13
Foust,1979 = 3,9 0,5559
0,45
62,2
0,13
= 5,1229 in Dipilih material pipa commercial steel 6 in schedule 40, dengan :
• Diameter dalam ID
= 6,065 in = 0,5054 ft •
Diameter luar OD = 6,625 in = 0,5521 ft
• Luas Penampang pipa A
= 28,9 in
2
= 0,2007 ft
2
Kecepatan rata-rata fluida dalam pipa, V
=
A Q
= 2007
, 5559
,
= 2,7698 fts Sehingga,
Bilangan Reynold, N
Re
= µ ρVD
= 0059
, 5054
, 2,7698
2 ,
62 x
x
= 14.757,8136 Material pipa merupakan bahan commercial steel maka diperoleh harga-harga
sebagai berikut : ε = 4,6 x 10
-5
m = 1,5092 x 10
-4
ft εD = 1,5092 x 10
-4
ft0,5054 ft = 0,0002 dari grafik 5-9. Mc.Cabe, 1999 diperoleh f = 0,017
Universitas Sumatera Utara
Panjang eqivalen total perpipaan ΣL •
Pipa lurus L
1
= 25,888 ft •
1 buah gate valve fully open LD = 13, L
2
= 1 x 13 x 0,5054 ft = 6,5702 ft
• 3 buah elbow 90
LD = 30, L
3
L
3
= 3 x 30 x 0,5054 ft = 30,324 ft
• 1 buah sharp edge entrance K = 0,5
LD = 25, L
4
= 1 x 25 x 0,5054 ft = 12,635 ft
• 1 buah sharp edge exit K = 1; LD = 47
L
5
= 1 x 47 x 0,5054 ft = 23,754 ft
Total panjang ekuivalen ΣL = L
1
+ L
2
+ L
3
+ L
4
+ L
5
= 25,888 + 6,5702 + 30,324 + 12,635 + 23,754 ft = 99,1712 ft
Friksi Σf, Σf
= xgcxD
L x
fxV 2
2
Σ =
5054 ,
17 ,
32 2
1712 ,
99 7698
, 2
017 ,
2
x x
x x
= 0,3978 ft.lb
f
lb
m
Kerja Pompa W, Persamaan Bernouli
f W
xgc V
V Z
Z P
P Σ
= +
− +
− +
− 2
2 1
2 1
2 1
P
1
= P
2
, V
1
= V
2
= 0, Z
1
= 0 dan Z
2
= 25,888 -25,888 + W = 0,3978
W
f
= 0,3978 + 25,888 = 26,2858 lb.ftjam Daya,
Universitas Sumatera Utara
W
s
=
550
ρ
WfxQx
=
550 2
, 62
502 ,
26,2858 x
x
= 1,4923 hp Jika efisiensi pompa, η = 80 dan efisiensi motor, η
m
= 75 P =
m
x Ws
η η
= 75
, 8
, 1,4923
x = 2,4872 hp
Jadi digunakan pompa dengan daya 2,5 hp.
Universitas Sumatera Utara
LAMPIRAN E PERHITUNGAN ASPEK EKONOMI
Dalam pra rancangan pabrik Nodle Soap digunakan asumsi sebagai berikut: Pabrik beroperasi selama 330 hari dalam setahun.
Kapasitas maksimum adalah 5000 tontahun. Perhitungan didasarkan pada harga peralatan tiba di pabrik atau purchased-
equipment delivered Peters dkk,2004. Harga alat disesuaikan dengan basis 4 Maret 2011. dimana nilai tukar dollar terhadap
rupiah adalah US 1 = Rp 8.900,- Bank Mandiri, 4 Maret 2011.
LE-1. Modal Investasi Tetap 1. Modal Investasi Tetap Langsung MITL
1.1. Biaya Tanah Lokasi Pabrik