VI - 7
Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate
t = tebal dishead = ½ in OA = t + b + sf = ½ + 10,7818 + 2 in = 11,1281 in = 1,1121 ft
Tinggi total reaktor = 8,0477 + 2 x 1,1121 = 10,2720 ft Tinggi total bahan dalam reaktor = tinggi bahan dalam shell + tinggi tutup bawah
= 6,4381 + 1,1121 = 7,5502 ft
VI.4.2. Sistem Pengadukan
Dipakai impeller jenis turbin dengan 6 buah flat blade. Dari perry 6
ed
; hal 19-9 Diameter impeller Da
= 13 diameter shell = 13 x 5,3658 = 1,7886 ft Lebar blade W
= 0,2 diameter impeller = 0,2 x 1,7886 = 0,3577 ft Panjang blade L
= ¼ diameter impeller = ¼ x 1,7886 = 0,45 ft
Penentuan putaran pengaduk :
Dari tabel 9.3 mc cabe, hal 258 S
= 7,5 µ
= 4,5 cp v
= 0,045 cm
2
det D
p
= 0,15 cm
E J
H
Da L
W Dt
VI - 8
Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate
g ∆
ρρ = 980 x 0,3606 1 = 353,0904 cmdt
2
B = 100 x 0,30,7 = 42,8571
n
c
Da
0,85
= Sv
0,1
D
p 0,2
g ∆
ρρ
0,45
Β
0,13
mc cabe, pers 9-36 hal 257 n
c
= 7,546
0,85
0,045
0,1
0,15
0,2
42,8571
0,13
353,0904
0,45
= 4,8501 putdet = 291,0056 putmin.
Penentuan jumlah pengaduk :
Jumlah impeller = gki
diameter tinggi
tan sg
x liquid
Joshi, hal.389
= 3658
, 5
1,205 x
4381 ,
6 = 1,4458 ~ 2 buah.
Bilangan Reynold ; N
Re
: Putaran pengaduk, N = 4,8501 putdet
µ campuran = 0,0030 lbft dt
ρ campuran = 84,9423 lbcuft
N
Re
= µ
ρ N
x Da
x
2
= 435831,6048 Karena N
Re
10000, maka digunakan baffle. Perry 6
ed
,hal 19-8 Untuk N
Re
10000 diperlukan 4 buah baffle, sudut 90° Perry 6
ed
,hal 19-8 Lebar baffle = 112 x Dt = 112 x 5,3658 = 0,4472 ft
Perhitungan power :
P = gc
D n
K
a T
5 3
mc cabe, pers 9-24 hal 245 Dengan :
P = Power ; hp
VI - 9
Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate
K
T
= nilai konstanta = 1,8 mc cabe, fig.9-13 hal 242 g =Konstanta gravitasi = 32,2 ftdt
2
x lbmlbf Da = diameter impeller ; ft
P = 550
x 2
, 32
1,7886 x
4,8501 x
4,9423 8
x ,8
1
5 3
= 17,0683 hp
Perhitungan losses pengaduk :
Gland losses kebocoran tenaga akibat poros dan bearing = 10 Joshi,hal.399.
Gland losses 10 = 10 x 17,0683 = 1,7068
Power input dengan gland losses = 17,0683 + 1,7068= 18,7751 hp. Transmission system losses
= 20 Joshi,hal.399. Transmission system losses
20 = 20 x 18,7751 = 3,75502 hp. Power input dengan Transmission system losses = 18,7751 + 3,75502 = 22,51 hp.
Digunakan power motor = 22,51 hp. Efisiensi motor 80
Power motor =
80 51
, 22
= 26 hp..
Penentuan poros dan Coupling.
Direncanakan poros type hot rolled carbon steel. Shear stress
yang diijinkan, f = 562,5 kgcm
2
. Elasticity tension = 246 kgcm
2
. Modulus elasticity = 2460 kgcm
2
. H R, tabel 16, hal 467
VI - 10
Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate Panjang poros
Tinggi poros diatas reaktor ditetapkan = 2 ft Lp = tinggi reaktor – tinggi poros dari dasar + tinggi poros diatas reactor
= 10,2717 – 1,5 + 2 = 10,7717 ft
Diameter poros - Torsi moment punter
Tc =
N x
x 2
60 x
75 x
π
hp
= 0,75
x x
2 60
x 75
x 6
2 π
= 24840,7643 kg-m - Torsi maksimum
Tm = 1,5 – 2,5 Tc Ditetapkan = 1,5
Tm = 1,5 x 24840,7643 = 37261,1465 kg-m
16 dp
3
π =
fs Tm
f s =
Zp Tm
dimana : f
s = shear stress = 100 kgcm
2
Zp = modulus polar section dari luasan poros dp = diameter poros
VI - 11
Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate
dp
3
=
100 x
16 37261,1465
π
x
= 73,0253 cm
3
dp = 12,4 cm
Coupling
Fungsi : untuk menghubungkan poros pengaduk dengan penggerak poros. Type : sleeve coupling.
Dari Joshi, MV, hal 405, diperoleh : Gaya tiap baut =
0,5n x
d x
x 2
µ π
Tm
Dimana : µ
= keffisien friksi antara poros dan sleeve = 0,25 n = jumlah baut, ditetapkan = 4
d = diameter poros = 12,4 cm P =
2 x
12,4 x
,25 x
37261,1465 x
2 π
= 3827,9378 kg
Luas baut A = P =
100 9378
, 3827
= 38,2794 cm
2
. Diameter baut, D = 1,2739 x A
0,5
= 1,2739 x 38,2794
0,5
= 6,9831 cm. = 2,75 in
Sehingga diameter coupling = 2 x D = 2 x 2,75
= 5,5 in.
VI - 12
Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate VI.4.3. Sistem Pemanas
Hubungan perpindahan panas dari liquid yang diaduk dalam reactor dengan jaket persm 20-1, kern hal 718
14 ,
3 1
3 2
2 j
Da 0,36
h
=
W j
k C
N k
D
µ µ
µ µ
ρ
Dimana : h
j
= koefisien perpindahan panas,Btujam ft
2
°F D
j
= Diameter reaktor = 5,3658 ft = 1,6355 m k = Thermal konduktivitas campuran = 0,177 Btujam ft
2
°Fft Da= Diameter impeller = 1,4455 ft = 0,5452 m
N = jumlah putaran per jam = 45 x 60 = 2700 rph ρ
= Densitas campuran = 84,9423 lbcuft µ
= Viscositas campuran = 3,2070 lbjam ft C = kapasitas panas campuran = 0,435 Btulb °F
3 1
k C
µ
=
3 1
1770 ,
3,2070 x
435 ,
=
1,9901
14 ,
W
µ µ
=
1 untuk air
3 2
2
Da
µ ρ
N
=
3 2
2
2070 ,
3 84,9423
x 700
2 7886
, 1
x
=
2815,7753
h
j
= 5,3364
0,177 x
1 x
1,9901 x
3740,6213 x
36 ,
=
88,4008 Btujam ft
2
°F hio steam = 1500 Btujam ft
2
°F Kern, hal 718
VI - 13
Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate
U
C
=
hio h
hio
j j
+ ×
h
= 1500
82,3417 1500
2,3417 8
+ ×
= 78,0568 Btujam ft
2
°F Rd = 0,003
hd = 333,333
0,003 1
1 =
= Rd
Ud =
hd hd
+ ×
Uc Uc
= 333,333
8,0568 7
333,333 8,0568
7 +
×
= 63,2464 Btujamft
2
°F ln
2 1
1 1
t -
t -
T T
=
M.C Ud.A.
θ
persamaan 18-5 kern hal 27 dimana :
T
1
= suhu steam = 120°C = 248°F t
1
= suhu mula – mula = 38°C = 100,40°F t
2
= suhu akhir = 80°C = 176°F A = Luas perpindahan panas, ft
2
θ = Waktu pemanasan = 1 jam
M = massa liquid = 12360,6901 lb ln
176 248
100,4 -
48 2
−
=
0,435 12360,6901
1 A
7611 ,
66 ×
× ×
0,7178 = 0,0124 A A = 57,8144 ft
2
VI - 14
Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate
luas perpindahan panas yang disediakan : A =
π D H
L
+ A dishead =
π D H
L
+ 6,28 x Rc x h Diambil tinggi jaket reaktor = tinggi liquid pada bagian silinder
H
L
= 6,4381 ft D = diameter reaktor = 5,3658 ft
h = tinggi tutup reaktor = 1,1121 ft A =
π x 5,3658 x 6,4381 + 6,28 x 66 x 1,1121
= 569,4351 ft
2
Luas perpindahan panas yang disediakan luas perpindahan panas yang dibutuhkan memenuhi.
Menghitung tebal dinding jaket t
j
P operasi = P steam = 69.09 psi P
Design
= 1,1 x 69,09 = 76,00 psi Menurut ASME :
t
j
=
C P
0,6 -
. R
P +
e f
Brownell, persm 13 – 1 ditentukan annulus spacing = 3 in
diameter dalam jaket = OD + 2 x annulus spacing = 66 + 2 x 3 = 72 in = 6 ft
R = ½ D = 36 in t
j
= 0,125
75,999 0,1
- 0,8
2650 1
36 75,9990
+ ×
× ×
= 0,6839 in, digunakan t = ¾ in
VI - 15
Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate Menghitung annulus bagian silinder
Ditetapkan annulus spacing tjb = 3 in = 0,25 ft Volume annulus bagian silinder Va =
π 4 x DO + 2tjb
2
– DO
2
H
L
= π
4 x 5,5 + 2 x 0,25
2
– 5,5
2
x 6,4381 = 29,0599 cuft
Volume annulus dishead bagian dishead head Vb = 0,0847 x DO + 2tjb
3
– DO
3
= 0,0847 x 5,5 + 2 x 0,25
3
– 5,5
3
= 4,2032 cuft Volume annulus
= Va + Vb = 29,0599 + 4,2032 = 33,2632 cuft
Penentuan tebal isolasi D
1
D
2
lapisan steel plate D
3
lapisan isolasi
t
1
I II t
2 t3
t
5
t
4
t
1
= 120°C = 248°F t
5
= 30°C = 86°F dicoba kondisi sebagai berikut
t
2
= 226°F
VI - 16
Pra Rencana Pabrik Urea Formaldehyde Concentrate
t
3
= 225°F t
4
= 104°F
Perhitungan koefisien perpindahan panas 1.
Koefisien perpindahan panas secara konveksi hc
hc =
d 3
t L
L k
C ∆
× ×
α
t rata – rata = 95
2 86
- 104
2 t
- t
5 4
= =
°F
α 95
°F = 1,25 x 10
6
Brown, hal 302 L = diameter luar jaket
= 72 + 2 x 38 = 72,8 in = 6,0661 ft
∆t = t
4
– t
5
= 104 – 86 = 18°F
α L
3
∆t = 1,25 x 10
6
x 6,0661
3
x 18 = 5,02 x 10
9
Maka : Dicoba kondisi sebagai berikut
d = 13 Brown, hal 185 C = 0,11 Brown, hal 166
k udara 95°F = 0,015675 Btujam ft
2
°Fft hc =
3 1
9
10 x
5,02 6,0661
0,0156750 11
, ×
×
= 0,49 Btujam ft
2
°F
2. Koefisien perpindahan panas secara radiasi hr
