dimana : v
1
= v
2
P
1
= P
2
∆Z = 20 ft maka:
W ft.lbflbm
0,6248 ft
20 bmlbf.s
32,174ft.l 32,174fts
s 2
2
= +
+ +
+ Ws = –20,6248 ft.lbflbm
Efisiensi pompa, η= 80
Ws = -
η × Wp - 20,6248 = - 0,8 × Wp
Wp = 25,7809 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m × Wp =
ft.lbflbm 25,7809
lbms 1,6955
×
× s
550ft.lbf hp
1 = 0,0795 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 18 hp.
D.20 Tangki Pelarutan NaOH TP-04 Fungsi
: Membuat larutan natrium hidroksida NaOH Bentuk
: Silinder tegak dengan alas dan tutup datar Bahan konstruksi
: Carbon Steel
SA-285 Grade C Jumlah
: 1 unit Kondisi pelarutan: Temperatur = 30°C
Tekanan = 1 atm NaOH
yang digunakan mempunyai konsentrasi 4 berat
Laju massa NaOH = 1,6670 kgjam
Densitas NaOH = 1518 kgm
3
= 94,7691 lb
m
ft
3
Kebutuhan perancangan = 30 hari Faktor keamanan
= 20 Desain Tangki
a. Diameter tangki
Universitas Sumatera Utara
Volume larutan,
3 l
kgm 518
1 0,04
hari 30
x jamhari
24 x
kgjam 2,0779
V ×
=
= 19,7670 m
3
Volume tangki, V
t
= 1,2 × 19,7670 m
3
= 23,7204 m
3
Dari hasil perhitungan yang analog dengan Lampiran D bagian 5, diperoleh:
Diameter shell, D
i
= 2,9311 m Tinggi cairan,
H
L
= 2,9311 m Tinggi shell,
H
s
= 3,5173 m
b. Tebal Dinding Tangki Tinggi larutan NaOH dalam tangki =
m 5173
, 3
m 23,7204
m 19,7670
3 3
×
= 2,9311 m
Tekanan hidrostatik: P
hid
=
ρ
× g × h = 1518 kgm
3
× 9,8 mdet
2
× 2,9311 m= 43,6035 kPa P total = 43,6035 kPa + 101,325 kPa = 144,9285 kPa = 21,0201psia
Faktor kelonggaran = 5
Maka, P
design
= 1,05 × 21,0201 psia = 22,0711 psia Allowable stress = 13700 psia
Peters et.al., 2004 Joint efficiency = 0,8 Peters et.a l., 2004
Faktor korosi = 0,0125 intahun
Peters et.al., 2004 Umur tangki
= 10 tahun Tebal shell tangki :
in 0,2510
intahun 0,0125
tahun x 10
psia 22,0711
1,2 0,8
psia 13700
2 in
9,6162 psia
22,0711 n.c
1,2P 2SE
PD t
= +
× −
× ×
× =
+ −
=
Tebal shell standar yang digunakan = 12 in Brownell Young, 1959
c. Daya Pengaduk
Jenis pengaduk : flat 6 blade turbin impeller
Jumlah baffle : 4 buah
Universitas Sumatera Utara
Untuk turbin standar Geankoplis, 2003, diperoleh: DaDt = 13
; Da =
1 3
× 2,9311 m = 0,9770 m = 3,2054 ft EDa = 1
; E = 1,0515 m LDa = 14
; L =
1 4
× 0,9770 m = 0,2443 m WDa = 15
; W =
1 5
× 0,9770 m = 0,1954 m JDt = 112
; J =
1 12
× 2,9311 m = 0,2443 m Kecepatan pengadukan, N = 1 putarandet
Viskositas NaOH 4
= 0,0004302 lb
m
ft ⋅detik
Othmer, 1967
Bilangan Reynold :
μ D
N ρ
N
2 a
Re
=
Geankoplis, 2003
0,0004302 3,2054
1 94,7691
N
2 Re
= = 2263323,5709
Untuk N
Re
10000, maka perhitungan dengan pengadukan menggunakan rumus:
c 5
a 3
T
g ρ
.D .n
K P
=
McCabe,et all., 1999 K
T
= 6,3 McCabe et all, 1999
hp 11,4166
ft.lbfdet 550
1hp .det
lbm.ftlbf 32,174
lbmft 94,7691
ft .3,2054
putdet 6,3.1
P
2 3
5 3
= ×
=
Efisiensi motor penggerak = 80 Daya motor penggerak =
0,8 11,4166
= 14,2707 hp Maka daya motor yang dipilih 15 hp.
D.21 Pompa NaOH PU-11
Fungsi : memompa larutan NaOH dari tangki pelarutan
NaOH ke penukar anion
anion exchanger Jenis
: pompa injeksi
Bahan konstruksi : commercial steel
Universitas Sumatera Utara
Jumlah : 1 unit
Kondisi operasi: -
Temperatur = 30
°C -
Densitas NaOH ρ = 1518 kgm
3
= 94,7691 lb
m
ft
3
Perry Green, 1999 -
Viskositas NaOH µ = 0,0004302 lb
m
ft ⋅detik
Othmer, 1967 -
Laju alir massa F = 1,6670 kgjam = 0,0010 lb
m
detik Laju alir volume,
s ft
10 x
1,0773 ft
lb 7691
, 94
detik lb
0,0010 ρ
F Q
3 5
3 m
m −
= =
= Desain pompa :
Asumsi aliran laminar Di
,opt
= 0,133 Q
0,4
ρ
0,1
Geankoplis, 2003 = 0,133 ×
5
10 .
1,0773
−
ft
3
s
0,4
× 94,7691 lb
m
ft
3 0,1
= 0,0270 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis, 2003, dipilih pipa dengan spesifikasi:
Ukuran nominal : 18 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam ID : 0,269 in = 0,0224 ft = 0,0068 m
Diameter Luar OD : 0,405 in = 0,0337 ft
Inside sectional area : 0,0004 ft
2
Kecepatan linier: v =
A Q
=
2 3
5
ft 0,0004
s ft
10 .
1,0773
−
= 0,0269 fts
Bilangan Reynold : N
Re
= μ
D v
ρ ×
×
= lbmft.s
0,0004302 ft
0,0224 s
ft 0,0269
ft lbm
7691 ,
94
3
= 133,0255 Untuk aliran laminar, f = 16N
Re
Geankoplis, 2003, maka f = 16133,0255 = 0,1203 Friction loss:
1 Sharp edge entrance: h
c
= 0,55 α
2 1
2 1
2
v A
A
− =
174 ,
32 1
2 0,0269
1 55
,
2
−
Universitas Sumatera Utara
= 0,000006 ft.lbflbm 3 elbow 90°:
h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 30,75 174
, 32
2 0,0269
2
= 0,000025 ft.lbflbm
1 check valve: h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12 174
, 32
2 0,0269
2
= 0,000023 ft.lbflbm
Pipa lurus 30 ft: F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
∆ = 40,0781
174 ,
32 .
2 .
0224 ,
0,0269 .
30
2
= 0,007257 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit:
h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 1
2 2
2 1
α
−
= 174
, 32
1 2
0,0269 1
2 2
− = 0,000011 ft.lbflbm
Total friction loss: ∑ F = 0,007322 ft.lbflbm
Dari persamaan Bernoulli:
W F
ρ P
P z
z g
v v
2 α
1
s 1
2 1
2 2
1 2
2
= +
∑ +
− +
− +
−
Geankoplis, 2003 dimana : v
1
= v
2
P
1
= 23,6037 psia; P
2
= 15,5714 psia ∆Z = 20 ft
maka: W
.lbflbm 0,007322ft
lbmft 85,092
144 x
8,0323 -
ft 20
bmlbf.s 32,174ft.l
32,174fts
s 3
2 2
= +
+ +
+ Ws = –12,0375 ft.lbflbm
Efisiensi pompa, η= 80
Ws = -
η × Wp - 12,0375 = - 0,8 × Wp
Wp = 15,0469 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m × Wp =
ft.lbflbm 15,0469
lbms 0,0010
×
× s
550ft.lbf hp
1 = 2,7929 x 10
-5
hp Maka dipilih pompa dengan daya motor 120 hp.
Universitas Sumatera Utara
D.22 Penukar AnionAnion Exchanger AE Fungsi
: Mengikat anion yang terdapat dalam air umpan ketel
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup elipsoidal
Bahan konstruksi : Carbon steel
SA-285 Grade C Jumlah
: 1 unit Kondisi operasi
: Temperatur = 30
o
C Tekanan = 1 atm
Laju massa air = 2768,6052 kgjam
Densitas air = 995,647 kgm
3
Densitas resin = 28 kgft
3
= 0,7929 kgm
3
Nalco, 1988
Kebutuhan perancangan = 1 jam
Faktor keamanan = 20
Ukuran Cation Exchanger
Dari Tabel 12.4, The Nalco Water Handbook, diperoleh: -
Diameter penukar anion = 4 ft = 1,2192 m = 48 in
- Luas penampang penukar anion
= 12,6 ft
2
Tinggi resin dalam anion exchanger
= 2,5 ft = 0,762 m Tinggi silinder = 1 + 0,2
× 2,5 ft = 3 ft = 0,9144 m
Diameter tutup = diameter tangki = 1,2192 m Rasio axis
= 2 : 1 Tinggi tutup =
m 0,3048
2 1,2192
2 1
=
Brownell Young, 1959
Sehingga, tinggi anion exchanger
= 2 × 0,3048 m + 0,9144 m = 1,5240 m Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik: P
hid
=
ρ
× g × h = 995,647 kgm
3
× 9,8 mdet
2
× 0,7620 m = 7,4352 kPa
Tekanan resin : P
res
= 0,7929 kgm
3
× 9,8 mdet
2
× 0,7620 m
Universitas Sumatera Utara
= 0,0059 kPa Tekanan operasi = 1 atm = 101,325 kPa
P
T
= 7,4352 kPa + 101,325 kPa + 0,0059 kPa = 108,7661 kPa = 15,7752 psia Faktor kelonggaran = 5
Maka, P
desain
= 1,05 x 108,7661 kPa = 114,2044 kPa = 16,5639 psia Allowable stress
= 13700 psia Peters et.al., 2004
Joint efficiency = 0,8 Peters et.al., 2004
Faktor korosi = 0,0125 intahun
Peters et.al., 2004 Umur tangki
= 10 tahun
Tebal shell tangki:
in 0,1643
intahun 0,0125
tahun x 10
psia 16,5639
1,2 0,85
psia 13700
2 in
48 psia
16,5639 n.c
1,2P 2SE
PD t
= +
× −
× ×
× =
+ −
=
Tebal shell standar yang digunakan = 14 in Brownell Young, 1959
Tutup terbuat dari bahan yang sama dengan dinding tangki dan ditetapkan tebal tutup 14 in.
D.23 Pompa Anion Exchanger PU-12
Fungsi : memompa air dari
anion exchanger ke
deaerator Jenis
: pompa sentrifugal
Jumlah : 1
Bahan konstruksi : commercial steel
Kondisi operasi: -
Temperatur = 30
C -
Densitas air ρ
= 995,68 kgm
3
= 62,1419 lb
m
ft
3
Universitas Sumatera Utara
- Viskositas air
µ = 0,8007 cP = 0,000538 lb
m
ft ⋅jam
Laju alir massa F = 2768,6052 kgjam = 1,6955 lb
m
detik Debit airlaju alir volumetrik,
3 m
m
ft lb
62,1419 s
lb 1,6955
ρ F
Q =
= = 0,0273 ft
3
s Desain pompa
Di
,opt
= 0,363 Q
0,45
ρ
0,13
Geankoplis, 2003 = 0,363 × 0,0273 ft
3
s
0,45
× 62,1419 lb
m
ft
3 0,13
= 1,3943 in Dari Tabel A.5-1 Geankoplis, 2003, dipilih pipa dengan spesifikasi:
Ukuran nominal : 1,5 in
Schedule number : 40
Diameter Dalam ID : 1,9000 in = 0,1583 ft = 0,0483 m
Diameter Luar OD : 1,6100 in = 0,1342 ft
Inside sectional area : 0,0141 ft
2
Kecepatan linier: v =
A Q
=
2 3
ft 0,0141
s ft
0,0273 = 1,9291 fts
Bilangan Reynold : N
Re
= μ
D v
ρ ×
×
= lbmft.s
0,000538 ft
0,1583 s
ft 1,9291
ft lbm
1419 ,
62
3
= 35284,0880 Untuk pipa commercial steel diperoleh harga
ε = 4,6 x 10
-5
Geankoplis, 2003 Pada N
Re
= 35284,0880 dan εD = 0,000046 m 0,0483 m = 0,0009
maka harga f = 0,01 Geankoplis, 2003
Friction loss: 1 Sharp edge entrance: h
c
= 0,55 α
2 1
2 1
2
v A
A
− =
174 ,
32 1
2 1,9291
1 5
5 ,
2
− = 0,0289 ft.lbflbm
3 elbow 90°: h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 30,75 174
, 32
2 1,9291
2
= 0,1301 ft.lbflbm
Universitas Sumatera Utara
1 check valve: h
f
= n.Kf.
c
g v
. 2
2
= 12 174
, 32
2 1,9291
2
= 0,1157 ft.lbflbm
Pipa lurus 20 ft: F
f
= 4f
c
g D
v L
. 2
. .
2
∆ = 40,0052
174 ,
32 .
2 .
2556 ,
1,9291 .
20
2
= 0,2922 ft.lbflbm 1 Sharp edge exit:
h
ex
=
c
g v
A A
. .
2 1
2 2
2 1
α
−
= 174
, 32
1 2
1,9291 1
2 2
− = 0,0578 ft.lbflbm
Total friction loss: ∑ F = 0,6248 ft.lbflbm
Dari persamaan Bernoulli:
W F
ρ P
P z
z g
v v
2 α
1
s 1
2 1
2 2
1 2
2
= +
∑ +
− +
− +
−
Geankoplis, 2003 dimana : v
1
= v
2
P
1
= 15,5714 psia ; P
2
= 25,998 psia ∆Z = 20 ft
maka: W
ft.lbflbm 0,6248
1419 ,
62 144
x 10,4266
ft 20
bmlbf.s 32,174ft.l
32,174fts
s 2
2
= +
+ +
+ Ws = –1643,9518 ft.lbflbm
Efisiensi pompa, η= 80
Ws = -
η × Wp - 1643,9518
= - 0,8 × Wp Wp
= 2054,9398 ft.lbflbm
Daya pompa : P = m × Wp =
ft.lbflbm 2054,9398
lbms 1,6955
×
× s
550ft.lbf hp
1 = 6,3348 hp
Maka dipilih pompa dengan daya motor 6,5 hp.
D.24 Tangki Pelarutan Kaporit [CaClO
2
] TP-05
Universitas Sumatera Utara
Fungsi : Membuat larutan kaporit untuk klorinasi air domestik
Bentuk : Silinder tegak dengan alas dan tutup datar
Bahan konstruksi : Carbon Steel
SA-285 Grade C
Jumlah : 1 unit
Kondisi pelarutan : Temperatur = 30
°C : Tekanan
= 1 atm Kaporit yang digunakan
= 2 ppm Kaporit yang digunakan berupa larutan 70 berat
Laju massa kaporit = 0,0021
kgjam Densitas larutan kaporit 70 = 1272 kgm
3
= 79,4112lbmft
3
Perry Green,1999
Kebutuhan perancangan = 120 hari
Faktor keamanan = 20
Perhitungan: a. Ukuran Tangki
Volume larutan,
3 l
kgm 272
1 0,7
hari 120
jamhari 24
kgjam 0,0021
V ×
× ×
=
= 0,0067 m
3
Volume tangki, V
t
= 1,2 × 0,0067 m
3
= 0,008 m
3
dari hasil perhitungan yang analog dengan Lampiran D bagian 5, diperoleh:
Diameter tangki, D
i
= 0,2039 m Tinggi tangki,
H
L
= 0,2447 m Tinggi cairan,
H
s
= 0,2039 m b. Tebal Dinding Tangki
Tekanan hidrostatik: P =
ρ
× g × h = 1272 kgm
3
× 9,8 mdet
2
× 0,2039 m
= 2,5416 kPa Tekanan total = 2,5416 kPa + 101,325 kPa = 103,8666 kPa = 15,0646 psia
Faktor kelonggaran = 5 Maka, P
design
= 1,05 × 15,0646 psia
Universitas Sumatera Utara
= 15,8178 psia Allowable stress = 13700 psia
Peters et.al., 2004 Joint efficiency = 0,8
Peters et.al., 2004 Faktor korosi = 0,0125 intahun
Peters et.al., 2004 Umur tangki = 10 tahun
Tebal shell tangki:
in 0,1313
intahun 0,0125
tahun x 10
psia 15,8178
1,2 0,8
psia 13700
2 in
8,0272 psia
15,8178 n.c
1,2P 2SE
PD t
= +
× −
× ×
× =
+ −
=
Tebal shell standar yang digunakan = 14 in Brownell Young, 1959
c. Daya pengaduk
