Maka,
5 3
Da N
Np P
× ×
× =
ρ
Geankoplis, 1997 = 2,5 x 1033,2377x 1
3
x 0,8844
5
= 1393,7319 Js = 1,869 hp
Daya motor Pm = P 0,8 = 1,869 0,8
= 2,3363 hp
6. Tangki Penyimpanan Klorin Dioksida TT-102
Fungsi : untuk menyimpan klorin dioksida
Bentuk : Silinder vertikal dengan alas datar dan tutup ellipsoidal
Jenis Sambungan : Double welded butt joints Bahan konstruksi : High Alloy Steel SA-240 Grade 316
Kondisi Penyimpanan: T
= 30
o
C P
= 1 atm Kebutuhan ClO
2
= 622,8186 kgjam Faktor Kelonggaran
= 20 Densitas
= 1614 kgm
3
Kebutuhan perancangan = 15 hari
Jumlah = 1 unit
Perhitungan: Ukuran Tangki
V
larutan
= 5,7883 m
3
Faktor kelonggaran = 20
Volume tangki Vt = 1+0,2
× V
1
= 1,2 × 5,7883 m
3
= 6,9459 m
3
Universitas Sumatera Utara
Ingin dirancang tangki penyimpanan bentuk siinder dengan dasar datar dan tutup ellipsoidal :
Digunakan: Ellipsoidal head dengan Hh : D = 1 : 4
Walas, 1990 Hh
= ¼ D Volume head Vh
= π6 x D
2
x Hh =
π6 x D
2
¼ D = 0,1309 D
3
Shell silinder dengan Hs : D = 3 : 1 Walas, 1990
Hs = 3 D
Volume silinder Vs =
π4 x D
2
x Hs =
π4 x D
2
3D = 2,355 D
3
Diameter dan Tinggi Tangki Volume tangki
= Vs + Vh 6,3451 m
3
= 2,355 D
3
+ 0,1309 D
3
6,3451 m
3
= 2,4859 D
3
D =
= 1,4085 m R
= 0,7042 m
Tinggi head : Hh
= ¼ D = ¼ x 1,4085 m
= 0,3521 m
Tinggi shell : Hs
= 3 D = 3 x 1,4085 m
= 4,0999 m
Universitas Sumatera Utara
Tinggi tangki = Hs + Hh
= 4,0999 m + 0,3521 m = 4,5775 m
Tinggi larutan dalam tangki h = =
x 4,0999 m = 3,5212 m
Tekanan design P
hidrostatik
= ρ x g x h = 1028 kgm
3
x 9,8 ms
2
x 3,5212 m = 55695,3 Pa
= 55,6953 kPa P
operasi
= 1 atm = 101,325 kPa
P
total
= P
hidrostatik
+ P
operasi
= 55,6953 kPa + 101,325 kPa = 157,0203 kPa
Faktor kelonggaran = 20
P
desain
= 1+0,2 x P
total
= 1,2 + 157,0203 kPa = 1188,4244 kPa
Tebal dinding tangki bagian silinder Direncanakan menggunakan bahan konstruksi High Alloy Steel A.S.M.E
Spesification No. SA-240 Grade 316 Walas, 1990, diperoleh data : Joint efficiency E
: 0,9 Allowable stress S
: 18700 psi = 128932 kPa Ketebalan dinding
Ketebalan ellipsoidal head: th
1
= =
= 0,0011 m
Universitas Sumatera Utara
Ketebalan shell silinder: t
shell
= =
= 0,0295 m Ketebalan flat head:
th
2
= =
= 0,0295 m
7. Reaktor Klorin Dioksida R-101
Fungsi : Tempat berlangsungnya bleaching klorin dioksida
Jenis : Reaktor tangki berpengaduk
Bentuk : silinder vertikal dengan alas dan tutup ellipsoidal
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbine turbin datar enam daun Jumlah turbin
: 2 buah Jumlah baffle
: 4 buah Bahan konstruksi : High Alloy Steel SA-240 Grade 316
Jumlah : 1 unit
Universitas Sumatera Utara
Reaksi yang terjadi:
R
OH OCH
3
+ 2ClO
2
H
2
O +
R
COOH COOCH
3
+ HClO
2
+ HClO
Reaksi pembentukan klorat Sixta, 2006: 2ClO
2
+ H
2
O HClO
2
+ HClO
3
Reaksi oksidasi klorit: HOCl + 2HClO
2
2ClO
2
+ H
2
O +HCl Kondisi Operasi:
Temperatur = 80
o
C = 353,15 K Tekanan operasi
= 1 atm Laju alir massa F
AO
= 113924,8369 kgjam Waktu tinggal
τ reaktor = 60 menit = 1 jam Hack Chul et al, 2010
Densitas campuran umpan = 1032,3618 kgm
3
Viskositas campuran = 0,78 cp
Laju alir volumetrik Q = 113924,8369 kgjam 1032,3618 kgm
3
= 110,3536 m
3
jam
Perhitungan:
Ukuran Reaktor
Volume tangki
Volume cairan =
=
Universitas Sumatera Utara
Faktor kelonggaran = 20
Volume tangki = V
1
× 1,2 =
× 1,2 = 132,4243 m
3
Perbandingan tinggi tangki dengan diameter tangki Hs : D = 8 : 1 Volume silinder Vs =
π4 × D
2
Hs = 2. π × D
3
Tutup dan alas tangki berbentuk ellipsoidal dengan rasio axis major terhadap minor 2 : 1, sehingga
: tinggi head Hh = 14
×D Walas, 1990 volume 2 tutup Vh ellipsoidal =
π4 × D
2
Hh × 2
= π4 × D
2
14 × D × 2
= π4 × D
3
Vt = Vs + Vh Vt = 2
π × D
3
+ π4 × D
3
Walas, 1990 Vt = 9
π4 × D
3
Diameter tangki =
= = 2,7254 m
Jari-jari R = 1,3627 m
Tinggi silinder Hs = 8.D
= 8 2,7254 = 21,8030 m
Tinggi tutup ellipsoidal Hh = 14
× D = 14
× 2,7254 m = 0,4542 m
Tinggi Tangki HT = Hs + Hh x 2
= 21,8030 + 0,4542 x 2 = 22,7115 m
Universitas Sumatera Utara
Tekanan design Tinggi bahan dalam tangki Hc = V
1
Vt x Hs =
21,8030 m = 18,1692 m
P
hidrostatik
= ρ x g x Hc = 1032 kgm
3
x 9,8 ms
2
x 18,1692 m = 183820,1903 Pa
= 183,8202 kPa P
operasi
= 1 atm = 101,325 kPa
P
maks
= P
hidrostatik
+ P
operasi
= 183,8202 kPa + 101,325 kPa = 285,1452 kPa
Faktor kelonggaran = 20 P
desain
= 1,2 P
maks.
= 1,2 285,1452 = 342,1742 kPa
Direncanakan bahan konstruksi High Alloy Steel SA-240 Grade 316 -
Allowable working stress S = 18.700 psia
Walas, 1990 = 128.932,012 kPa
- Joint efficiency E
= 0,85 Walas, 1990
- Corossion allowance C
= 0,35 in Peters, et.al., 2004 = 0,00089 m
Tebal shell tangki:
Tebal shell standar yang digunakan= =
5 8
in Walas, 1990
Universitas Sumatera Utara
Tebal tutup dan alas tangki Tutup atas tangki terbuat dari bahan yang sama dengan shell.
Tebal tutup dan alas =
5 8
in Walas, 1990
Tebal dinding head Direncanakan menggunakan bahan konstruksi High Alloy Steel SA-240 Grade
316 diperoleh data :
- Corrosion allowance C
: 0,00089 mtahun Peters et.al., 2004, -
Allowable working stress S : 18700 psi
: 128932,012 kPa Walas, 1990 -
Efisiensi sambungan E : 0,9
- Umur alat n direncanakan
: 10 tahun -
Tebal head t
h1
=
-
Peters et.al., 2004 dimana :
d = tebal dinding tangki bagian silinder m
P = tekanan desain kPa
D = diameter dalam tangki m
S = Allowable working stress
CA = Corrosion allowance
n = umur alat yang direncanakan
E = efisiensi sambungan
Dipilih tebal tutup dan alas = 12 in Walas, 1990
Menghitung Jaket Pemanas Jumlah steam 150
o
C = 1129,3202 kgjam
Diameter dalam jaket D
1
= diameter dalam + 2 x tebal shell = 2,7254 + 2 x 0,0121
= 2,7495 m Tinggi jaket = tinggi reaktor = 22,7115 m
Asumsi jarak jaket = 5 in = 0,127 m Diameter luar jaket D
2
= D
1
+ 2 x jarak jaket = 2,7495 m + 2 x 0,127 m = 3,0035 m
Universitas Sumatera Utara
Luas laluan steam, A
A = 1,1471 m
2
Kecepatan superficial steam, v
Tebal dinding jaket tj Bahan Carbon Steel Plate SA-285 grade C
P
desain
= 101,325 + = 256,9784 kPa
-
= 0,0133 m Tebal jaket standar yang digunakan = 0,5249 in= 58 in Walas, 1990
dengan 12 in D 120 in. D
2
rancangan = 118,2491 in memenuhi batas D. Pengaduk impeller
Jenis : flat 6 blade turbine turbin datar enam daun
Jumlah turbin : 2 buah
Kecepatan putaran N = 60 rpm = 1 rps Efisiensi motor = 80 Peters et.al., 2004
Pengaduk didesain dengan standar sebagai berikut : Da : Dt
= 1 : 3 Geankoplis, 1997 L : Da
= 1 : 4 Geankoplis, 1997 W : Da
= 1 : 5 Walas, 1990 C2 : Ht
= 1 : 6 Walas, 1990 C1 : Ht
= 1 : 3 Walas, 1990 4 Baffle : J : Dt
= 1 : 12 Walas, 1990
Jarak pengaduk 1 dan 2 = ½ Ht Walas, 1990
dimana :
Da = diameter pengaduk
Universitas Sumatera Utara
Dt = diameter tangki
L = panjang blade pada turbin
W = lebar daun pengaduk
J = lebar baffle
C1 = jarak pengaduk dari atas tangki
C2 = jarak pengaduk dari dasar tangki
Jadi: Diameter pengaduk Da
= 13 × Dt = 13 × 2,7254 m = 0,9084 m
Panjang blade pada turbin L = 14 x Da = 14 x 0,9084 m = 0,2271 m Lebar daun pengaduk W
= 15 × Da = 15 × 0,9084 m = 0,1817 m
Tinggi pengaduk dari dasar C2 = 16 × Ht = 16 × 22,7115 m = 3,7852 m
Tinggi pengaduk dari atas C1 = 13 x Ht = 13 × 22,7115 m = 7,5705 m
Lebar baffle J = 112 Dt = 112
× 2,7254 m = 00,2271 m Jarak antar pengaduk C’
= ½ Ht = 12 x 22,7115 m = 11,3557 m
Daya untuk pengaduk Bilangan Reynold NRe =
µ ρ
N Da
2
= = 1092315,249
N
Re
10.000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
= 5,3968 hp Efisiensi motor penggerak = 80
Maka dipilih daya motor dengan tenaga 7 hp
8. Washer Vacuum Filter I WVP-101
